DE102018204543A1 - Coupling device for a device for passenger transport, device for transporting persons with such a coupling device and method for kinetosis prevention - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung (100) für eine Vorrichtung (103) zum Personentransport, wobei die Vorrichtung (103) zumindest eine Beförderungseinrichtung (105) zur Personenbeförderung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der Vorrichtung (103) zu bewirken, und ferner eine Aufnahmeeinrichtung (110) zur Personenaufnahme aufweist. Die Kopplungsvorrichtung (100) weist zumindest eine Gelenkeinrichtung (115) und zumindest eine Aktoreinrichtung (120) auf. Die Gelenkeinrichtung (115) ist dazu ausgebildet, um eine Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung (110) und der Beförderungseinrichtung (105) entlang zumindest einer Bewegungsbahn (305, 310) zuzulassen. Die Aktoreinrichtung (120) ist ausgebildet, um die Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung (110) und der Beförderungseinrichtung (105) zu beeinflussen.The invention relates to a coupling device (100) for a device (103) for passenger transport, the device (103) having at least one transport device (105) for transporting persons, which is designed to effect a movement of the device (103), and further a receiving device (110) for receiving persons. The coupling device (100) has at least one articulation device (115) and at least one actuator device (120). The hinge device (115) is configured to allow a relative movement between the receiving device (110) and the conveying device (105) along at least one movement path (305, 310). The actuator device (120) is designed to influence the relative movement between the receiving device (110) and the conveying device (105).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.
Kinetose, auch Reiseübelkeit, Seekrankheit, Bewegungskrankheit oder SMS (symptoms of motion sickness) genannt, stellt einen wesentlichen limitierenden Faktor zukünftiger Mobilität im Allgemeinen und vom Automatisierten Fahren von PKW im Besonderen dar. Kinetose entsteht durch widersprüchliche Informationen der Sinnesorgane zur Bewegung des Körpers und der räumlichen Lage.Kinetosis, also known as travel sickness, seasickness, motion sickness or SMS (symptoms of motion sickness), represents a major limiting factor of future mobility in general and of automated driving in particular. Kinetosis arises from contradictory information of the sensory organs to the movement of the body and the spatial location.
Um Kinetose zu vermeiden, ist es möglich, dem Insassen eines Fahrzeuges während der Fahrt sicht- oder fühlbare Signale zu vermitteln, die in Abhängigkeit von fahrtspezifischen Bewegungsdaten modifiziert werden.In order to avoid kinetosis, it is possible to give the occupant of a vehicle visible or tactile signals while driving, which are modified in dependence on driving-specific movement data.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Kopplungsvorrichtung, eine Vorrichtung zum Personentransport mit einer solchen Kopplungsvorrichtung, ein Verfahren zur Kinetose-Prävention, und eine Aktuierungseinrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a coupling device, a device for transporting persons with such a coupling device, a method for kinetic prevention, and an actuation device that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Es wird eine Kopplungsvorrichtung für eine Vorrichtung zum Personentransport vorgestellt. Bei der Vorrichtung zum Personentransport kann es sich um ein mobiles Verkehrsmittel handeln, beispielsweise um einen handelsüblichen PKW oder um ein Fahrzeug mit automatisiertem Fahrbetrieb oder um einen Zug oder um einen Bus oder um ein Luftfahrzeug. Die Vorrichtung zum Personentransport, beispielsweise ein Auto, weist zumindest eine Beförderungseinrichtung zur Personenbeförderung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der Vorrichtung zu bewirken. Bei dieser Beförderungseinrichtung kann es sich beispielsweise um die Karosserie eines Autos handeln. Zudem weist die Vorrichtung zum Personentransport zumindest eine Aufnahmeeinrichtung zur Personenaufnahme auf. Die Aufnahmeeinrichtung kann beispielsweise kapselförmig und oval sein, und als Innenraum einer Vorrichtung zum Personentransport dienen. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung im Innenraum einer Karosserie bewegbar angeordnet sein und zumindest einen Sitz umfassen. Die Aufnahmeeinrichtung kann auch als ein nach außen offener Sitz ausgeführt sein. Somit kann die Aufnahmeeinrichtung einen oder mehrere Sitze umfassen, die ummantelt oder nicht ummantelt sein können. In der Aufnahmeeinrichtung können auch mehrere Personen n sitzen. Wobei dann mindestens n-1 Personen mit dem Kopf nicht im optimalen Punkt bzgl. Minimierung der Horizontalkräfte sitzen. Die Kopplungsvorrichtung koppelt die Aufnahmeeinrichtung an die Beförderungseinrichtung in der Vorrichtung zum Personentransport. Die Kopplungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Beförderungseinrichtung zuzulassen und die Relativbewegung zu beeinflussen. Die Kopplungsvorrichtung für eine solche Vorrichtung zum Personentransport weist zumindest eine Gelenkeinrichtung und zumindest eine Aktoreinrichtung auf. A coupling device for a device for passenger transport is presented. The passenger transport device may be a mobile means of transport, such as a standard passenger car or a vehicle with automated driving, or a train or a bus or an aircraft. The passenger transport device, for example a car, has at least one transport device for transporting persons, which is designed to effect a movement of the device. This transport device may be, for example, the body of a car. In addition, the device for passenger transport at least one receiving device for receiving persons. The receiving device may be, for example, capsule-shaped and oval, and serve as the interior of a device for passenger transport. For example, the receiving device may be movably arranged in the interior of a body and comprise at least one seat. The receiving device can also be designed as an outwardly open seat. Thus, the receptacle may comprise one or more seats which may be sheathed or uncoated. In the recording device and several people can sit n. Whereby at least n-1 persons with the head are not in the optimal position with regard to minimizing the horizontal forces. The coupling device couples the receiving device to the transport device in the passenger transport device. The coupling device is designed to allow a relative movement between the receiving device and the conveying device and to influence the relative movement. The coupling device for such a device for passenger transport has at least one articulation device and at least one actuator device.
