DE102007062473A1 - Door i.e. vehicle door, has actuators provided in operative connection with sensor devices, and kinematics degrees of freedom assigned to actuators for motor support of opening and/or closing motion and/or unlocking-or locking process - Google Patents
Door i.e. vehicle door, has actuators provided in operative connection with sensor devices, and kinematics degrees of freedom assigned to actuators for motor support of opening and/or closing motion and/or unlocking-or locking process Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tür, insbesondere eine Fahrzeugtür, mit wenigstens zwei kinematischen Freiheitsgraden und ein Verfahren zur Betätigung einer solchen Tür bzw. Fahrzeugtür.The The present invention relates to a door, in particular a Vehicle door, with at least two kinematic degrees of freedom and a method of operating such a door or vehicle door.
Bekannte Türflügel wie bspw. Fahrzeugtüren öffnen in der Regel um einen vertikalen Schwenkwinkel seitlich nach vorne, wobei sich die Schwenkachse in Fahrtrichtung vor der Tür befindet. Daneben gibt es zahlreiche Varianten von Schiebetüren, die in Fahrtrichtung nach vorne oder hinten öffnen können. Weiterhin gibt es Heckklappen und Fronthauben, die auf unterschiedliche Weise geöffnet werden können. Insbesondere bei seitlichen Schiebetüren und bei Heckklappen sind elektromotorisch unterstützte Systeme bekannt, die das Öffnen und Schließen erleichtern und teilweise das automatische Öffnen und Schließen der Türen bzw. Klappen ermöglichen.Known Door leaves such as. Open vehicle doors usually by a vertical swivel angle laterally forward, where the pivot axis in the direction of travel in front of the door located. In addition, there are numerous variants of sliding doors, which can open forwards or backwards in the direction of travel. Furthermore, there are tailgates and bonnets that are different Way can be opened. Especially with lateral Sliding doors and tailgates are electric motor supported systems known that open and Close facilitates and partially automatic opening and closing the doors or flaps allow.
Im Interesse einer Erhöhung des Bedienkomforts kann eine Steuerung der Türen auf Grundlage der aufgewendeten Bedienkräfte erfolgen. Dazu ist eine Erfassung der Interaktionskraft zwischen Bediener und einer Steuerung für die Bewegung der Fahrzeugtür erforderlich. Für die Erfassung der Interaktionskraft an einer Fahrzeugtür stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. So können bspw. lokale Verformungen erfasst werden, die auf einer Krafteinleitung basieren. Die Erfassung kann bspw. mittels Dehnungsmessstreifen oder Beschleunigungssensoren erfolgen.in the A desire to increase the ease of use can be a control the doors based on the required operating forces respectively. This is a capture of the interaction between Operator and a control for the movement of the vehicle door required. For capturing the interaction power A vehicle door has several options to disposal. For example, local deformations which are based on a force application. The capture can, for example, by means of strain gauges or acceleration sensors respectively.
So
beschreibt die
Eine
Einrichtung zur Erfassung einer auf einen Türgriff einer
Fahrzeugtür aufgebrachten Kraft sowie der Bewegungsgeschwindigkeit
der Tür zur Ansteuerung einer Türbetätigungseinrichtung
geht aus der
Die bekannten Systeme ermöglichen jedoch keine individuelle Anpassung der Betätigungskräfte an äußere Umgebungsbedingungen und die unterschiedlichsten Möglichkeiten, eine Fahrzeugtür zu handhaben.The However, known systems do not allow individual Adjustment of the actuating forces to the outside Environmental conditions and the most diverse possibilities, to handle a vehicle door.
Zudem ermöglichen die bekannten Systeme keine universelle Handhabung und Bewegung der Türen, die je nach aktueller Umgebungssituation von einem Benutzer als mehr oder weniger umständlich empfunden werden kann.moreover the known systems do not allow universal handling and movement of the doors depending on the current environmental situation be perceived by a user as more or less cumbersome can.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird daher darin gesehen, eine Tür mit wenigstens zwei Freiheitsgraden sowie ein Verfahren zur Betätigung einer solchen Tür zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und dem Benutzer einen erhöhten Betätigungs- und Bedienungskomfort bieten. Insbesondere ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugtür mit wenigstens zwei Freiheitsgraden sowie ein Verfahren zur Betätigung einer solchen Fahrzeugtür zur Verfügung zu stellen.The The aim of the present invention is therefore seen in a door with at least two degrees of freedom and a method of operation to provide such a door, which avoid the disadvantages of the prior art and the user offer increased operating and operating convenience. In particular, the object of the present invention is a vehicle door with at least two degrees of freedom and a method of operation to provide such a vehicle door.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This The aim of the invention is with the objects of the independent Claims reached. Features of advantageous developments The invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Türen mit wenigstens zwei kinematischen Freiheitsgraden, was beispielsweise eine translatorisch und rotatorisch öffnende Fahrzeugtür sein kann, der wenigstens ein Aktuator zur motorischen Unterstützung einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung und/oder eines Ent- oder Verriegelungsvorgangs zugeordnet ist. Der wenigstens eine Aktuator steht mit wenigstens einer Sensoreinrichtung in Wirkverbindung.The The invention relates generally to doors having at least two kinematic degrees of freedom, which, for example, a translational and rotationally opening vehicle door, the at least one actuator for motor support an opening and / or closing movement and / or associated with a locking or unlocking operation. The least an actuator is in operative connection with at least one sensor device.
Es soll an dieser Stelle betont werden, dass die Erfindung grundsätzlich für alle Arten von Türen, Klappen o. dgl. im stationären Bereich, bei Fahrzeugen, bei Flugzeugen etc. geeignet ist. Wenn im vorliegenden Zusammenhang meist von Fahrzeugtüren die Rede ist, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen, sondern dient in erster Linie zur besseren Verständlichmachung der wesentlichen Aspekte der Erfindung, da diese gerade bei Fahrzeugtüren und -klappen (z. B. Heckklappe, Kofferraumhaube etc.) besonders deutlich zutage treten.It It should be emphasized at this point that the invention in principle for all types of doors, flaps o. The like. In the stationary Range, in vehicles, aircraft etc. is suitable. If in the present context mostly of vehicle doors the Speech is, so this is not meant to be limiting but primarily serves for better understanding the essential aspects of the invention, since these are just in vehicle doors and flaps (eg tailgate, boot lid etc.) especially clearly come to light.
In einer einfachsten Ausgestaltung ist nur einer von mehreren Freiheitsgraden der Tür aktuiert, während der andere Freiheitsgrad oder die Mehrzahl weiterer Freiheitsgrade nicht aktuiert sind, sondern nur durch die Betätigungskraft des Benutzers und/oder durch Koppelkräfte des jeweils aktuierten Freiheitsgrades betätigt werden. Im Gegensatz zu bekannten Türen und Fahrzeugtüren mit nur einem Freiheitsgrad beschreibt die vorliegende Erfindung eine Tür bzw. Fahrzeugtür mit mehr als einem Freiheitsgrad, bspw. eine sog. „Schwenkschiebetür". Derartige Türen bzw. Fahrzeugtüren mit mehr als einem Freiheitsgrad können grundsätzlich keinen, einen oder mehrere aktuierte Freiheitsgrade aufweisen. Ist kein Freiheitsgrad aktuiert, so lässt sich von einer nicht aktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür mit mehr als einem Freiheitsgrad sprechen. Sind nicht alle, aber mindestens ein Freiheitsgrad aktuiert, so wird im vorliegenden Zusammenhang von einer unteraktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür gesprochen. Sind alle Freiheitsgrade aktuiert, so kann von einer voll aktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür mit mehr als einem Freiheitsgrad gesprochen werden.In a simplest embodiment is only one of several degrees of freedom the door is actuated while the other degree of freedom or the plurality of other degrees of freedom are not aktuiert, but only by the operating force of the user and / or by Coupling forces of each actuated degree of freedom are actuated. In contrast to known doors and vehicle doors with only one degree of freedom describes the present invention a door or vehicle door with more than one degree of freedom, For example, a so-called "sliding door" Doors or vehicle doors with more than one degree of freedom basically can not have one, one or more have actuated degrees of freedom. If no degree of freedom is actuated, so can be from an unactuated door or Vehicle door with more than one degree of freedom speak. Are not all, but at least one degree of freedom actuated, so is in the present context of a unteraktuierten door or Vehicle door talked. Are all degrees of freedom actuated, so can of a fully actuated door or vehicle door be spoken with more than one degree of freedom.
