DE102014106835A1 - Device for tracking an object and corresponding driving method thereto - Google Patents

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Abstract

Derzeit übliche Objektverfolgungssysteme arbeiten mit Ultraschallsensoren und können daher nicht auf Richtungsabweichungen reagieren. Anbringen eines Infrarotsenders am zu verfolgenden Objekt erlaubt bei Einsatz von mehr als einem Infrarotempfänger am Verfolger die Erkennung einer Richtungsabweichung. Durch Einsatz eines Ultraschallsensors zusammen mit einem Infrarotsender und zwei Infrarotempfängern können auch Richtungsabweichungen erkannt und ausgeglichen werden.Currently common object tracking systems work with ultrasonic sensors and therefore can not respond to directional deviations. Attaching an infrared transmitter to the object to be tracked allows detection of a directional deviation when using more than one infrared receiver on the tracker. By using an ultrasonic sensor together with an infrared transmitter and two infrared receivers, directional deviations can also be detected and compensated.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

(a) Bereich der Erfindung(a) Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die ein vor ihr befindliches Objekt verfolgen kann und beschreibt außerdem eine einschlägige Verfolgungsmethode.The invention relates to a device that can track an object in front of it and also describes a pertinent tracking method.

(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik(b) Description of the current state of the art

Derzeit bekannte bewegliche Systeme, die einem Objekt folgen können verwenden ausschließlich Ultraschallsensoren zur Abstandsmessung und können so einen konstanten Abstand zu dem vor ihnen befindlichen Objekt einhalten. Wegen der geringen Reaktionsgeschwindigkeit können Abweichungen nach links oder rechts nicht ausgeglichen werden und es ist nur eine Geradeausverfolgung möglich.Presently known moving systems that can follow an object use only ultrasonic sensors for distance measurement and thus can maintain a constant distance to the object in front of them. Due to the low reaction speed deviations to the left or right can not be compensated and only a straight track is possible.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts soll die oben erwähnten Probleme der bekannten Technik lösen. Sie enthält als Verfolger ein Fahrzeug und als Verfolgten eine Fernsteuerung. Das Fahrzeug enthält ein Steuermodul, ein Fahrgestell und mindestens ein Antriebsmodul. Das am Fahrgestell befestigte Antriebsmodul ist elektrisch mit dem Steuermodul verbunden, welches die Steuerung nach links, rechts oder geradeaus übernimmt. Außerdem sind am Fahrgestell ein erster und ein zweiter Infrarotempfänger zur Richtungserkennung und ein erster Ultraschallsensor zur Distanzmessung angebracht. Die Fernsteuerung enthält mindestens einen Infrarotsender, der zusammen mit dem ersten und dem zweiten Infrarotempfänger des Fahrzeugs ein rückgekoppeltes System bildet. Wenn sich die Fernsteuerung vor dem Fahrzeug befindet kann so mittels des ersten Ultraschallsensors der Abstand zwischen beiden und mittels der beiden Infrarotempfänger die Richtungsabweichung nach links bzw. rechts ermittelt und so ein konstanter Abstand eingehalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt ein intelligentes Objektverfolgungssystem dar.The apparatus for tracking an object described in the present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art. It contains as a pursuer a vehicle and as persecuted a remote control. The vehicle includes a control module, a chassis and at least one drive module. The chassis mounted drive module is electrically connected to the control module, which takes over the control to the left, right or straight. In addition, a first and a second infrared receiver for direction detection and a first ultrasonic sensor for distance measurement are mounted on the chassis. The remote control includes at least one infrared transmitter that forms a feedback system along with the first and second infrared receivers of the vehicle. If the remote control is located in front of the vehicle can be so determined by means of the first ultrasonic sensor, the distance between the two and by means of the two infrared receiver, the direction deviation to the left or right and so a constant distance can be maintained. The device according to the invention represents an intelligent object tracking system.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 Blockdarstellung der Steuerlogik der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Block representation of the control logic of the device according to the invention

2 Schematische Darstellung der Erfindung bei Bewegung direkt nach vorn 2 Schematic representation of the invention when moving directly forward

3 Schematische Darstellung der Erfindung bei Bewegungsabweichung nach links 3 Schematic representation of the invention with movement deviation to the left

4 Schematische Darstellung der Erfindung bei Bewegungsabweichung nach rechts 4 Schematic representation of the invention with movement deviation to the right

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungDetailed description of the preferred embodiment

1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts, die ein Fahrzeug (1) und eine Fernsteuerung (2) enthält. 1 to 4 show a device according to the invention for tracking an object which is a vehicle ( 1 ) and a remote control ( 2 ) contains.