Bei der Gelenkeinrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Kardangelenk. Die Gelenkeinrichtung ist dazu ausgebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Beförderungseinrichtung entlang zumindest einer Bewegungsbahn zuzulassen. Bei der Relativbewegung kann es sich beispielsweise um eine ausgleichende Pendelbewegung der Aufnahmeeinrichtung in Bezug auf die Beförderungseinrichtung handeln. Die Pendelbewegung kann während der Fahrt der Vorrichtung durch eine Auslenkung des Pendels eine Egalisierung der Horizontalkräfte bewirken und somit zur Vermeidung von Kinetose beitragen. Die ausgleichende Pendelbewegung bietet den Vorteil, dass Reisebewegungen besonders sanft und dadurch effektiv ausgeglichen werden können. Gemäß einer Ausführungsform kann die Relativbewegung beispielsweise entlang einer in einer quer zu der Querachse der Beförderungseinrichtung verlaufenden Bewegungsbahn erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Relativbewegung in einer längs zur Längsachse der Beförderungseinrichtung verlaufenden Bewegungsbahn erfolgen, und/oder in einer entlang der Hochachse der Beförderungseinrichtung verlaufenden Bewegungsbahn. Die Aufnahmeeinrichtung kann dementsprechend in verschiedene Richtungen bewegt werden, beispielsweise entlang oder entgegen der Fahrtrichtung. Die Relativbewegung kann somit vorteilhafterweise in verschiedene Richtungen erfolgen, was einen besonders komfortablen Ausgleich der Fahrbewegung ermöglicht. Zudem kann auch ein weiterer Bewegungsausgleich ermöglicht werden, beispielsweise beim Aufnehmen der Person in die Aufnahmeeinrichtung, also beispielsweise beim Ein- oder Aussteigen eines Insassen. Die Gelenkeinrichtung ist dazu ausgebildet, um eine Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Beförderungseinrichtung entlang zumindest einer Bewegungsbahn zuzulassen. Eine weitere Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Beförderungseinrichtung kann gesperrt werden. Die Aktoreinrichtung ist dazu ausgebildet, um die Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Beförderungseinrichtung zu beeinflussen. Die Aktoreinrichtung kann beispielsweise eine Relativbewegung der Aufnahmeeinrichtung aktuieren, sie kann beispielsweise eine Relativbewegung dämpfen und/oder anschieben. Die Aktoreinrichtung kann also als Zugaktoreinrichtung oder als Zug- und/oder Druckaktoreinrichtung ausgeführt sein, beispielsweise als pneumatischer oder hydraulischer Zylinder. Bei der Aktoreinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Membran-Kontraktions-System, beispielsweise um eine Einrichtung, die pneumatische Muskeln umfasst, handeln.The joint device is, for example, a cardan joint. The hinge device is designed to allow a relative movement between the receiving device and the conveying device along at least one movement path. The relative movement may, for example, be a compensating pendulum movement of the receiving device with respect to the transport device. The pendulum movement can cause a leveling of the horizontal forces during travel of the device by a deflection of the pendulum and thus contribute to the prevention of kinetosis. The compensatory pendulum movement offers the advantage that travel movements can be compensated particularly gently and thus effectively. According to one embodiment, the relative movement can take place, for example, along a path of movement running transversely to the transverse axis of the conveying device. Additionally or alternatively, the relative movement can take place in a movement path extending along the longitudinal axis of the conveying device, and / or in one along the Vertical axis of the conveyor running trajectory. The receiving device can accordingly be moved in different directions, for example along or against the direction of travel. The relative movement can thus advantageously take place in different directions, which allows a particularly comfortable compensation of the driving movement. In addition, a further movement compensation can be made possible, for example, when picking up the person in the receiving device, so for example when entering or exiting an occupant. The hinge device is designed to permit a relative movement between the receiving device and the conveying device along at least one movement path. A further relative movement between the receiving device and the transport device can be blocked. The actuator device is designed to influence the relative movement between the receiving device and the conveying device. The actuator device, for example, actuate a relative movement of the receiving device, it can, for example, attenuate and / or push a relative movement. The actuator device can therefore be designed as Zugaktoreinrichtung or as tension and / or Druckaktoreinrichtung, for example as a pneumatic or hydraulic cylinder. The actuator device can be, for example, a membrane contraction system, for example a device comprising pneumatic muscles.
