DE8701759U1 - Fahrzeug, das fahrerlos betrieben werden kann - Google Patents

Description

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C FAHRZEUG, DAS FAHRERLOS BETRIEBEN WERDEN KANN ""?"

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das neben anderen solchen Fahrzeugen entlang vorbestimmter, individueller Strecken eines Streckennetzes fahrerlos geführt werden kann.

Das Streckennetz kann aus Schienen bestehen, in denen die fahrerlosen Fahrzeuge zwangsläufig mechanisch geführt sind. Das Streckennetz kann auch aus in der Fahrbahn verlegten Elementen bestehen, die von einem Taster des Fahrzeuges abgetastet werden, vobei der Taster dann entsprechende Lenksignale auslöst. Schließlich kann das Streckennetz auch imaginär sein und im Rahmen eines Steuerprogramms in einem Speicher des Fahrzeugs niedergelegt sein, wobei sich das Steuerprogramm an örtlichen Markierungen durch Äbfühlen die-I ser Markierungen orientieren und/oder korrigieren kann.

1 Bei einem solchen Steuerungssystem kann davon ausgegangen

1 werden, daß die Fahrzeuge immer nachvorgegebenen Fahrrouti-

I nen fahren, wobei eine Fahrroutine die Fahrbewegungen eines

y Fahrzeuges und unter Umständen auch die Betätigung von Funk-*

I tionseinheiten während dieser Fahrroutine umfaßt.

% Eine solche Fahrroutine beginnt an einer Bezugsmarke und en-

1 det an einer Bezugsmarke, wobei der Anfang und das Ende auch

¹J durch die gleiche oder durch verschiedene Beaugsmarken be-

'< stimmt sein kann.

1 Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug der eingangs ge-

I nannten Art für ein Steuerungssystem solchen Fahrroutinen

I entsprechend auf einfache Weise programmierbar

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Die Erfindung ist- dadurch gekennzeichnet/ daß am Fahrzeug ein Zähirad/ ein Zählimpülsgebet,- ein Wegzahier, ein Markertaster, ein Decoder^ eine automatische Fahr- und Lenk steüer'schäitüng, von außen zugängliche Handhaben Und ein Fahrroütinespeicher angeordnet sind, daß das Zahlrad an den Wegzähler treibend angeschlossen ist/ daß der Markertaster eingangsseitig¹ an den Decoder angeschlossen ist/ daß der" Wegzähier und der Decoder eingangsseitig an die Fahr- Und Lenksteüerschaltung angeschlossen sind> daß der Fahrroutine speicher an die Fähr- und Lenksteuerschaltung angeschlossen ist und daß die Handhaben als BetätigUngsfflittel der Fahr- und Lenksteuerschaltung an diese angeschlossen sind.

WEITER SEITE 6 DER URSPRÜNGLICH EINGEREICHTEN BESCHREIBUNG

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ZUf Programmierung einer bestimmten Fahrroütine genügt es im sogenannten Lernbetrieb/ das Lerrifähirzeug von Hand entlang det entsprechenden Fahrstrecke zu führen und dabei gegebenenfalls ebenfalls von Hand die gewünschten Bewegungen der Funktionseinheiten auszulösen. Aus den dabei Von Hand eingegebenen Befehlen werden Lefnäignale abgeleitet, die dann die zugehörige Fahrroutine bilden. Die Fahrroutine kann dann abgespeichert werden und kann sämtliche Befehle enthalten, um die von Hand gesteuerte Fahrt des Lernfahrzeüges mit den zugehörigen Bewegungen der Funktionseinheiten zu wiederholen. Dabei empfiehlt es sich, die Fahrgeschwindigkeit aus dem Handbetrieb für die Fahrroutine auf einen optimalen Wert einzurichten und zu vergleichmäßigen, weil davon ausgegangen werden kann, daß . bei Handbetrieb nicht mit der für Dauerbetrieb optimalen Geschwindigkeit sondern mit einer möglicherweise sehr viel niedrigeren Geschwindigkeit gefahren wurde. Eine Fahrroutine beginnt man zweckmäßig mit dem Zählerstand "Null" des Wegzählers. Dazu genügt es, mit Überfahren der Bezugsmarke, die den Beginn der Fahrroutine definieert, den Wegzähler auf "Null" zu setzen. Diese Verfahrensweise bietet auch den Vorteil, daß sich Fehler bei der Zählung nicht über mehrere Strecken integrieren können, denn bei Beginn jeder Fahrroutine werden auf diese Weise sämtliche früheren Fehler unschädlich.

