Fahrerlose Transportsysteme: Automatische Bahnplanung in Dynamischen Umgebungen

ISBN-13: 9783528066581 / Niemiecki / Miękka / 1994 / 206 str.

Ralf Gutsche

Opis

Die vorliegende Dissertation ist im Rahmen meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar beiter am Institut fur Robotik und Prozessinformatik der Technischen Universitat Braun schweig entstanden. Bei Herrn Prof. Wahl mochte ich mich fur die vertrauensvolle Zu sammenarbeit und die grosszugige Unterstutzung wahrend der Erstellung meiner Arbeit herzlich bedanken. Herrn Prof. Hesselbach danke ich fur die Ubernahme des Koreferats. Am Institut fur Robotik und Prozessinformatik wird in Kooperation mit der Firma MIAG 1 Fahrzeugbau GmbH das Forschungsprojekt MONAMOVE bearbeitet. Die beiden Sau len von MONAMOVE werden von dem globalen Uberwachungssystem und dem Navi gator gebildet, der in Verbindung mit dem Piloten fur die Bahnplanung verantwortlich ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Konzepte fur den Navigator und den Piloten vorgestellt. Bei Herrn Claudio Laloni, der fur das globale Uberwachungssystem verantwortlich ist, mochte ich mich fur die sehr gute Zusammenarbeit und die anregen den Diskussionen bedanken. Der Firma MIAG danke ich fur die Unterstutzung und die Bereitstellung eines Fahrzeuges. Mein Dank gilt ebenfalls meinen Kollegen fur die wertvollen fachlichen Diskussionen und allen Studenten, die im Rahmen ihrer Studien-und Diplomarbeiten bzw. als studentische Hilfskrafte zum Entstehen meiner Arbeit beigetragen haben. Bei allen Mitarbeitern des Instituts mochte ich mich fur die ausgezeichnete Arbeitsatmosphare bedanken, die ich stets in guter Erinnerung behalten werde. Meiner Freundin Maren, meiner Cousine Petra Guske und meinem Freund Goy Korn danke ich fur das sorgfaltige Korrekturlesen meiner Arbeit. Meinen Eltern, meiner Freundin Maren und allen Freunden mochte ich besonders fur ihre personliche Unterstutzung und fur ihr Verstandnis danken."

