DE4421805C1

DE4421805C1 - Orientation motion and control of autonomous mobile robot

Info

Publication number: DE4421805C1
Application number: DE4421805A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Bauer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2014-06-23

Abstract

The orientation, path motion and control of an autonomous mobile robot (AE) is based upon monitoring of position at specific points with corrections made to account for uncertainties. The vehicle is defined in terms of a position uncertainty envelope (PV) and the movement between the start (ST) and end (2) is made in a series of sections. Objects (LM) are defined with a degree of uncertainty. At section end points the actual position is measured and the path analysed. Corrections are applied for the following path section.

Description

Für autonom operierende Einheiten sind unterschiedlichste Einsatzbereiche denkbar. Besonders geeignet sind sie zum Einsatz in Gefahrengebieten und zur Fernerkundung, aber auch in Gebäuden bieten sich für sie unterschiedlichste Tätigkei ten an. Dort können sie beispielsweise Tätigkeiten als Indu striestaubsauger, Transportfahrzeuge in der Fertigungsindu strie, oder nicht zuletzt als bewegliche Vielzweckroboter durchführen. Bei der Verrichtung dieser unterschiedlichen Tätigkeiten stellt sich der autonomen mobilen Einheit jedoch das Problem, von einer zu Beginn unbekannten Umgebung eine Karte erstellen zu müssen und sich anhand dieser Karte in ihrer Arbeitsumgebung zu jedem gegebenem Zeitpunkt lokalisie ren zu können. Zur Lösung dieses Problems besitzen solche autonomen Roboter meistens einen Steuerrechner und Sensoren, mit denen sie flexibel mit ihrer Umgebung in Wechselwirkung treten können. Beispiele für solche Sensoren sind Laser, Entfernungsscanner, Videokameras und Ultraschallsensoren.For autonomously operating units there are many different ones Areas of application conceivable. They are particularly suitable for Use in hazardous areas and for remote sensing, but also there are various activities for them in buildings ten. There you can, for example, work as an indu vacuum cleaner, transport vehicles in the manufacturing indu strie, or last but not least as a mobile multi-purpose robot carry out. When performing these different However, the autonomous mobile unit faces up to activities the problem of an initially unknown environment Need to create a map and use this map in localize their working environment at any given time to be able to. To solve this problem they have autonomous robots mostly a control computer and sensors, with which they interact flexibly with their surroundings can kick. Examples of such sensors are lasers, Distance scanners, video cameras and ultrasound sensors.

Die Verfahrensweise des Roboters, sich während der Fahrt zu orientieren und gleichzeitig von der unbekannten Umgebung eine Landkarte aufzubauen, wirft das Problem auf, daß die Kartenbildung der Umgebung und die Lokalisierung des Roboters voneinander abhängen. Dabei spielt besonders die Art und Genauigkeit der Sensoren, mit denen der Roboter seinen zu rückgelegten Weg vermißt bzw. mit welchen er in der Umgebung befindliche Hindernisse lokalisiert, eine große Rolle. Bei spielsweise wird der von einem Ausgangspunkt aus zurückge legte Weg mit Hilfe eines Radsensors ermittelt. Andererseits wird die Entfernung zu auftretenden Hindernissen mit Hilfe von Entfernungssensoren vermessen und diese werden als Land marken in der Umgebungskarte eingetragen. Wegen der wechsel seitigen Abhängigkeiten des Meßvorgangs zur Entfernungsbe stimmung von Hindernissen und des Meßvorgangs der zurückge legten Wegstrecke im Zusammenhang mit der Kartenbildung und der Fehler, welche die Meßsensoren aufweisen, kumulieren sich diese Fehler in Abhängigkeit der von dem Roboter zurück gelegten Wegstrecke.The procedure of the robot to move while driving orient and at the same time from the unknown environment Building a map poses the problem that the Maps of the area and the location of the robot depend on each other. The type and plays in particular Accuracy of the sensors with which the robot uses its to missed path or with which he in the area located obstacles, a major role. At for example, it is returned from a starting point put away with the help of a wheel sensor. On the other hand is the distance to obstacles with the help measured by distance sensors and these are called land marks entered in the area map. Because of the change side dependencies of the measuring process for the distance mood of obstacles and the measuring process of the back put route in connection with the map formation and the errors which the measuring sensors exhibit accumulate these errors depending on the back of the robot route.

So ist ab einer bestimmten Grenze eine sinnvolle Manövrier barkeit der autonomen mobilen Einheit nicht mehr gegeben.So it makes sense to maneuver from a certain limit availability of the autonomous mobile unit no longer exists.

Von W.D. Rencken wurde mit dem Artikel "Concurrent Localisa tion and Map Building for Mobile Robots Using Ultrasonic Sensors", Proc. of the 1993 IEEE/RSJ. International Confe rence on Intelligent Robots and Systems, Yokohama, Jap. 26. bis 30. Juli 1993, Seite 2192 bis 2197 ein Verfahren vorge stellt, welches dieses Problem anspricht und eine Lösung dafür aufzeigt. Die bekannten Meßfehler der eingesetzten Sensoren werden dort dazu benutzt, um in Abhängigkeit einer zurückgelegten Wegstrecke eine anhand der internen Karte gefundene prädizierte Landmarkenposition zu korrigieren. Dadurch wird der absolute Meßfehler, der bei der Bewegung der autonomen mobilen Einheit auftritt, vermindert.By W.D. Rencken was awarded the article "Concurrent Localisa tion and Map Building for Mobile Robots Using Ultrasonic Sensors ", Proc. Of the 1993 IEEE / RSJ. International Conference rence on Intelligent Robots and Systems, Yokohama, Jap. 26. to July 30, 1993, pages 2192 to 2197 a procedure which addresses this problem and a solution for that. The known measurement errors of the used Sensors are used there to, depending on a distance covered based on the internal map correct the predicted landmark position found. As a result, the absolute measurement error that occurs during the movement of the autonomous mobile unit occurs.

Der Vorgang des Kartenbildens in Verbindung mit ständiger Weiterfahrt und Neupositionierung des Roboters ist zeitauf wendig und erfordert Rechenleistung des Steuerrechners. Dies behindert den Roboter bei der Durchführung einer ihm zugewie senen Tätigkeit.The process of card making in connection with constant Moving on and repositioning the robot is time-consuming agile and requires computing power from the control computer. This hinders the robot from performing an assigned to it his activity.

