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Modellieren, Stabilisieren und Manövrieren einachsiger, elektrisch angetriebener Mitgänger-Gütertransportfahrzeuge
Brüning, Matthias
Hinsichtlich Flächenbedarf, Wendigkeit und intuitiver Manövrierbarkeit sind einachsige, durch Mitgänger geführte Gütertransportfahrzeuge mehrachsigen Fahrzeugen prinzipiell überlegen. Für den Transport hoher Lasten über weite Strecken sind sie jedoch bisher ungeeignet, da der mitgehende Bediener Kraft für Stabilisierung und Vortrieb aufbringen muss.
Diese Einschränkung beseitigt die neue Fahrzeugklasse der einachsigen, aktiv angetriebenen und sich autark stabilisierenden Mitgänger-Gütertransportfahrzeuge. Manövriert wird diese neue Transportmittelgattung intuitiv wie eine herkömmliche Stechkarre, jedoch ohne hohen Kraftaufwand des Bedieners.
Die primäre Anwendung des Forschungsvorhabens ist die Feinverteilung von Paketsendungen innerhalb eines innovativen Logistikkonzepts.
Zur Realisierung der geforderten Funktionalitäten werden in dieser Arbeit ein Konzept zur Modellierung der neuen Fahrzeuggattung sowie Regelungskonzepte für die automatische Stabilisierung und das handgeführte Manövrieren entwickelt.
Das Fahrzeug adaptiert sich nach jedem Beladungswechsel vollautomatisch ohne Erforderlichkeit der Unterstützung durch den Bediener an die veränderten kinematischen und dynamischen Bedingungen. Dabei basiert die Adaptierung auf der Schätzung der veränderten Zustände und Parameter. Die Manövrier-Regelung ermöglicht auch bei hoher Nutzlast die präzise Vorgabe von translatorischer und rotatorischer Fahrgeschwindigkeit basierend auf sehr geringen, durch den mitgehenden Bediener auf das Fahrgestell aufgebrachten Interaktionskräften. Hierbei sind verschiedene, beladungsunabhängige Manövrier-Charakteristiken einstellbar. Die ökonomische Herstellung des Fahrzeugs wird ermöglicht durch Regelung von Stabilisieren und Manövrieren mit minimalem sensorischen Aufwand.
Concerning intuitive manoeuvrability with little space requirements uniaxial vehicles for goods transport are in principle superior to multiaxial vehicles. But up to now convenient transportation of heavy goods over long distances is not possible with this class of vehicles, since the user needs to apply force for both stabilisation and manoeuvre.
This disadvantage is removed by equipping the vehicle with controlled drives providing force for both balancing and propulsion. Manoeuvre of this new class of goods transport vehicles is as intuitive as manoeuvre of a conventional hand truck, but in this case user forces are very low.
A popular application area of the new uniaxial vehicle system is urban parcel distribution on foot in the context of an innovative logistics concept.
For realising the required functionalities this thesis presents both a concept for modelling of the new class of vehicles and control concepts for stabilisation and pedestrian-controlled manoeuvre.
The controlled drives automatically adapt the vehicle to changed kinematic and dynamic conditions after every reload without requiring any support by the user. This adaptation is based on estimation of the changed states and parameters. The manoeuvre concept enables precise definition of translational and rotational vehicle speed based on low interaction forces applied from the user to the vehicle frame. At this different manoeuvre characteristics can be selected. Their respective driving behaviours stay similar with different load situations. Economic production of the vehicle is made possible by control of stabilisation and manoeuvre based on a minimum of sensor information.