Eine erfindungsgemäße Tür bzw. Fahrzeugtür mit mehr als einem Freiheitsgrad, die wahlweise unteraktuiert oder voll aktuiert sein kann, d. h. die wenigstens einen Aktuator aufweist, kann mehrere Vorteile bieten. Gegenüber konventionellen Türen mit nur einem Freiheitsgrad bieten unteraktuierte Türen mit zwei oder mehr Freiheitsgraden erheblich mehr Bewegungsmöglichkeiten. Gegenüber nicht aktuierten Türen mit mehr als einem Freiheitsgrad können sie zur Unterstützung des Benutzers beim Bewegen der Tür sowie zur automatischen Bewegung der Tür verwendet werden. Gegenüber voll aktuierten Türen oder Fahrzeugtüren mit mehr als einem Freiheitsgrad ergibt sich durch die Verwendung von weniger Aktuatoren eine Anzahl von Vorteilen, so bspw. der geringe Bauraum, der benötigt wird, das relativ geringe Gesamtgewicht der Anordnung, die relativ geringen Kosten aufgrund der wenigen Aktuatoren etc.A Door or vehicle door according to the invention with more than one degree of freedom, either underactivated or fully actuated, d. H. having at least one actuator, can offer several advantages. Compared to conventional Doors with only one degree of freedom offer underactivated Doors with two or more degrees of freedom considerably more Movement possibilities. Opposite not actuated Doors with more than one degree of freedom can to assist the user in moving the door and used to automatically move the door. Opposite fully actuated doors or vehicle doors with more than one degree of freedom results from the use Of fewer actuators, a number of advantages, such as the low Space required, the relatively low total weight the arrangement, the relatively low cost due to the few Actuators etc.
Für die Ansteuerung einer derartigen unteraktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür mit zwei oder mehr kinematischen Freiheitsgraden sind bestimmte Steuer- und/oder Regelstrategien sinnvoll. So kann die Ansteuerung bspw. hinsichtlich einer Kollisionsvermeidung optimiert sein. Andere Steuerparameter können die möglichst weitgehende Reduzierung der Betätigungskräfte für den Benutzer oder die Ermöglichung einer großen Einstiegsöffnung bei gleichzeitiger Minimierung des Öffnungswinkels der Tür sein.For the control of such unteraktuierten door or Vehicle door with two or more kinematic degrees of freedom Certain tax and / or regulatory strategies make sense. So can the control, for example, optimized in terms of collision avoidance be. Other control parameters may be the most possible extensive reduction of operating forces for the user or enabling a large manhole while minimizing the opening angle of Be a door.
Der wenigstens eine vorhandene Sensor kann wahlweise zur Bestimmung und/oder Herleitung einer Interaktionskraft zwischen einer die Tür bzw. Fahrzeugtür betätigenden Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür dienen und mit dem wenigstens einen Aktuator in Wirkverbindung stehen. Auf diese Weise ist eine indirekte Bestimmung der von einem menschlichen Bediener auf die Tür bzw. Fahrzeugtür ausgeübten Kräfte ermöglicht. Insbesondere sind mittels einer Berücksichtigung verschiedener Betätigungs- und Umgebungsparameter und deren Gewichtung die tatsächlich am Ort der Berührung der Tür durch den Benutzer wirkenden Widerstandskräfte ermittelbar, so dass die von der Aktuatorik aufgebrachten Servokräfte sehr präzise an die individuellen Erwartungen und Bedürfnisse verschiedener Benutzer angepasst werden können.Of the At least one existing sensor can optionally be used for determination and / or derivation of an interaction force between one's door or vehicle door operator and the door Serve and with the at least one actuator in operative connection. This way is an indirect determination that of a human operator on the door or vehicle door exerted forces. Especially are taken into account by considering different operating and environmental parameters and their weighting actually at the place of touch of the door by the user acting resistance forces can be determined, so that of the actuator mechanism applied servo forces very precise to the individual expectations and needs of different Users can be customized.
Die wenigstens eine Sensoreinrichtung kann insbesondere durch eine optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Kontaktsituation zwischen der Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür gebildet sein. Diese optische Erfassungseinrichtung kann bspw. eine Kamera mit nachgeschalteter Bildauswerteeinrichtung sein, so dass erfasst und ausgewertet werden kann, ob ein Kontakt zwischen Benutzer und Tür bzw. Fahrzeugtür stattfindet. Im Kontaktfall kann durch Bildverarbeitung auf Grundlage der geometrischen und kinematischen Gegebenheiten der Tür bzw. Fahrzeugtür die Entfernung zwischen dem Kontaktpunkt und der Rotationsachse bzw. der Verschiebungsebene bestimmt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Generierung von Steuersignalen für einen oder mehrere Aktuatoren bei Türen mit mehr als einem Bewegungs-Freiheitsgrad aufwändiger ist als beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich jedoch auf den Spezialfall einer Tür mit nur einem Freiheitsgrad. Diese Entfernung zwischen dem Kontaktpunkt und der Rotationsachse entspricht dem effektiven Hebelarm, d. h. der Projektion des Kontaktpunktes zur Schwenkachse, dessen Wert als Information an eine Rechen- und Auswerteeinheit gesendet bzw. dieser als Signalwert zur Verfügung gestellt wird. Für den Fall, dass kein Kontakt vorliegt oder zustande kommt, wird dieser Wert auf Null gesetzt; durch die eingesetzten Algorithmen kann somit die Interaktionskraft mit Null definiert werden.The at least one sensor device can in particular by an optical Detecting device for detecting a contact situation between the person and the door or vehicle door formed be. This optical detection device can, for example, a camera be with downstream image evaluation, so that detected and can evaluate whether a contact between user and Door or vehicle door takes place. In contact case can be done by image processing based on the geometric and kinematic conditions of the door or vehicle door the distance between the contact point and the axis of rotation or the shift plane are determined. It is pointed out that the generation of control signals for one or multiple actuators on doors with more than one degree of freedom of movement more complex than described. The following description however, refers to the special case of a door with only a degree of freedom. This distance between the contact point and the axis of rotation corresponds to the effective lever arm, i. H. the projection of the contact point to the pivot axis whose value sent as information to a computing and evaluation unit or this is provided as a signal value. For the case that there is no contact or comes about, this is Value set to zero; through the algorithms used can thus the interaction power can be defined as zero.
Wahlweise kann die wenigstens eine Sensoreinrichtung einen mechanischen Sensor und/oder wenigstens eine druckempfindliche Fläche zur Erfassung einer Kontaktsituation zwischen der Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür umfassen. Ein solcher Sensor kann erfassen, ob eine Berührung stattfindet und/oder wie stark der Benutzer an der Tür zieht oder drückt, wenn er sie bewegen will. Je nach gemessenen und ausgewerteten Sensorwerten kann eine mehr oder weniger starke Unterstützung durch den Aktuator bereitgestellt werden. Diese Unterstützung kann als sog. Servounterstützung wirken. Sie kann jedoch auch für die selbsttätige Aktivierung der Tür bzw. Fahrzeugtür sorgen.Optional the at least one sensor device can be a mechanical sensor and / or at least one pressure-sensitive area for detection a contact situation between the person and the door or Vehicle door include. Such a sensor can detect whether a touch takes place and / or how strong the user is pulls or pushes on the door when moving it want. Depending on the measured and evaluated sensor values, a more or less strong support from the actuator to be provided. This support can be called as. Servo support act. It can also be used for the automatic activation of the door or vehicle door to care.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die wenigstens eine Sensoreinrichtung eine Vorfelderfassung unmittelbar vor einer Kontaktierung. Der Begriff der Vorfelderfassung meint im vorliegenden Zusammenhang eine Erkennung einer sich anbahnenden Interaktion und im Idealfall eine Antizipation einer wahrscheinlichen Berührung bzw. Krafteinwirkung durch den Benutzer auf die Tür. So kann bspw. mittels einer geeigneten Vorfelderfassung eine Vorauswahl aus mehreren typischen Interaktionsmustern getroffen werden, da bei einer Annäherung einer Person von außen bei nicht besetztem Fahrzeug eine Türöffnung von innen als nicht wahrscheinlicher Interaktionsfall ausgeschlossen werden kann.According to one preferred embodiment of the invention comprises at least a sensor device a Vorfeldfassung immediately before a Contacting. The concept of apron detection means in the present Related recognition of an impending interaction and ideally an anticipation of a probable touch or force applied by the user on the door. So can, for example, by means of a suitable apron detection a preselection are taken from several typical interaction patterns, since when approaching a person from outside Unoccupied vehicle a door opening from the inside excluded as an unlikely interaction case can.
Eine solche Vorfelderfassung kann wiederum kameraunterstützt oder sensorunterstützt erfolgen, bspw. mittels induktiver Sensoren, die eine Annäherung einer Person erfassen können. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung kann eine Koppelung mit einer bereits vorhandenen Transpondereinrichtung vorsehen, bei der eine Annäherung einer einen Transponder tragende Person erfasst und dahingehend ausgewertet wird, dass bspw. die Türverriegelungen aktiviert werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann ein solches Signal zusätzlich dafür genutzt werden, die Türöffnungsparameter wie die Servounterstützung an die jeweils erkannte Person bzw. deren individuelle Transpondereinrichtung anzupassen.A Such apron detection can in turn be camera-assisted or sensor-assisted, for example by means of inductive Sensors that can detect an approach of a person. Another preferred embodiment of the invention can be a coupling with an existing transponder device Provide an approach of a transponder is recorded and analyzed to the effect that, for example. the door locks are activated. In connection With the present invention, such a signal may additionally used for the door opening parameters as the power assistance to the respective recognized person or adapt their individual transponder device.