Die Fahrzeuge des Systems sind vorzugsweise, jedenfalls soweit es die Verarbeitung der Fahrroutinebefehle angeht, gleich ausgerüstet, so daß man die beim Lernbetrieb mit einem Fahrzeug gewonnene Fahrroutine auch verwenden kann, ein anderes Fahrzeug in gleicher Weise zu steuern. Diese Möglichkeiten macht sich eine Weiterbildung zunutze, die dadurch gekennzeichnet ist, daß alle Fahrzeuge mit einem Fahrroutinenspeicher ausgerüstet sind, der der Fahr- und Lenksteuerschaltung des gleichen Fahrzeuges zugeordnet

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ist, daß die Vom Lernsigna!generator erzeugten Lernsignale beziehungsweise die Fähfföutinensignale daraus abgeleiteter Fahrroutinen mindestens für jeweils eine ausgewählte Fahrroutine an die Fahrroutinenspeicher des Lernfährzeüges und aller anderen Fahrzeuge übertragen und die entsprechende Fahrroutine in den betreffenden Fahrroutinespeichern individuell abrufbar abgespeichert werden.

Es können dann den einzelnen Fahrzeugen von den beim handbetriebenen Lernbetrieb gewonnenen Fahrroutinen jeweils diejenigen Fahrroutinen überspielt werden, die für die bestreitenden Fahrzeuge benötigt werden. Im Prinzip genügt es dann, ein einziges Fahrzeug als Lernfahrzeug auszurüsten, um damit alle für das System erforderlichen Fahrroutineneignale zu gewinnen. Man kann natürlich auch mehrere oder gar alle Fahrzeuge als Lernfahrzeug ausrüsten.

Statt alle gegebenenfalls einmal benötigten Fahrroütirien in jedem betreffenden Fahrzeug abzuspeichern und dort bei Bedarf abzurufen, kann man auch die Fahrroutinen sämtlichst zentral abspeichern und einzeln bei Bedarf an die betreffenden Fahrzeuge überspielen. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrale vorgesehen ist, in der ein zentraler Fahrroutinenspeicher angeordnet ist, daß die vom Lernsignalgenerator erzeugten Lernsignale beziehungsweise die Fahrrotinensignale daraus abgeleiteter Fahrroutinen an die Zentrale übermittelt und im zentralen Fahrroutinenspeicher individuell abrufbar abgespeichert werden, daß jeweils bei Bedarf die Fahrröutinensignale einer ausgewählten Fahrroutine einem betreffenden Fahrzeug übermittelt werden, und daß jedes Fahrzeug einen der Fahr- und Lenksteuerschaltung zugeordneten Fahrroutinenspeicher aufweist, der mindestens Speicherkapazität für eine Fahrxoutine hat und in dem die übermittelte Fahrroutine seitens der Fahr- und Lenksteuerschaltung abrufbar abgespeichert wird.

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Diese Weiterbildung erfordert sdWar eine ümüängreichö Kommunikation zwischen der Zentrale und den einzelnen Fahrzeugen, bietet aber hinsichtlich der Führung sämtlicher Fahrzeuge zusätzliche Sicherheit.

Diese Weiterbildung ermöglicht es auch auf einfache Weise, in der Zentrale informationen über den Ständort sämtlicher Fahrzeuge zu sammeln, indem die Zentrale beispielsweise die einzelnen Fahrzeuge zyklisch nacheinander nach ihrem Wegzählerstand abfragt. Dabei kann unterstellt werden, daß die jeweils von den Fahrzeugen befahrene Strecke in der Zentrale bekannt ist oder auf dem entsprechenden Wege vom Fahrzeug der Zentrale mitgeteilt wird.