Eine so gestaltete Kopplung der Aufnahmeeinrichtung mit der Beförderungseinrichtung schafft für die von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommene Person nahezu ein eigenes Inertialsystem. Vorteilhafterweise kann die aufgenommene Person dadurch nahezu frei von Quer- und Längsbeschleunigungen beispielsweise Medienkonsum betreiben, Lesen, Schreiben oder Malen. Dies ist in aktuellen PKW mit der momentanen Fahrdynamik des Verkehrs - insbesondere auf Landstraßen und innerorts - für einen Großteil der Menschen nicht möglich, ohne Übelkeit (Kinetose) zu erleiden. Somit kann ein System realisiert werden, das eine Verhinderung von Kinetose durch Längs- und/oder Querbeschleunigung ermöglicht.Such a coupling of the receiving device with the transport device creates almost a separate inertial system for the person picked up by the receiving device. Advantageously, the recorded person can thus operate, for example, media consumption, reading, writing or painting virtually free of transverse and longitudinal accelerations. This is in current cars with the current driving dynamics of traffic - especially on rural roads and urban areas - for a large part of people not possible to suffer without nausea (kinetosis). Thus, a system can be realized which allows prevention of kinetosis by longitudinal and / or lateral acceleration.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Person dazu ausgeformt sein, um ein Sichtfeld einer von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Person gegenüber einer Umgebung der Aufnahmeeinrichtung optisch hermetisch abzuschirmen. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung als optisch abschirmbare oder optisch abgeschirmte Kapsel ausgeformt sein, die an eine Beförderungseinrichtung, beispielsweise eine Karosserie eines Fahrzeugs, gekoppelt werden kann. Zur optischen Abschirmung ist die Wand der Aufnahmeeinrichtung beispielsweise aus einem undurchsichtigen Material ausgeformt. Somit kann eine Wand der Aufnahmeeinrichtung lichtundurchlässig sein. Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen des hier vorgestellten Ansatzes ein wesentlich höherer Reisekomfort erreicht werden. Zudem ist es durch den hier vorgestellten Ansatz auch Personen, die unter Kinetose leiden, möglich, sich während des Reisens mit anderen Dingen zu beschäftigen, insbesondere Medienkonsum zu betreiben.According to one embodiment, the receiving device for receiving a person may be formed to optically hermetically shield a field of view of a person received by the receiving device from an environment of the receiving device. For example, the receiving device can be formed as an optically shieldable or optically shielded capsule, which can be coupled to a transport device, for example a body of a vehicle. For optical shielding, the wall of the receiving device is formed, for example, from an opaque material. Thus, a wall of the receiving device may be opaque. Advantageously, a much higher travel comfort can be achieved according to embodiments of the approach presented here. Moreover, the approach presented here also allows persons who suffer from kinetosis to engage in other things while traveling, in particular to engage in media consumption.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Gelenkeinrichtung dazu ausgebildet, um die Relativbewegung hinsichtlich der Größe des Ausschlags der Relativbewegung entlang der zumindest einen Bewegungsbahn einzustellen. Zusätzlich oder alternativ ist die Gelenkeinrichtung dazu ausgeformt, um die Aufnahmeeinrichtung unter Verwendung eines Arretierungssignals zu arretieren. According to one embodiment, the joint device is designed to adjust the relative movement with respect to the size of the deflection of the relative movement along the at least one movement path. Additionally or alternatively, the hinge means is configured to lock the receiver using a lock signal.