Vorzugsweise ist wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung des Bewegungszustands der Tür bzw. Fahrzeugtür, d. h. von Positions-, Bewegungs- und/oder Beschleunigungswerten der Tür bzw. Fahrzeugtür vorgesehen, so dass aus den gesamten Sensordaten sinnvolle Steuergrößen zur Aktivierung einer servounterstützten oder selbsttätigen Türbewegung gewonnen werden können. Wenigstens ein derartiger Sensor wird bei den meisten Anwendungsfällen unverzichtbar sein und ist besonders sinnvoll einzusetzen, da derartige Sensoren sehr kostengünstig zur Verfügung stehen.Preferably is at least one further sensor device for detecting the Movement state of the door or vehicle door, d. H. of position, movement and / or acceleration values of Door or vehicle door provided so that out of the entire sensor data meaningful control variables for Activation of a servo-assisted or automatic Door movement can be won. At least Such a sensor is used in most applications be indispensable and is particularly useful to use, since such Sensors are available very inexpensively.
Zusätzlich kann eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung von auf die Tür bzw. Fahrzeugtür einwirkenden äußeren Umwelteinflüssen vorgesehen sein. Hiermit können bspw. Windgeschwindigkeiten und Neigungsverhältnisse aufgrund eines Standes des Fahrzeugs auf geneigter Fahrbahn berücksichtigt werden. Da insbesondere die Fahrzeugneigung einen starken Einfluss auf die auf die Tür bzw. Fahrzeugtür einwirkenden Kräfte hat, sollte sinnvollerweise ein die Fahrzeugneigung erfassender Sensorwert berücksichtigt werden, um die auf die Fahrzeugtür wirkende Gravitationskraft bei der Bestimmung des für den Aktuator notwendigen Steuersignals berücksichtigen. Da die auf die Fahrzeugtür wirkende Gravitationskraft im vorliegenden Zusammenhang als Störgröße anzusehen ist, muss sie für die Generierung eines sinnvollen Steuersignals zur Ansteuerung des Aktuators rechnerisch kompensiert werden. Darüber hinaus können mit solchen Sensoreinrichtungen bewegte Objekte wie Fußgänger, Radfahrer oder andere Fahrzeuge erfasst werden, da auch solche Objekte für die aktuierte Fahrzeugtür als äußere Umwelteinflüsse aufgefasst werden können.additionally can be another sensor device for detecting on the door or vehicle door acting outer Environmental influences may be provided. Hereby can For example, wind speeds and slope conditions due considered a position of the vehicle on an inclined roadway become. In particular, the vehicle inclination has a strong influence on the door or vehicle door acting Forces, should usefully a vehicle inclination sensor value to be taken into account the vehicle door acting gravitational force in the determination take into account the control signal necessary for the actuator. Since the gravitational force acting on the vehicle door in the present context as a disturbance To look at, it must be useful for generating a meaningful Control signal for controlling the actuator computationally compensated become. In addition, with such sensor devices moving objects like pedestrians, cyclists or other vehicles are recorded, as well as such objects for the actuated vehicle door as outer Environmental influences can be understood.
Die wenigstens eine Sensoreinrichtung ist mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt, die aus den Sensordaten ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Aktuators generiert. Die Auswerteeinrichtung sieht vorzugsweise eine Rechenvorschrift zur Herleitung von Steuerparametern für die Ansteuerung des Aktuators auf Grundlage von tür- und/oder fahrzeug- und/oder benutzer- und/oder umgebungsspezifischen Kennwerten vor, da im Schwenkgelenk der Tür bei höheren Temperaturen bspw. andere Widerstände vorliegen können. Auf diese Weise ist es möglich, eine universell verwendbare Steuerung für viele verschiedene Anwendungsfälle einzusetzen. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, Alterungs- oder Verschleißprozesse zu antizipieren und entsprechende Kennfelddaten abzulegen, die bspw. eine leichte Modifikation der Steuerdaten in Abhängigkeit von der erfassten Anzahl der Lastspiele vorsehen. So können die Widerstände bzw. die Reibung im Türscharnier nach einer hohen Anzahl von Öffnungs- und Schließbewegungen der Tür entsprechend einem typischen Verlauf variieren, was mittels eines geeigneten Kennfeldes oder einer mathematischen Beschreibung bei der Ansteuerung des Aktuators berücksichtigt werden kann. Auf diese Weise können die den Benutzer unterstützenden Servokräfte derart angepasst werden, dass die Charakteristik der Bedienung die Tür weitgehend erhalten bleibt, auch bei Änderung der physikalischen Parameter. Das Ziel hierbei ist die weitgehende Konstanthaltung der Charakteristik der Tür für den Benutzer. Wahlweise kann ein Teil der erwähnten Kennwerte in geeigneten Kennfeldern abgespeichert sein, was insbesondere bei solchen Kennwerten sinnvoll sein kann, die bestimmten Gesetzmäßigkeiten gehorchen, bspw. einen typischen Alterungsverlauf aufweisen.The at least one sensor device is provided with an evaluation device coupled, from the sensor data, a control signal for driving of the at least one actuator generated. The evaluation device sees preferably a calculation rule for the derivation of control parameters for the actuation of the actuator on the basis of door and / or vehicle and / or user and / or environment specific Characteristics before, as in the swivel joint of the door at higher Temperatures eg. Other resistances may be present. In this way it is possible to use a universally usable Control for many different applications use. But it is also possible Anticipate aging or wear processes and store corresponding map data, the example. A slight modification the control data depending on the detected number to provide for the load cycles. So can the resistors or the friction in the door hinge after a high number of opening and closing movements of the door vary according to a typical course, which means a appropriate map or a mathematical description the activation of the actuator can be considered. In this way, the users can assist Servo forces are adjusted so that the characteristic the operation largely preserves the door, too when changing the physical parameters. The goal here is the largely constant the characteristic of the door for the user. Alternatively, part of the mentioned Characteristics should be stored in suitable maps, which in particular may be useful in such characteristics, the specific laws obey, for example, have a typical aging process.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, das nahe Umfeld der Tür bzw. Fahrzeugtür derart zu überwachen, dass Kollisionen mit Objekten verhindert werden können, die sich im Schwenk- und/oder Verschiebebereich der erfindungsgemäßen Tür bzw. Fahrzeugtür befinden. So kann eine solche Kollisionsvermeidung bspw. durch eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit erfolgen, insbesondere durch eine Abbremsung der Tür bzw. Fahrzeugtür vor einer Kontaktierung mit einem Objekt, so dass vor einer Kollision zunächst die Bewegungsgeschwindigkeit der Tür reduziert wird, bevor diese ggf. zum Stillstand gebracht wird. Auf diese Weise kann ein Benutzer der Tür bzw. Fahrzeugtür davor bewahrt werden, die Tür bzw. Fahrzeugtür und/oder andere Objekte und/oder andere Menschen zu beschädigen bzw. zu verletzen.Furthermore, it may be advantageous to monitor the vicinity of the door or vehicle door in such a way that collisions with objects can be prevented, which are located in the pivoting and / or sliding area of the door or vehicle door according to the invention. Thus, such a collision avoidance, for example, by a change in the speed of movement, in particular by a slowing down of the door or vehicle door before contacting with an object, so that before a collision, first the speed of movement of the door is reduced, before this possibly brought to a standstill becomes. In this way For example, a user of the door or vehicle door may be prevented from damaging or injuring the door or vehicle door and / or other objects and / or other people.
Eine solche Kollisionserkennung und/oder -vermeidung kann auch bei einer stationären Tür sinnvoll sein, bspw. im industriellen Einsatz oder in Krankenhäusern o. dgl. Auf diese Weise kann eine Kollision der Tür bei ihrer Öffnungsbewegung mit anderen Personen, mit Objekten oder mit Fahrzeugen – bspw. mit die Tür passierenden Flurförderzeugen – verhindert werden.A Such collision detection and / or avoidance can also in a stationary door be useful, for example, in the industrial Use or in hospitals o. The like. In this way can cause a collision of the door during its opening movement with other people, with objects or with vehicles - eg. with the goods passing through the door - prevented become.