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit.- 2 Das Transportsystem MONAMOVE.- 2.1 Konzept von MONAMOVE.- 2.1.1 Überwachungssystem.- 2.1.2 Navigator.- 2.1.3 Pilot.- 2.1.4 Fahrzeuge.- 2.1.5 Weltmodell.- 2.1.6 Ergänzende Bemerkungen.- 2.2 Fahrerlose Transportsysteme.- 2.3 Vergleich: MONAMOVE — Fahrerlose Transportsysteme.- 2.4 Autonome mobile Roboter.- 2.5 Vergleich: MONAMOVE — Autonome mobile Roboter.- 2.6 Diskussion.- 3 Navigator und Pilot — Grundlegende Betrachtungen.- 3.1 Grenze zwischen Voraus- und Laufzeitplanung.- 3.1.1 Strikte hierarchische Planung.- 3.1.2 Überlappende hierarchische Planung.- 3.2 Forderungen an die Gesamtplanung.- 3.3 Navigator und Pilot in MONAMOVE.- 3.3.1 Grundlegende Betrachtung zur Einsatzumgebung.- 3.3.2 Konzepte für Navigatoren.- 3.3.3 Informationsfluß im Navigator.- 3.3.4 Konzepte für Piloten.- 3.3.5 Informationsfluß im Piloten.- 4 Bahnplanung des Navigators auf Basis eines geometrischen Modells.- 4.1 Literaturüberblick.- 4.1.1 Grundlegende Betrachtungen.- 4.1.2 Der Konfigurationsraum.- 4.1.3 Verschiedene Planungsansätze.- 4.1.3.1 Wegenetz.- 4.1.3.2 Zerlegung.- 4.1.3.3 Potentialfeld.- 4.1.4 Bahnplanung im W- und im C-Raum.- 4.1.4.1 Planen im W-Raum.- 4.1.4.2 Planen im C-Raum.- 4.1.5 Integration der zusätzlichen Forderungen in die Bahnplanung.- 4.2 Konzept des Navigators.- 4.3 Weltmodell.- 4.3.1 Zerlegung mit einem Hindernis.- 4.3.2 Zerlegung mit mehreren Hindernissen.- 4.3.3 Hinzufügen und Löschen von Hindernissen.- 4.4 Fahrschlauchsuche.- 4.4.1 Aufbau des initialen Suchgraphen.- 4.4.2 Verwendetes Suchverfahren.- 4.4.3 Erweiterung des Graphen.- 4.4.4 Ergänzende Bemerkungen.- 4.5 Rechtsorientierung.- 4.5.1 Wege in überlappungsfreien Fahrschläuchen.- 4.5.1.1 Konstruktion der rechtsorientierten Punkte.- 4.5.1.2 Berechnung des rechtsorientierten Weges.- 4.5.1.3 Erweiterung des Fahrschlauchs.- 4.5.1.4 Bestimmung von blockierten Teilfahrschläuchen.- 4.5.2 Wege in sich überlappenden Fahrschläuchen.- 4.5.2.1 Berechnung des äußeren Fahrschlauchrandes.- 4.5.2.2 Konstruktion der rechtsorientierten Punkte.- 4.5.2.3 Berechnung des rechtsorientierten Weges.- 4.5.3 Ergänzende Bemerkungen.- 4.6 Stetige Krümmungsänderung.- 4.6.1 Basiskurve.- 4.6.2 Kombination der Basiskurven.- 4.6.3 Auswahl einer Kurve.- 4.6.4 Kurven beim Start und beim Ziel.- 4.6.5 Kollisionstest für die Kurven.- 4.6.5.1 Tangentiale Fahrweise.- 4.6.5.2 Gestaucht tangentiale Fahrweise.- 4.6.6 Sperrung von Teilfahrschläuchen.- 4.6.7 Ergänzende Bemerkungen.- 4.7 Maximales Geschwindigkeitsprofil.- 4.8 Diskussion.- 5 Bahnplanung des Navigators auf Basis eines statistischen Modells.- 5.1 Literaturüberblick.- 5.2 Integration der Belegungsstatistik in die Bahnplanung.- 5.2.1 Weltmodell.- 5.2.2 Erzeugung des Weltmodells.- 5.2.3 Berechnung der Potentialfelder.- 5.2.4 Beispiel für ein Potentialfeld.- 5.3 Integration des statistischen Flusses in die Bahnplanung.- 5.3.1 Weltmodell.- 5.3.2 Erzeugung des Weltmodells.- 5.3.3 Berechnung der Potentialfelder.- 5.3.4 Beispiel für ein Potentialfeld.- 5.4 Beispiel für die auf statistischen Daten basierende Bahnplanung.- 5.4.1 Weltmodell ohne statische und dynamische Hindernisse.- 5.4.2 Weltmodell mit statischen und dynamischen Hindernisse.- 5.4.2.1 Beschreibung des Weltmodells.- 5.4.2.2 Berechnete Potentialfelder.- 5.4.2.3 Wege innerhalb der berechnete Potentialfelder.- 5.5 Nachbearbeitung des gefundenen Weges.- 5.6 Diskussion.- 6 Mehrfahrzeugnavigatoren.- 6.1 Literaturüberblick.- 6.1.1 Integration der Nebenbedingungen in den Mehrfahrzeugnavigator.- 6.2 Koordination auf Basis von geometrischen Kreuzungen.- 6.2.1 Weltmodell.- 6.2.2 Repräsentation einer Bahn.- 6.2.3 Berechnung der Kreuzungsbereiche.- 6.2.3.1 Verwaltungszonen und Synchronisationspunkte.- 6.2.3.2 Vereinigung von Kreuzungen.- 6.2.3.3 Beispiel für das Hinzufügen mehrerer Bahnen.- 6.2.3.4 Integration von stehenden Fahrzeugen in das Weltmodell.- 6.2.4 Grenzen der Mehrfahrzeugkoordination.- 6.2.4.1 Koordination durch zusätzliche Nebenbedingungen.- 6.2.4.2 Koordination durch Heuristiken.- 6.2.5 Schnittstelle zum Piloten.- 6.2.6 Diskussion.- 6.3 Mehrfahrzeugnavigator ohne Koordination.- 7 Konzepte für verschiedene Piloten.- 7.1 Literaturüberblick.- 7.2 Basismerkmale für alle Piloten.- 7.2.1 Weltmodell.- 7.2.2 Schnittstelle zum Navigator.- 7.2.3 Schnittstelle zum Fahrzeug.- 7.3 Bahntreuer Pilot.- 7.4 Pilot mit eigenständiger Wegplanung.- 7.4.1 Umplanen mit teilweise dynamischen Hindernissen.- 7.4.2 Umplanen mit vollständig dynamischen Hindernissen.- 7.4.3 Erweiterungen.- 7.5 Mehrfahrzeugpilot auf Basis vorgegebener Kreuzungen.- 7.5.1 Lokale Piloten.- 7.5.2 Globaler Pilot.- 7.6 Mehrfahrzeugpilot mit eigenständiger Mehrfahrzeugkoordination.- 7.6.1 Mehrfahrzeugkoordination mit teilweise dynamischen Hindernissen.- 7.6.2 Mehrfahrzeugkoordination mit vollständig dynamischen Hindernissen.- 7.7 Ergänzende Bemerkungen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- A Algorithmen.- A.1 Zerlegung eines einfachen Polygons in konvexe Teilpolygone.- A.3 Floyd Algorithmus.- A.3.1 Anwendungsbeispiel für den Floyd Algorithmus.- A.3.2 Erzeugung von rechtorientierten Wegen mit dem Floyd Algorithmus.- Eigene Veröffentlichungen.- Stichwortverzeichnis.