Beispielsweise kann die Relativbewegung eingestellt sein, um nur die Größe des Ausschlags der Relativbewegung zu ermöglichen, die von der aufgenommenen Person noch als komfortabel empfunden wird. Vorteilhafterweise ist so beispielsweise auch eine individuelle Anpassung der Relativbewegung in Bezug auf die Kinetose-Empfindlichkeit möglich. Die Möglichkeit, die Größe des Ausschlag der Bewegungsbahn der Relativbewegung einzustellen, bietet außerdem die Möglichkeit, einer besonders kompakten Bauweise des vorgestellten Bewegungssystems in Kombination mit einer Beförderungseinrichtung, in der die Relativbewegung der Aufnahmerichtung ermöglicht werden kann. Die Möglichkeit der Einstellung der Größe des Ausschlags der Relativbewegung und die Möglichkeit einer Arretierung der Aufnahmeeinrichtung bieten zudem den Vorteil einer erhöhten Sicherheit im Falle einer Kollision der Vorrichtung zum Personentransport, beispielsweise während eines Bremsvorganges bei einer Kollision. Bei dem Arretierungssignal kann es sich beispielsweise um ein von der Aktuierungseinrichtung bereitgestelltes Signal handeln. Das Arretierungssignal kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Verriegelungseinrichtung der Gelenkeinrichtung zu aktivieren. Eine Arretierung der Aufnahmeeinrichtung kann von Vorteil sein, beispielsweise um die Aufnahmeeinrichtung zusätzlich zu stabilisieren, insbesondere wenn die Aufnahmeeinrichtung sich in einer Ruhelage befinden soll, beispielsweise während des Ein-oder Aussteigens einer Person in die oder aus der Aufnahmeeinrichtung. Bei dem Arretierungssignal kann es sich beispielsweise auch um ein Signal zum Arretieren der Aktoreinrichtung handeln.For example, the relative movement can be adjusted to allow only the size of the rash of relative movement, which is still perceived by the recorded person as comfortable. Advantageously, for example, an individual adaptation of the relative movement with respect to the kinetosis sensitivity is possible. The possibility of adjusting the magnitude of the deflection of the movement path of the relative movement also offers the possibility of a particularly compact design of the presented movement system in combination with a conveying device in which the relative movement of the receiving direction can be made possible. The possibility of adjusting the size of the deflection of the relative movement and the possibility of locking the receiving device also offer the advantage of increased security in the event of a collision of the device for passenger transport, for example during a braking operation in a collision. The locking signal may be, for example, a signal provided by the actuation device. The locking signal can be designed, for example, to activate a locking device of the joint device. A locking of the receiving device may be advantageous, for example, to additionally stabilize the receiving device, in particular when the receiving device is to be in a rest position, for example during the entry or exit of a person in or out of the receiving device. The locking signal may, for example, also be a signal for locking the actuator device.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Gelenkseinrichtung auch dazu ausgebildet sein eine Rotationsbewegung der Aufnahmeeinrichtung um die Hochachse der Aufnahmeeinrichtung zu verhindern. Die Gelenkseinrichtung kann dazu beispielsweise eine bestimmte Anbindung umfassen, z.B. als Vierkant ausgeformt sein oder ein anderes geeignetes Profil aufweisen. Bei dieser Anwendung handelt es sich um eine Anbindung, die eine Relativbewegung beispielsweise in Richtung in einer längs zur Längsachse der Beförderungseinrichtung verlaufenden Bewegungsbahn und/oder einer quer zur Querachse der Beförderungseinrichtung verlaufenden Bewegungsbahn weiterhin ermöglicht, jedoch eine Rotationsbewegung der Aufnahmeeinrichtung um die Hochachse der Aufnahmeeinrichtung verhindert, beispielsweise durch ein mechanisches Klemmelement.According to one embodiment, the joint device can also be designed to prevent a rotational movement of the receiving device about the vertical axis of the receiving device. For this purpose, the joint device can for example comprise a specific connection, for example formed as a square be or have another suitable profile. In this application, it is a connection which further allows a relative movement, for example, in the direction of travel in a movement path extending along the longitudinal axis of the conveyor and / or a trajectory extending transversely to the transverse axis of the conveyor, but prevents rotational movement of the receiver about the vertical axis of the receiver , For example, by a mechanical clamping element.
