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Lenksystem für ein ferngelenktes Fahrzeug.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem für ein ferngelenktes
Fahrzeug, durch welches ein selbstfahrendes Fahrzeug entlang eines Leitweges gelenkt
wird, und insbesondere auf ein System, durch welches das selbstfahrende Fahrzeug
unabhängig von dem Leitweg einem programmierten Weg folgen und seine Bewegung über
Entscheidungspunkte des Verkehrsnetzes eines Leitsystems hinweg steuern kann.
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Bei einem Fahrzeug-Fernlenksystem wird ein Fahrzeug im allgemeinen
durch Meßfühler entlang eines Leitweges geführt, welche den Leitweg auffinden und
ein Leitsignal liefern, das einer Lenksteuervorrichtung zugeführt wird, welche das
Fahrzeug entlang des Leitweges lenkt. Der Leitweg selbst kann unterschiedlich ausgebildet
sein und beispielsweise aus einem elektrischen, magnetischen, optischen, mechanischen
Weg
oder einem vermittels einer Strahlung vorgegebenen Weg bestehen.
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Fahrzeug-Leitsysteme, bei denen der Leitweg aus einem elektrischen
Leiter besteht, sind in den US-Patentschriften 3 009 525 und 3 033 305 offenbart.
Die in diesen Patentschriften beschriebenen Fahrzeug-Leitsysteme sind für selbstfahrende
Fahrzeuge ohne Fahrer bestimmt, welche elektrischen Leitern folgen, die in der Form
eines Verkehrsnetzes ausgelegt sind. Die Leiter werden mit einem Wechselstrom gespeist,
welcher ein elektromagnetisches Wechselfeld um den Leiter herum hervorruft, das
von den an dem Fahrzeug- befindlichen Meßfühlern festgestellt werden kann. Im allgemeinen
erzeugen die Meßfühler ein Signal, das Richtung und Größe der seitlichen Abweichung
des Fahrzeuges von dem Leiter anzeigt und dazu verwendet wird, die Lenkvorrichtung
in einer Weise zu betätigen, daß das Fahrzeug dem Leiter folgt.
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Bei Fahrzeug-Leitsystemen, die insbesondere aus einem komplexen Verkehrsnetz
bestehen, in welchem mehrere Wege in verschiedenen Richtungen von einem einzigen
Punkt ausgehen, der auch als Entscheidungspunkt oder Kreuzung bezeichnet wird, ist
es erforderlich, Vorrichtungen zu verwenden, die dazu dienen, einen der verschiedenen
möglichen Leitwege fUr das selbstfahrende Fahrzeug auszuwählen,'wenn dieses einen
derartigen Entscheidungspunkt passiert.
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Beispielsweise kann ein Entscheidungspunkt aus wei Leitwegen bestehen,
die sich in der Art einer Straßenkreuzung unter einem rechten Winkel schneiden0
Wenn angenommen werden 6011, daß die vier von der Kreuzung ausgehenden Wege mit
den vier Hauptrichtungen des Kompasses zusammenfallen, hat ein Fahrzeug, das sich
dem Entscheidungspunkt in nördlicher Richtung nähert, die Wahl, seine Fahrt entweder
in nördlicher Richtung über die Kreuzung hinweg fortzusetzen oder in westlicher
oder dstlicher Richtung abzubiegenX Die Erfindung ist daher insbesondere darauf
gerichtet, eine Vorrichtung zu schaffen, vermittels welcher das Fahrzeug so über
den Entscheidungspunkt hinweg gefUhrt wird, daß es auf den ausgewählten Weg gebracht
wird und diesem dann folgen kann0 Mehrere Systeme sind bereits vorgeschlagen worden,
vermittels welcher ein Fahrzeug in einer solchen Weise über einen Entscheidungspunkt
hinweggefUhrt werden soll, daß das Fahrzeug einem ausgewählten Leitweg folgt oder
auf einen ausgewählten Leitweg gebracht wird, um dann diesem zu folgen.
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Entsprechend eines bekannten Systems wird ein Leitwegnetz vorgeschlagen,
in welchem die von dem Entscheidungspunkt ausgehenden verschiedenen Leitwege durch
Wechselstromsignale unterschiedlicher Prequenzen gespeist werden und sich die Leitweg-?(eßftlhler
des sich fortbewegenden Fahrzeug
ges zum Zwecke der Leitwegauswahl
von der einen auf eine andere Frequenz umschalten lassen. Insbesondere sollen dabei
die mit einer ersten Frequenz erregten Meßfühler eines entlang eines Leitweges in
nördlicher Richtung fahrenden Fahrzeuges vor Erreichen des Entscheidungspunktes
für das Abbiegen in westlicher Richtung auf eine zweite Frequenz umgeschaltet werden.
