SE465487B - PROCEDURE AND SYSTEM FOR NAVIGATION OF UNDEMANDED VEHICLES - Google Patents

Description

Translated fromSwedish

15 20 25 30 35 465 487 2 Denna struktur skall kunna följas direkt från fordonet på så sätt att man erhåller en banreferens, som kan armering. lagras och repeteras ett obegränsat antal gånger. Genom detta förfarande och system skall inga tillkommande särskil- da yttre referenspunkter behöva monteras och intrimmas. 15 20 25 30 35 465 487 2 It must be possible to follow this structure directly from the vehicle in such a way as to obtain a track reference which can be reinforced. stored and repeated an unlimited number of times. Through this procedure and system, no additional special external reference points need to be fitted and trimmed.

Uppfinningen avser också ett navigeringssystem för genom- förande av detta förfarande och detta system kännetecknas genom i patentkrav 2 angivna särdrag.The invention also relates to a navigation system for carrying out this method and this system is characterized by the features stated in claim 2.

Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas under hänvisning till i bifogade åskådliggjorda lösningar.The invention will be described in more detail below with reference to the solutions illustrated in the accompanying.

Fig. l visar i en schematisk perspektivbild en del av ett rum i vilket finns ett förarlöst fordon försett med navige- ringssystemet enligt uppfinningen.Fig. 1 shows in a schematic perspective view a part of a room in which there is a driverless vehicle provided with the navigation system according to the invention.

Fig. 2 är en perspektivvy, som schematiskt visar ett ut- förande av appliceringen av detektorer till det schematiskt visade fordonet.Fig. 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of the application of detectors to the schematically shown vehicle.

Fig. 3 antyder ett alternativt appliceringssätt för detekto- rer till det schematiskt antydda fordonet.Fig. 3 indicates an alternative method of application for detectors to the schematically indicated vehicle.

Fig. 1 visar schematiskt en del av ett rum t.ex. en indust- rilokal 1. Varje betongyta, d.v.s. i synnerhet golvet 2 har en armering innefattar ett bestämt mönster av armeringsjärn 3, oftast i form av ett rutmönster. Armeringsjärnen 3 är av ett standardiserat ferromagnetiskt material.Fig. 1 schematically shows a part of a room e.g. an industrial premises 1. Any concrete surface, i.e. in particular the floor 2 has a reinforcement comprising a specific pattern of rebar 3, usually in the form of a checkerboard pattern. The reinforcing bars 3 are made of a standardized ferromagnetic material.

All armering sker efter särskilt fastställda regler och dess lägen får ej variera utöver godkända toleranser. Detta skall kontrolleras innan betongen gjutes. Armeringen bildar sálun- da ett ferromagnetiskt koordinatsystem, som enligt förelig- gande uppfinning utnyttjas som navigeringsbasis för ett obe- mannat fordon 4, som är körbart på golvet inom det av väg- garna begränsade utrymmet. I närheten av angränsande väggar 5 och hàltagningar 6 i golvet liksom vid eventuella pelare är dessutom armeringsjärnen anordnade tätare, varför man i närheten av sådana för fordonets 4 framfart hindrande före- 10 15 20 25 30 35 465 487 3 mål 5,6 o.s.v., får ett starkare ferromagnetiskt fält, som kan utnyttjas för fordonets orientering, varigenom vidare kollisoner kan undvikas och manöverförmågan, i synnehet i hörn förbättras.All reinforcement takes place according to specially established rules and its positions must not vary beyond approved tolerances. This must be checked before the concrete is cast. The reinforcement thus forms a ferromagnetic coordinate system, which according to the present invention is used as a navigation base for an unmanned vehicle 4, which is drivable on the floor within the space limited by the walls. In the vicinity of adjacent walls 5 and hollow recesses 6 in the floor as well as in the case of possible pillars, the reinforcement bars are also arranged more densely, so that in the vicinity of such obstacles 56, etc., which obstruct the movement of the vehicle 4, a stronger ferromagnetic field, which can be used for the orientation of the vehicle, whereby further collisions can be avoided and the maneuverability, in particular in corners, is improved.