Aufgrund der zwei oder mehr zur Verfügung stehenden Freiheitsgrade zur Verschwenkung und/oder Verschiebung der Tür kann eine drohende Kollision auch dadurch verhindert werden, dass die Bewegungsrichtung der Tür geändert wird, indem bspw. einer der Freiheitsgrade blockiert wird. So kann bspw. bei einer drohenden Kollision einer um eine Schwenkachse aufschwenkenden Tür diese Schwenkachse festgelegt werden, so dass die Tür nur noch entlang einer Verschieberichtung geöffnet werden kann. Dies kann bspw. bei relativ engen Parksituationen mit nur wenig Raum zu einem benachbarten Fahrzeug oder einem fest stehenden Objekt sinnvoll sein.by virtue of the two or more available degrees of freedom for pivoting and / or displacement of the door can a threatening collision can also be prevented by the direction of movement the door is changed by, for example, one of the degrees of freedom is blocked. Thus, for example, in the case of an impending collision pivoting about a pivot axis door this pivot axis be set so that the door only along one Move direction can be opened. This can, for example. in relatively narrow parking situations with only little space to an adjacent one Vehicle or a fixed object be useful.
Die gezielten Einschränkungen der Bewegungsrichtungen der Tür bzw. Fahrzeugtür lassen sich mit der zur Verfügung stehenden Aktuatorik zur Bewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür unterstützen, bspw. indem die Aktuatorik eine bestimmte Schwenk- und/oder Schiebebewegung unterstützt und eine zu einer Kollision führende Schwenkbewegung unterdrückt, indem der Widerstand erhöht oder sogar ein Freiheitsgrad blockiert wird. Die beschriebenen Bewegungen können durch eine automatische Öffnungs- und/oder Schließbewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür unterstützt werden.The targeted restrictions on the directions of movement of the door or vehicle door can be with the available standing actuator for moving the door or vehicle door support, for example, by the actuator a certain Swivel and / or sliding movement supported and a suppressed to a collision pivoting movement, by increasing the resistance or even one degree of freedom is blocked. The described movements can through an automatic opening and / or closing movement of Door or vehicle door are supported.
Eine besonders vorteilhafte weitere Variante der vorliegenden Erfindung kann eine sinnvolle Pfadplanung aller Bewegungskomponenten der Tür bzw. Fahrzeugtür vorsehen. So können mittels des wenigstens einen Sensors, vorzugsweise mittels mehrerer Sensoren, Informationen über den Arbeitsraum der Tür gewonnen werden. Weiterhin stehen Sensorwerte für aktuelle Bewegungszustände der Tür selbst zur Verfügung. Schließlich können in einer zentralen Steuereinheit weitere Informationen über die Kinematik der Tür, über die Geometrie der Tür bzw. Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung stehen. Darüber hinaus sind weitere Informationsquellen denkbar, bspw. die Daten einer Fahrzeugnavigation, mit denen bspw. erfasst werden kann, ob das Fahrzeug sich in einem Gebäude wie einem Parkhaus befindet, wo typischerweise wenig Platz zu benachbarten Fahrzeugen und damit ein reduzierter Arbeitsraum für die Türen zur Verfügung steht. Weiterhin können ggf. statische und/oder dynamische Sensordaten von anderen Fahrzeugen zur Verfügung stehen, die mittels Funkübertragung zur Verfügung gestellt werden können. Derartige Systeme befinden sich in der Erprobung und sollen einen besseren Verkehrsfluss und einen sichereren Verkehr durch Kommunikation der Fahrzeuge untereinander in einem bestimmten Nahbereich ermöglichen.A particularly advantageous further variant of the present invention can be a meaningful path planning of all movement components of the door or vehicle door provide. So can by means of at least one sensor, preferably by means of several sensors, Gained information about the working space of the door become. Furthermore, there are sensor values for current movement states the door itself available. After all can in a central control unit more information about the kinematics of the door, about the geometry of the Door or vehicle door and the vehicle body be available. In addition, there are more Information sources conceivable, for example the data of a vehicle navigation, with which, for example, can be detected, whether the vehicle is in a Building like a parking garage is located where typically little space to neighboring vehicles and thus a reduced Working space for the doors available stands. Furthermore, if necessary, static and / or dynamic Sensor data from other vehicles are available provided by radio transmission can be. Such systems are being tested and should have a better traffic flow and safer traffic by communicating the vehicles among each other in a particular Enable close range.
Auf Grundlage dieser zur Verfügung stehenden und mittels Sensoren gewonnener Daten kann für jede denkbare Konstellation ein geeigneter Bewegungspfad für die Öffnungs- und Schließbewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür generiert werden, auf dessen Grundlage Steuersignale für den wenigstens einen Aktuator generiert werden können. Wahlweise können Informationen über eine oder mehrere aktuelle oder zukünftige Bewegungen von Objekten im Arbeitsraum der Tür bzw. Fahrzeugtür in die Berechnung des Bewegungspfades einfließen. So kann diese Pfadplanung in sinnvoller Weise mit Algorithmen zur Kollisionsvermeidung verknüpft werden.On Basis of this available and by means of sensors Data collected can be used for any conceivable constellation suitable movement path for the opening and Closing movement of the door or vehicle door be generated on the basis of which control signals for the at least one actuator can be generated. Optionally, information about one or more several current or future movements of objects in the working space of the door or vehicle door in the Include calculation of the movement path. So this can be Path planning in a meaningful way with algorithms for collision avoidance be linked.
Die ermittelten Pfade können in vorteilhafter Weise auch für das automatische Bewegen, insbesondere für das automatische Öffnen und Schließen der Tür bzw. Fahrzeugtür verwendet werden. Die erfindungsgemäße Pfadplanung ermöglicht es somit, aus einer Menge durch die kinematischen Eigenschaften der Tür bzw. Fahrzeugtür gegebenen möglichen Bewegungspfade einen oder mehrere geeignete Pfade zu ermitteln, um damit die Bewegung einer Tür bzw. Fahrzeugtür so steuern zu können, dass es zu keiner Kollision der Tür bzw. Fahrzeugtür mit Objekten oder Menschen kommt. So können bspw. günstige Pfade für den Fall gefunden werden, dass ein oder mehrere Objekte sich momentan oder in naher Zukunft im Arbeitsraum der Tür bzw. Fahrzeugtür bewegen. So kann bspw. die Geschwindigkeit eines Fußgängers, der sich der Tür bzw. Fahrzeugtür nähert, bei der Pfadplanung mit berücksichtigt werden. Damit können Pfade ausgeschlossen werden, die in naher Zukunft durch den Fußgänger blockiert sein könnten.The determined paths can also be beneficial for automatic movement, especially for automatic opening and closing the door or vehicle door be used. The path planning according to the invention thus makes it possible from a crowd through the kinematic Properties of the door or vehicle door given possible motion paths one or more suitable paths to determine the movement of a door or vehicle door so as to be able to control that there is no collision of the door or vehicle door comes with objects or people. So can for example, favorable paths can be found in case that one or more objects are currently or in the near future move in the working space of the door or vehicle door. For example, the speed of a pedestrian, which approaches the door or vehicle door, be included in the path planning. With that you can Paths to be ruled out in the near future by the pedestrian could be blocked.
Die Pfadplanung kann auch dafür verwendet werden, Menschen bei der Bedienung der Tür bzw. Fahrzeugtür in geeigneter Weise zu unterstützen, insbesondere durch eine durch die Aktuatorik der Tür bzw. Fahrzeugtür erzeugte Hilfskraft. Vorzugsweise wird auch hierbei auf eine Kollisionsvermeidung geachtet. Wahlweise kann die Pfadplanung auch mit einer automatischen Türsteuerung kombiniert werden, so dass ein sicheres automatisches Öffnen und Schließen durch ein vom Benutzer ausgelöstes Signal veranlasst werden kann.The path planning can also be used to assist people in the operation of the door or vehicle door in an appropriate manner, in particular by an auxiliary force generated by the actuator of the door or vehicle door. Preferably, care is also taken here to avoid collision. Optionally, the path planning can also be combined with an automatic door control, so that a secure automatic opening and closing can be initiated by a user initiated signal.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein durch die Pfadplanung als günstig eingestufter Pfad als Referenzpfad für die Bewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür durch den Benutzer verwendet werden. Indem Abweichungen vom Referenzpfad durch von der Akuatorik erzeugte Stell- und/oder Haltekräfte entgegengewirkt wird, kann der Benutzer dabei unterstützt werden, die Tür bzw. Fahrzeugtür auf einem besonders geeigneten Pfad zu bewegen. Anstelle einer unterstützenden Kraft können aber auch akustische, optische und/oder taktile Signale erzeugt werden, die dem Benutzer signalisieren können, ob er sich auf dem als günstig betrachteten Referenzpfad befindet oder nicht.According to one further advantageous embodiment of the invention can be a by the path planning as favorably classified path as a reference path for the movement of the door or vehicle door to be used by the user. By deviating from the reference path by actuating and / or holding forces generated by the acoustics is counteracted, the user can assist be the door or vehicle door on a particular to move appropriate path. Instead of a supporting one Power can also be acoustic, optical and / or tactile Signals are generated which can signal the user whether he is on the considered as favorable reference path or not.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, die von der Pfadplanung untersuchten möglichen Pfade auf solche einzuschränken, die als nicht unwahrscheinliche vom Benutzer gewünschte Pfade eingestuft werden. Wenn beispielsweise zu erwarten ist, dass der Benutzer die Tür öffnen möchte, indem er sie tendenziell nach links bewegt, so kann der von der Pfadplanung zu untersuchende Arbeitsraum in der Regel stark eingeschränkt werden, da Pfade, die außerhalb des möglichen Bewegungsraums liegen, als unwahrscheinlich bzw. als nicht möglich eingestuft werden können. Dies führt zu einer deutlichen Beschleunigung der Berechnung eines geeigneten Pfades, so dass die Pfadplanung bei gegebener Rechnerausstattung in gleichen Zeiträumen häufiger ausgeführt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention can provide the possible paths examined by path planning restrict those that are not unlikely be selected by the user desired paths. If, for example it is expected that the user wants to open the door, by tending to move it to the left, the one of the Path planning to be examined workspace usually severely limited Be there paths that are out of the possible Movement space are as improbable or not possible can be classified. This leads to a significant acceleration of the calculation of a suitable path, so that the path planning with given computer equipment in the same Periods are executed more frequently can.