Das Fahrzeug (1) enthält ein Steuermodul (10), ein Fahrgestell (11) und mindestens ein Antriebsmodul (12).The vehicle ( 1 ) contains a control module ( 10 ), a chassis ( 11 ) and at least one drive module ( 12 ).

Das Steuermodul (10) ist innerhalb des Fahrzeugs (1) untergebracht und erlaubt einen automatischen Betrieb (101) oder einen von der Fernsteuerung (2) gesteuerten Fernsteuerbetrieb (102). Der automatische Betrieb (101) erlaubt zumindest die Einstellungen ”Verfolgungsmodus” (103) bzw. ”Einstellung” (über ersten Batterieschalter (104)).The control module ( 10 ) is inside the vehicle ( 1 ) and allows automatic operation ( 101 ) or one of the remote control ( 2 ) controlled remote control operation ( 102 ). Automatic operation ( 101 ) allows at least the "tracking mode" settings ( 103 ) or "setting" (via the first battery switch ( 104 )).

Das Fahrgestell (11) ist Teil des Fahrzeugs (1). Es hat auf der linken Seite einen ersten Infrarotempfänger (111), auf der rechten Seite einen zweiten Infrarotempfänger (112) und zwischen beiden einen ersten Ultraschallsensor (113). Erster (111) und zweiter (112) Infrarotempfänger sowie der erste Ultraschallsensor (113) sind elektrisch mit dem Steuermodul (10) verbunden. Aus ihren rückgekoppelten Signalen wird ein Steuersignal für das Antriebsmodul (12) abgeleitet.The chassis ( 11 ) is part of the vehicle ( 1 ). It has a first infrared receiver on the left side ( 111 ), on the right side a second infrared receiver ( 112 ) and between both a first ultrasonic sensor ( 113 ). First ( 111 ) and second ( 112 ) Infrared receiver as well as the first ultrasonic sensor ( 113 ) are electrically connected to the control module ( 10 ) connected. From their feedback signals, a control signal for the drive module ( 12 ) derived.

Das Antriebsmodul (12) ist mit dem Fahrzeug (1) zusammengebaut und elektrisch mit dem Steuermodul (10) verbunden. Dessen Steuersignale veranlassen das Antriebsmodul (12) eine Bewegung nach vorne, nach links oder nach rechts zu veranlassen, die dann über Räder oder Raupenketten erfolgen kann. Zur Energieversorgung des Steuermoduls (10) und des Antriebsmoduls (12) ist außerdem noch eine Batterie am Fahrzeug (1) enthalten.The drive module ( 12 ) is with the vehicle ( 1 ) and electrically connected to the control module ( 10 ) connected. Its control signals cause the drive module ( 12 ) to cause a movement to the front, to the left or to the right, which can then be done via wheels or tracks. For power supply of the control module ( 10 ) and the drive module ( 12 ) is also a battery on the vehicle ( 1 ) contain.

Die Fernsteuerung (2) enthält mindestens einen Infrarotsender (21). Das Steuermodul (10) kann mit der Fernsteuerung (2) eine Identifikationsnummer vereinbaren. Wenn Übereinstimmung der Identifikationsnummern zwischen Fernsteuerung (2) und Steuermodul (10) erkannt wurde, kann das vom Infrarotsender (21) gesendete Signal mit den vom ersten (111) und zweiten (112) Infrarotempfänger empfangenen Signal in Beziehung gesetzt werden. Die Fernsteuerung (2) hat darüber hinaus einen Bedienknopf (22) für die Verfolgung, einen zweiten Batterieschalter (23) für die Stromversorgung und einen Richtungswahlschalter (24).The remote control ( 2 ) contains at least one infrared transmitter ( 21 ). The control module ( 10 ) can be used with the remote control ( 2 ) agree an identification number. If match of identification numbers between remote control ( 2 ) and control module ( 10 ), the infrared transmitter ( 21 ) transmitted signal with that of the first ( 111 ) and second ( 112 ) Infrared receiver received signal can be related. The remote control ( 2 ) also has a control knob ( 22 ) for tracking, a second battery switch ( 23 ) for the power supply and a direction selector ( 24 ).