Es ist deshalb äußerst wünschenswert, daß eine autonome mobile Einheit bei der Erledigung einer benutzerdefinierten Aufgabe nicht zuviel Zeit für Orientierungsaufgaben verwen det. Wichtig ist dabei jedoch auch, daß sie im Rahmen der gestellten Aufgabe immer ein definiertes Maß an Orientie rungsgenauigkeit einhalten kann. Mit anderen Worten bedeutet das, der Positionierungsfehler des autonomen Roboters sollte eine gewisse Grenze nicht überschreiten, sonst würde dieser beispielsweise Briefe beim Postausteilen nicht mehr im Post eingangskorb ablegen können.It is therefore extremely desirable that an autonomous mobile unit when doing a custom Do not use task too much time for orientation tasks det. However, it is also important that they are part of the task always a defined degree of orientation can maintain accuracy. In other words means that, the positioning error of the autonomous robot should not exceed a certain limit, otherwise it would for example letters no longer in the mail when handing out mail can place the inbox.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 39 12 353 ist ein selbststeuerndes Fahrzeug bekannt, welches sich mit Hilfe einer stereooptischen Kamera, einem Gyrokompaß und an den Rädern vorgesehenen Drehmeßsensoren orientiert. Die Fahrbahn, welche dieses Fahrzeug abfährt, ist dabei in mehrere Weg stücke unterteilt, von denen die Daten über mehrere Ziel punkte und die einzelnen Wegstücke in Form von Koordinaten knoten gespeichert sind. Bei der Zurücklegung ihres Fahrweges fährt diese selbstbewegliche Einheit anhand der Koordinaten punkte, die durch die Anfangs- und Endpunkte der einzelnen Wegstücke gegeben sind, den Weg ab und orientiert sich mit Hilfe von Fahrbahnmarkierungen und der stereooptischen Kame ra. Die Form jedes Fahrbahnabschnittes wird bestimmt auf der Grundlage der gespeicherten Daten, und anhand der bestimmten Form jedes Fahrabschnittes wird ein Sollfahrzustand des Fahrzeuges festgelegt, der die Grundlage für die Steuerung des Fahrzeuges bildet. So kann in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzustandes und der gespeicherten Information geschlossen werden, auf welchem Teilstück sich die Einheit befindet und in Abhängigkeit des Zielpunktes und des Fahrbahnverlaufs können unabhängig von den vorgegebenen Knoten Teilziele vorgegeben werden, welche die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und den Orientierungszustand des Fahrzeuges berücksichtigen. Dabei wird auf einem dieser Wegstücke ein neuer Zielpunkt festgelegt, der die kürzeste Entfernung zu der Ausgangsposi tion des Fahrzeugs aufweist, und es werden Daten über den neuen Zielpunkt einschließlich der Daten über den Fahrzustand des Fahrzeuges an dem neuen Zielpunkt erzeugt. In entspre chender Weise werden ein neuer Zielpunkt und zugehörige Daten auch für das endgültige Fahrziel des Fahrzeuges festgelegt, so daß die Ausgangsposition und das Fahrziel in dem Wegenetz beliebig gewählt werden können.From German Offenlegungsschrift DE 39 12 353 is a self-steering vehicle known, which with the help a stereo optical camera, a gyro compass and to the Oriented wheel measuring sensors provided. The road, which this vehicle leaves is in several ways pieces divided, of which the data spans multiple target points and the individual sections in the form of coordinates nodes are saved. When you cover your route drives this self-propelled unit based on the coordinates points by the starting and ending points of each Paths are given, the path and is oriented Help with road markings and the stereo-optical cameo ra. The shape of each lane section is determined on the Basis of the stored data, and based on the determined Shape of each driving section is a target driving state of the Vehicle that laid the foundation for control of the vehicle. So depending on the current Driving state and the stored information closed on which section the unit is located and depending on the destination and the course of the road can achieve subgoals regardless of the specified nodes which are the current driving speed and take into account the orientation of the vehicle. A new destination will be found on one of these sections set the shortest distance to the starting position tion of the vehicle, and there is data on the new destination including the data about the driving condition of the vehicle at the new destination. In correspond Accordingly, a new target point and associated data also determined for the final destination of the vehicle, so that the starting position and the destination in the route network can be chosen arbitrarily.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Orientierung, Fahrwegplanung und Steuerung einer autonomen mobilen Einheit anzugeben, welches es der autonomen mobilen Einheit ermöglicht, von einem Start punkt zu einem Zielpunkt eine möglichst kurze Strecke zu fahren, eine benutzerdefinierte Aufgabe durchführen zu können und dabei den Positionierungsfehler zu überwachen.The object underlying the invention is therefore therein, a procedure for orientation, route planning and Control an autonomous mobile unit to specify which it enables the autonomous mobile unit from a start point as short as possible to a destination drive to be able to perform a custom task while monitoring the positioning error.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in accordance with the features of patent claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen.Further developments of the invention result from the Unteran sayings.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß für jede durchzuführende Teilaufgabe Bonus- und Malus werte vergeben werden. Diese Bonus- und Maluswerte sind davon abhängig, inwieweit sie einer Erledigung einer benutzerdefi nierten Aufgabe dienen und inwieweit und wie optimal das anzusteuernde Ziel erreicht werden kann. Besonders vorteil haft wird dabei der Positionierungsfehler der autonomen mobilen Einheit ständig ermittelt und fließt in die Fahrweg planung und Steuerung der autonomen mobilen Einheit ein. Somit können bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes für den Positionierungsfehler geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, mit denen dieser Fehler wieder vermindert werden kann.An advantage of the method according to the invention is that that bonus and penalty for each subtask to be performed values are assigned. These bonus and penalty values are gone depending on the extent to which you can complete a user-defined serve the specified task and to what extent and how optimally that target to be reached can be achieved. Particularly advantageous the positioning error of the autonomous mobile unit constantly determines and flows into the driveway planning and control of the autonomous mobile unit. Thus, when a certain threshold is reached Suitable measures have been initiated for the positioning error with which this error can be reduced again can.

Günstigerweise können für die unterschiedlichsten Teilaufga ben, welche diese autonome Einheit durchführen soll, Schwel lenwerte für die Bonus- und Maluswerte festgelegt sein, so daß in Abhängigkeit dieser Schwellenwerte und deren Über- bzw. Unterschreiten Sondermaßnahmen zur Erledigung dieser Aufgabe eingeleitet werden können bzw. diese Teilaufgabe vorrangig ausgeführt werden kann.Conveniently, for the most diverse subtasks which this autonomous unit is to carry out, Schwel be set for the bonus and penalty values, so that depending on these threshold values and their or fall below special measures to deal with them Task can be initiated or this subtask can be carried out with priority.