Bei der Berechnung der Pfadplanung können wahlweise auch Informationen über den menschlichen Benutzer der Tür bzw. Fahrzeugtür, insbesondere über seine Absicht hinsichtlich der Türbewegung oder über seine körperliche Konstitution, mit für die Berechnung verwendet werden. So kann die körperliche Konstitution, insbesondere die physische Stärke des Benutzers in die Pfadplanung mit einbezogen werden. Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass der Benutzer überdurchschnittlich stark ist, so kann dies bei einer die Dynamik der bewegten Tür bzw. Fahrzeugtür berücksichtigenden Pfadplanung dazu verwendet werden, ein größeres externes Beschleunigungsvermögen anzunehmen.at The path planning calculation can optionally also contain information about the human user of the door or vehicle door, in particular, his intention regarding the movement of the door or about his physical constitution, with be used for the calculation. So can the physical Constitution, in particular the physical strength of the user be included in the path planning. For example assumed that the user is above average is, so this can at one the dynamics of the moving door or vehicle door considering path planning to be used, a greater external acceleration capacity to accept.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Pfadplanung derart mit einer Interaktionserkennung kombiniert wird, dass die Intentionen des Benutzers hinsichtlich der Bewegungen der Tür bzw. Fahrzeugtür berücksichtigt werden, bspw. indem die Vielzahl der möglichen Bahnen der Tür bzw. Fahrzeugtür in bevorzugte und nicht bevorzugte unterschieden wird. In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn nicht bevorzugte Bahnen nur in bestimmten Fällen verfolgt werden, bspw. bei einem Wechsel zwischen verschiedenen bevorzugten Bahnen. So kann von einer bevorzugten Bahn auf eine andere bevorzugte Bahn gewechselt werden, wenn erkannt wird, dass der Benutzer die zunächst verfolgte Bahn nicht mehr weiterverfolgen will. Bei diesem Wechsel beschreibt die Tür eine Bewegung entlang einer nicht bevorzugten Bahn. Beispiele für bevorzugte Bahnen können bspw. eine angenäherte Bewegungsbahn einer Schwenktür, einer Schiebetür oder einer Flügeltür sein. Der Benutzer kann je nach Algorithmus von diesen bevorzugten Bahnen abweichen oder diese ganz verlassen, indem eine Bewegung auf einer nicht bevorzugten Bahn stattfindet. Allerdings sollten die nicht bevorzugten Bahnen so gestaltet sein, dass sie auf eine der bevorzugten Bahnen führen. Um jedoch zu erkennen, welche bevorzugte Bahn der Benutzer dabei anwählen will, ist eine Intentionserkennung unverzichtbar.A Further advantageous embodiment may provide that the path planning is combined with an interaction recognition such that the Intentions of the user regarding the movements of the door or vehicle door are taken into account, for example. by the variety of possible paths of the door or vehicle door in preferred and non-preferred differences becomes. In this context, it may be beneficial if not preferred railways are only tracked in certain cases, For example, when changing between different preferred tracks. Thus, it is possible to change from a preferred path to another preferred path when it is detected that the user is the first one pursued track no longer wants to pursue. In this change The door describes a movement along a non-preferred Train. Examples of preferred webs can, for example. an approximate trajectory of a hinged door, a sliding door or a hinged door be. Depending on the algorithm, the user may prefer these Diverge tracks or leave them altogether by a movement takes place on a non-preferred web. However, should the non-preferred tracks should be designed so that they are on one lead the preferred tracks. But to recognize which ones preferred path the user wants to dial is one Intentional recognition indispensable.
Für die Erkennung der Intentionen des Benutzers können die verschiedensten Sensorwerte verwendet werden, die Informationen über den Zustand des Fahrzeugs, der Tür bzw. Fahrzeugtür, des Benutzers oder der näheren Umgebung des Fahrzeugs enthalten, so bspw. die Position, die Orientierung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung jeweils der Tür oder des Türgriffs. Es kann auch eine extern auf die Tür bzw. Fahrzeugtür wirkende Kraft und/oder ein externes, auf die Tür bzw. Fahrzeugtür wirkendes Drehmoment ausgewertet werden. Nahezu beliebige Kombinationen der erwähnten Sensorwerte können zur Intentionserkennung ausgewertet werden. In einer sinnvollen Weiterbildung der Intentionserkennung kann auch ein geeigneter Algorithmus eingesetzt werden, insbesondere ein probabilistischer Algorithmus.For the recognition of the intentions of the user, the various sensor values are used, the information about the condition of the vehicle, the door or vehicle door, contain the user or the immediate vicinity of the vehicle, such as the position, the orientation, the speed, the Acceleration of each door or door handle. It can also be an external on the door or vehicle door acting force and / or an external, on the door or Vehicle door acting torque can be evaluated. Nearly Any combination of the mentioned sensor values can are evaluated for detection of intent. In a meaningful way Continuing the Intention Detection can also be a suitable algorithm be used, in particular a probabilistic algorithm.
Eine vorteilhafte Anwendung kombiniert die Intentionserkennung mit einer Kollisionsvermeidung, die eine bevorzugte Bahn dann begrenzt, wenn eine Kollision der Tür bzw. Fahrzeugtür mit einem Gegenstand oder einer Person droht. Um eine solche drohende Kollision zu erkennen, können verschiedene Sensorwerte ausgewertet werden. Um die Kollision zu vermeiden, kann vorzugsweise von der zunächst bevorzugten, jedoch aufgrund einer erkannten drohenden Kollision begrenzten Bahn auf eine alternative bevorzugte Bahn gewechselt werden. Allerdings ist eine solche Kollisionserkennung nicht zwingend notwendig, da auch die Betätigung des Benutzers dahin gehend verstanden und sensiert werden kann, dass der Benutzer von sich aus jede Kollision mit einem äußeren Gegenstand oder einer Person zu vermeiden trachtet, so dass er in einem solchen Fall eine geänderte Bewegungsanforderung an die Tür bzw. Fahrzeugtür stellt, der durch Wechsel auf eine alternative bevorzugte Bahn Rechnung getragen werden kann.An advantageous application combines intent detection with collision avoidance, which limits a preferred path when a door or vehicle door collides with an object or a person. To detect such an imminent collision, various sensor values can be evaluated. In order to avoid the collision, it is possible to switch from the initially preferred path, which however is limited due to a detected imminent collision, to an alternative preferred path. However, such a collision detection is not absolutely necessary, since the operation of the user can be understood and sensed that the user on his own from any collision with an external object or a person seeks to avoid, so that in such a case a changed movement request to the door or vehicle door sets, by changing an alternative preferred trajectory can be accommodated.
Besonders vorteilhaft an der Interaktionserkennung ist der vollständige Verzicht auf mechanische Begrenzungen oder sonstige mechanische Einrichtungen. Die gesamte Bahnführung der Tür basiert auf der Auswertung verschiedener Sensorwerte und der Auswahl verschiedener sinnvoller Bahnen aus einer nahezu unbegrenzt großen Vielzahl möglicher Bahnführungen anhand der Bewegungen, die der Benutzer durchführt und/oder anhand weiterer Sensorwerte. Die eigentliche Bahnführung wird mittels wenigstens eines Aktors, sinnvollerweise jedoch mittels mehreren Aktoren gesteuert bzw. unterstützt. Mittels der erfindungsgemäßen Tür bzw. Fahrzeugtür ist es möglich, kleinere Hindernisse zu umfahren, indem kurzzeitig von den bevorzugten Bahnen abgewichen wird. Es ist auch möglich, dynamisch auftretenden Hindernissen auszuweichen, indem eine bevorzugte Bahn ganz verlassen wird.Especially advantageous in the interaction recognition is the full Waiver of mechanical limitations or other mechanical Institutions. The entire web guide of the door based on the evaluation of different sensor values and the selection different meaningful tracks from an almost unlimited size Variety of possible web guides based on the movements, which the user performs and / or based on further sensor values. The actual web guide is by means of at least one Actuator, but sensibly controlled by multiple actuators or supported. By means of the door according to the invention or vehicle door, it is possible to smaller obstacles to avoid, by briefly deviated from the preferred tracks becomes. It is also possible to encounter dynamically occurring obstacles dodge by leaving a preferred track entirely.