Die Erfindung umfaßt auch ein Ansteuerverfahren für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts, die folgende Schritte enthält:
Schritt 100: Am Steuermodul (10) des Fahrzeugs (1) ”automatischen Betrieb” (101) oder an der Fernsteuerung (2) ”Fernsteuerbetrieb” einstellen.
Schritt 110: ”Automatischen Betrieb” (101) und ”Verfolgungsmodus” (103) oder ”Zu-/Abschalten der Batterie” (über ersten Batterieschalter (104)) einstellen.
Schritt 120: Bei Einstellung auf ”Verfolgungsmodus” (103) werden erster Infrarotempfänger (111), zweiter Infrarotempfänger (112) und erster Ultraschallsensor (113) am Fahrgestell (11) des Fahrzeugs (1) aktiviert. Die Fernsteuerung (2) als Verfolgter befindet sich jetzt vor dem Fahrzeug (1). Ihre Bewegungen nach links und rechts werden vom ersten (111) und vom zweiten (112) Infrarotempfänger erfaßt und die durch die Bewegung nach vorne veränderte Distanz zum Fahrzeug (1) vom ersten Ultraschallsensor (113) erfaßt und konstant gehalten (z. B. auf ca. 2 ... 3 m).
Schritt 130: Betätigen des ersten Batterieschalters (104). Dieser wirkt als Umschalter, d. h. falls sich das Fahrzeug (1) im Ruhezustand befindet wird es durch Betätigung dieses Schalters gestartet und falls es in Bewegung ist wird es angehalten.
Schritt 140: Durch Betätigung des Bedienknopfes (22) und des zweiten Batterieschalters (23) an der Fernsteuerung (2) den Fernsteuerbetrieb (102) einstellen oder über den Richtungswahlschalter (24) die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (1) direkt steuern.
Schritt 150: Betätigung des Bedienknopfes (22) an der Fernsteuerung (2) führt zur Reaktion entsprechend Schritt 120.
Schritt 160: Betätigung des zweiten Batterieschalters (23) an der Fernsteuerung (2) führt zur Reaktion entsprechend Schritt (130).
Schritt 170: Betätigung des Richtungswahlschalters (24) an der Fernsteuerung (2) erlaubt eine direkte Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs (1) nach vorne, links oder rechts durch eine Bedienperson.The invention also includes a driving method for the device according to the invention for tracking an object, comprising the following steps:
Step 100: At the Control Module ( 10 ) of the vehicle ( 1 ) "Automatic operation" ( 101 ) or on the remote control ( 2 ) Set "Remote Control Operation".
Step 110: "Automatic Operation" ( 101 ) and "tracking mode" ( 103 ) or "switching on / off the battery" (via the first battery switch ( 104 )) to adjust.
Step 120: When set to "Pursuit Mode" ( 103 ) become first infrared receivers ( 111 ), second infrared receiver ( 112 ) and first ultrasonic sensor ( 113 ) on the chassis ( 11 ) of the vehicle ( 1 ) is activated. The remote control ( 2 ) as a tracked is now in front of the vehicle ( 1 ). Their movements to the left and right are from the first ( 111 ) and the second ( 112 ) Detects the distance to the vehicle ( 1 ) from the first ultrasonic sensor ( 113 ) and kept constant (eg to about 2 ... 3 m).
Step 130: Operating the first battery switch ( 104 ). This acts as a changeover switch, ie if the vehicle ( 1 ) is in the idle state, it is started by pressing this switch and if it is in motion, it is stopped.
Step 140: By pressing the control button ( 22 ) and the second battery switch ( 23 ) on the remote control ( 2 ) the remote control operation ( 102 ) or via the direction selector ( 24 ) the direction of movement of the vehicle ( 1 ) directly.
Step 150: Operation of the Control Knob ( 22 ) on the remote control ( 2 ) leads to the reaction corresponding to step 120.
Step 160: Operation of the second battery switch ( 23 ) on the remote control ( 2 ) leads to the reaction corresponding to step (130).
Step 170: Operation of the Direction Selector Switch ( 24 ) on the remote control ( 2 ) allows direct control of the movement of the vehicle ( 1 ) forward, left or right by an operator.