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Diese Anordnung hat mehrere Nachteile. So müssen wenigstens zwei
verschiedene Frequenzen verwendet werden, welche zusätzliche Einrichtungen für das
Leitwegnetz und das Fahrzeug erforderlich machen. Weiterhin ist es erforderlich,
das Fahrzeug bei seinem Übergang über den Entscheidungspunkt in geführter Weise
zu lenken, wobei jedes Abbiegen entlang der ganzen Kurve oder des ganzen Uberganges
in geführter Weise gesteuert werden muß. Die letztgenannte Bedingung macht für einen
Entscheidungspunkt, der fUr jede Annäherungsrichtung mehr als zwei Wahlmöglichkeiten
bietet, sehr komplexe Übergangsleitwege erforderlich, da die Annäherung aus verschiedenen
Richtungen erfolgen kann.
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Entsprechend eines anderen Systems wird vorgeschlagen, die zum Lenken
des Fahrzeugs dienende Leitsteuervorrichtung durch eine Hilfssteuervorrichtung zu
vervollständigen, welche die Lenkvorrichtung "verriegelt", so daß das Fahrzeug entlang
einer Richtung gelenkt wird, welche der der Verriegelung unmittelbar vorhergehenden
Richtung des
Fahrzeuges entspricht. Diese Verriegelung kann für
einen vorher eingestellten Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke beibehalten werden,
wonach das Hilfssystem außer Tätigkeit gesetzt wird und das Leitsystem erneut in
Tätigkeit tritt.
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Auch diese Anordnung weist einige erhebliche Beschränkungen auf,
indem sie nämlich ziemlich einfache Entscheidungspunkte erforderlich macht, welche
nur die Wahl zwischen zwei Möglichkeiten bieten, wobei außerdem eine Möglichkeit
auf die geradlinige Fortsetzung des Weges über den Entscheidungspunkt hinweg beschränkt
ist. Diese Beschränkung ist darauf zurückzuführen, daß das Hilfssystem die Lenkvorrichtung
nur dann verriegeln kann, wenn sich diese in der Lenkrichtung des Fahrzeuges unmittelbar
vor der Verriegelung befindet. Daher muß der Leitweg geradlinig über den Entscheidungspunkt
hinweg verlaufen, kann jedoch unterbrochen sein, da das Hilfssystem das Fahrzeug
über eine derartige Unterbrechung hinweg steuert. Die Unterbrechung gestattet außerdem,
daß das Fahrzeug einem anderen Leitweg folgen kann, da während des Überganges über
die Unterbrechung keine Führung entlang des geradlinigen Weges erfolgt. Wenn das
Hilfslenksystem nicht betätigt wird, kann daher das Fahrzeug an der Unterbrechungsstelle
des geradlinigen Weges von diesem abgelenkt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes System
zur Steuerung eines sich selbsttätig fortbewegenden und entlang eines Leitwegnetzes
gelenkten Fahrzeuges über einen Entscheidungspunkt zu schaffen, durch welches das
Fahrzeug in einer solchen Weise gelenkt werden kann, daß es in die Reichweite eines
ausgewählten Leitweges gebracht wird, der von dem Entscheidungspunkt in einer anderen
Richtung ausgeht. Zu diesem Zweck soll ein selbstfahrendes Fahrzeug mit einer Lenksteuervorrichtung
angegeben werden, welche die normale Leitweg-Lenkvorrichtung ablöst und das Fahrzeug
vermittels ausgewählter Lenkbewegungen lenkt, so daß das Fahrzeug einen ausgewählten
Weg unabhängig von dem Leitwegnetz beschreiben kann. Dabei soll die Lenksteuervorrichtung
auf eine Programmiervorrichtung ansprechbar sein, durch welche die Fahrzeug-Lenkvorrichtung
in einer Weise gesteuert wird, daß das Fahrzeug einem vorbestimmten Weg unter einem
vorbestimmten Abbiegewinkel und mit vorbestimmter Krümmung folgt, die entsprechend
festgelegter Zeitspannen oder zurückgelegter Entfernungen veränderlich sein können.