Aufgrund dieses Införmationsstandes kann die Zentrale Kollisionen verhindern. Das ist wichtig wenn das Streckennetz Verzweigungen und Einmündungen aufweist, weil an den Einmündungen, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen sind, gleichzeitig zufahrende Fahrzeuge zusammenstoßen können. Auch ist es denkbar, daß ein Fahrzeug von hinten auf ein vorausfahrendes oder voraüsstehendes Fahrzeug auf"-fährt, wenn keine Vorkehrungen dagegen getroffen werden.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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Die Zeichnung zeigt im Blockschaltbild ein Steuerungssystem, und zwar in

Figur 1 die Ausrüstung der Zentrale, und in Figur 2 die Ausrüstung eines Lernfahrzeuges. i

Die in Figur 2 durch die strichpunktierte Linie 3 umfahrenen Teile sind in einem fahrerlosen Lernfahrzeug angeordnet .

Bei dem Steuerungssystem nach Figur 2 kann das zugehörige Streckennetz imaginär oder real im Boden verlegt sein. Eine Bezugsmarke ist jedoch real und in Figur 2 mit 1 bezeichnet. Sie ist auf der in Figur 1 angedeuteten Fahrbahn 2 in Form einer Farbmarke aufgetragen.

Mit 4 ist eine Steuerschaltung bezeichnet, die einen Lenkantrieb 5 und einen Fahrzeugantrieb 6 ansteuert. Mit dem Fahrzeugantrieb 6 wird das Fahrzeug zur Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt angetrieben, mit dem Lenkantrieb 5 wird die Steuerung der steuerbaren Räder des Fahrzeuges angetrieben. Mit 7 ist ein mit Handhaben 163 ausgerüstetes von außen zugängliches Bedienungspult bezeichnet, zu dem auch außen am Fahrzeug angebrachte Fühl- und Tastorgane gehören. Mit dem Bedienungspult 7 kann die Steuerschaltung 4 angesteuert werden« Das Fahrzeug kann vollständig im Handbetrieb gefahren werden. Dazu wird die Steuerschaltung mit dem Umschalter 168 auf Handbetrieb umgeschaltet.

Mit &bgr; ist ein Markertaster bezeichnet, der unten am Fahrzeug in einer Position angeordnet ist, in der er die neben deer Fahrstrecke angeordneten Marker 1 und weitere Marker, die überfahren werden/ abtasten kann. Der Markertaster arbeitet berührungslos, fir kann optisch/ elektrisch/ magnetisch öder auf Ultraschallbasis abtastend ausgebildet Sein« Die Marker sind dann entsprechend ausgebildet« Bei

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einem optisch ausgerüsteten Markertaster genügt ein Farbfleck als Marker auf der Fahrbahn. Die Signale des Markertasters gelangen in einen Decoder 11, der dem Markertaster nachgeschaltet ist- Die einzelnen Marker sind unter Umständen unterschiedlich ausgestaltet, zum Beispiel können sie sich geometrisch oder farblich unterscheiden, so daß der Markertaster entsprechend unterschiedliche Tastsignale erzeugt. Diese unterschiedlichen Tastsignale werden in dem Decoder 11 zu entsprechend unterschiedlichen Steuersignalen decodiert. Diese Steuersignale gelangen an die Steuerschaltung 4, an eine Fehlerschaltung 12 und an einen Wegzähler 13.

Der Decoder 11, die Fehlerschaltung 12, der Wegzähler 13, der Zählimpulsgeber 15 und die Grenzwertschaltung 16 bilden eine Wegzähleinrichtung 49.

Der Wegzähler 13 ist an ein Zählrad 14 angeschlossen, das beim fahrenden Fahrzeug auf der Fahrbahn 2 mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges rollt. Bei dem Zählrad kann es sich zum Beispiel um ein tragendes Rad des Fahrzeugs handeln, vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein gesondertes, nachgezogenes Zählrad, weil dieses fehlerfreier arbeitet als ein tragendes Rad.

Das Zählrad 14 treibt einen Zählimpulsgeber 15, der da~ raufhin Zählimpulse in Abhängigkeit von dem abgerollten Weg erzeugt, die an den Wegzähler 13 gelangen* Der Wegzähler 13 wird von dem von dem Marker 1 ausgelösten Markersignal auf Null gesetzt und zählt dann weiter. Das Streckennetz kann so angelegt sein, daß alle Strecken über diesen gemeinsamen Marker 1 führen.