Wenn sich beim obigen Schritt 120 die Bedienperson mit der Fernsteuerung (2) beim Einstellen des Verfolgungsmodus (103) wie in 2 direkt vor dem Fahrzeug (1) aufhält wird das Signal des Infrarotsenders (21) der Fernsteuerung (2) sowohl vom ersten Infrarotempfänger (111) als auch vom zweiten Infrarotempfänger (112) aufgenommen. Das Steuermodul (10) schließt daraus, dass sich die Fernsteuerung (2) direkt in Front des Fahrzeugs (1) befindet und weist das Antriebsmodul zu einer geradlinigen Bewegung nach vorn an. Falls sich die Bedienperson mit der Fernsteuerung (2) beim Einstellen des Verfolgungsmodus (103) wie in 3 mit einem Versatz nach links vor dem Fahrzeug (1) aufhält, kann der zweite Infrarotempfänger (112) wegen des Versatzes kein Signal vom Infrarotsender (21) der Fernsteuerung (2) empfangen. Das Steuermodul (10) schließt daraus, dass sich die Fernsteuerung (2) nach links versetzt vor dem Fahrzeug (1) befindet und weist das Antriebsmodul zu einer Bewegung nach vorne links an. Bei einem Versatz nach rechts, wie in 4 dargestellt gilt sinngemäß dasselbe. In allen Fällen gilt, dass die Entfernung zwischen Fernsteuerung (2) und Fahrzeug (1) von dem am Fahrgestell (11) angebrachten ersten Ultraschallsensor (113) überwacht und konstant gehalten wird. Der Ulttraschallsensor (113) überprüft auch ob der Weg frei von Hindernissen ist.When at step 120 above, the operator with the remote control ( 2 ) when setting the tracking mode ( 103 ) as in 2 in front of the vehicle ( 1 ) stops the signal of the infrared transmitter ( 21 ) of the remote control ( 2 ) from both the first infrared receiver ( 111 ) as well as the second infrared receiver ( 112 ). The control module ( 10 ) concludes that the remote control ( 2 ) directly in front of the vehicle ( 1 ) and directs the drive module to move forward in a straight line. If the operator with the remote control ( 2 ) when setting the tracking mode ( 103 ) as in 3 with an offset to the left in front of the vehicle ( 1 ), the second infrared receiver ( 112 ) because of the offset no signal from the infrared transmitter ( 21 ) of the remote control ( 2 ) received. The control module ( 10 ) concludes that the remote control ( 2 ) to the left in front of the vehicle ( 1 ) and instructs the drive module to move forward to the left. With an offset to the right, as in 4 the same applies mutatis mutandis. In all cases, the distance between remote control ( 2 ) and vehicle ( 1 ) of the chassis ( 11 ) mounted first ultrasonic sensor ( 113 ) is monitored and kept constant. The ultrashort sensor ( 113 ) also checks if the path is clear of obstacles.

Wenn sich das Fahrzeug (1) im Verfolgungsmodus (103) oder die Fernsteuerung (2) im Fernsteuerbetrieb (102) befindet ist der erste Ultraschallsensor (113) am Fahrgestell (11) aktiv und prüft, ob der Weg vor dem Fahrzeug frei ist. Falls das Ultraschallecho auf ein Hindernis hinweist wird vom Steuermodul (10) ein Bremsvorgang eingeleitet.When the vehicle ( 1 ) in tracking mode ( 103 ) or the remote control ( 2 ) in remote control mode ( 102 ) is the first ultrasonic sensor ( 113 ) on the chassis ( 11 ) and checks whether the way in front of the vehicle is free. If the ultrasonic echo indicates an obstacle, the control module ( 10 ) initiated a braking process.

Die Infrarotempfänger (111, 112) am Fahrgestell (11) können in einem Rohr mit definiertem Innendurchmesser montiert werden, das nicht nur zu ihrem Schutz dient, sondern es auch erlaubt den Erfassungswinkel für das einfallende Infrarotsignal zu begrenzen (siehe 3 und 4).The infrared receiver ( 111 . 112 ) on the chassis ( 11 ) can be mounted in a tube of defined internal diameter, which not only serves to protect it, but also allows to limit the detection angle for the incident infrared signal (see 3 and 4 ).

Claims (9)

Eine Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts, die folgendes enthält: – ein Fahrzeug mit einem eingebauten Steuermodul und einem Fahrgestell, auf dem sich auf der linken Seite ein erster Infrarotempfänger, auf der rechten Seite ein zweiter Infrarotempfänger und dazwischen ein erster Ultraschallsensor befinden, die alle drei elektrisch mit dem Steuermodul verbunden sind; – mindestens ein in das Fahrzeug eingebautes Antriebsmodul, das elektrisch mit dem Steuermodul verbunden ist, von dem es angewiesen werden kann das Fahrzeug direkt nach vom, nach links oder nach rechts zu bewegen; – eine Fernsteuerung mit mindestens einem Infrarotsender, dessen Signal vom ersten und vom zweiten Infrarotempfänger empfangen und ausgewertet werden kann.An apparatus for tracking an object, comprising: A vehicle having a built-in control module and a chassis on which a first infrared receiver is located on the left side, a second infrared receiver on the right and a first ultrasonic sensor therebetween, all three of which are electrically connected to the control module; At least one in-vehicle drive module electrically connected to the control module which can be instructed to move the vehicle directly to, left or right; - A remote control with at least one infrared transmitter, the signal from the first and the second infrared receiver can be received and evaluated. Die Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 1, bei der das Steuermodul einen Modus für Automatikbetrieb und einen Modus für einen von der Fernsteuerung gesteuerten Fernsteuerbetrieb hat.The device for tracking an object of claim 1, wherein the control module has an automatic mode and a remote control mode controlled by the remote control. Die Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 2, bei der der Automatikbetrieb zumindest einen Verfolgungsmodus und die Möglichkeit zur Einstellung über einen ersten Batterieschalter hat.The device for tracking an object of claim 2, wherein the automatic operation has at least one tracking mode and the possibility of adjustment via a first battery switch. Die Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 1, bei der die Fernsteuerung einen Bedienknopf zum Einschalten des Verfolgungsmodus, einen zweiten Batterieschalter für das Einschalten der Fernsteuerung und einen Richtungswahlschalter hat, und wo die Fernsteuerung mit dem Steuermodul eine Identifikationsnummer vereinbaren kann, nach deren Überprüfung die Verarbeitung der von erstem und zweitem Infrarotempfänger von der Fernsteuerung empfangenen Signale möglich ist.The device for tracking an object of claim 1, wherein the remote control includes a control button for turning on the tracking mode, a second battery switch for turning on the remote control and a direction selector switch has, and where the remote control with the control module can agree on an identification number, after the verification of the processing of the signals received by the first and second infrared receiver from the remote control is possible. Die Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 1, bei der das Antriebsmodul eine Batterie hat, die die für den Antrieb und das Steuermodul benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt.The device for tracking an object of claim 1, wherein the drive module has a battery that provides the electrical energy needed for the drive and the control module. Ein Ansteuerverfahren für eine Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts, das folgende Schritte enthält: – das Steuermodul eines Fahrzeugs auf Automatik- oder Fernsteuerbetrieb einstellen; – Automatikbetrieb und Verfolgungsbetrieb oder Zu-/Abschaltung der Batterie über den ersten Batterieschalter einstellen; – Verfolgungsbetrieb mit Aktivierung von erstem Infrarotempfänger, zweitem Infrarotempfänger und erstem Ultraschallsensor einstellen, wobei die Infrarotempfänger die Winkelabweichung zum Ziel feststellen und der Ultraschallsensor zum Konstanthalten des Abstands dient.A method of driving an apparatus for tracking an object, comprising the steps of: - set the control module of a vehicle to automatic or remote control mode; - Set automatic mode and tracking mode or switch on / off the battery via the first battery switch; - Set tracking mode with activation of first infrared receiver, second infrared receiver and first ultrasonic sensor, where the infrared receivers detect the angular deviation to the target and the ultrasonic sensor is used to keep the distance constant. Das Ansteuerverfahren für eine Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 6, bei dem der die Fernsteuerung haltende Benutzer sich beim Einstellen des Verfolgungsbetriebs vor dem Fahrzeug befindet und die Fernsteuerung mindestens einen Infrarotsender zur Sendung eines Signals hat, das vom ersten und gleichzeitig vom zweiten Infrarotempfänger am Fahrgestell aufgenommen werden kann, was zu einer Bewegung direkt nach vorn führt, während eine Bewegung zu einer Seite erfolgt, wenn eines der Infrarotsignale nicht empfangen werden kann.The driving method for an object tracking device of claim 6, wherein the user holding the remote control is in front of the vehicle in setting the tracking operation, and the remote controller has at least one infrared transmitter for transmitting a signal from the first and at the same time the second infrared receiver Chassis can be recorded, which leads to a movement directly forward, while a movement to one side, if one of the infrared signals can not be received. Das Ansteuerverfahren für eine Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 6, bei dem im Verfolgungsmodus der am Fahrgestell angebrachte Ultraschallsensor, wenn er eingeschaltet ist dazu benutzt werden kann zu prüfen ob sich Hindernisse vor dem Fahrzeug befinden.The driving method for an object tracking device of claim 6, wherein in the tracking mode, the chassis mounted ultrasonic sensor, when turned on, can be used to check if there are obstacles in front of the vehicle. Das Ansteuerverfahren für eine Vorrichtung zur Verfolgung eines Objekts aus Anspruch 6, bei dem im Fernsteuerbetrieb der Ultraschallsensor, wenn er eingeschaltet ist dazu benutzt werden kann zu prüfen ob sich Hindernisse vor dem Fahrzeug befinden.The driving method for an object tracking apparatus according to claim 6, wherein in the remote control operation, when the ultrasonic sensor is turned on, it can be used to check if there are obstacles in front of the vehicle.
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