Vorteilhaft sieht es das erfindungsgemäße Verfahren vor, zur Verringerung des Positionierungsfehlers die autonome mobile Einheit zu einem bekannten Hindernis in der Umgebung zu steuern, dessen Position als Landmarke in der Umgebungskarte der Einheit sehr genau bekannt ist, diese zu vermessen, und mit Hilfe dieses Meßwertes ihre eigene Lage und die Lage der Landmarke in der Umgebungskarte zu korrigieren. So wird auf einfache Art der Positionierungsfehler genau zu dem Zeitpunkt an dem es nötig ist, vermindert.The method according to the invention advantageously provides for Reduction of the positioning error the autonomous mobile Unity to a known obstacle in the area control its position as a landmark on the surrounding map the unit is very well known to measure them, and with the help of this measured value their own position and the position of the Correct the landmark in the area map. So is on simple type of positioning error at the exact moment where it is necessary.

Da die auftretenden Fehler bei der Wegmessung der Einheit von der zurückgelegten Wegstrecke abhängen, sieht es das erfin dungsgemäße Verfahren vorteilhaft vor, mindestens einen Maluswert von der zurückgelegten Wegstrecke der Einheit zwischen einem Startpunkt und einem Zwischenziel bzw. zwischen demjenigen Punkt, an dem die letzte Orientierung durchgeführt wurde, abhängig zu machen.Since the errors occurring when measuring the distance of the unit from depend on the distance covered, it sees that The method according to the invention advantageously provides at least one penalty value of the distance traveled by the unit between one Starting point and a stopover or between one Point at which the last orientation was carried out addictive.

Vorteilhaft sieht es das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin vor, die Einheit möglichst in Richtung eines vorgegebenen Zielpunktes fahren zu lassen, indem in Abhängigkeit des Winkels, den die aktuelle Fahrtrichtung mit der vorgegebenen Start-Zielrichtung bildet, ein Bonuswert vergeben wird.The method according to the invention also sees it as advantageous before, the unit in the direction of a given To let the target drive by depending on the Angle that the current direction of travel with the given Forms the start-target direction, a bonus value is awarded.

Vorteilhafterweise sieht es das erfindungsgemäße Verfahren vor, den Bonuswert, der sich durch das Anfahren einer sich länglich erstreckenden bekannten Landmarke in der Umgebung ergibt, dadurch zu ermitteln, daß die Positionsunsicherheits fläche auf die normale dieser Landmarke projiziert wird und die sich ergebende Strecke als Maß für den Bonuswert dient.The method according to the invention advantageously sees it before, the bonus value, which is obtained by starting a deal elongated well-known landmark in the area results in determining that the position uncertainty area is projected onto the normal of this landmark and the resulting route serves as a measure of the bonus value.

Vorteilhaft sieht es das erfindungsgemäße Verfahren vor, zur Verbesserung der Orientierung der autonomen mobilen Einheit die Position einer nicht sehr genau bekannten Landmarke in der Umgebungskarte zu verbessern, indem diese gezielt ange fahren und vermessen wird. Durch die genaue Kenntnis mehrerer Landmarken in der Umgebungskarte wird der Einheit die Ver minderung des Positionierungsfehlers an unterschiedlichsten Stellen auf ihrer Fahrt erleichtert.The method according to the invention advantageously provides for Improve the orientation of the autonomous mobile unit the position of a not very well known landmark in improve the area map by targeting it driving and measuring. Through the precise knowledge of several Landmarks on the surrounding map will become the unit's ver Reduction of the positioning error in a wide variety Make your journey easier.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Bei der Figurenbeschreibung wird auf die Terminologie des eingangs zitierten Standes der Technik zurückgegriffen.The invention is explained below with reference to figures. In the description of the figures, the terminology of the the prior art cited at the beginning.

Fig. 1 zeigt ein Realisierungsbeispiel für das erfindungsge mäße Verfahren. Fig. 1 shows an implementation example for the method according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine autonome mobile Einheit mit genau und weniger genau bekannten Landmarken. Fig. 2 shows an autonomous mobile unit to accurately and less accurately known landmarks.

Fig. 3 gibt ein Fahrwegbeispiel einer autonomen mobilen Einheit in einer mit Hindernissen verstellten Umgebung in Verbindung mit dem Positionierungsfehler an. Fig. 3 is an example of a travel path autonomous mobile unit in an adjusted environment with obstacles in connection with the positioning error.

Fig. 4 zeigt ein Fahrwegbeispiel einer autonomen Einheit, welche das erfindungsgemäße Verfahren durchführt. FIG. 4 shows a route example of an autonomous unit which carries out the method according to the invention.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Vergabe eines Bonuswertes. Fig. 5 shows an example of the award of a bonus value.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Architektur für das erfin dungsgemäße Verfahren in Form eines Blockschaltbildes. Hier sind drei Aufgaben dargestellt, von denen die Notwendigkeits faktoren in das entsprechende Kästchen; welches jeweils die Teilaufgabe symbolisiert, eingetragen sind. Diese sind mit N_u, N_c und N_f bezeichnet. Der Index u wird hier für die benutzerdefinierte Aufgabe, d. h. beispielsweise Post austra gen, Wände streichen oder ähnliche Dinge tun, wie sie bereits eingangs beim technologischen Hintergrund geschildert wurden, verwendet. Mit der zweiten Aufgabe, welche den Index c er hält, wird die Positionsunsicherheit des mobilen Roboters überwacht. Die dritte Aufgabe, welche den Index f erhält, besteht darin, der Umgebungskarte neue Landmarken zuzuführen. Dies geschieht dadurch, daß die autonome mobile Einheit den von ihr zurückgelegten Weg vermißt und mit ihren Sensoren die Entfernung zu Hindernissen in der Umgebung bestimmt. Diese Hindernisse werden anschließend als Landmarken, in die Umge bungskarte, welche die autonome Einheit mit sich führt, einge tragen. Fig. 1 shows an example of an architecture for the inventive method in the form of a block diagram. Here are three tasks, of which the necessary factors in the appropriate box; which symbolizes the subtask. These are designated N _u , N _c and N _f . The index u is used here for the user-defined task, i.e. for example delivering mail, painting walls or doing things similar to those described at the beginning of the technological background. The second task, which holds the index c er, monitors the positional uncertainty of the mobile robot. The third task, which receives the index f, is to add new landmarks to the area map. This happens because the autonomous mobile unit measures the distance it has traveled and uses its sensors to determine the distance to obstacles in the area. These obstacles are then entered as landmarks in the surrounding map that the autonomous unit carries with it.

