Title:
Verfahren zum Betreiben von mobilen Plattformen oder Robotern und mobile Plattformen oder Roboter
Kind Code:
A1


Abstract:

Bei einem Verfahren zum Betreiben von mobilen Plattformen (10) oder Robotern ist die mobile Plattform oder der Roboter mit wenigstens einem Sensor (12) ausgestattet. Erfindungsgemäß wird eine korrekte Kalibrierung des wenigstens einen Sensors (12) überwacht, indem zusätzlich wenigstens zwei inertiale Messeinheiten (13, 14) eingesetzt werden. Eine der inertialen Messeinheiten (14) ist als Referenzsensor an der mobilen Plattform (10) oder dem Roboter selbst fixiert. Die andere inertiale Messeinheit (13) ist an dem zu überwachenden Sensor (12) fixiert. Anhand einer Testmessung wird überprüft, ob eine Dekalibrierung des zu überwachenden Sensors (12) vorliegt.




Inventors:
Hoeferlin, Benjamin (74385, Pleidelsheim, DE)
Roland, Matthias (71634, Ludwigsburg, DE)
Application Number:
DE102016210717A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
06/16/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:



Foreign References:
EP27899712014-10-15
Claims:
1. Verfahren zum Betreiben von mobilen Plattformen (10) oder Robotern mit wenigstens einem Sensor (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine korrekte Kalibrierung des wenigstens einen Sensors (12) überwacht wird, indem zusätzlich wenigstens zwei inertiale Messeinheiten (13, 14) eingesetzt werden, wobei eine der inertialen Messeinheiten (14) als Referenzsensor an der mobilen Plattform (10) oder dem Roboter selbst und eine der inertialen Messeinheiten (13) an dem zu überwachenden Sensor (12) in fixierter Form verwendet werden und anhand einer Testmessung (110) überprüft wird, ob eine Dekalibrierung des zu überwachenden Sensors (12) vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu überwachende Sensor (12) ein 2D-Lasersensor ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inertialen Messeinheiten (13, 14) jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei Beschleunigungssensoren umfassen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmessung (110) im Stillstand der mobilen Plattform (10) oder des Roboters erfolgt, wobei der Vektor der Erdbeschleunigung bestimmt wird und die Orientierung der inertialen Messeinheiten (13, 14) diesbezüglich bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmessung (110) während einer Bewegungsphase der mobilen Plattform (10) oder des Roboters durchgeführt wird, wobei ein Beschleunigungsvektor bestimmt wird und die Orientierung der inertialen Messeinheiten (13, 14) diesbezüglich bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der inertialen Messeinheiten (13, 14) durch eine Tiefpassfilterung bereinigt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Testmessung (110) mit dem Ergebnis einer Referenzmessung (100) verglichen wird und auf eine Dekalibrierung des zu überwachenden Sensors (12) geschlossen wird, wenn eine Differenz zwischen dem Ergebnis der Testmessung und dem Ergebnis der Referenzmessung oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer festgestellten Dekalibrierung des zu überwachenden Sensors (12) geeignete Maßnahmen (130) im Betrieb der mobilen Plattform oder des Roboters eingeleitet werden.

9. Mobile Plattform (10) oder Roboter mit wenigstens einem Sensor (12), dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Plattform (10) oder der Roboter zusätzlich wenigstens zwei inertiale Messeinheiten (13, 14) aufweist, wobei eine der inertialen Messeinheiten (14) als Referenzsensor an der mobilen Plattform (10) oder dem Roboter selbst und eine der inertialen Messeinheiten (13) an dem zu überwachenden Sensor (12) fixiert sind.

10. Mobile Plattform (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die inertialen Messeinheiten (13, 14) jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei Beschleunigungssensoren umfassen.

11. Computerprogramm, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.

12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.

13. Elektronisches Steuergerät, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von mobilen Plattformen oder Robotern mit wenigstens einem Sensor. Weiterhin betrifft die Erfindung eine mobile Plattform oder einen Roboter sowie ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.