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Weiterhin soll eine Programmiervorrichtung für ein ferngelenktes Fahrzeug,
das normalerweise einem Leitweg folgt, durch den das Fahrzeug entlang eines ausgewählten
Weges in ausgewählter Weise mit ausgewählten Geschwindigkeiten, Verzögerungen und
Beschleunigungen, Drehmanovern und dgl.
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geführt wird, geschaffen werden, die dann in Tätigkeit
tritt,
wenn die Leitwegsteuerung nicht erwünscht oder nicht zweckmäßig ist oder aufgehoben
werden soll, um das Fahrzeug über einen Entscheidungspunkt hinweg einem ausgewählten,
von dem Entscheidungspunkt ausgehenden Leitweg zuzuführen. Das Leitwegnetz an den
Entscheidungspunkten soll dabei so beschaffen sein, daß es sich mit Ausnahme einer
geradlinigen Führung über den Entscheidungspunkt nicht zur Fernlenkung eignet, und
es sollen Vorrichtungen vorgesehen sein, die dazu dienen,das Fahrzeug in über einstimmung
mit einem ausgewählten Leitweg zu bringen, der anschließend die Nachführung des
Fahrzeuges übernehmen soll.
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Vermittels des vorgeschlagenen Lenksystems für ein Fahrzeug folgt
ein selbstfahrendes Fahrzeug normalerweise einem Leitweg und wenn es sich einem
Entscheidungspunkt nähert, wird die Steuerung der Fahrzeuglenkung von einer Programmiervorrichtung
übernommen, welche das Fahrzeug über den Entscheidungspunkt hinweg und zum Zwecke
weiterer Führung in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Leitweg bringt. Das einfachste
Manöver, das durch die Programmiervorrichtung ausgeführt werden kann, ist eine programmierte
Abbiegung, durch welche das Fahrzeug in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Leitweg
gebracht wird, so daß die Steuerung wiederum von dem normalen Leit- oder Nachführsystem
des Fahrzeuges übernommen werden kann.
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Eine zu diesem Zweck geeignete Programmiervorrichtung kann aus mehreren
Funktionsgeneratoren bestehen, die jeweils ein geeignetes Lenksignal liefern können,
durch welches das Fahrzeug entlang eines Sektors des programmierten Weges gelenkt
werden kann. Zur Steuerung der Funktionsgeneratoren dient ein Schieberegister, so
daß in jedem Zeitpunkt nur ein Generator ein Lenksignal abgeben kann.
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Die Umschaltung auf den nächsten Generator erfolgt durch Abfühlen
des von dem Fahrzeug zurückgelegten Abstandes (oder auch der Zeit oder einer Stellvorrichtung),
wobei die Umschaltung jedesmal dann erfolgt, wenn das Fahrzeug einen Sektor des
programmierten Weges zurückgelegt hat.
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Ein programmierter Weg wird nach Auswahl eines Programms durch ein
Startsignal eingeleitet, das normalerweise durch eine Nahwirkungs-Kodiervorrichtung
in der Form einer Stellvorrichtung erzeugt wird, welche anzeigt, daß sich das Fahrzeug
einem Entscheidungspunkt nähert. Die Umschaltung des Registers und damit auch die
Erzeugung aufeinanderfolgender Lenksignale erfolgt durch ein Verschiebungssignal,
welches der Position des Fahrzeuges entspricht und beispielsweise durch einen mit
einem Fahrzeugrad verbundenen Impulsgeber geliefert wird. Das Verschiebungssignal
kann ganz allgemein durch ein beliebiges Kodiergerät oder einen Meßfühler geliefert
werden, welches- bzw. welcher einen von dem Fahrzeug zurückgelegten Streckenabechnitt
anzeigt.
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Wenn sich das Register in der ersten Stellung befindet, werden die
Räder unter einem vorbestimmten Winkel eingestellt (Radeinachlag), und nach jeder
Radumdrehung wird das Register in eine neue Stellung gebracht, wodur.ch die Räder
wiederum in einen vorbestimmten Radeinschlagwinkel eingestellt werden.