An den einzelnen Strecken sind weitere, bestimmte!? Zahlung zugeordnete Kontlföllwarkeif angebrächt, die, wenn sie überfahren Werden, ein Köntrollmarkersignal abgeben/ das in

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dem Decoder 11 einer ganz bestimmten Zählung des Wegzählers zugeordnet wird. Dieses Kontrollmarkersignal gelangt in den Wegzähler und schaltet ihn auf die betreffende Zählung um. Auf diese Weise werden Zählfehler laufend ausgeglichen. Die jeweilige Ist-Zählerstellung des Wegzählers und die sich aus den betreffenden Kontrol!markersignalen ergebende Soll-Zählerstellung werden in der Fehlerschaltung 12 verglichen und aus der Differenz wird ein Differenzsignal abgeleitet, das an eine Grenzwertschaltung 16 gelangt. Wenn das Grenzwertsignal einen bestimmten, der Grenzwertschaltung 16 eingeprägten Wert überschreitet, löst die Grenzwertschaltung ein Fehlersignal aus, das an die Steuerschaltung 4 gelangt, die daraufhin den Fahrzeugantrieb 6 abschaltet. Auf diese Weise wird die Zählung des Wegzählers ständig überprüft, kleine Fehler werden korrigiert und bei größeren Fehlern erfolgt ein Eingriff, im Beispiel Abschaltung des Antriebs. Die Zählerstellung des Wegzählers 13 wird in die Steuerschaltung 4 eingesteuert, so daß dort aufgrund der Zählerstellung die Position des Fahrzeuges auf der jeweils vorgegebenen Strecke bekannt ist.

Die Marker und Kontrollmarker können codiert sein, so daß ein entsprechend codiertes Marker- beziehungsweise Kontrollmarkersignal erzeugt v/ird, aus dem der individuelle, abgetastete Marker beziehungsweise Kontrollmarker erkennbar ist. Einige oder alle Kontrollmarker können auch die Funktion des Marker 1 erfüllen, indem bei Überfahren des betreffenden Kontrollmarkers der Wegzähler auf "Null" gesetzt wird.

An die Steuerschaltung ist ein Fahrroutinenspeicher 161 angeschlossen^ der eine oder mehrere FahrrOUtinen abfrage bar speichern kann. Eine FährroUtine besteht aus FahrröU-tinensignalen, die die Fahr- Und Lenkbefehle Und gegebenenfalls Befehle für Funktionseinheiten zum Betrieb des

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Fahrzeuges enthält, und zwar für eine bestimmte Fahrstrecke, die an einem Marker beginnt und an einem Marker endet. Aus einer solchen Fahrroutine erfährt die Steuerschaltung 4 sämtliche Befehle zum Abfahren dieser Strecke.

Das Programmieren der Fahrroutine erfolgt im sogenannten Lernbetrieb mit Hilfe des als Lernfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 3. Dieses Fahrzeug weist einen Lernsignalgenerator 162 auf, der an den Fahrzeugantrieb 6, den Lenkantrieb 5 und gegebenenfalls an die Funktionseinheiten 28 abgeschlossen ist. Der Lt-rnsignalgenerator erzeugt in Abhängigkeit von den bei Handbetrieb hervorgerufenen Fahr- und Lenkbewegungen und Bewegungen der Punktionseinheiten Lernsignale. Diese gelangen an den Fahrroutinenspeicher 161 und werden dort in Fahrroutinensignale umgewandelt und als Fahrroutine abgespeichert.

Das Fahrzeug ist nun in der Lage, die zunächst im Handbetrieb abgefahrene Strecke selbsttätig nach Befehlen der Fahrroutine wiederholt abzufahren, wobei man zweckmäßig im Fanrroutinespeicher Vorkehrungen trifft, daß die Fahrgeschwindigkeit und gegebenenfalls auch die Geschwindigkeit der Bewegungen der Funktionseinheiten gegenüber dem Handbetrieb, in der die Fahrroutine abgespeichert und optimiert wird.