Stand der Technik

In vielen Bereichen kommen mobile Plattformen, z. B. selbsttätig mobile Plattformen, oder Roboter zum Einsatz. Beispielsweise werden in Krankenhäusern oder anderen sozialen Einrichtungen bereits autonome Transportroboter oder Serviceroboter eingesetzt, die sich frei innerhalb der Räumlichkeiten bewegen. In industriellen Fertigungshallen werden Transportsysteme mit beweglichen Einheiten (mobile Plattformen) eingesetzt, die sich frei auf festgelegten Pfaden bewegen. Derartige Plattformen oder Roboter sind in der Regel mit Sensoren ausgestattet, die eine Überwachung der Umgebung und eine Orientierung im Raum ermöglichen oder erleichtern. Ein Beispiel für solche Sensoren sind die in der Robotik häufig eingesetzten 2D-Laserscanner. Diese Sensoren werden beispielsweise eingesetzt, um den Bewegungspfad der mobilen Plattform oder des Roboters zu überwachen und gegebenenfalls vorhandene Hindernisse, beispielsweise Personen oder Gegenstände im Fahrweg, zu erkennen, sodass die mobile Plattform oder der Roboter entsprechend reagieren kann. Derartige Sensoren sind beispielsweise zur Erreichung eines bestimmten Personensicherheitslevels erforderlich. Weitere Anwendungen von derartigen Sensoren ist beispielsweise die Erkennung von Orientierungsmarken im Raum. Weiterhin können die Sensoren zur Erkennung von Freiflächen oder für die Vermessung von bodenständigen Objekten, wie beispielsweise Paletten, für Transportzwecke eingesetzt werden.

Die Verwendung von Sensoren im Zusammenhang mit mobilen Plattformen oder Robotern erfordert eine Kalibrierung der Sensoren. Je nach vorgesehener Verwendung des Sensors sind unterschiedliche Anforderungen an die Kalibrierung zu stellen. Oftmals ist eine genaue parallele Ausrichtung der Scanebene des Sensors zur Bodenebene erforderlich, da beispielsweise Laserscanmessungen als solche nur einen verhältnismäßig geringen Informationsgehalt aufweisen. Im Fall eines parallel zur Bodenebene ausgerichteten Sensors, beispielsweise eines 2D-Laserscanners, wird auch von einem extrinsisch fix ausgerichteten Sensor gesprochen, der beispielsweise für herkömmliche 2D-Laser-SLAM-Anwendungen einsetzbar ist. Es sind auch extrinsisch fix (oder bekannt) kalibrierte Sensoren bekannt, die in nicht genau vorgegebener, aber in bekannter Weise an der Plattform oder dem Roboter angebracht sind. Ein Beispiel hierfür ist eine Kamera an einem Roboter für ein monokulares Vision-SLAM. Zur Berechnung der Roboterpose in der Umgebung (Lokalisierung) ist hier nur das Wissen über die Translation und Rotation (extrinsische Kalibrierung) zwischen Roboterkoordinatensystem und Kamerakoordinatensystem notwendig. In allen Fällen ist eine richtige Kalibrierung für die Auswertung der Sensordaten wichtig. Wenn die Kalibrierung des Sensors nicht richtig ist, kommt es zu Fehlinformationen, die nur sehr schwer korrekt zu bewerten sind. Es würde eine sehr komplexe Logik erfordern, um derartige „Messausreißer“ klassifizieren zu können.

Offenbarung der ErfindungVorteile der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben von mobilen Plattformen oder Robotern bereit, wobei die Plattformen oder Roboter wenigstens mit einem Sensor ausgestattet sind. Dieser Sensor dient in an sich bekannter Weise insbesondere zur Orientierung der mobilen Plattform oder des Roboters im Raum und/oder zur Überwachung der Umgebung der mobilen Plattform oder des Roboters. Unter „Orientierung im Raum“ ist hierbei zu verstehen, dass der Sensor dazu dient, die Umgebung der mobilen Plattform oder des Roboters zumindest teilweise zu erfassen, sodass die mobile Plattform oder der Roboter beispielsweise auf Hindernisse reagieren kann oder Orientierungspunkte im Raum erkennen kann oder Objekte im Raum, z. B. Lagerflächen oder Transportgegenstände, erkennen und/oder vermessen kann. Bei einem solchen Sensor kann es sich beispielsweise um einen 2D-Lasersensor (2D-Laserscanner) handeln. Erfindungsgemäß wird die korrekte Kalibrierung, insbesondere die korrekte Ausrichtung des wenigstens einen Sensors überwacht, indem zusätzlich wenigstens zwei inertiale Messeinheiten verwendet werden. Eine der inertialen Messeinheiten ist als Referenzsensor an der mobilen Plattform oder dem Roboter selbst fixiert. Diese Messeinheit realisiert einen Bezugspunkt für die Messauswertung. Im Prinzip kann dieser Referenzsensor an einer beliebigen Stelle der mobilen Plattform oder des Roboters fixiert sein. Eine andere inertiale Messeinheit ist an dem zu überwachenden Sensor fixiert, beispielsweise an dem Sensorgehäuse. Erfindungsgemäß wird anhand einer Testmessung mit diesen inertialen Messeinheiten überprüft, ob eine Dekalibrierung und insbesondere eine fehlerhafte Ausrichtung des zu überwachenden Sensors vorliegt. Mit diesem Verfahren wird das häufige Problem gelöst, dass eine unzureichende Kalibrierung eines Sensors an einer Plattform oder an einem Roboter erkannt wird. Da die korrekte Kalibrierung des Sensors für eine korrekte Funktion der mobilen Plattform oder des Roboters erforderlich ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Betrieb der mobilen Plattform oder des Roboters optimiert werden. Es können insbesondere auch Sicherheitsrisiken und Fehlfunktionen, die mit einem fehlerhaft kalibrierten Sensor einhergehen, erkannt und behoben bzw. ausgeschlossen werden.

Sensoren an mobilen Plattformen oder Robotern werden in der Regel bei der ersten Inbetriebnahme der mobilen Plattform oder des Roboters kalibriert bzw. entsprechend ausgerichtet. In Zuge des Betriebs der mobilen Plattform oder des Roboters kann es beispielsweise durch Kontakt mit Objekten oder aufgrund von Erschütterungen im mobilen Einsatz gewissermaßen durch Losrütteln zu einer Dekalibrierung des Sensors bzw. zu einer Verschiebung des Sensors an seiner Befestigungsstelle kommen. Dies kann zu erheblichen Problemen führen, da der Sensor nach einer Dekalibrierung falsche Messsignale liefert, die zu einem falschen bzw. nicht situationsangepassten Verhalten der mobilen Plattform oder des Roboters führen können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, solche Dekalibrierungen eines Sensors zu erkennen. Beispielsweise kann erkannt werden, dass bei einer bodennahen Anbringung eines Laserscanners die vorgesehene parallele Ausrichtung der Scanebene zur Bodenebene nicht mehr korrekt ist. Dieser Fehler kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkannt und behoben werden.

Allgemein besteht die extrinsische Transformation zwischen dem Sensorkoordinatensystem und dem Roboterkoordinatensystem (Plattformkoordinatensystem) aus einer Drehung des Koordinatensystems (Rotation) und einer Ursprungsverschiebung (Translation). Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere eine Dekalibrierung des rotatorischen Anteils der Extrinsik erkannt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da im Allgemeinen eine (leichte) Verschiebung des Sensors wesentlich unkritischer als eine Rotation des Sensors ist, denn nur eine Rotation verursacht gewissermaßen eine „Hebelwirkung“ bei der Auswertung im Hinblick auf die Distanz der sensierten Objekte. Zudem ist in der Praxis eine Verschiebung des Sensors häufig nicht relevant, da der Sensor meist durch Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel ortsfest angebracht ist, während zur wichtigen Feinjustage der Orientierung eine Drehung des Sensors möglich bleibt.

Für die erfindungsgemäßen Zwecke können an sich bekannte inertiale Messeinheiten (IMU) eingesetzt werden. Vorzugsweise umfassen die inertialien Messeinheiten jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei Beschleunigungssensoren, sodass translatorische Bewegungen in der x- und y-Ebene und gegebenenfalls in der z-Ebene erfasst werden können. Die wenigstens zwei erfindungsgemäß verwendeten inertialen Messeinheiten können dabei unabhängig voneinander lineare Beschleunigungen messen. Je nach Anwendungsfall können geeignete Messbereiche und geeignete Güten der Beschleunigungssensoren gewählt werden und in den inertialen Messeinheiten integriert werden. Vorteilhafterweise sind die verwendeten Beschleunigungssensoren, entsprechend der benötigten Güte der Dekalibrierungsdetektion gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, Bias-, Scale- und/oder Alignment-kompensiert. Dem liegt zugrunde, dass die zwei (oder mehr) inertialen Sensoren dieses Verfahrens das Gleiche messen sollten, damit durch Abgleich der Messungen beider Sensoren auf eine Dekalibrierung geschlossen werden kann. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und aufgrund des Funktionsprinzips der inertialen Sensoren können verschiedene Messungenauigkeiten systembedingt vorliegen, welche durch eine Kompensierung (d.h. Ausmessung und Rückrechnung dieser Effekte) vorteilhafterweise vermindert oder entfernt werden. Typischerweise wird beispielsweise der Bias (d.h. ein fester Messoffset) und die Scale (auch Sensitivity genannt, d.h. Faktor auf dem Messwert) als lineares Modell der Messwertabweichung von einem „echten“ Wert berücksichtigt. Zudem kann es durch die Fertigung mancher inertialen Sensoren dazu kommen, dass die einzelnen Beschleunigungssensoren nicht perfekt orthogonal zueinander angebracht sind. In diesem Fall messen die einzelnen „Achsen" anteilig die Beschleunigung einer anderen „Achse“. In diesem Fall kann von Alignment oder Cross-Axis-Sensitivity gesprochen werden. Vorteilhafterweise können an sich bekannte Modelle und Verfahren eingesetzt werden, um diese Messfehler zu kompensieren.

Die Testmessung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann prinzipiell im Stillstand oder in einer Bewegungsphase der mobilen Plattform oder des Roboters durchgeführt werden. Erfolgt die Messung im Stillstand, wird mittels der inertialen Messeinheiten der Vektor der Erdbeschleunigung bestimmt und die Orientierung der inertialen Messeinheiten diesbezüglich bestimmt. Auf diese Weise können indirekt die Orientierung des zu überwachenden Sensors und die Orientierung der mobilen Plattform oder des Roboters selbst bestimmt werden, sodass eine gegebenenfalls fehlerhafte Kalibrierung oder ein Verschieben der Ausrichtung des zu überwachenden Sensors in Bezug auf die mobile Plattform oder den Roboter erkannt werden kann. Bei diesem Messverfahren während des Stillstands der mobilen Plattform oder des Roboters unter Verwendung von Beschleunigungssensoren in den inertialen Messeinheiten kann die Rotationskomponente um den Erdbeschleunigungsvektor nicht gemessen werden. D. h. durch dieses Verfahren ist lediglich eine Verkippung gegenüber dem Erdbeschleunigungsvektor zu ermitteln. Diese Analysemethode ist in der Regel jedoch für verschiedene Anwendungsfälle und Sensortypen durchaus ausreichend.

Bei der anderen prinzipiellen Möglichkeit erfolgt die Testmessung in einer Bewegungsphase der mobilen Plattform oder des Roboters, insbesondere in einer Beschleunigungsphase. Hierbei wird über die Beschleunigungssensoren der inertialen Messeinheiten der Vektor der Plattformbeschleunigung oder der Roboterbeschleunigung bestimmt und hieraus die Orientierung der inertialen Messeinheiten bezüglich der Plattformbeschleunigung bzw. der Roboterbeschleunigung ermittelt. Hieraus kann wiederum auf die Orientierung des zu überwachenden Sensors auf der einen Seite und auf die Orientierung der mobilen Plattform bzw. des Roboters auf der anderen Seite rückgeschlossen werden, sodass insbesondere anhand von Vergleichs- oder Referenzwerten eine gegebenenfalls vorliegende Dekalibrierung des Sensors bzw. eine falsche Orientierung des Sensors bezüglich der Plattform oder des Roboters erkannt werden kann. Bei diesem Messverfahren während einer Bewegungsphase der mobilen Plattform oder des Roboters unter Verwendung von Beschleunigungssensoren in den inertialen Messeinheiten können die Rotationskomponenten um den Beschleunigungsvektor der Plattform oder des Roboters nicht gemessen werden. D. h. auch bei diesem Messverfahren ist lediglich eine Verkippung gegenüber dem Beschleunigungsvektor zu ermitteln, was jedoch in der Regel für die verwendeten Sensortypen und Anwendungsfälle ausreichend ist.

Für die Auswertung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die beiden inertialen Messeinheiten zeitlich genau synchronisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Messwerte der inertialen Messeinheiten bereinigt werden, insbesondere durch eine Tiefpassfilterung. Dem liegt zugrunde, dass Beschleunigungen, die nicht die Dynamik, insbesondere die Fahrdynamik der mobilen Plattform oder des Roboters widerspiegeln, die Messergebnisse verfälschen können. Beispielsweise können Vibrationen an den unterschiedlichen Einbauorten der inertialen Messeinheiten zu Beschleunigungen führen, die nicht im Zusammenhang mit der Fahrdynamik der Plattform oder des Roboters stehen. Derartige Beschleunigungssignale können vorteilhafterweise durch geeignete Tiefpassfilter unterdrückt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ergebnis der Testmessung mit dem Ergebnis einer Referenzmessung verglichen. Diese Referenzmessung kann beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme der mobilen Plattform oder des Roboters durchgeführt werden, nachdem der jeweilige Sensor angebracht und kalibriert wurde. Die Testmessungen werden dann im laufenden Betrieb, beispielsweise in regelmäßigen zeitlichen Abständen, durchgeführt. Das Ergebnis der Testmessung wird mit dem Ergebnis der Referenzmessung verglichen, wobei auf eine Dekalibrierung des zu überwachenden Sensors geschlossen werden kann, wenn eine Differenz zwischen dem Ergebnis der Testmessung und dem Ergebnis der Referenzmessung oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt. Wenn eine Dekalibrierung festgestellt wird, werden zweckmäßigerweise geeignete Maßnahmen im Betrieb der mobilen Plattform oder des Roboters eingeleitet. Beispielsweise kann eine Rückmeldung an einen Verantwortlichen vorgenommen werden, um den Fehler in der Kalibrierung zu beheben oder eine erneute Kalibrierung vorzunehmen. Weiterhin kann eine Stilllegung der mobilen Plattform oder des Roboters vorgesehen sein oder eine Reduktion des Funktionsumfangs der mobilen Plattform oder des Roboters. Durch die mangelhafte Kalibrierung des Sensors kann es allgemein zu einer Erhöhung der Unsicherheiten kommen, mit denen die mobile Plattform oder der Roboter agiert. Beispielsweise kann das Risiko erhöht sein, dass es durch ein fehlerbehaftetes Abscannen der Umgebung zu Kollisionen mit Personen oder Gegenständen kommt. Als Reaktion auf dieses erhöhte Risiko kann beispielsweise die Geschwindigkeit der mobilen Plattform oder des Roboters gesenkt werden, bis langfristige Maßnahmen zur Behebung des Fehlers ergriffen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich im Prinzip für alle mit Sensoren ausgestatteten mobilen Plattformen und Roboter, beispielsweise für selbsttätig mobile Plattformen, und auch für manuell gesteuerte Plattformen, die mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sind.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine mobile Plattform oder einen Roboter mit wenigstens einem Sensor, wobei die mobile Plattform oder der Roboter dadurch gekennzeichnet ist, dass zusätzlich wenigstens zwei inertiale Messeinheiten vorgesehen sind. Eine der inertialen Messeinheiten ist als Referenzsensor vorgesehen und ist an der mobilen Plattform oder dem Roboter selbst fixiert. Eine weitere der inertialen Messeinheiten ist an dem zu überwachenden Sensor befestigt. Diese inertialen Messeinheiten sind dafür vorgesehen, die Kalibrierung des Sensors und insbesondere dessen korrekte Ausrichtung zu überwachen. Bei dem zu überwachenden Sensor kann es sich beispielsweise um eine 2D-Lasersensor (2D-Laserscanner) handeln. Die inertialen Messeinheiten selbst umfassen jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei Beschleunigungssensoren. Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die inertialen Messeinheiten dauerhaft an der Plattform oder dem Roboter angebracht sind, um eine kontinuierliche Überwachung der Sensorkalibrierung zu ermöglichen. Bezüglich weiterer Details zu dieser mobilen Plattform oder dem Roboter und vor allem in Bezug auf das hiermit durchführbare Verfahren zur Überwachung der korrekten Kalibrierung des Sensors wird auf die obige Beschreibung verwiesen.

Schließlich umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, und ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sind. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm bzw. als maschinenlesbares Speichermedium oder als Steuergerät hat den besonderen Vorteil, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei bestehenden Systemen zum Betreiben von mobilen Plattformen oder Robotern genutzt werden können, wobei hierbei lediglich entsprechende inertiale Messeinheiten an dem zu überwachenden Sensor und an der mobilen Plattform bzw. dem Roboter selbst angebracht werden müssen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

1 schematische Darstellung einer mobilen Plattform in Seitenansicht mit einer beispielhaften Sensorausstattung gemäß der Erfindung; und

2 schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die in 1 in Seitenansicht schematisch dargestellte mobile Plattform 10 umfasst Räder 11 sowie einen hier nicht näher dargestellten Antrieb für die Räder und eine nicht dargestellte Steuereinrichtung für eine selbsttätige Bewegung der Plattform 10. Zur Orientierung im Raum ist frontseitig an der mobilen Plattform 10 ein Sensor 12 angebracht. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen 2D-Laserscanner, dessen Scanebene parallel zur Bodenebene fix ausgerichtet ist. Die genau parallele Ausrichtung des Sensors 12 in Bezug zur Bodenebene ist wichtig für die korrekte Funktion des Laserscanners. Vor der ersten Inbetriebnahme der mobilen Plattform 10 wird der Laserscanner 12 im Zuge eines Kalibriervorgangs entsprechend korrekt ausgerichtet. Zur Überwachung der korrekten Kalibrierung des Sensors 12 sind erfindungsgemäß zwei inertiale Messeinheiten 13 und 14 vorgesehen. Die inertiale Messeinheit 13 ist am Sensor 12 selbst fixiert. Die andere inertiale Messeinheit 14 ist als Referenzsensor auf der Oberseite im hinteren Bereich der mobilen Plattform 10 direkt an der mobilen Plattform selbst fixiert. Während des laufenden Betriebs der mobilen Plattform 10 können beispielsweise in regelmäßigen Abständen Testmessungen mittels der inertialen Messeinheiten 13 und 14 durchgeführt werden und dabei die Orientierung des Sensors 12 im Bezug zur gesamten mobilen Plattform 10 überprüft werden. Wenn hierbei im Vergleich mit Referenzmessungen eine Abweichung der Ausrichtung des Sensors 12 in Relation zur mobilen Plattform 10 feststellbar ist, ist davon auszugehen, dass eine Dekalibrierung des Sensors 12 stattgefunden hat. In diesem Fall können geeignete Maßnahmen zur Behebung des Fehlers und/oder zur Anpassung des Betriebs der mobilen Plattform 10 eingeleitet werden.

2 illustriert in schematischer Weise den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung der Kalibrierung eines Sensors 12, wie er in beispielhafter Weise in 1 dargestellt ist. Zunächst wird eine Referenzmessung 100 bei korrekter Kalibrierung des Sensors 12 durchgeführt, beispielsweise direkt nach erfolgter Kalibrierung bei einer Erstinbetriebnahme der mobilen Plattform 10. Bei der Referenzmessung werden parallel die Orientierung der inertialen Messeinheit 14, die sich als Referenz-Messeinheit (Referenzsensor) an der mobilen Plattform 10 gewissermaßen an neutraler Stelle befindet, und die Orientierung der inertialen Messeinheit 13, die sich an dem zu überwachenden Sensor 12 befindet, gemessen, sodass ein Referenzwert für den zu erwartenden Unterschied (Differenz) zwischen der Orientierung zwischen der Referenz-Messeinheit 14 und der Messeinheit 13 an dem zu überwachenden Sensor ermittelt werden kann. Während des standardmäßigen Betriebs der mobilen Plattform 10 werden beispielsweise in regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf Testmessungen 110 durchgeführt und die aktuelle Differenz zwischen der Orientierung der Referenz-Messeinheit 14 und der Messeinheit 13 am zu überwachenden Sensor 12 bestimmt. Im Schritt 120 werden die Orientierungsdifferenzen bei der Testmessung und bei der Referenzmessung miteinander verglichen. Überschreitet hierbei der Unterschied bei den Differenzen der Orientierungen zwischen der Referenzmessung und der Testmessung einen vorgebbaren Schwellenwert, so ist von einer Dekalibrierung des Sensors 12 auszugehen. In diesem Fall werden im Schritt 130 geeignete Maßnahmen zur Behebung des Fehlers bzw. zur Behebung der mangelhaften Kalibrierung des Sensors 12 oder zur Minimierung der Folgen einer mangelhaften Kalibrierung des Sensors 12 eingeleitet. Anschließend kann wieder zum Schritt 110 zurückgesprungen werden, um erneute Testmessungen durchzuführen. Eine weitere Testmessung 110 kann beispielsweise durchgeführt werden, nachdem im Schritt 130 eine erneute Kalibrierung des Sensors 12 angefordert und durchgeführt wurde. Diese Testmessung dient dann zur Überprüfung einer erfolgreichen Kalibrierung. Weiterhin können die Testmessungen 110 in regelmäßiger zeitlichen Abständen zur Kontrolle der korrekten Kalibrierung durchgeführt werden.

Die Testmessung selbst kann beispielsweise im Stillstand des mobilen Plattform durchgeführt werden, indem anhand der Beschleunigungssensoren der inertialen Messeinheiten 13 und 14 der Vektor der Erdbeschleunigung bestimmt wird, um hieraus die Orientierung der inertialen Messeinheiten 13 und 14 bezüglich der Erdbeschleunigung zu ermitteln und daraus auf die Orientierung des zu überwachenden Sensors 12 in Bezug auf die mobile Plattform 10 schließen zu können. Weiterhin ist es auch möglich, während einer Beschleunigungsphase der mobilen Plattform 10 mittels der Beschleunigungssensoren der inertialen Messeinheiten 13 und 14 den Vektor der Plattformbeschleunigung zu bestimmen und hieraus auf die Orientierung der Messeinheiten 13 und 14 bezüglich der Plattformbeschleunigung zur schließen. Zweckmäßigerweise werden beide Messeinheiten 13 und 14 zeitlich hinreichend genau synchronisiert. Um einen Fehler durch Beschleunigungen, die nicht durch die Dynamik (Fahrdynamik) der mobilen Plattform 10 verursacht werden, zu vermeiden, ist es vorteilhaft, bei der Messung geeignete Tiefpassfilter heranzuziehen, sodass z. B. Vibrationen an der unterschiedlichen Einbauorten der Messeinheiten 13 und 14 bei den Messergebnissen nicht ins Gewicht fallen.