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Das vorgeschlagene Lenksystem für ein Fahrzeug, das eine Lenkvorrichtung
zum Nachführen des Fahrzeuges entlang eines Leitwegsystems aufweist, welches wenigstens
einen Entscheidungapunkt, an dem mehrere Leitwege voneinander divergieren, und eine
Nahwirkungstorriahtung aufweist, die zur Auslösung eines Startsignals dient, wenn
sich das Rahrseug dem Entscheidungspunkt bis auf einen ausgewählten Abstand nähert,
ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Leitweg-Lenksteuervorrichtung einschließlich
eines Meßfühlers zum Auffinden des Leitweges und zur Abgabe eines Leitweg-Lenkeignals,
sowie einer ersten Steuervorrichtung, die auf das Leitteg-Lenknignal ansprechbar
ist und die Lenkvorrichtung so steuern kann, daß das Fahrzeug entlang des aufgefundenen
Weges gelenkt wird, eine Programmierteg-Lenksteuervorrichtung einschließlich positionsabhtngiger
Programmiervorrichtungen zur Herleitung programmierter Lenklignale, die angepaßt
sind an einen aus geradlinigen Abschnitten bestehenden gekrummten programmierten
Weg über den Entscheidungspunkt, sowie einer zweiten Steuervorrichtung,
die
aUf die programaierten Lenksignale ansprechbar ist und die Lenkvorrichtung so steuern
kann, daß das Fahrzeug- unabhängig von einem Leitweg entlang des programmierten
Weges gelenkt wird, eine erste, normalerweise geschlossene Schalttorrichtung, welche
die Leitweg-Lenksteuervorrichtung mit der Lenkvorrichtung verbindet, eine zweite,
normalerweise in der ffnungsstellung befindliche Schaltvorrichtung, welche die Programmierweg-Lenksteuervorrichtung
mit der Lenkvorrichtung verbindet, und Steuerungsumschaltvorrichtungen, die auf
das Startsignal ansprechbar sind und gleichzeitig die erste Schaltvorrichtung öffnen
und die zweite Schaltvorrichtung schließen können, wodurch die Lenksteuerung des
Fahrzeuges von der Leitweg-Lenksteuervorrichtung auf die Programmierweg-Lenksteuervorrichtung
übergeht.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenksystems wird anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zwei sich kreuzender Leitwege
und-den vorgeschriebenen Weges für das programmierte Abbiegen.
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des zur Durchführung des programmierten
Abbiegens dienenden Steuersystems.
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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung und zeigt den Zusammenhang
zwischen dem programmierten Lenksignal und der Krümmung des programmierten Weges.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist ein ferngelenktes Fahrzeug 1o dargestellt,
das sich entlang eines Leitweges 12 in östlicher Richtung fortbewegt und sich westiich
eines Entscheidungspunktes 16 befindet, der durch die Kreuzung des Leitweges 12
mit einem weiteren Leitweg 14 gebildet wird.
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Wenn sich das Fahrzeug lo entlang des Leitweges 12 fortbewegt, vergleichen
an dem Fahrzeug angeordnete Meßfühler oder Sensoren normalerweise fortlaufend die
Position des Fahrzeuges in bezug auf den Leitweg 12 und liefern ein Fehler- oder
Korrektursignal, wenn das Fahrzeug von der Mittellage abweicht. Dieses Korrektursignal
dient zur Steuerung einer Lenkvorrichtung des Fahrzeuges lo, vermittels welcher
das Fahrzeug zu dem Weg 12 zurückgebracht und diesem nachgeführt wird. Wenn sich
das Fahrzeug zum Entscheidungspunkt 16- hin bewegt, kann es entweder 60 gesteuert
werden, daß es sich in östlicher Richtung fortbewegt, oder es kann so gesteuert
werden, daß es entweder in nördlicher oder in südlicher Richtung abbiegt, um auf
den Leitweg 14 zu treffen.
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Wie aufs der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen ersichtlich
wird, muß das normale Nachführsystem ausgeschaltet und das Fahrzeug 1o unabhängig
von einem Leitweg entlang eines programmierten Weges, der durch den Weg 18 angedeutet
ist, gelenkt werden, wenn das Fahrzeug 1o in nördlicher Richtung abbiegen und auf
den Weg 14 treffen
soll. Entlang des Leitwegnetzes befindet sich
eine Kodiervorrichtung 20, die dazu dient, an das Fahrzeug 10 ein Signal abzugeben,
welches anzeigt, daß das Fahrzeug in bezug auf den Efltscheidungspunkt in eine Position
gelangt es ist, von der aus 1dem programmierten Weg 18 folgen muß, wenn es anschließend
auf den Leitweg 14 treffen und in ndrdlicher Richtung weiterfahren will.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist die in dem selbstfahrenden Fahrzeug angeordnete
Schaltung schematisch dargestellt, welche dazu dient, das Fahrzeug entsprechend
der Erfindung entlang eines Leitweges und eines programmierten Weges zu lenken.
Diese Schaltung besteht grundsätzlich aus einer Leitweg-Lenksteuervorrichtung, die
mit dem Leitweg zusammenwirkt, und einer Programmierweg-Lenksteuervorrichtung, die
mit einer Programmiervorrichtung zusammenwirkt.
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Die Leitweg-Lenksteuervorrichtung weist Meßfühler oder Sensoren 30
zum Auffinden des Leitweges und zur Abgabe eines Lenksignals auf, das einer Steuervorrichtung
zugeführt wird, welche eine Lenkvorrichtung 38 steuert, durch welche das Fahrzeug
entlang des aufgefundenen Leitweges gelenkt wird. Die Steuervorrichtung enthält
einen Verstärker 34, dessen Ausgang mit einem Lenkmotor 36 verbunden ist, welcher
die Lenkvorrichtung 38 steuert. Das Leitweg-Lenksignal wird ein- bzw. ausgeschaltet
durch eine Torschaltung oder ein Gatter 32, das normalerweise geöffnet ist.
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Die Rückkopplung des beschriebenen Leitsystems erfolgt durch den Leitweg,
über welchen sich das Fahrzeug fortbewegt, und eine zu diesem Zweck geeignete Abtast-
oder Meßfühlervorrichtung 30 kann aus Spulen bestehen, die in einem bestimmten räumlichen
Verhältnis angeordnet sind und beispielsweise den Spulen entsprechen, die in den
US-Patentschriften Nr. 3 oo9 525 oder 3 o33 305 beschrieben sind.
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Die Programmierweg-Lenksteuervorrichtung weist wenigstens eine Programmiervorrichtung
wie beispielsweise die mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnete Vorrichtung, die dazu
dient, geeignete programmierte Lenksignale zu erzeugen, und eine Steuervorrichtung
auf, welche diese Lenksignale zur Steuerung der Lenkvorrichtung 38 verwendet und
das Fahrzeug auf einem vorbestimmten Weg lenkt. Die Steuervorrichtung weist einen
Verstärker 45 auf, dessen Ausgang mit dem Verstärker 34 verbunden ist. Ein geeigneter
Rückkopplungsweg steht über eine Lenkstellungs- oder Radwinkelanzeigevorrichtung
50 zur Verfügung, welche zum Zwecke des Vergleiches mit dem programmierten Lenksignal
ein der Lenkradstellung entsprechendes Signal entwickelt. Das programmierte Lenksignal
und das Rückkopplungssignal werden durch entsprechende Gatter 46 bzw. 51 ein- und
ausgeschaltet, die normalerweise geschlossen sind und durch das von einem UND-Gatter
64 geliefertes Torsignal geöffnet werden. Da das Gatter 32 so eingestellt ist, daß
es sich normalerweise in der Offnungsstellung
befindet, und sich
die Gatter 46 und 51 normalerweise im geschlossenen Zustand befinden, sowie weiterhin
das Übereinkommen getroffen wird, daß ein Gatter durch ein richtiges oder "wahres'
Signal geöffnet wird, ist in der Torsignalleitung zu dem Gatter 32 ein Inverter
67 vorgesehen, so daß durch ein wahres Torsignal das Gatter 32 geschlossen und die
Gatter 46 und 51 geöffnet werden.
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Eine Programmiervorrichtung wie z.B. die mit dem Bezugszeichen 4o
bezeichnete Vorrichtung kann unterschiedlich ausgeführt sein und ist im wesentlichen
ein Funktionsgenerator für programmierte Lenksignale. In dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel weist die Programmiervorrichtung ein achtstufiges Schieberegister
für die Positionen 1 bis 8, sowie acht Funktionsgeneratoren F1 bis F8 auf. Jeder
Funktionsgenerator F wird durch eine zugeordnete Stufe des Schieberegisters in einer
solchen Weise gesteuert, daß der zugeordnete Funktionsgenerator dann,-wenn die Stufe
"eingeschaltet" ist oder sich im wahren Zutand" befindet, ein das programmierte
Lenksignal darstellendes Ausgangssignal liefert, das über die Ausgangsleitung 44
dem Verstärker 45 zugeführt wird.
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Zwecks Erweiterung der Vielseitigkeit kann jedes Fahrzeug mit mehreren
Programmiervorrichtuneen ausgetattet sein, wobei-eine zusätzliche Programmiervorrichtung
bei 41 dargestellt ist. Jede Programmiervorrichtung lenkt das
Fahrzeug
entlang eines anderen, vorgeschriebenen Weges, und die Auswahl eines bestimmten
Weges kann durch ein von einer Kodier- oder Stellvorrichtung 20 abgegebenes Signal
erfolgen. Die Programmiervorrichtung 41 ist ebenfalls über die Ausgangs leitung
47 mit dem Verstärker 45 verbunden.
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Die einzelnen Funktionsgeneratoren F können die Form von gewichteten
Widerständen aufweisen, die zur Ausbildung geeigneter Lenksignale mit positiven
oder negativen Potentialquellen verbunden sind. Die Lenksignale sind allgemein positiv
für einen zu einer Seite des Fahrzeuges erfolgenden Radeinschlag, und negativ für
einen Radeinschlag nach der anderen Seite. Infolge der Lage der Rückkopplungsschleife
ist die Größe des programmierten Lenksignals direkt proportional dem Drehwinkel
des Fahrzeug-Lenkrades.
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In Fig. 3 ist eine Kurve loo dargestellt, die den Verlauf der Lenkspannung
in Abhängigkeit von der Krümmung des Fahrzeugweges anzeigt. Wie aus Kurve loo zu
ersehen, ist die Krümmung des Fahrzeugweges um so stärker und damit die von dem
Fahrzeug beschriebene Kurve um so enger, je höher die Lenkspannung ist. Aus Kurve
loo ist weiterhin zu ersehen, daß negative Spannungen ein Abbiegen des Fahrzeuges
nach links, positive Spannungen ein Abbiegen des Fahrzeuges nach rechts, und die
Spannung Null eine geradlinige Bewegung des Fahrzeuges hervorrufen.
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Schließlich ist eine logische Schaltung vorgesehen, welche dazu dient
die Fahrzeuglenkung von der Lenkung durch den Leitweg auf programmierte Lenkung
umzustellen, sowie das programmierte Lenksignal so ZU ändern, daß es auch verwickeltere
Manöver als nur ein konstantes Abbiegen zuläßt und eine bestimmte Programmiervorrichtung
und damit auch die Fahrbewegung auszuwählen und die notwendigen Signale zu entwickeln,
durch welche die vorstehend genannten Vorgänge in bezug auf den Entscheidungspunkt
an einer bestimmten Stelle eingeleitet werden.
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Ein Befehlsspeicher 60, der mit "Programmierten Weg Ausführen' bezeichnet
ist, stellt eine Vorrichtung dar, die so eingestellt sein muß, daß sie das System
nach dem Auftreten bestimmter Vorgänge davon in Kenntnis setzt, daß ein programmierter
Weg verfolgt werden soll. Der Befehlsspeicher 6o hat zwei voneinander getrennte
Aufgaben, nämlich einerseits das auszuführende Fahrmanöver> d.h.
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eine entsprechende Programmiervorrichtung ausæuwAhlen, welche einen
ausgewählten vorbestimmten Weg vorschreibt, und die logische Schaltung des Systems
derart zu beeinflussen, daß das Fahrzeug bei Erreichen einer vorbestimmten Stelle
eine progra-ierte Abbiegung ausführt <oder einem programmierten Weg folgt). Die
Auswahl erfolgt durch einen Steuerimpuls an eines der Adressen-Gatter 61 und 62,
die mit der Verschiebungsimpuisleitung der Register der
Programmiervorrichtungen
4o und 41 verbunden sind. Diese Adressen-Gatter sind mit dem Befehlsspeicher 60
gekoppelt, und durch ein 'twahres" Signal in der Torsignalleitung wird das ausgewählte
Gatter geöffnet (jedoch nicht das andere).
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Eine Ausgangsleitung des Befehlsspeichers6o ist mit der Einstellklemme
einer bistabilen Vorrichtung 63 verbunden, deren "wahren" Ausgang den Einschalttorimpuls
für das UND-Gatter 64 liefert. Wie bereits ausgeführt, liefert das UND-Gatter 64
das Torsignal, durch welches die Steuerung von dem Leitweg-Lenksignal auf das programmierte
Lenksignal übergeht.
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Ein Befehlsspeicher 65, der mit n "Programmweg-Anfang" bezeichnet
ist, ist auf das Kodiergerät 2o Fig 1) ansprechbar und liefert ein Startsignal,
wenn er in dessen Nähe gelangt. Das Startsignal wird an die Einstellklemme einer
weiteren binären oder bistabilen Vorrichtung 66 angelegt, deren wahres Signal an
das UND-Gatter 64 angelegt wird.
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Die achte oder letzte Stufe der Register der Programmiervorrichtungen
sind ebenfalls mit einer gemeinsamen Rückstelleitung 72 verbunden, die wiederum
mit der Rückstellklemme der bistabilen Vorrichtungen 63 und 66 verbunden ist. Schließlich
ist eine Vera¢hiebungavorrichtung in der Form eines Radeinschlag-Kodiergerätes 70
vorgesehen, die dazu dient, das programmierte Lenksignal
nacheinander
zu verändern. Das Kodiergerät 70 liefert jedesmal dann einen Verschiebeimpuls, wenn
das Fahrzeug eine vorgegebene Wegstrecke zurückgelegt hat. Dieser Impuls wird über
ein Gatter 71, das durch das Torsteuersignal von dem UND-Gatter 64 gesteuert wird,
an das Register der ausgewählten Programmiervorrichtung angelegt.
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Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Lenksystems soll jetzt anhand
der in Fig. 1 dargestellten Leitwege und Entscheidungspunkte für ein Fahrzeug lo
erläutert werden, das einem programmierten Weg 18 folgt und in nördlicher Richtung
auf den Leitweg 14 abgelenkt erden soll. Der erste Schritt besteht darin, eine Programmiervorrichtung
vorzusehen, die in der Lage ist, Lenksignale abzugeben, durch welche das Fahrzeug
entlang des Weges 18 gelenkt wird. Dabei geht man in der Regel so vor, daß man den
Weg 18 in mehrere Segmente gleicher Bogenlänge zerlegt, die im wesentlichen gleiche
Krümmungshalbmesser aufweisen. Wenn angenommen wird, daß der Weg in acht Segmente
zerlegt wird und der Krümmungshalbmesser jedes Abschnittes festgelegt ist, besteht
der nächste Schritt darin, programmierte Lenksignale zu erzeugen, welche den auf
diese Weise bestimmten Lenkwinkel liefern. Das läßt sich unter Zuhilfenahme der
in Fig. 3 dargestellten Kurve too dadurch erreichen, daß Spannungsquellen verwendet
werden, welche entsprechende Signale abgeben- können.
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Da zur Annäherung an den Verlauf des Weges 18 acht Bogensegmente
gleicher Länge ausgewählt worden sind, wird ein achtstelliges Schieberegister zur
Steuerung von acht Funktionsgeneratoren verwendet, von denen jeder ein programmiertes
Lenksignal in der bereits beschriebenen Weise liefert. Es 8011 weiterhin angenommen
werden, daß die Programmiervorrichtung 40 so ausgelegt ist, daß sie das Fahrzeug
entlang des Weges 18 lenken kann. Dann besteht der nächste Schritt darin, das System
in Bereitschaft zu versetzen, so daß es den programmierten Weg 18 ausführen kann,
wenn es sich in einer vorbimmten Position befindet. Zu diesem Zweck wird der Befehlsspeicher
60 so eingestellt, daß er die ProgrammiervorSchtung 40 auswählt und einen Steuerimpuls
an die Vorrichtung 63 liefert.
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Das Fahrzeug lo ist dann für die nachfolgenden Vorgänge eingestellt
und bewegt sich weiterhin in örtlicher Richtung entlang des Leitweges 12, bis es
die Kodiervorrichtung 20 passiert, welche die Vorrichtung 66 einstellt, wodurch
angezeigt wird, daß sich das Fahrzeug in der vorbestimmten Position befindet, in
welcher die Steuerung auf die Programmierweg-Lenksteuervorrichtung übergeht.
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Durch die Einstellung der Vorrichtung 66 wird ein "wahres" Torsignal
durch das zuvor eingeschaltete UND-Gatter 64 abgegeben, wodurch das Gatter 32 gesperrt
und die Gatter 46, 51 und 71 geöffnet werden. Wenn die bistabile Vorrichtung 63
nicht durch den Befehlsspeicher 6o eingestellt
worden ist, bleibt
natürlich das Gatter 34 gesperrt und die Steuerung erfolgt weiterhin durch die Leitweg-Lenksteuervorrichtung.
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Durch die Torsteuerung der Gatter 46 und 51 wird verursacht, daß
das erste programmierte Lenksignal (des Funktionsgenerators F1) sofort an den Verstärker
34 gelegt wird und beginnt, das Fahrzeug entlang des ersten Segmentes des Weges
18 zu lenken. Das Radeinschlag-Kodiergerät 70 schreitet an dem Ende jedes Segmentes
fort und schaltet das Register stufenweise, so daß es nacheinander unterschiedlich
programmierte Lenksignale an die Lenkvorrichtung 38 anlegt, um das Fahrzeug entlang
der verschiedenen Sektoren des programmierten Weges zu lenken. Wenn der letzte Sektor
des programmierten Weges erreicht ist, liefert das Register ein Rückstellslgnal,
durch welches die Vorrichtungen 63 und 64 zurückgestellt werden und dadurch das
von dem UND-Gatter 64 kommende Torsteuersignal "falsch" machen, so daß das Gatter
32 geschlossen wird und die Lenkung des Fahrzeuges wiederum auf die Meßfühler 30
für den Leitweg übergeht.
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Das in Fig. 2 dargestellte System stellt lediglich ein zur Veranschaulichung
dienendes bevorzugtes AusfGhrungsbeispiel dar und ist so weit wie möglich vereinfacht.
In der Praxis sind Vorkehrungen getroffen, um zu gewährleisten, daß die Übergabe
von der Leitweg-Steuervorrichtung an die
programmierte Steuervorrichtung
mit einem Verschiebe-oder Umschaltimpuls des KodiergerEtes 70 zusainmenfällt, so
daß während des ganzen ersten Segmentes des programmierten Weges eine voll programmierte
Steuerung gegeben ist. Außerdem sind der erste Funktionsgenerator F1 und der letzte
Funktionsgenerator F8 normalerweise nicht mit den ersten und letzten Stufen des
Schieberegisters verbunden, wodurch gewährleistet ist, daß dem Verstärker 45 kein
Signal zugeführt wird, während sich das Register in der ersten oder der Rückstellposition
befindet. Der Grund dafür ist, daß die nicht angesteuerte Programmiervorrichtung
in der Rückstellposition kein Ausgangssignal .
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liefern soll. Da die letzte Stufe des Schieberegisters normalerweise
eine Rückstellung der bistabilen Vorrichtungen 63 und 66 und damit auch eine Übergabe
der Steuerung zurück an die Leitweg-Steuervorrichtung hervorruft, ist während dieses
Zeitintervalls keine programmierte Lenkung erforderlich. Natürlich kann andererseits
der Rückstellimpuls auch während der Zeit erfolgen, in welcher das Schieberegister
von der Position 8 in die Position 1 weitergestellt wird.
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Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, ein Kodiergerät wie z.B.
das Gerät 70 zu verwenden, welches Verschiebeimpulse nicht aufgrund der von dem
Fahrzeug zurückgelegten Streke, sondern aufgrund einer Zeitbasis oder anderer
Vorrichtungen
wie z.B. an der Fahrbahn befindlichen Stellvorrichtungen liefert. Die Funktionsgeneratoren
F können zur Ausführung komplexer Lenkbewegungen auch so ausgelegt sein, daß sie
zeitabhängige Funktionen liefern, durch welche der Abbiegehalbmesser in einer vorbestimmten
Weise vergrößert oder verkleinert wird. Wenn die Funktionsgeneratoren Lenksignale
konstanter Spannung abgeben, sollten sich aufeinanderfolgende Lenksignale nicht
zu sehr voneinander unterscheiden, da die Abbiegegeschwindigkeit eine Funktion des
Unterschiedes zwischen aufeinanderfolgenden Lenksignalen ist. Insbesondere ist die
Xnderungsgeschwindigkeit proportional dem Unterschied der Amplituden aufeinanderfolgender
Lenksignale, geteilt durch ein konstantes Zeitintervall, welches dem Schaltintervall
entspricht. Zur Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des Abbiegens können auch
Funktionsgeneratoren verwendet werden, welche zeitabhängige Funktionen liefern.
Anstelle komplexer Funktionsgeneratoren kann auch die Anzahl der Stufen des Schieberegisters
und der Funktionsgeneratoren erhöht werden, so daß die änderung der Lenksignale
zwischen benachbarten Segmenten kleiner wird.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Fahrzeug-Lenksystem wird das Fahrzeug
durch an dem Fahrzeug angeordnete Meßfühler entlang eines Leitweges gefUhrt. Außerdem
ist eine Programmiervorrichtung vorgesehen, wobei die Steuerung
von
dem Leitweg-Meßfühler an die Programmiervorrichtung abgegeben wird, damit das Fahrzeug
einem programmierten Weg folgen kann. Ein programmierter Weg wird dazu verwendet,
das Fahrzeug über einen Entscheidungspunkt hinweg zu lenken, damit es auf einen
ausgewählten Leitweg gebracht wird, auf dem es dann wiederum nachgeführt werden
kann.