Bei der erfindungsgemäßen Interaktionserkennung soll der Benutzer beim Öffnen und Schließen der Tür bzw. Fahrzeugtür eine optimale Unterstützung erfahren. Da die Tür aktuiert ist, kann dies mittels einer geeignet dosierten Kraftunterstützung erfolgen. Hierfür kann der Benutzer z. B. entlang einer bevorzugten Bahn geführt werden. Folgt der Benutzer einer dieser Bahnen, so verhält sich die Tür wie eine normale Tür bzw. Fahrzeugtür, bspw. indem sie einer dem Benutzer vertrauten Bewegungsbahn einer seitlichen Schwenktür folgt. Für den Benutzer ergibt sich somit ein vertrautes Handling der Tür. Das Verlassen einer bevorzugten Bahn ist unter Aufwendung einer zusätzlichen Kraft möglich, etwa um Hindernissen auszuweichen. Wenn der Benutzer eine bevorzugte Bahn verlässt, so wird davon ausgegangen, dass er einer neuen Bahn folgen will. Dabei folgt er zunächst einer nicht bevorzugten Bahn, deren Ziel aber eine neue bevorzugte Bahn ist. Um aus der Mehrzahl der möglichen bzw. sinnvollen bevorzugten Bahnen die passende auszuwählen, muss die jeweilige Intention des Benutzers erfasst und erkannt werden. Hierbei können insbesondere die Position und die Orientierung des Türgriffs (innen und/oder außen), die Bewegungsrichtung des Türgriffs und die Kräfte und Drehmomente, die vom Benutzer aufgebracht werden, als Sensordaten verwendet werden.at the interaction detection according to the invention should the user when opening and closing the door or vehicle door to find optimal support. Since the door is actuated, this can be done by means of a suitable metered power assistance done. Therefor can the user z. B. guided along a preferred path become. If the user follows one of these paths, then behaves the door like a normal door or vehicle door, For example, by a user familiar trajectory of a lateral swing door follows. For the user This results in a familiar handling of the door. The Leaving a preferred train is at the expense of an additional Force possible, for example to avoid obstacles. If the user leaves a preferred lane, so does assumed that he wants to follow a new path. He follows initially a non-preferred train, whose goal but a new preferred web is. To get out of the majority of possible or meaningful preferred tracks to choose the right one, the respective intention of the user must be detected and recognized. In particular, the position and the orientation the door handle (inside and / or outside), the direction of movement the door handle and the forces and torques, which are applied by the user to be used as sensor data.
Gemäß einer möglichen Ausführungsvariante kann dem Benutzer bspw. eine Hilfskraft zur Verfügung gestellt werden, um die Kraftunterstützung zu realisieren. Aus dieser Hilfskraft und der Betätigungskraft kann anschließend eine Sollposition für die Tür bzw. Fahrzeugtür berechnet werden. Hierbei handelt es sich um eine sog. Admittanzregelung. Es soll jedoch an dieser Stelle bemerkt werden, dass eine derartige Admittanzregelung nur eine von mehreren möglichen Regelstrategien darstellt. Eine solche Admittanzregelung ist keinesfalls zwingend notwendig, sondern es sind auch andere Strategien mit oder ohne Einbeziehung der Kraftmessung (Interaktionskraftbestimmung) möglich. Die Kraftbestimmung an der Tür bzw. Fahrzeugtür ist aufgrund der dafür notwendigen Sensorik relativ aufwändig. Kostengünstiger kann deshalb bspw. eine Impedanzregelung realisierbar sein.According to one possible embodiment variant may be the user For example, an assistant can be provided to to realize the power assistance. From this assistant and the actuating force can then a Target position for the door or vehicle door be calculated. This is a so-called admittance regulation. However, it should be noted at this point that such Admittance control only one of several possible control strategies represents. Such admittance regulation is by no means mandatory necessary, but there are other strategies with or without Inclusion of force measurement (interaction force determination) possible. The determination of force on the door or vehicle door is relatively complex due to the necessary sensor technology. Cost-effective, therefore, for example, an impedance control be feasible.
Für die Intentionserkennung können auch alternative Algorithmen eingesetzt werden, bspw. sog. Hidden-Markov-Modelle zur Erkennung von Bewegungsmustern des Benutzers. Aus erkannten Mustern kann auf eine Intention geschlossen werden. Eine weitere Alternative stellt die Verwendung von Bayes'schen Netzen dar. Diese dienen zur Repräsentation von unsicherem Wissen und liefern eine Wahrscheinlichkeitsverteilung über eine bestimmte Gruppe von beobachtbaren Ereignissen. Im vorliegenden Zusammenhang ist es erforderlich, diese Ereignisse zunächst zu definieren. Anschließend muss einer Gruppe von Ereignissen eine bestimmte Intention des Benutzers zugeordnet werden.For Intention recognition can also use alternative algorithms used, for example, so-called. Hidden Markov models for detection of movement patterns of the user. From recognized patterns can on a Intention to be closed. Another alternative is the Use of Bayesian networks. These serve for representation of uncertain knowledge and provide a probability distribution over a certain group of observable events. In the present It is necessary to relate these events first define. Subsequently, a group of events must be assigned a specific intention of the user.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es wünschenswert sein, der erfindungsgemäßen Tür bzw. Fahrzeugtür mit zwei oder mehr kinematischen Freiheitsgraden durch eine geeignete Sensorik und Aktuatorik bestimmte dynamische Eigenschaften zu geben, die an spezifische Situationen angepasst sind. Auf diese Weise können die dynamischen Eigenschaften mittels adaptiver Parameter variiert und an verschiedene Gegebenheiten angepasst werden. Ziel hierbei ist es, durch die Steuerung und Regelung der Tür bzw. Fahrzeugtür den Komfort bei der Türbetätigung zu steigern. Zunächst wird wie zuvor beschrieben eine externe, vom Benutzer auf die Tür ausgeübte Interaktionskraft gemessen. Aus dieser Kraft wird – für den Fall der sog. Admittanzregelung – über einen oder mehrere Parameter eine Sollgröße für einen nachgelagerten Positions- oder Geschwindigkeitsregelkreis berechnet. Wahlweise kann auch eine Impedanzregelung zur Anwendung kommen. Ggf. können auch andere Regelkonzepte eingesetzt werden. Über eine gezielte Anpassung eines Parameters oder mehrerer Parameter des auf Grundlage der gemessenen Kraft arbeitenden Regelkreises können die vom Benutzer der Tür wahrgenommenen dynamischen Eigenschaften gezielt verändert werden, wodurch ein höherer Bedienungskomfort erreicht werden kann. Für den Benutzer weist eine solchermaßen aktuierte Tür bzw. Fahrzeugtür eine scheinbar geringere oder größere Masse und/oder eine scheinbar geringere oder größere Massenträgheit auf. Andere Auswirkungen sind z. B. eine Kompensation von Reibungseffekten, eine kompensierte Dämpfung, Schwerkraft etc.According to one Further embodiment of the invention may be desirable be, the door according to the invention or Vehicle door with two or more kinematic degrees of freedom determined by suitable sensors and actuators certain dynamic To give properties adapted to specific situations. In this way, the dynamic properties by means of adaptive parameter varies and adapted to different circumstances become. The aim here is to control and regulate the Door or vehicle door the comfort of the door operation to increase. First, as described above, an external, interaction force exerted by the user on the door measured. From this force will - in the case of so-called admittance regulation - via one or more Parameter a target size for a downstream Position or velocity loop calculated. Optional An impedance control can also be used. Possibly. can Other control concepts are used. Over a specific adaptation of one parameter or several parameters of the based on the measured force working control loop can the dynamic properties perceived by the user of the door be selectively changed, creating a higher Ease of use can be achieved. For the user has such a aktuierte door or vehicle door a seemingly smaller or larger mass and / or a seemingly smaller or greater inertia on. Other effects are z. B. a compensation of friction effects, a compensated damping, gravity, etc.