Die Kopplungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform auch eine Federeinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, um die Aufnahmeeinrichtung federnd an die Beförderungseinrichtung zu koppeln. Die federnde Kopplung wird beispielsweise durch ein elastisches Verbindungselement erreicht. Beispielsweise kann eine elastische Schraubenfeder verwendet werden, oder ein Elastomer-Verbindungselement. Gemäß einer Ausführungsform kann die Gelenkeinrichtung beispielsweise zusätzlich eine Federeinrichtung umfassen, oder die Aktoreinrichtung kann ausgebildet sein, sich wie eine Feder zu verhalten, beispielsweise wenn die Aktoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest einen pneumatischen Muskel umfasst. Gemäß einer Ausführungsform kann sich bei der Federeinrichtung auch um ein hydraulisches Feder-Dämpf-System handeln. Die federnde Kopplung ermöglicht vorteilhafterweise eine Dämpfung der Relativbewegung, was den Reisekomfort der von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Person verbessert und zur Kinetose-Prävention beitragen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Federeinrichtung ausgebildet, um einen Teil der Crash-Energie bei einem Unfall des Fahrzeugs dauerhaft zu speichern.The coupling device may according to one embodiment also comprise a spring device which is designed to couple the receiving device resiliently to the conveying device. The resilient coupling is achieved for example by an elastic connecting element. For example, an elastic coil spring may be used, or an elastomeric connector. According to one embodiment, the joint device may, for example, additionally comprise a spring device, or the actuator device may be designed to behave like a spring, for example if the actuator device according to an embodiment comprises at least one pneumatic muscle. According to one embodiment, the spring device may also be a hydraulic spring-damping system. The resilient coupling advantageously enables a damping of the relative movement, which improves the travel comfort of the person received by the receiving device and can contribute to kinetosis prevention. According to one embodiment, the spring device is designed to permanently store part of the crash energy in the event of an accident of the vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Federeinrichtung zumindest eine elastische Feder, und/oder zumindest zwei Prallelemente und/oder eine mechanische Verriegelungseinrichtung. Bei der elastischen Feder kann es sich beispielsweise um eine elastische Schraubenfeder oder um eine elastische Spiralfeder handeln. Gemäß einer Ausführungsform kann die Federeinrichtung zusätzlich oder alternativ auch zumindest zwei Prallelemente umfassen, die dazu ausgebildet sind, durch ein Aufeinandertreffen die Ausdehnung der Federeinrichtung zu begrenzen. Bei den Prallelementen kann es sich beispielsweise um Prallplatten handeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Federeinrichtung auch ein Verriegelungselement umfassen. Bei dem Verriegelungselement kann es sich beispielsweise um einen Sperrbolzen oder um eine Ratsche handeln. Die hier beschriebenen Ausführungsformen der Federeinrichtung ermöglichen vorteilhafterweise eine besonders einfache und gemäß Ausführungsformen kompakte zusätzliche Integration von Dämpfungseigenschaften der Kopplungseinrichtung.According to one embodiment, the spring device comprises at least one elastic spring, and / or at least two impact elements and / or a mechanical locking device. The elastic spring may be, for example, an elastic coil spring or an elastic coil spring. According to one embodiment, the spring device may additionally or alternatively also comprise at least two impact elements, which are designed to limit the expansion of the spring device by a meeting. The baffles may be, for example, baffles. Additionally or alternatively, the spring device may also comprise a locking element. The locking element may be, for example, a locking pin or a ratchet. The embodiments of the spring device described here advantageously allow a particularly simple and, according to embodiments, compact additional integration of damping properties of the coupling device.
Die Kopplungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform eine Aktuierungseinrichtung umfassen. Die Aktuierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Aktuierungssignal zum Aktuieren der Aktoreinrichtung an eine Schnittstelle der Aktoreinrichtung bereitzustellen, um die Relativbewegung zur Vermeidung von Kinetose zu bewirken. Bei dem Aktuierungssignal kann es sich beispielsweise um ein Signal zum Beschleunigen oder Dämpfen der Relativbewegung handeln. Das Aktuierungssignal kann gemäß Ausführungsformen beispielsweise einen Wert bezüglich der Richtung der Aktuierung umfassen und/oder einen Wert bezüglich der Ausdehnung zumindest eines Elements der Aktoreinrichtung. Die Aktuierungseinrichtung ermöglicht vorteilhafterweise eine gezielte Steuerung und/oder Regelung der Aktoreinrichtung, was in Bezug auf die Kinetose-Prävention hilfreich ist, durch die Möglichkeit, die Relativbewegung besonders exakt zu aktuieren.The coupling device may comprise an actuation device according to one embodiment. The actuation device is designed to provide an actuation signal for actuating the actuator device to an interface of the actuator device in order to bring about the relative movement for avoiding kinetosis. The actuation signal may, for example, be a signal for accelerating or damping the relative movement. According to embodiments, the actuation signal may, for example, comprise a value with respect to the direction of the actuation and / or a value with respect to the extent of at least one element of the actuator device. The actuation device advantageously makes it possible to purposefully control and / or regulate the actuator device, which is helpful with regard to kinetosis prevention by the possibility of actuating the relative movement particularly precisely.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Aktoreinrichtung dazu ausgebildet, um unter Verwendung eines Aktuierungssignals eine Dämpfung der Relativbewegung zu bewirken, insbesondere eine dem aperiodischen Grenzfall entsprechende Dämpfung der Relativbewegung zu bewirken. Die Dämpfung der Relativbewegung kann beispielsweise im Rahmen der Kinetose-Prävention eingesetzt werden, oder um zusätzliche Stabilität zu bieten, beispielsweise beim Ein- oder Aussteigen, oder einer Gewichtsverlagerungen in der Aufnahmeeinrichtung. Gemäß einer Ausführungsform kann die Aktoreinrichtung dazu ausgebildet sein, um die Relativbewegung der Aufnahmeeinrichtung in eine bestimmte Richtung zu bewirken, um eine bestimmte Zielposition zu erreichen. Insbesondere kann hier eine Dämpfung der Relativbewegung erfolgen, um sich dem aperiodischen Grenzfall anzunähern.According to one embodiment, the actuator device is designed to effect an attenuation of the relative movement using an actuation signal, in particular to effect a damping of the relative movement corresponding to the aperiodic limit case. The damping of the relative movement can be used for example in the context of kinetosis prevention, or to provide additional stability, for example when entering or exiting, or a weight transfer in the receiving device. According to one embodiment, the actuator device can be designed to bring about the relative movement of the receiving device in a specific direction in order to achieve a specific target position. In particular, attenuation of the relative movement can take place here in order to approach the aperiodic limit case.