Den einzelnen Teilaufgaben werden in dem dargestellten Archi tekturbeispiel Bonus- und Maluswerte mit B bzw. C bezeichnet zugeordnet. Aus diesen Werten ergibt sich die Notwendigkeit für die Durchführung einer Aufgabe, welche zu einem Gewich tungsfaktor R führt, der in der Steuereinheit opti ausgewer tet wird und aus dem beispielsweise ein Zwischenziel tar und ein Erwartungswert exp berechnet wird. In diesem Beispiel sind für die einzelnen Aufgaben zusätzlich Notwendigkeitsfak toren N_u, N_c und N_f vergeben wurden. Zur Bestimmung der Ge wichtungsfaktoren R kann beispielsweise die Differenz der Bonus- und Maluswerte für eine jeweilige Teilaufgabe gebildet werden und mit diesem Notwendigkeitsfaktor N zu einem Gewich tungsfaktor R multipliziert werden.In the architecture example shown, the individual subtasks are assigned bonus and penalty values labeled B and C, respectively. These values result in the necessity for carrying out a task, which leads to a weighting factor R, which is opti evaluated in the control unit and from which, for example, an intermediate target tar and an expected value exp are calculated. In this example, necessary factors N _u , N _c and N _{f have been} assigned for the individual tasks. To determine the weighting factors R, for example, the difference between the bonus and penalty values for a particular subtask can be formed and multiplied by this necessity factor N to form a weighting factor R.

R(Φ) = N(B-C)R (Φ) = N (B-C)

Ohne Beschränkung des Verfahrens können auch mehrere Teilpro zesse durch die Steuerung opti bewertet werden. Es müssen in Abhängigkeit der gestellten Teilaufgaben lediglich die Bonus- und Maluswerte für die einzelnen Teilaufgaben bestimmt werden und fallweise kann es auch hier nützlich sein, einen Notwendigkeitsfaktor für die Durchführung einer solchen Teilaufgabe festzulegen. Die Bonus- und Maluswerte für die jeweilige Teilaufgabe werden sinnvollerweise so gewählt, daß solche Manöver, welche zur Lösung der benutzerdefinierten Aufgabe der mobilen Einheit U beitragen, mit Bonuswerten versehen werden und solche, welche die mobile Einheit bei spielsweise von ihrer Fahrrichtung abbringen oder den Zeitab lauf der Tätigkeit verzögern, mit Maluswerten versehen wer den. Beispielsweise können Richtungsabweichungen von der vorgegebenen Start-Zielrichtung, die sehr klein sind, mit einem Bonuswert begünstigt werden, aber es können auch Posi tionsunsicherheiten, die eine bestimmte Größe überschreiten, mit einem Maluswert benachteiligt werden. Es ist auch denk bar, einen langen Fahrweg zwischen zwei Zwischenzielen auf dem Weg vom Startpunkt zum Zielpunkt durch große Maluswerte zu vermeiden. Auch ist es denkbar, daß durch eine geeignete Vergabe vom Bonus- und Maluswerten bei einer Umgebung, die viele Hindernisse enthält von der in der Landkarte der Einheit nur wenige genau bekannt sind, die Einheit dazu gezwungen wird, entsprechend mehr Hindernisse zu vermessen und als Landmarke in die Umgebungskarte einzutragen. Für die Vergabe vom Bonus- und Maluswerten eignen sich grundsätzlich alle Einflußfaktoren, welche im Zusammenhang mit der Fahrt des autonomen Roboters, oder der Durchführung der einzelnen Tätigkeiten, die ihm aufgetragen sind, stehen. Beispielsweise kann es auch günstig sein, das Zeitverhalten, die Fahrge schwindigkeit, oder den Energieverbrauch der mobilen Einheit zu bewerten.Several subpro processes are evaluated by the opti control system. It must be in Depending on the subtasks only the bonus and penalty values are determined for the individual subtasks and occasionally it can be useful here, too Necessity factor for the implementation of such Define subtask. The bonus and penalty values for the respective subtasks are usefully chosen so that such maneuvers to solve the custom Task of the mobile unit U contribute with bonus values are provided and those that the mobile unit for example from their direction of travel or the time Delay the course of the activity, who will be penalized the. For example, directional deviations from the given start-target direction, which are very small with a bonus value, but Posi uncertainties that exceed a certain size, be penalized with a penalty. It is also think bar, a long road between two stopovers the way from the starting point to the target point through large penalty values to avoid. It is also conceivable that a suitable Allocation of bonus and penalty values in an environment that contains many obstacles from the one on the map Unity few are known exactly, the unity to it is forced to measure more obstacles accordingly and to put it on the map as a landmark. For the Allocation of bonus and penalty values are generally suitable all influencing factors in connection with the journey of the autonomous robot, or the implementation of the individual Activities assigned to him are available. For example it can also be favorable, the timing, the driving speed, or the energy consumption of the mobile unit to rate.

Für die Festlegung des Notwendigkeitsfaktors N_c, der die Teilaufgabe der Einheit, die Positionsunsicherheit gering zu halten, steuert, eignet sich beispielsweise die Fläche A, welche von der Positionsunsicherheit um den aktuellen Ort der mobilen Einheit herum gebildet wird. Das heißt, damit ist jene Fläche gemeint, welche in Abhängigkeit der Sensor meßfehler, die sich über die Fahrt der Einheit kumulie ren, einen wahrscheinlichen Aufenthaltsort um eine aktuell in der Karte eingetragene Position der Einheit herum angibt.For the determination of the necessity factor N _c, which controls the subtask of the unit to maintain the position uncertainty low, such as the area A, which is formed by the position uncertainty to the current location of the mobile unit around suitable. This means that area which, depending on the sensor measurement errors that accumulate over the travel of the unit, indicates a probable location around a position of the unit currently recorded on the map.

Beispielsweise kann für diese Notwendigkeit, die Positionsun sicherheit zu korrigieren, die Fläche als Maß herangezogen werden. Falls die Fläche einen minimalen Wert min unterschrei tet, kann beispielsweise verhindert werden, daß diese Teil aufgabe aktiviert wird, falls diese bestimmte Fläche einen bestimmten Wert max überschreitet, kann eine Durchführung dieser Teilaufgabe erzwungen werden. Im Zwischenbereich bietet es sich beispielsweise an, die aktuelle Fläche auf die Differenz des Minimus und des Maximums zu beziehen, um so linear in Abhängigkeit der aktuell vorhanden Positionsunsi cherheitsfläche einen Notwendigkeitsfaktor für die Durchfüh rung der Positionskorrektur zu erhalten. Es gilt zum Bei spiel:For example, for this need, the position correcting certainty, using the area as a measure become. If the area falls below a minimum value of min tet, can be prevented, for example, that this part task is activated if this specific surface certain value exceeds max, an implementation can of this subtask. In the intermediate area it is a good idea to place the current area on the Difference between the minimus and the maximum, so linear depending on the currently available position security area is a necessary factor for implementation position correction. It applies to the game:

Der Notwendigkeitsfaktor N_u für die Durchführung der benut zerdefinierten Aufgabe kann beispielsweise davon abhängig gemacht werden, wieviel von dieser Aufgabe bereits erledigt wurde. Zu Beginn der Tätigkeit kann ein hoher Faktor verge ben werden und gegen Ende der Tätigkeit kann dieser vermin dert werden. Beispielsweise gilt dabei für die Bonuswerte:The necessity factor N _u for performing the user-defined task can be made dependent, for example, on how much of this task has already been completed. A high factor can be assigned at the beginning of the activity and can be reduced at the end of the activity. For example, the following applies to the bonus values:

mitWith

Φ: Winkel zwischen Start-Zielrichtung und aktueller Fahrtrichtung.Φ: Angle between the start-target direction and the current one Direction of travel.