Mit der bis jetzt beschriebenen Ausrüstung kann das Fahrzeug einem in die Steuerschaltung 4 eingegebenen Programm folger, und auf einem imaginären Streckennetz fahrerlos fahren. Die nachfolgend zu beschreibenden Teile dienen zur Steuerung mehrerer Fahrzeuge auf dem gleichen Streckennetz unter der Regie einer Zentrale.

Die weiteren Fahrzeuge können genauso ausgebildet Sein wie das Lernfahrzeug^ können alöö auch als Lerufatttzeug ausgerüstet seun/ man kann aber bei den weiteren Fahrzeugen

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auch auf den Lernsignälgeneratör 162 verzichten und damit auch auf den Umschalter 168, so daß die Steuerschaltung 4 immer auf Automatik-Betrieb stehenbleibt * Die Schaltung aller Fahrzeuge ist so ausgerüstet/ daß alle Fahrzeuge die gleichen Befehle verarbeiten können« Man muß nun nur die im Lernbetrieb gewonnene Fährröütine in den dem betreffen= den anderen Fahrzeug zugehörigen Fahrroutinenspeicher, der dem Fahrroutinenspeicher 161 entspricht, einspeichern und Sann kann dieses Fahrzeug Sie gleiühs S&ieckc abfahren* Auf diese Weise kann man äUch mehrere Fahrroutinen im Lernbetrieb gewinnen und in den einzelnen Fahrzeugen abspeichern. Man braucht dann nur zum Beispiel durch Handeingriff vom Bedienungspult 7 öder durch Eingriff von einem äußeren Taster über das Bedienungspult 7 die jeweils gewünschte Fahrroutine abrufen, so daß das Fahrzeug unter Umständen mehrere Fahrroutinen nacheinander selbsttätig abfährt und dabei die Funktionen seiner Funktionseinheiten durchführt.

Es empfiehlt sich, für alle Fahrzeuge eine gemeinsame Zentrale vorzusehen, die den Fahrbetrieb überwacht. Eine solche Zentrale ist in Figur IA dargestellt und mit den durch die strichpunktierte Linie 20 umfahrenen Teilen bestückt, Dazu gehört ein von außen bedienbares Bedienungspult 21, das ein Steuergerät 22 ansteuert. An dieses Steuergerät 22 ist ein Fahrroutinenspeicher 160 angeschlossen, der Spei-

&idigr; cherkapazität für sehr viele Fahrroutinen hat. I

Zur Kommunikation mit den einzelnen Fahrzeugen dient eine ' |

Funkstrecke, es sind aber auch andere Übermittlungswege j

möglich. Mit 23 ist ein an das Steuergerät 22 f

angeschlossener Sender/Empfänger bezeichnet, dessen |

zugehörige Antenne mit 24 bezeichnet ist. |

An jedem Fahrzeug ist eine Antenne 25 angeordnet, die zu |

einem Sender/Empfänger 26 gehört. An den Sender/Empfänger |

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ist ein Steuergerät 27 angeschlossen, das von der Steuerschaltung 4 Und von Funktionseinheiten 28 des betreffenden Fahrzeugs Informationen eihält und auch an diese Informationen abgeben kann. Die Informationen der Steuerschaltung 4 und der Funktionseinheiten 28 betreffen unter ariderem den jeweiligen Wegzählerständ, das Vorliegen eines Fehlersignais an der Grenzwertschaltüng 16, die in der Steuerschaltung ausgewählte Fahrstrecke und die Zustande der einzelnen Funktionseinheiten* Diese Informationen werden in einem Speicher des Steuergerätes 27 digital abgespeichert und können von dort über ein von der Zentrale ausge^ sendetes Abfragesignal abgefragt werden. Das Äbfrägesignal oder ein Befehl der Zentrale wird durch ein Adressenwort codiert, das dem betreffenden Fahrzeug eindeutig zugeordnet ist, so daß immer nur das eine von der Zentrale angesprochene Fahrzeug auf das Abfragesignal beziehungsweise I den Befehl antwortet* In entsprechend umgekehrter Weise a gibt ein Fahrzeug seine Nachricht an die Zentrale, die durch ein dem betreffenden Fahrzeug eindeutig zugeordnetes Adressenwort derart gesichert ist, daß jede von der Zen-^ trale empfangene Nachricht dem absendenden Fahrzeug eindeutig zugeordnet werden kann.

Bei Lernbetrieb werden für jede einzelne Strecke Fahrroutinen gewonnen. Auf diese Weise kann man im Lernbetrieb alle möglichen Strecken des Streckennetzes abfahren und alle erforderlichen Fahrroutinen gewinnen, um alle denkbaren Fahrbewegungen auf dem Streckennetz zu erfassen. Diese Fahrroutinen werden vorzugsweise von einem einzigen Lernfahrzeug erstellt und an den Fahrroutinenspeicher 160 der Zentrale gemeldet und dort abgespeichert. Von Seiten der Zentrale aus können nun die einzelnen Fahrzeuge nach den dort abgespeicherten Fahrroutinen gesteuert werden. Vorteilhafter ist es aber auch in einem solchen Fall, in jedem Fahrzeug einen Fahrroutinenspeicher entsprechend dem Fahrroutinenspeicher 161 vorzusehen, der dazu geeignet

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ist, mindestens eine Fahrroutine abzuspeichern* In einem solchen Fall kann die Zentrale, die jeweils von einem Fahrzeug benötigte Fahrroütine dem Fahrzeug übermitteln und sie Wird dort Vollständig abgespeichert und kann nun von dem Fahrzöüg abgefahren werden. Das hat den Vorteil, daß das Fahrzeug, während es die Fahrroutine abfährt, für diese Fahrroütine keine Signale von der Zentrale benötigt.

Von der Zentrale aus können alle Fahrzeuge auf der Strecke überwacht werden und die Zentrale kann, zum Beispiel abhängig vom überfahren bestimmter Marker, den Fahrbetrieb einzelner Fahrzeuge auch innerhalb von Fahrroutineri unterbrechen, um Kollisionen oder Auffahrunfälle zu Vermeiden.

Das Streckennetz kann ein virtuelles Netz sein, dessen Gestaltung nur in den Fahrroutirien niedergelegt ist. Es kann sich aber auch um ein Streckennetz handeln, das zum Beispiel durch optische, elektrische oder magnetische Markierungen in die Fahrbahn eingezeichnet ist. Beispielsweise kann entlang des Streckennetzes ein elektrischer Draht verlegt sein, der mit einer Hochfrequenzspannung beaufschlagt wirrt, die von einem Taster des Fahrzeuges abgetastet wird, der das Fahrzeug unter der Regie der Fahrroutine entlang dem Draht und damit entlang der vorgegebenen Strecke führt. Entsprechend ist auch die Führung mit einem optischen Taster entsprechend einer optisch ablesbaren Zeichnung möglich.

Claims (1)

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1. Fahrzeug, das neben anderen solchen Fahrzeugen entlang vorbestimmter, individueller Strecken eines Streckennetzes fahrerlos geführt werden kann, dadurch gekennzeichnet,

daß am Fahrzeug ein Zählrad ( 14 ), ein Zählimpulsgeber ( 15 ), ein Wegzähler ( 13 )< ein Markertaster ( 8 ), ein Decoder ( 11 ), eine automatische Fahr- und Lenksteuerschaltung ( 4 ), von außen zugängliche Handhaben ( 163 ) und ein Ffchrroutinespeicher
(160, 161 ) angeordnet sind,

daß das Zählrad ( 14 ) an den Wegzähler ( 13 ) treibend angeschlossen ist,

daß der Markertaster ( 8 ) eingangssedtig an den Decoder ( 11 ) angeschlossen ist,

daß der Wegzähler ( 13 ) und der Decoder ( 11 ) eingangsseitig an die Fahr- und Lenksteuerschaltung ( 4 ) angeschlossen sind,

daß der Fahrroutinespeicher ( 160, 161 ) an die Fahr- und Lenksteuerschaltung angeschlossen ist und

daß die Handhaben ( 163 ) als Betätigungsmittel der Fahr- und Lenksteuerschaltung an diese angeschlossen sind.