Die Aktoreinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform zumindest drei Zugaktoren umfassen. Die zumindest drei Zugaktoren können auch als Zug- und/oder Druckaktoren ausgeführt sein, beispielsweise als Pneumatikzylinder oder als Hydraulikzylinder. Bei den zumindest drei Zugaktoren kann es sich beispielsweise auch um drei pneumatische Muskeln handeln. Die pneumatischen Muskeln können beispielsweise zum Verringern der Trägheit beitragen, beispielsweise bei einer gewünschten Dynamik, wie in einer Kurve, und/oder beim Bremsen, und/oder beim Beschleunigen. Zudem können sie zur Stabilisierung bei gewünschtem statischen Verhalten zum Stabilisieren beitragen.The actuator device may comprise at least three Zugaktoren according to one embodiment. The at least three Zugaktoren can also be designed as tension and / or pressure actuators, for example as a pneumatic cylinder or as a hydraulic cylinder. The at least three pull actuators may also be, for example, three pneumatic muscles. For example, the pneumatic muscles may contribute to reducing inertia, for example, in desired dynamics such as in a turn, and / or braking, and / or during acceleration. In addition, they can help stabilize the desired static behavior to stabilize.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Angriffspunkte der Zugaktoren im montierten Zustand der Zugaktoren ringförmig um einen Angriffspunkt der Gelenkeinrichtung an einem Deckenabschnitt der Aufnahmeeinrichtung angeordnet. Diese Anordnungsweise ermöglicht vorteilhafterweise eine kompakte Bauweise der Aktoreinrichtung. According to one embodiment, the points of engagement of the Zugaktoren in the mounted state of the Zugaktoren are arranged annularly around a point of the hinge device on a ceiling portion of the receiving device. This arrangement advantageously allows a compact design of the actuator device.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Längsachsen der zumindest drei Zugaktoren im montierten Zustand der Zugaktoren einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der Längsachse der Gelenkeinrichtung im montierten Zustand der Gelenkeinrichtung auf. Die Zugaktoren können gemäß dieser Ausführungsform äquidistant angeordnet sein. Beispielsweise können die Winkel zwischen den Längsachsen Gelenkeinrichtung und den Längsachsen der Zugaktoren annähernd den gleichen Wert aufweisen, beispielsweise einen Winkel im Bereich zwischen 50 - 70°, beispielsweise 60°. Vorteilhafterweise ist so eine besonders elegante und exakte Aktuierung der Relativbewegung in alle gewünschten Richtungen möglich, um die Relativbewegung in alle Richtungen der Horizontalebene der Beförderungseinrichtung beeinflussen zu können.According to one embodiment, the longitudinal axes of the at least three Zugaktoren in the assembled state of the Zugaktoren on a common intersection with the longitudinal axis of the hinge device in the assembled state of the hinge device. The Zugaktoren can be arranged equidistantly according to this embodiment. For example, the angles between the longitudinal axes of the joint device and the longitudinal axes of the Zugaktoren may have approximately the same value, for example an angle in the range between 50-70 °, for example 60 °. Advantageously, a particularly elegant and exact actuation of the relative movement in all desired directions is possible in order to influence the relative movement in all directions of the horizontal plane of the conveyor.