Die Wahl der Parameterwerte kann insbesondere in Abhängigkeit von bekannten, von geschätzten und/oder von mittels Sensoren erfassten, personenspezifischen Werten erfolgen. Solche personenspezifischen Werte können bspw. die Position des Benutzers relativ zur Tür bzw. Fahrzeugtür, die körperliche und/oder emotionale Konstitution des Benutzers oder die Intention des Benutzers hinsichtlich der Türbewegung sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Steuerparameter für die Ansteuerung der Türaktuatorik so anzupassen, dass die vom Benutzer wahrgenommenen dynamischen Eigenschaften der geregelten Tür bzw. Fahrzeugtür zu seiner aktuellen Position, zu seiner geistigen und körperlichen Konstitution oder zu seiner Bewegungsabsicht passen. Durch eine solche Individualisierung der Parameter ist eine weitere Steigerung des Bedienkomforts erzielbar.The Choice of parameter values can be particularly dependent from known, from estimated and / or by means of sensors recorded, person-specific values. Such person-specific Values may, for example, be the position of the user relative to Door or vehicle door, the physical and / or emotional constitution of the user or the intention of the user be in terms of door movement. That way is it is possible to control the control parameters the door actuators to adapt so that the user perceived dynamic properties of the controlled door or vehicle door to his current position, to his mental and physical constitution or to his Fit for movement. Through such an individualization of Parameter is a further increase in operating comfort achievable.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Parameterwerte in Abhängigkeit von aktuellen klimatischen Bedingungen wie z. B. Temperatur, Regen oder Wind angepasst werden. Durch eine zusätzliche Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen kann die Ansteuerung der Tür bzw. Fahrzeugtür noch besser den aktuellen Bedürfnissen angepasst werden. So kann die Tür bzw. Fahrzeugtür bspw. im Falle widriger Bedingungen (starker Regen oder Schneefall) durch eine sehr geringe gefühlte Masse und/oder Trägheit besonders leicht und schnell öffenbar gemacht werden. Dies kann auch dann gelten, wenn dies im Normalfall nicht angestrebt wird, da sich die Tür bzw. Fahrzeugtür dann nicht mehr so anfühlt, wie der Benutzer dies möglicherweise erwartet. Im Interesse eines möglicht hohen Bedienkomforts sollte eine derartige Diskrepanz zwischen auf Grund von Erfahrung erwarteter und tatsächlich gefühlter Dynamik vermieden werden. Dennoch kann eine geänderte Dynamik für manche Fälle sinnvoll sein.According to one In another embodiment, the parameter values can be dependent from current climatic conditions such. B. temperature, rain or wind to be adjusted. By an additional consideration The climatic conditions can be the control of the door or vehicle door even better to current needs be adjusted. So can the door or vehicle door eg in case of adverse conditions (heavy rain or snowfall) by a very low perceived mass and / or inertia be made very easily and quickly openable. This can also apply if this is not normally the case is because the door or vehicle door then not more like the user may feel this way expected. In the interest of a high level of user-friendliness should such a mismatch between on the basis of experience expected and actually felt dynamics avoided become. Nevertheless, a changed dynamic for some cases make sense.
Eine weitere Ausführungsvariante kann vorsehen, dass die Wahl der Parameterwerte in Abhängigkeit der in einem vergangenen Zeitintervall ausgeführten Bewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür erfolgt. Eine solche Variante erlaubt es, die Anpassung der Regelparameter in Abhängigkeit der Bewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür in der Vergangenheit vorzunehmen. Dies kann z. B. zur Online-Adaption verwendet werden, also zur Anpassung der Regelparameter in Echtzeit während der Bedienung der Tür bzw. Fahrzeugtür.A Another variant may provide that the choice the parameter values as a function of in a past Time interval executed movement of the door or Vehicle door done. Such a variant allows the Adaptation of the control parameters depending on the movement the door or vehicle door in the past make. This can be z. B. be used for online adaptation, so to adapt the control parameters in real time during the operation of the door or vehicle door.
Auch bei den oben erwähnten Varianten kann eine zusätzliche Anpassung der Parameterwerte in Abhängigkeit von Relativbewegungen zwischen Tür bzw. Fahrzeugtür und externen Objekten vorgesehen sein.Also in the variants mentioned above, an additional Adaptation of the parameter values depending on relative movements between door or vehicle door and external objects be provided.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur translatorischen und/oder rotatorischen, mittels wenigstens eines Aktuators unterstützten Betätigung einer Tür bzw. Fahrzeugtür, die zwei oder mehr kinematische Freiheitsgrade aufweist, insbesondere zur motorischen Unterstützung einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung und/oder eines Ent- oder Verriegelungsvorgangs. Mittels Sensoren werden Bewegungsgrößen und/oder eine Betätigung und/oder eine Betätigungskraft zwischen einer die Tür bzw. Fahrzeugtür betätigenden Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür selbst gemessen. Der wenigstens eine Aktuator wird auf Basis dieser gemessenen Werte angesteuert. Dabei ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Aktuator auf Basis einer gemessenen oder hergeleiteten Interaktion und/oder einer resultierenden Interaktionskraft zwischen der die Tür bzw. Fahrzeugtür betätigenden Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür selbst angesteuert wird. Insbesondere kann eine optische Erfassung einer Kontaktsituation zwischen der Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür vorgesehen sein.The The present invention further relates to a method for translational and / or rotary, supported by at least one actuator Operation of a door or vehicle door, which has two or more kinematic degrees of freedom, in particular for motor assisting an opening and / or closing movement and / or a locking or unlocking operation. By means of sensors movement quantities and / or an actuation and / or an actuation force between a door or vehicle door actuated Person and the door or vehicle door itself measured. The at least one actuator is based on these measured values driven. It is provided that the at least one actuator based on a measured or derived interaction and / or a resulting interaction between the door or vehicle door operator and the door or vehicle door itself is controlled. Especially can be an optical detection of a contact situation between the Person and the door or vehicle door provided be.
Wahlweise oder zusätzlich kann eine mechanische Erfassung einer Kontaktsituation zwischen der Person und der Tür bzw. Fahrzeugtür vorgesehen sein. Von Vorteil kann es zudem sein, eine Vorfelderfassung unmittelbar vor einer Kontaktierung der Tür bzw. Fahrzeugtür durch die Person vorzusehen. Weiterhin kann eine Erfassung von Positions-, Bewegungs- und/oder Beschleunigungsparametern der Tür bzw. Fahrzeugtür sowie ggf. von auf die Tür bzw. Fahrzeugtür einwirkenden äußeren Umwelteinflüssen vorgesehen sein. Aus den Sensordaten wird ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Aktuators generiert. Zudem können aus den Sensordaten und/oder aus den Kennfelddaten Werte für einen auf die Tür bzw. Fahrzeugtür wirkenden effektiven Hebelarm gewonnen werden. Für die Generierung der Steuer- bzw. Regelparameter für die Ansteuerung des Aktuators können darüber hinaus weitere tür- und/oder fahrzeug- und/oder benutzerspezifischen Kennwerten berücksichtigt werden.Optional or additionally, a mechanical detection of a contact situation between the person and the door or vehicle door be provided. It may also be advantageous, a Vorfeldfassung immediately before contacting the door or vehicle door to be provided by the person. Furthermore, a detection of position, Movement and / or acceleration parameters of the door or Vehicle door and possibly on the door or vehicle door acting external environmental influences be provided. The sensor data becomes a control signal for activation of the at least one actuator generated. In addition, you can from the sensor data and / or from the map data values for an effective on the door or vehicle door effective Lever arm to be won. For the generation of tax or control parameters for the control of the actuator can In addition, other door and / or vehicle and / or user-specific characteristics become.
Weitere Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung der Tür bzw. Fahrzeugtür wurden bereits im Zusammenhang mit der aktuatorunterstützten Tür bzw. Fahrzeugtür genannt. Diese Aspekte beziehen sich in gleicher Weise auch auf das Steuerungsverfahren.Further Aspects of the method according to the invention for the control the door or vehicle door were already related with the actuator-assisted door or vehicle door called. These aspects also apply in the same way the control procedure.
Wenn im vorliegenden Zusammenhang von Ansteuerungen der Tür bzw. Fahrzeugtür und von einer geregelten Aktuatorik zur Bewegung der Tür bzw. Fahrzeugtür die Rede ist, so wird damit auf die Begrifflichkeit der Regelungstechnik Bezug genommen, nach der ein Regelkreis mit Rückkoppelungselementen vorliegen muss, damit von einer Regelung gesprochen werden kann. Bei der Verwendung des Begriffs der Steuerung ist in der Regel die Ansteuerung eines Aktuators mittels zuvor generierter Steuersignale gemeint. Wenn davon gesprochen wird, dass der Aktuator derart angesteuert wird, schließt dies jedoch keinesfalls das Vorhandensein eines Regelkreises aus, der bspw. dadurch gebildet sein kann, dass die vom Aktuator beeinflussten Bewegungen von wenigstens einem Sensor erfasst und die Sensorsignale von einer Steuereinheit zur Bildung und/oder zur Modifikation der Steuersignale für den Aktuator verarbeitet werden.If, in the present context, controls of the door or vehicle door and of a controlled actuator system for movement of the door or vehicle door are mentioned, then reference is made to the terminology of the control technology according to which a control loop with feedback elements is present must be able to speak of a regulation. In the use of the concept of control, the activation of an actuator by means of previously generated control signals is generally meant. However, if it is said that the actuator is controlled in such a way, this in no way excludes the presence of a control loop, which can be formed, for example, by the movements influenced by the actuator being detected by at least one sensor and the sensor signals from a control unit for the formation and / or processed to modify the control signals for the actuator.
Wenn zudem im vorliegenden Zusammenhang die Rede von einer unteraktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür die Rede ist, so ist damit auch der Begriff der teilaktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür mit umfasst. Von einer teilaktuierten oder unteraktuierten Tür bzw. Fahrzeugtür kann immer dann gesprochen werden, wenn die Tür mehrere kinematischen Freiheitsgrade aufweist, diese kinematischen Freiheitsgrade jedoch nicht alle aktuiert sind. Eine Tür mit zwei Freiheitsgraden ist bspw. dann unteraktuiert oder teilaktuiert, wenn nur ein Aktuator vorhanden ist, der bspw. eine rotatorische Schwenkbewegung der Tür ermöglicht, während eine translatorische Bewegungskomponente über keine Aktuatorik verfügt.If moreover, in the present context, there is talk of an under-utilized one Door or vehicle door is the question, so is it also the term teilaktuierten door or vehicle door includes. From a partially-actuated or under-actuated door or vehicle door can always be spoken, if the door has several kinematic degrees of freedom, However, these kinematic degrees of freedom are not all actuated. A door with two degrees of freedom is, for example, then underactivated or teilaktuiert, if only one actuator is present, the example. allows a rotational pivotal movement of the door, while a translational motion component over has no actuators.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.Further Features, objects and advantages of the present invention will be apparent The following detailed description of a preferred embodiment of the invention, as a non-limiting example serves and refers to the accompanying drawings. Identical components basically have the same reference numerals on and are sometimes not explained several times.
In den nachfolgend näher erläuterten Ausführungsbeispielen wird grundsätzlich auf eine Fahrzeugtür Bezug genommen, was jedoch nicht bedeutet, dass die Erfindung auf Fahrzeugtüren beschränkt ist. Die erfindungsgemäßen Prinzipien lassen sich auf viele unterschiedliche Bauarten und Varianten von Klappen und Türen anwenden und übertragen. Die Ausführungsbeispiele sind deshalb nicht einschränkend dahin gehend zu verstehen, dass nur Fahrzeugtüren auf die beschriebene Weise bewegt und angesteuert werden können.In the embodiments explained in more detail below is basically related to a vehicle door However, that does not mean that the invention applies to vehicle doors is limited. The invention Principles can be based on many different designs and variants apply and transfer from flaps and doors. The embodiments are therefore not limiting To understand that only vehicle doors on the described manner can be moved and controlled.
Die
vereinfachte schematische Darstellung der
Dem
Schubgelenk
Ein
dritter Sensor
Das
Schwenkgelenk
Wie
anhand des Blockschaltbilds der
Um
nun bei einer durch die Sensoren
So
ist es bei einer Schwenkschiebetür
Es
ist jedoch auf denkbar, dass sich ein Objekt
Bei
einer voll aktuierten Fahrzeugtür
Ein Spezialfall davon ist es, genau eine Referenzbahn zu verwenden. Diese kann so gewählt werden, dass die Bahn vom Nullpunkt zum Punkt der maximalen translatorischen und rotatorischen Öffnung verläuft, wobei zwischen der rotatorischen und der translatorischen Bewegung ein linearer Zusammenhang besteht: A special case of this is to use exactly one reference orbit. This can be chosen so that the path runs from the zero point to the point of the maximum translational and rotational opening, wherein a linear relationship exists between the rotational and the translatory motion:
Dies
kann dazu genutzt werden, eine virtuelle kinematische Verkopplung
der beiden Freiheitsgrade zu erreichen. So kann bspw. auf Grundlage
des Öffnungswinkels α ein über den ersten
Aktuator
Die
schematische Darstellung der
Gemäß
Das
schematische Blockschaltbild der
Durch
die Steigerung der rotatorischen Geschwindigkeit dα/dt
wird eine Zunahme der kinetischen Energie der gesamten
Türkonstruktion erreicht. Als idealisierte Annahme werden
die Massen und Trägheiten des Aktuators
- m1
- = Masse der gesamten
Türkonstruktion inkl. Aktor
20 und Drehgelenk16 ; - m2
- = Masse des rotatorisch bewegten Türflügels;
- l
- = Abstand des Schwerpunkts
des Türflügels zur Drehachse
22 ; - J
- = Trägheitsmoment
des rotatorisch bewegten Türflügels bezüglich
der Drehachse
22 gilt, unter der idealisierten Annahme, dass die Masse und das Trägheitsmoment des Aktuators20 , des Sensors24 und der Drehachse22 sowie des Sensors26 jeweils gleich Null sind.
- m 1
- = Mass of the entire door construction incl. Actuator
20 and swivel16 ; - m 2
- = Mass of the rotationally moving door leaf;
- l
- = Distance of the center of gravity of the door leaf to the axis of rotation
22 ; - J
- = Moment of inertia of the rotationally moving door leaf with respect to the axis of rotation
22 applies, under the idealized assumption that the mass and the moment of inertia of the actuator20 , the sensor24 and the axis of rotation22 as well as the sensor26 each equal to zero.
Mit
der obigen Gleichung ergibt sich für die anfängliche
Bewegung die kinetische Energie zu:
Wird
die rotatorische Bewegung nun vollständig unterbunden,
bspw. durch den Aktuator
Durch eine passende Wahl des Abbremszeitpunktes und der erzeugten kinetischen Energie kann über diesen Zusammenhang eine Bewegung der gesamten Türkonstruktion in x-Richtung von 0 bis xmax erreicht werden. Der ideale Winkel für den Beginn des Abbremsens läge bei ca. α = 90°.By a suitable choice of the deceleration time and the kinetic energy generated, a movement of the entire door construction in the x-direction from 0 to x max can be achieved via this connection. The ideal angle for the beginning of deceleration would be approximately α = 90 °.
Das
schematische Blockschaltbild der
Das
schematische Blockschaltbild der
Bei diesem Algorithmus wird davon ausgegangen, dass die erkannten Hindernisse als statisch betrachtet werden können. Damit sind ausschließlich diejenigen Hindernisse für die Pfadplanung von Interesse, die im zuvor bestimmten Arbeitsraum liegen. Aus den Daten dieser Hindernisse sowie aus bekannten Daten von Fahrzeug und Fahrzeugtür wird dann eine Szene erstellt, die als Grundlage für die Pfadplanung dient.at This algorithm assumes that the detected obstacles can be considered static. This is exclusive those obstacles to path planning of interest that lie in the previously determined working space. From the data of these obstacles as well as from known data of vehicle and vehicle door Then a scene is created that serves as the basis for the Path planning is used.
Die
vereinfachte schematische Darstellung der
Das
schematische Blockschaltbild der
Aus
einem im Speicher
- 88th
- Fahrzeugvehicle
- 1010
- Fahrzeugtürvehicle door
- 1212
- Schubgelenksliding joint
- 1414
- Verbindungselementconnecting element
- 1616
- Schwenkgelenkpivot
- 1818
- erster Aktuatorfirst actuator
- 2020
- zweiter Aktuatorsecond actuator
- 2222
- Schwenkachseswivel axis
- 2424
- erster Sensorfirst sensor
- 2626
- zweiter Sensorsecond sensor
- 2828
- dritter Sensorthird sensor
- 3030
- Objektobject
- 3232
- Berührpunktcontact point
- 3434
- Steuereinheitcontrol unit
- 3636
- Aktivierungssignalactivation signal
- 3838
- Türgriffdoor handle
- 4040
- Kameracamera
- 4242
- Sensoriksensors
- 4444
- Aktuatorikactuators
- 4646
- PfadplanungsmodulPath planning module
- 4848
- Speichermodulmemory module
- 5050
- Hindernisdatenobstacle data
- 5252
- Benutzerdatenuser data
- 5454
- ArbeitsraumdatenWorkspace data
- 5656
- Modelldatenmodel data
- 5858
- zusätzliche Benutzerdatenadditional user data
- 6060
- geeigneter Pfadsuitable path
- 6262
- KraftmesseinrichtungForce measuring device
- 6464
- Anthropometrie-SensorikAnthropometry sensors
- 6666
- Wetter-SensorikWeather sensors
- 6868
- Benutzeruser
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - US 5804937 A [0005] - US 5804937 A [0005]
Claims (32)
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---|---|---|---|
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ID=40690724
Family Applications (1)
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DE102007062473A Ceased DE102007062473A1 (en) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | Door i.e. vehicle door, has actuators provided in operative connection with sensor devices, and kinematics degrees of freedom assigned to actuators for motor support of opening and/or closing motion and/or unlocking-or locking process |
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