Als Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der Notwendigkeit N_f, der Karte eine neue Landmarke zuzufügen, kann beispielsweise die Zahl der absolut detektierten Hindernisse in Verbindung mit der Zahl der bereits bestätigten Hindernisse in der Karte verwendet werden. Das Verhältnis aus definiert bekannten Landmarken und ungenau bekannten Landmarken stellt ein sinnvolles Maß dafür dar, wie genau sich die Einheit aktuell orientieren kann und führt somit zu einem sinnvollen Gewich tungsfaktor für die Kartenbildungsaufgabe. Für den Maluswert der sich beim Ansteuern einer ungenau bekannten Landmarke ergibt gilt beispielsweise: The number of absolutely detected obstacles in connection with the number of already confirmed obstacles on the map can be used, for example, as a calculation basis for determining the need N _f to add a new landmark to the map. The ratio of well-known landmarks and inaccurately known landmarks represents a useful measure of how exactly the unit can currently orient itself and thus leads to a meaningful weighting factor for the map-forming task. For example, the following applies to the penalty value that results when driving an inaccurately known landmark:

mit:With:

d: aktuelle Fahrstrecke der Einheit
D_max: Maximal zulässige Fahrstrecke.d: current travel distance of the unit
D_max: maximum permissible travel distance.

Um einen optimalen Fahrweg zu planen und anzusteuern, kann eine mögliche Strategie sein, eine Richtung auszuwählen, die möglichst viele Unterziele, d. h. Teilaufgaben, erfüllt. Es kann aber auch sinnvoll sein, beispielsweise zunächst jene Aufgabe durchzuführen, welche den maximalen Gewichtungsfaktor R erhält. Für eine sinnvolle Fahrwegplanung kann es aber auch sinnvoll sein, nur diese Zwischenziele auszuwählen, die sich innerhalb eines Winkels von 90° zwischen der Start-Zielrich tung und der aktuellen Bewegungsrichtung befinden, um mög lichst wenig von der Fahrtrichtung zum Ziel abzuweichen.To plan and control an optimal route, you can a possible strategy to choose a direction that as many sub-goals as possible, d. H. Sub-tasks fulfilled. It can also be useful, for example, first To perform task which is the maximum weighting factor R receives. But it can also be used for sensible route planning make sense to select only those intermediate goals that are within an angle of 90 ° between the start and finish line direction and the current direction of movement Deviate as little as possible from the direction of travel to the destination.

Falls beispielsweise das Gewichtungsmaximum sich aus der benutzerdefinierten Aufgabe ergibt, wird beispielsweise die Entfernung zu einem Zwischenziel festgehalten. In den anderen Fällen, in denen die Gewichtungsfaktoren der anderen Teilauf gaben dominieren, wird beispielsweise als Entfernung der Weg in den Sichtbarkeitsbereich eines Hindernisses, wovon die Position bestimmt werden soll, ermittelt und dient der Be rechnung der Zielpunktkoordinaten für das Zwischenziel. Mit Sichtbarkeitsbereich ist der Bereich gemeint, in dem der Entfernungsmessungssensor mit hoher Genauigkeit die Position eines Hindernisses, d. h. seine Entfernung, ermitteln kann. Beispielsweise wird hier im Falle der Kartenbildungsaufgabe oder der Positionskorrekturaufgabe ein Zwischenziel gewählt, daß sich am Rand des Sichtbarkeitsbereiches eines Hindernis ses befindet.If, for example, the maximum weighting results from the user-defined task, for example Distance to a stopover. In the others Cases where the weighting factors of the other part are on dominate, the path is, for example, the distance in the visibility area of an obstacle, of which the Position should be determined, determined and serves the loading calculation of the target point coordinates for the stopover. With Visibility area is the area in which the Distance measuring sensor with high accuracy the position an obstacle, d. H. its distance. For example, in the case of the map building task or selected a stopover for the position correction task, that is on the edge of the visibility area of an obstacle ses located.

Fig. 2 zeigt ein Szenario als Beispiel für eine autonome mobile Einheit AE in ihrer Umgebung. Es ist erkennbar, daß hier die Position der Einheit in ihrer Umgebungskarte und die bekannten Hindernisse dargestellt sind, so wie sie die Steue rung der Einheit gespeichert enthält. Angegeben ist ein Startpunkt ST und ein Zielpunkt go. Mit R_max ist beispiels weise ein Beobachtungshorizont bzw. ein Auswertungshorizont für Steuermaßnahmen und Zwischenziele der Einheit bezeichnet. Weiterhin ist ein Koordinatensystem xy angegeben, und es sind Hindernisse 1 bis 4 vorhanden. Die Hindernisse 1 und 2 sind beispielsweise in der Karte, welche die autonome mobile Einheit erstellt und für die Orientierung verwendet, als bestätigte Landmarken eingetragen. Das heißt, die Koordinaten dieser Hindernisse wurden öfters vermessen und liegen nun mit hoher Genauigkeit fest. Für Referenzzwecke, beispielsweise um die Positionsunsicherheit zu korrigieren, können diese Hin dernisse 1 und 2 angefahren werden und mit einem Sensor vermessen werden. Die bestimmte Entfernung und die aktuelle Kenntnis der Lage der Hindernisse in der Karte dient dazu, die Positionsunsicherheit zu vermindern. Die Hindernisse 3 und 4 stellen keine solchen bestätigten Landmarken dar, sondern ihre Lage ist mit einer Ungenauigkeit behaftet. Bei spielsweise wurden diese Hindernisse am Rande des Sichtbe reichs der Sensoren erfaßt und sind noch nicht genauer ver messen worden. Eine erste Messung hat jedoch dazu geführt, daß diese Hindernisse in der Umgebungskarte eingetragen wurden. FIG. 2 shows a scenario as an example for an autonomous mobile unit AE in its environment. It can be seen that the position of the unit in its area map and the known obstacles are shown, as it contains the control of the unit stored. A starting point ST and a destination point go are given. R _max denotes, for example, an observation horizon or an evaluation horizon for tax measures and intermediate goals of the unit. Furthermore, a coordinate system xy is specified, and obstacles 1 to 4 are present. Obstacles 1 and 2 are entered as confirmed landmarks, for example, on the map that the autonomous mobile unit creates and uses for orientation. This means that the coordinates of these obstacles have been measured several times and are now fixed with high accuracy. For reference purposes, for example to correct the position uncertainty, these obstacles 1 and 2 can be approached and measured with a sensor. The determined distance and the current knowledge of the location of the obstacles on the map serve to reduce the positional uncertainty. Obstacles 3 and 4 do not represent such confirmed landmarks, but their position is subject to inaccuracy. For example, these obstacles were detected at the edge of the field of view of the sensors and have not yet been measured ver. However, a first measurement has resulted in these obstacles being entered in the area map.

Für die einzelnen Hindernisse, sowohl die Bestätigten 1 und 2 als auch die Unbestätigten 3 und 4 sind die einzelnen Sicht barkeitsbereiche vis angegeben. Diese sind in Form von Rechtecken vis um die Landmarken herum beschrieben. Ein Sichtbarkeitsbereich ergibt sich aus dem Erfassungsbereich der Sensoren und aus der Abhängigkeit deren Meßgenauigkeit in Abhängigkeit von der Entfernung, welche der Sensor mißt und von der gewünschten Genauigkeit für bestätigte Landmar ken. Um die Lage bzw. den Abstand eines solchen Hindernisses 1 bis 4 bestimmen zu können, muß der Sensor, welcher an der selbstbeweglichen mobilen Einheit AE angebracht ist, sich mindestens am Rande einer solchen Sichtbarkeitszone vis befinden. Dann ist eine exakte Entfernungsmessung möglich. For the individual obstacles, both confirmed 1 and 2 and unconfirmed 3 and 4 , the individual visibility ranges are indicated vis. These are described in the form of rectangles around the landmarks. A visibility range results from the detection range of the sensors and from the dependency of their measurement accuracy depending on the distance the sensor measures and the desired accuracy for confirmed landmarks. In order to be able to determine the position or the distance of such an obstacle 1 to 4 , the sensor which is attached to the mobile mobile unit AE must be located at least on the edge of such a visibility zone. Then an exact distance measurement is possible.

Zur Verdeutlichung ist um die autonome Einheit AE eine Posi tionsunsicherheitsfläche angezeichnet. Diese Fläche PU hat die Form einer Ellipse. Wie weiter erkannt werden kann, ist diese Ellipse nicht symmetrisch um die Einheit herum angeordnet. Vielmehr ergibt sich der Drehwinkel der Ellipse in Relation zur Längsachse der Einheit AE dadurch, daß im Vorfeld vor Erreichen des Punktes ST unterschiedliche Fahrmanöver durch geführt wurden, welche in den unterschiedlichen Richtungen xy des Achsenkreuzes zu einer verschiedenen Kumulation von Meßungenauigkeiten geführt haben.For the sake of clarity, a position is around the autonomous unit AE tion uncertainty area marked. This area PU has the Shape of an ellipse. As can be seen further, this is Ellipse not symmetrically arranged around the unit. Rather, the angle of rotation of the ellipse results in relation to the longitudinal axis of the unit AE in that in advance Different driving maneuvers are reached through point ST which were carried out in the different directions xy of the axis cross to a different accumulation of Have led to measurement inaccuracies.

In Fig. 2 ist weiterhin ein Zwischenziel tar eingetragen. Der Abstand zwischen dem Startpunkt ST und dem Zwischenziel tar ist mit d bezeichnet. Der Winkel den die gewählte Fahrt richtung zum Zwischenziel tar mit der Start-Zielrichtung ST- go einnimmt, ist mit Φ bezeichnet. Ein Bonuswert, der im erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet, kann bei spielsweise von diesem Winkel Φ abhängig gemacht werden. Sinnvoll wäre es diesen Winkel nicht größer als 90° werden zu lassen, da sonst keine Fahrt in Zielrichtung erfolgt. Im Beispiel in Fig. 2 wurde ein Zwischenziel gewählt, welches sich am Rande des Sichtbarkeitsbereiches vis einer nicht bestätigten Landmarke 3 befindet. Das heißt die Bewertung der einzelnen Teilaufgaben in Verbindung mit den Bonus- und Maluswerten hat dazu geführt, daß die Kartenbildungsaufgabe f durchgeführt werden soll. In Abhängigkeit der Notwendig keitsfaktoren N_u, N_c und N_f in Verbindung mit den Gewich tungsfaktoren R₀ bis R_n+m hat die Steuereinheit opti dieses Zwischenziel tar ermittelt, um es als nächstes anzusteuern. Weiterhin wird aufgrund der Positionsunsicherheit ein erwar teter Zwischenzielpunkt exp im Speicher der Einheit abgelegt. Ein solches Fahrmanöver der autonomen Einheit kann beispiels weise dann sinnvoll sein, wenn keine ausreichenden Informationen über die Umgebung mehr vorliegen, oder wenn die Positionsun sicherheit stark angewachsen ist und keine bestätigten Land marken in der Nähe der autonomen Einheit mehr vorhanden sind. Dies würde längerfristig dazu führen, daß sich die Positi onsunsicherheit weiter vergrößert und der Weg zum Ziel go nicht mehr gefunden werden kann, da neue Landmarken nicht mehr genau bestimmt werden können und die aktuelle Position der Einheit dem Steuerrechner nicht mehr bekannt ist.In Fig. 2, a stopover tar is also entered. The distance between the starting point ST and the stopover tar is denoted by d. The angle that the selected direction of travel to the intermediate destination tar with the start-destination direction ST-go is denoted by Φ. A bonus value that is used in the method according to the invention can, for example, be made dependent on this angle Φ. It would make sense not to allow this angle to be greater than 90 °, otherwise there will be no travel in the target direction. In the example in FIG. 2, an intermediate destination was chosen, which is located on the edge of the visibility area vis an unconfirmed landmark 3 . This means that the evaluation of the individual subtasks in connection with the bonus and penalty values has led to the fact that the card formation task f should be carried out. Depending on the necessity factors N _u , N _c and N _f in connection with the weighting factors R₀ to R _{n + m} , the control unit opti has determined this intermediate target tar in order to control it next. Furthermore, due to the position uncertainty, an expected intermediate target point exp is stored in the unit's memory. Such a maneuver of the autonomous unit can be useful, for example, if there is no longer sufficient information about the surroundings, or if the positional uncertainty has increased significantly and there are no confirmed landmarks in the vicinity of the autonomous unit. In the longer term, this would lead to the position uncertainty increasing further and the way to the destination go no longer being able to be found, since new landmarks can no longer be determined exactly and the current position of the unit is no longer known to the control computer.

Fig. 3 zeigt als Beispiel den zurückgelegten Weg vom Start punkt ST zum Zielpunkt 2 einer autonomen Einheit AE. In diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren nicht angewendet. Einzelne Landmarken LM werden auf dem Weg zu einem Zwischenziel 1 erkannt und wie in Fig. 3 dargestellt, fährt die autonome Einheit AE direkt zum Zwischenziel 1, ohne sich in die Sichtbarkeitszonen vis der einzelnen Landmarken LM zu begeben, um beispielsweise die Positionsunsicherheit zu korrigieren. Diese Positionsunsicherheit ergibt sich aus der Ungenauigkeit der Sensormessungen und der Akkumulation des Fehlers der einzelnen Sensoren über die zurückgelegte Weg strecke der autonomen Einheit. Am Ziel 2 ihrer Fahrt angekom men, weist dementsprechend die Position der autonomen Einheit eine sehr große Positionsunsicherheit PU, hier in Form einer Ellipse dargestellt, auf. Hier bedeutet dies, daß für den Steuerrechner der autonomen Einheit sich die Einheit am Ziel 2 befindet, jedoch ist durch die angewachsenen Meß fehler der einzelnen Sensoren der mobilen Einheit die Positi onsunsicherheit auf die Ellipse PU angewachsen. Damit wird zwar ein aktueller Ort der Einheit in der Karte vermerkt, jedoch ist jeder Aufenthaltsort innerhalb der Positionsunsi cherheitsfläche PU für die Einheit möglich. In Verbindung mit der Durchführung einer benutzerdefinierten Aufgabe kann leicht erkannt werden, daß der Einheit ein exaktes Positio nieren wegen des großen Fehlers, charakterisiert durch die Positionsunsicherheit, nicht mehr möglich ist. Fig. 3 shows an example of the distance traveled from the starting point ST to the destination point 2 of an autonomous unit AE. The method according to the invention is not used in this example. Individual landmarks LM are recognized on the way to an intermediate destination 1 and, as shown in FIG. 3, the autonomous unit AE drives directly to the intermediate destination 1 without going into the visibility zones vis of the individual landmarks LM, for example to correct the positional uncertainty. This position uncertainty results from the inaccuracy of the sensor measurements and the accumulation of the error of the individual sensors over the distance traveled by the autonomous unit. Arrived at destination 2 of their journey, the position of the autonomous unit accordingly has a very large positional uncertainty PU, shown here in the form of an ellipse. Here, this means that for the control computer of the autonomous unit, the unit is at destination 2 , but due to the increased measurement errors of the individual sensors of the mobile unit, the positional uncertainty has increased to the ellipse PU. This means that a current location of the unit is noted on the map, but any location within the position safety area PU for the unit is possible. In connection with the execution of a user-defined task, it can easily be recognized that the unit is no longer able to position itself precisely because of the large error, characterized by the positional uncertainty.

Fig. 4 zeigt den Fahrweg einer autonomen Einheit AE durch eine mit Hindernissen verstellten Umgebung zwischen einem Startpunkt ST und einem Zielpunkt 2. Die Umgebung ist dabei die gleiche wie jene aus Fig. 3. Auch hier sind wieder Land marken LM und Sichtbarkeitsbereiche vis in der Umgebung dargestellt. Im Gegensatz zur Vorgehensweise in Fig. 3 wird hier bei der Fahrwegplanung und Steuerung der autonomen Einheit das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Deutlich kann erkannt werden, daß die autonome mobile Einheit nicht mehr direkt zum Zwischenziel 1 und dann unmittelbar zum Endpunkt 2 fährt, sondern vielmehr führt der Fahrweg der Einheit durch mehrere Sichtbarkeitsbereiche vis von Landmar ken. Dieser Fahrweg ergibt sich beispielsweise, wenn eine Teilaufgabe der Einheit darin besteht, die Positionsunsicher heit unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes zu halten. Wie erkannt werden kann, überschreitet die Positionsunsicher heit in den Punkten A, B, C und D diesen Schwellenwert. Von der Steuereinheit wird durch Gewichtung der einzelnen Notwen digkeitsfaktoren in Verbindung mit den Gewichtungsfaktoren N und unter Bewertung der einzelnen Bonus- und Maluswerte B, C die Entscheidung getroffen, an diesen Stellen in Richtung des Sichtbarkeitsbereiches einer bekannten Landmarke LM zu ver fahren. Durch Einfahrt in den Sichtbarkeitsbereich einer solchen Landmarke kann diese exakt vermessen werden und der so erhaltene Abstandswert kann mit dem Wert der sich aus der aktuellen Position in der Karte und der gespeicherten Positi on der Landmarke ergibt, verglichen werden. Auf diese Weise kann die absolute Positionsunsicherheit mit Hilfe dieser Messung vermindert werden. Wie leicht erkannt werden kann, wird durch die mehrmalige Anwendung dieses Verfahrens am Ende des Fahrweges im Zielpunkt 2 eine viel kleinere Positionsun sicherheit PU erreicht als dies bei Fig. 3 der Fall war. So kann die autonome Einheit eine benutzerdefinierte Aufgabe mit höherer Exaktheit durchführen. Gleichzeitig wird aber auch durch das erfindungsgemäße Verfahren die Anzahl der Fehler korrekturmaßnahmen auf ein möglichst geringes Maß beschränkt. Daraus ergibt sich ein optimales Zeitverhalten bei der Durch führung einer benutzerdefinierten Aufgabe durch die autonome mobile Einheit. FIG. 4 shows the travel path of an autonomous unit AE through an environment adjusted with obstacles between a starting point ST and a destination point 2 . The environment is the same as that of Fig. 3. Again, landmarks LM and visibility areas are shown vis in the area. In contrast to the procedure in FIG. 3, the method according to the invention is used here for route planning and control of the autonomous unit. It can clearly be seen that the autonomous mobile unit no longer travels directly to the intermediate destination 1 and then directly to the end point 2 , but rather the route of the unit leads through several visibility areas vis of Landmar ken. This route results, for example, if a subtask of the unit consists in keeping the positional uncertainty below a certain threshold value. As can be seen, the position uncertainty in points A, B, C and D exceeds this threshold. The weighting of the individual necessity factors in connection with the weighting factors N and the evaluation of the individual bonus and penalty values B, C make the decision by the control unit to move at these points in the direction of the visibility range of a known landmark LM. By entering the visibility area of such a landmark, it can be measured exactly and the distance value obtained in this way can be compared with the value that results from the current position on the map and the stored position of the landmark. In this way, the absolute positional uncertainty can be reduced with the help of this measurement. As can be easily recognized, the repeated use of this method at the end of the route in the destination point 2 achieves a much smaller positional security PU than was the case in FIG. 3. This allows the autonomous unit to perform a user-defined task with greater accuracy. At the same time, however, the number of error correction measures is also limited to the lowest possible level by the method according to the invention. This results in an optimal time behavior when performing a user-defined task through the autonomous mobile unit.

Fig. 5 erläutert das Beispiel für die Vergabe eines Bonus wertes beim Anfahren eines sich länglich erstreckenden Hin dernisses LM zur Positionskorrektur der autonomen mobilen Einheit. Die Einheit befindet sich am Ort Z vor der bestätig ten Landmarke LM. Im Laufe der Fahrt der mobilen Einheit hat sich die Positionsunsicherheit zu einer Ellipse mit den Halbachsen b und a auf summiert. Die Halbachse a bildet mit der Flächennormalen zu dem sich länglich erstreckenden Hinder nisse LM, welche mit p_r bezeichnet ist, den Winkel t und die Halbachse b bildet mit ihr den Winkel α. Als Projektion der Ellipsenfläche auf die Flächennormale der Landmarke LM, wobei die Flächennormale mit p_r bezeichnet ist, ergibt sich die Strecke W_C als Maß für einen Bonuswert zur Durchführung der Positionskorrekturaufgabe. Hier ist als W_C nur die halbe Strecke dargestellt, welche sich aus der Projektion der Ellipse auf die Flächennormale ergeben würde. Da in diesem Beispiel jedoch der Bonuswert proportional zu dieser Strecke gewählt wird, macht dies lediglich einen Faktor 2 aus und keinen qualitativen Unterschied. Fig. 5 explains the example of the allocation of a bonus value when approaching an elongated Hin dernis LM for position correction of the autonomous mobile unit. The unit is located at location Z in front of the confirmed landmark LM. During the course of the travel of the mobile unit, the positional uncertainty added up to an ellipse with the semiaxes b and a. The semiaxis a forms the angle t with the surface normal to the elongated obstacle LM, which is designated p _r , and the semiaxis b forms the angle α with it. As a projection of the ellipse surface onto the surface normal of the landmark LM, the surface normal being denoted by p _r , the distance W _C results as a measure for a bonus value for performing the position correction task. Here only half the distance is shown as W _C , which would result from the projection of the ellipse onto the surface normal. However, since in this example the bonus value is selected proportionally to this route, this only makes a factor of 2 and no qualitative difference.

Die Position der Einheit zu einem gegebenen Zeitpunkt k läßt sich nach Rencken wie folgt angeben:The position of the unit at a given time k leaves according to Rencken:

x(k) = [x(k),y(k)]^T.x (k) = [x (k), y (k)] ^T.

Für die Positionsunsicherheit gilt dabei die Kovarianzmatrix:The covariance matrix applies to the position uncertainty:

mit:With:

σ_x Unsicherheit in x-Richtung
σ_y Unsicherheit in y-Richtung.σ _x uncertainty in the x direction
σ _y uncertainty in the y direction.

Die Umgebungskarte M(k), welche sich aus einer Karte für bestätigte Landmarken M_c(k) und unbestätigte Landmarken M_t(k) zusammensetzt, läßt sich dabei wie folgt formalisieren:The area map M (k), which is composed of a map for confirmed landmarks M _c (k) and unconfirmed landmarks M _t (k), can be formalized as follows:

mit:With:

Λ_f(k) Unsicherheit der Landmarke p_f
vis Sichtbarkeitsbereich
n_f Zahl der Landmarken.Λ _f (k) uncertainty of the landmark p _f
vis visibility area
n _f Number of landmarks.

Claims

1. method for orientation, route planning and control of an autonomous mobile unit,

a) in which the unit (AE) creates a map of its surroundings with a first operation (f) by measuring the surroundings with a sensor arrangement carried along and features of the surroundings ( 1 , 2 , 3 , 4 ), which become known to it , evaluating from their own position (x, y) and entering them in the form of landmarks (LM) on the surrounding map,
b) in which the unit (AE) moves with a second operation (u) in an environment that is not fully known to it from a starting point (ST) via at least one intermediate destination (tar) in the direction of a destination point (go) and thereby moves operated for orientation, route planning and control of at least the area map and the sensor arrangement,
c) in which the unit monitors, with a third operation (c), the error in the determination of its own position due to the measurement accuracy of the sensor arrangement, as position inaccuracy (PU),
d) at least one bonus and / or penalty value (B _f , for each performance to be performed (f, u, c), depending on the contribution it makes to enable the unit to reach the target point (go)) C _f , B _u , C _u , B _c , C _c ) is awarded,
e) and at least as a result of a joint evaluation of the respective bonus and / or penalty values (B _f , C _f , B _u , C _u , B _c , C _c ) in a control unit (opti) of the unit (AE) Execution (f, u, c) and the intermediate destination (tar) are determined, and the route of the unit is planned and controlled.

2. The method according to claim 1, wherein at least for one performance (f, u, c), a weighting factor (R₀... R _m ) is obtained in that the associated bonus and / or penalty values (B _f , C _f , B _u , C _u , B _c , C _c ) are added together and multiplied by a necessary factor (N _f , N _u , N _c ) currently valid for this performance (f, u, c).

3. The method according to one of claims 1 to 2, in which at least at least one execution (f, u, c) is a threshold value for the bonus and / or penalty values (B _f , C _f , B _u , C _u , B _c , C _c ) is determined, if it is exceeded or undershot, the execution (f, u, c) is carried out with priority.

4. The method according to any one of the preceding claims, in which a landmark ( 1 , 2 ) is approached and measured in order to reduce the position uncertainty (PU), the position (AE) of which the position in the surroundings is known with great accuracy.

5. The method according to any one of the preceding claims, in which at least one penalty value (C _f , C _u , C _c ) depends on which distance (d) the unit (AE) has to cover in order to complete an operation (f, u, c) .

6. The method according to any one of the preceding claims, in which at least the bonus value for the second performance (u) of depends on the angle (Φ) which a selected direction of travel (ST-tar) with the start-destination point axis (ST-go).

7. The method according to claim 3, wherein at least the bonus value for the third execution (B _c ) in relation to elongated landmarks (LM) depends on how large the distance projected onto the normal ( _pr ) of the landmark (LM) ( W _c ), which results from the projection of a position uncertainty area (PU) around the location (Z) of the unit (AE).

8. The method according to any one of the preceding claims, in which a landmark ( 3 , 4 ) is approached and measured in a targeted manner, the position (x, y) of which in the area surrounding the unit (AE) is known only very imprecisely.