Es wird zudem ein Verfahren zur Kinetoseprävention in einer Vorrichtung zum Personentransport mit einer entsprechenden Kopplungseinrichtung vorgestellt. Das Verfahren umfasst zumindest einen Schritt des Bereitstellens eines Aktuierungssignals zum Aktuieren der Aktoreinrichtung der Kopplungsvorrichtung an eine Schnittstelle der Aktoreinrichtung, um die Relativbewegung zur Vermeidung von Kinetose zu bewirken.In addition, a method for preventing kinetosis in a device for transporting persons with a corresponding coupling device is presented. The method comprises at least one step of providing an actuation signal for actuating the actuator device of the coupling device to an interface of the actuator device in order to effect the relative movement for preventing kinetosis.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Aktuierungseinrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Aktuierungseinrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also provides an actuation device which is designed to perform, to control or to implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of an actuator, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Hierzu kann die Aktuierungseinrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the actuation device can have at least one arithmetic unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or or at least a communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.
Unter einer Aktuierungseinrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, an actuation device can be understood to mean an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Kopplungsvorrichtung in einer Vorrichtung zum Personentransport gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Darstellung einer Aktuierungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine schematische Darstellung bezüglich einer Relativbewegung einer Aufnahmeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
4 eine Darstellung einer Kopplungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
5 eine Darstellung einer Kräfteverteilung mit drei Kraftvektoren an der Kopplungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
6 eine Darstellung einer Kopplungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
7 eine Darstellung einer Kopplungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
8 eine schematische Darstellung einer aktuierten Kopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
9 eine schematische Darstellung einer aktuierten Kopplungsvorrichtung bei einem Beschleunigungsvorgang gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
10 Kennlinien bezüglich einer Bewegung der Aufnahmeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
11 Kennlinien bezüglich einer Bewegung der Aufnahmeeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
12 Kennlinien bezüglich einer Bewegung der Aufnahmeeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
13 Kennlinien bezüglich einer Aktuierung der Aktoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a coupling device in a device for passenger transport according to an embodiment; -
2 a schematic representation of an actuator according to an embodiment; -
3 a schematic representation with respect to a relative movement of a receiving device according to an embodiment; -
4 an illustration of a coupling device according to an embodiment; -
5 a representation of a distribution of forces with three force vectors on the coupling device according to an embodiment; -
6 an illustration of a coupling device according to another embodiment; -
7 an illustration of a coupling device according to another embodiment; -
8th a schematic representation of an actuated coupling device according to an embodiment; -
9 a schematic representation of an actuated coupling device in an acceleration process according to an embodiment; -
10 Characteristics with respect to a movement of the receiving device according to an embodiment; -
11 Characteristics with respect to a movement of the receiving device according to a further embodiment; -
12 Characteristics with respect to a movement of the receiving device according to a further embodiment; -
13 Characteristics with respect to an actuation of the actuator device according to an embodiment; and -
14 a flowchart of a method according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Beispielhaft sind in dieser Figur in der Aufnahmeeinrichtung
Sowohl die innere Kapsel, also die Aufnahmeeinrichtung
In der optional optisch hermetisch abgeschlossenen Kapsel der Aufnahmeeinrichtung
Prinzipiell ist zwischen dem Schwingbereich für den Komfortbetrieb zur Kinetose-Prävention, der durch die Bewegungsbahn
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Koppeln der Aufnahmeeinrichtung
Die Kopplungsvorrichtung
Die Gelenkeinrichtung
Um Rückschwingungen zu vermeiden, kann eine starre Ankopplung der Aufnahmeeinrichtung an die auch als Passive-Safety-Feder ausformbare Sicherungsfeder
Der maximale Federweg der Federeinrichtung
Von der Kraft, welche in horizontaler Richtung auf die Vorrichtung zum Personentransport wirkt, z.B. bei einem Frontaufprall in x-Richtung, kann der Anteil, welcher auf die Feder wirkt, in Abhängigkeit vom Auslenkungswinkel wie folgt berechnet werden:
- α :
- Auslenkung des Pendels
- Fhorizontal:
- Kraft durch Frontcrash
- α:
- Deflection of the pendulum
- F horizontal :
- Power through frontal crash
Die Formel zeigt die anteilige Kraft an der Kopplungseinrichtung der Aufnahmeeinrichtung. Demnach werden bereits bei einem moderaten Auslenkungswinkel der Kopplungseinrichtung in der Form eines Pendels von 15° ca. 21% der Verzögerung, welche in X-Richtung aufgrund eines Crashes wirkt, durch die Aufhängung, also durch die Kopplungseinrichtung, definiert abgebaut. Das Wirkprinzip dabei ist, dass die Horizontalkraft, repräsentiert durch den Kräftevektor
In dem in
Gezeigt ist die Kopplung eines Deckenabschnitts der Aufnahmeeinrichtung
Die pneumatischen Muskeln in Form der Zugaktoren
In der Simulation erfolgte die Dämpfung der Schwingungen der Aufnahmeeinrichtung in geringem Maße mittels Elastomerbändern. Im Ziel sind die Schwingungen des Pendels in der Form der Kopplungsvorrichtung durch ein Feder-Dämpfer-System, beispielsweise in Form der genannten Federeinrichtung und/oder einer geeigneten Aktorik so einzustellen, dass ein Einschwingen in der Form des aperiodischen Grenzfalls erfolgt, in der momentanen Anwendung: z.B. mittels Stoßdämpfer.In the simulation, the damping of the vibrations of the receiving device took place to a small extent by means of elastomeric bands. In the goal, the oscillations of the pendulum in the form of the coupling device by a spring-damper system, for example in the form of said spring means and / or a suitable actuator to be adjusted so that a settling takes place in the form of aperiodic limit case, in the current application : eg by means of shock absorber.