Genom föreliggande uppfinning erhålles alltså ett system, som bygger på utnyttjandet av en befintlig geometrisk struk- tur. Denna struktur kan följas direkt från fordonet och man erhåller då en banreferens, som kan lagras och återupprepas.The present invention thus provides a system based on the utilization of an existing geometric structure. This structure can be followed directly from the vehicle and a track reference is then obtained, which can be stored and repeated.

Inga särskilda yttre referenser behöver installeras och intrimmas.No special external references need to be installed and trimmed.

Det kan dock vara av fördel att utgångspunkten för varje memorerad bana utgöres av en i betongen ingjuten ferromagne- tisk referensmarkering av bestämd geometri.However, it may be advantageous for the starting point for each memorized path to consist of a ferromagnetic reference mark of cast geometry cast in the concrete.

I Fig. 2 visas i perspektiv en konfiguration av på det an- tydda fordonet 4 applicerade detektorer 7, 8, 9 och 10, vilka t.ex. utgöres av fyra Hall-element, eller andra typer av magnetfältsdetektorer eller andra detektorer för berö- ringsfri mätning av förekomst av metall, anordnade parvis motstående varandra och inrättade att detektera det mönster som bildas av de i x- och y-led anordnade armeringsjärn 3x resp. 3y. Avståndet 7-8 mellan de parvis motstàende detekto- rerna 7,8 är därvid distinkt större än avståndet 9-10 mellan detektorerna 9,10. På detta sätt får man på en betongyta med huvudsakligen symmetrisk rutnätsarmering möjlighet att mäta minst fyra parametrar, såsom riktning, hastighet, densitet och nivå i förhållande till underlaget.Fig. 2 shows in perspective a configuration of detectors 7, 8, 9 and 10 applied to the indicated vehicle 4, which e.g. consists of four Hall elements, or other types of magnetic field detectors or other detectors for non-contact measurement of the presence of metal, arranged in pairs opposite each other and arranged to detect the pattern formed by the rebar 3x and y-direction 3x, respectively. . 3y. The distance 7-8 between the pairwise opposite detectors 7,8 is then distinctly greater than the distance 9-10 between the detectors 9,10. In this way, on a concrete surface with mainly symmetrical grid reinforcement, it is possible to measure at least four parameters, such as direction, speed, density and level in relation to the substrate.

I Fig. 3 illustreras schematiskt i perspektiv ett fordon 4 där det illustreras hur de enskilda detektorelementen - här visade som linjerna 7a, 8a, 9a och l0a - är placerade vid fordonets yttre begränsningsvinklar och är vinklade ut från fordonet under en vinkel a större än 90” varigenom detektorn kommer att vara riktad snett utåt/neråt, medan dess vinkel B är väsentligen lika med 90°. På detta sätt kommer detekte- 10 15 20 25 465 487 4 ringsomràdets ll ytterkonturer att befinna sig utanför for- donets begränsningsytor 4a så att i synnerhet densitets- ökningsmätning kan ske utan risk för kollision, varvid vin- kelrätt anslutande ytor, t.ex. väggar, pelare o.s.v. då delvis ingår i mätomrádet.Fig. 3 schematically illustrates in perspective a vehicle 4 where it is illustrated how the individual detector elements - shown here as lines 7a, 8a, 9a and 10a - are located at the outer limiting angles of the vehicle and are angled out of the vehicle at an angle α greater than 90 °. "Whereby the detector will be directed obliquely outwards / downwards, while its angle B is substantially equal to 90 °. In this way, the outer contours of the detection area 11 will be outside the boundary surfaces 4a of the vehicle so that in particular density increase measurement can take place without risk of collision, whereby perpendicularly connecting surfaces, e.g. walls, pillars, etc. then partly included in the measurement area.

I betongen kan lämpligen vara ingjutet minst en ferromagne- tisk referensmarkering av bestämd geometri, som utgångspunkt för varje memorerad bana.At least one ferromagnetic reference mark of a certain geometry may be embedded in the concrete, as a starting point for each memorized path.

Navigeringssystemet är främst avsett för mobila robotar och då särskilt robotsystem inom byggnadsindustrin. Ett exempel härpà är så kallade glättningsmaskiner, som bearbetar ett bestämt område på en blivande golvyta. När väl inlärning av armeringsmönstret är avklarat kan detta utgöra bas för alla bangenereringar över samma golvyta i framtiden. En städrobot kan då t.ex. utnyttja samma information när huset är färdig- byggt - Även andra typer av fordon, t.ex. förarlösa truckar kan an- vända samma navigeringssystem och då blir besparingarna stora jämfört med installation av fasta slingsystem.The navigation system is primarily intended for mobile robots and especially robot systems in the construction industry. An example of this is so-called smoothing machines, which work a specific area on a future floor surface. Once learning of the reinforcement pattern is completed, this can form the basis for all bangenerations over the same floor surface in the future. A cleaning robot can then e.g. use the same information when the house is completed - Also other types of vehicles, e.g. Driverless trucks can use the same navigation system and then the savings will be large compared with the installation of fixed loop systems.

Uppfinningen är därför ej begränsad till enbart robotsystem utan kan användas för all navigering eller positionering på ytor eller strukturer av armerad betong. .wThe invention is therefore not limited to only robot systems but can be used for all navigation or positioning on surfaces or structures of reinforced concrete. .w

Claims (11)

Translated fromSwedish

10 15 20 25 30 35 -k ä n n e t e c k n a t 465 487 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 - k ä n n e t e c k n a t 465 487 PATENT CLAIMS1. Förfarande för navigering av obemannade fordon (4), före- trädesvis mobila robotor inom ett förutbestämt område över en yta av armerad betong (2), varvid fordonet är försett med drivorgan för framdrivning och styrorgan för styrning av fordonet, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att man som referens för navigeringen använder en. inom området befintlig geometrisk struktur, som utgöres av den armerade betongytans (2) armering (3;3x, 3y).A method of navigating unmanned vehicles (4), preferably mobile robots within a predetermined area over a surface of reinforced concrete (2), the vehicle being provided with propulsion means for propulsion and control means for controlling the vehicle, characterized in that rav, that one uses as a reference for navigation one. within the area existing geometric structure, which consists of the reinforcement (3; 3x, 3y) of the reinforced concrete surface (2).2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att man på fordonet anordnar minst en detektor (7,8,9,lO), och tillför denna impulser, som erhålles från det mönster, som utgöres av betongens (2) armering (3;3x,3y).Method according to Claim 1, characterized in that at least one detector (7, 8, 9, 10) is arranged on the vehicle, and impulses are applied to it, which are obtained from the pattern which consists of the reinforcement of the concrete (2). (3; 3x, 3y).3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, d ä r a v, att erhållna mätvärdena lagras vid manuell körning över önskad yta och används för generering och jämförelse av bana vid obemannad körning.Method according to one of the preceding claims, in which the measured values obtained are stored during manual driving over the desired surface and are used for generating and comparing the course of unmanned driving.4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att mätvärden för generering och jämförelse av bana för obemannad körning erhålles från byggnadsritningsunderlag i form av datorläsbar överföring.Method according to one of the preceding claims, characterized in that measured values for generating and comparing the path for unmanned driving are obtained from building drawing documents in the form of computer-readable transmission.5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att mätvärden för generering och jämförelse av bana för obemannad körning' erhålles från. en. på fordonet placerad dator, vilken först följer ytans yttre begränsningsområden med hjälp av densitetsmätning och därefter täcker ytan med 10 15 20 25 30 35 465 487 e inkrementell sidledsförflyttning eller annat förvalt för- flyttningsmönster.5. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that measurement values for generating and comparing the path for unmanned driving are obtained from. one. computer placed on the vehicle, which first follows the outer limiting areas of the surface by means of density measurement and then covers the surface with incremental lateral displacement or other preselected displacement pattern.6. Förfarande enligt något av patentkraven 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att organen för behandling av mätsignalerna innehåller en korrigerings- och rekonstruktionsfunktion baserad på en i en dator lagrad mönsterinformation.Method according to one of Claims 3, 4 or 5, characterized in that the means for processing the measurement signals contain a correction and reconstruction function based on a pattern information stored in a computer.7. System för navigering av obemannade fordon (4), före- trädesvis mobila robotor inom ett förutbestämt område över en yta av armerad betong (2), varvid fordonet är försett med drivorgan för framdrivning och styrorgan för styrning av fordonet, i enlighet med förfarandet enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att systemet innefattar minst en detektor (7,8,9,lO) anord- nad på fordonet (4) och inrättad att erhålla mätvärden från en inom området befintlig geometrisk struktur, som utgöres av armeringen (3;3x,3y) i en betongyta, och att fordonet (4) är försett med organ för behandling av sagda mätvärden, vilka organ är anslutna till sagda styrorgan för matning av sagda bearbetade mätvärden till styrorganen för fordonets styrning.A system for navigating unmanned vehicles (4), preferably mobile robots within a predetermined area over a surface of reinforced concrete (2), the vehicle being provided with propulsion means for propulsion and control means for controlling the vehicle, according to the method according to claim 1, characterized in that the system comprises at least one detector (7,8,9, 10) arranged on the vehicle (4) and arranged to obtain measured values from a geometric structure existing in the area, which consists of the reinforcement (3; 3x, 3y) in a concrete surface, and that the vehicle (4) is provided with means for processing said measured values, which means are connected to said control means for feeding said processed measured values to the control means for controlling the vehicle.8. System enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att dess detektorer utgöres av fyra stycken Hall-element (7,8,9,lO) för magnetfältsmätning eller annan detektor för beröringsfri detektering av metall.8. A system according to claim 7, characterized in that its detectors consist of four Hall elements (7, 8, 9, 10) for magnetic field measurement or another detector for non-contact detection of metal.9. System enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d att detektorn magnetfältsdetektorer (7,8,9,lO), som är parvis (7,8;9,l0) placerade motstáende varandra och där avståndet (7-8) mellan det ena parets båda detektorer är distinkt större än avståndet (9-10) mellan det andra parets båda detektorer. d ä r a v, utgöres av fyra 10 465 487 7System according to claim 7 or 8, characterized in that the detector magnetic field detectors (7,8,9, 10), which are in pairs (7,8; 9, 10) placed opposite each other and where the distance (7-8) between the one pair's two detectors are distinctly greater than the distance (9-10) between the other pair's two detectors. there a v, consists of four 10 465 487 710. System enligt något av patentkraven 7 - 9, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att de enskilda detektorelementen (7,8,9,lO) är placerade i fordonets (4) yttre begränsningsvinklar och är vinklade (a) ut från fordonets sidor i syfte att ge ett detekteringsom- råde (ll) som sträcker sig utanför det av fordonets sidor begränsade området (4a).System according to one of Claims 7 to 9, characterized in that the individual detector elements (7, 8, 9, 10) are located in the outer limitation angles of the vehicle (4) and are angled (a) out from the sides of the vehicle in for the purpose of providing a detection area (II) extending outside the area (4a) limited by the sides of the vehicle.11. ll. System enligt något av patentkraven 7 till 10, k ä n n e t e c k n a d d ä r a V, att i betongen (2) är ingjuten xninst en ferromagnetisk referensmarkering av bestämd geometri, som utgångspunkt för varje memorerad bana11. ll. System according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the concrete (2) is embedded in at least one ferromagnetic reference mark of a certain geometry, as a starting point for each memorized web.