Die Bewegung der Aufnahmeeinrichtung lässt sich durch folgende Differentialgleichung darstellen:
- m :
- Masse im Schwerpunkt des Pendels
- I :
- Länge des Pendels
- g:
- Erdbeschleunigung (9.81 m/(s^2))
- a_y:
- Beschleunigung durch Bremsung oder Fliehkräfte
- d = 2*sqrt(l*g)*m:
- aperiodischer Grenzfall
- F_tangential_ext = m*cos(phi)*a_y:
- Kraft tangential zur Bahnkurve des Pendels
- Phi:
- Auslenkwinkel des Pendels (rad)
- phi_dot:
- Winkelgeschwindigkeit (rad/s)
- phi_dotdot:
- Winkelbeschleunigung (rad/(s^2))
- m:
- Mass in the center of gravity of the pendulum
- I:
- Length of the pendulum
- G:
- Gravitational acceleration (9.81 m / (s ^ 2))
- a_y:
- Acceleration due to braking or centrifugal forces
- d = 2 * sqrt (l * g) * m:
- aperiodic limit case
- F_tangential_ext = m * cos (phi) * a_y:
- Force tangential to the trajectory of the pendulum
- Phi:
- Deflection angle of the pendulum (rad)
- phi_dot:
- Angular velocity (rad / s)
- phi_dotdot:
- Angular acceleration (rad / (s ^ 2))
Außerdem ist eine Kennlinienschar
Mittels einer gesteuerten Regelung der Zugaktoren, gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form von pneumatischen Muskeln, kann das Erreichen der Zielposition beschleunigt werden, ohne die Vorteile des aperiodischen Grenzfalls aufgeben zu müssen. Zwei beispielhafte Simulationen mittels P-Regler sind in der folgenden
Gezeigt ist eine Kennlinie
Gezeigt ist eine Kennlinie
Aufgrund der unterschiedlichen Empfindlichkeit bzgl. Kinetose innerhalb der menschlichen Population kann es sinnvoll sein, die Stärke der Dämpfung und Aktuierung adaptiv bzw. vom Fahrer einstellbar zu gestalten. So bevorzugen einige Personen möglicherweise Überschwinger, empfindliche Personen dagegen eher nicht.Due to the different sensitivity with respect to kinetosis within the human population, it may be useful to make the intensity of the damping and actuation adaptive or adjustable by the driver. For example, some people may prefer overshoots, but more sensitive individuals may not.
Die Zugaktoren gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form von pneumatischen Muskeln dienen als Aktuatoren zur schnelleren Anpassung der Pendelbewegung und/oder der Pendelauslenkung an die Beschleunigungen der Vorrichtung zum Personentransport. Eine Aktuierung der Zugaktoren ist gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise erforderlich, wenn die Aufnahmeeinrichtung ruhig gehalten wird, wenn sich beispielsweise der Insasse bewegt, aber keine Beschleunigung in horizontaler Richtung vorliegt. Bei auftretender Beschleunigung in horizontaler Richtung wird anfänglich mindestens die Dämpfung aufgehoben, gegebenenfalls erfolgt auch eine Aktuierung in Form eines „Anschiebens“ der Aufnahmeeinrichtung, um das gewünschte Verhalten, beispielsweise eine Minimierung der spürbaren Beschleunigung innerhalb des Innenraumes der Aufnahmeeinrichtung zu erreichen.The Zugaktoren according to an embodiment in the form of pneumatic muscles serve as actuators for faster adjustment of the pendulum movement and / or the pendulum deflection of the accelerations of the device for passenger transport. An actuation of the Zugaktoren is required according to an embodiment, for example, when the receiving device is kept quiet when, for example, the occupant moves, but there is no acceleration in the horizontal direction. When occurring acceleration in the horizontal direction, at least the damping is initially canceled, possibly also takes place an actuation in the form of a "pushing" of the receiving device to achieve the desired behavior, for example, a minimization of noticeable acceleration within the interior of the receiving device.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |