DE2949204A1 - Anlage mit automatisch gesteuerten fahrzeugen - Google Patents

Anlage mit automatisch gesteuerten fahrzeugen

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DE2949204A1 DE19792949204 DE2949204A DE2949204A1 DE 2949204 A1 DE2949204 A1 DE 2949204A1 DE 19792949204 DE19792949204 DE 19792949204 DE 2949204 A DE2949204 A DE 2949204A DE 2949204 A1 DE2949204 A1 DE 2949204A1
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ARCANTE PARIS FR
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Description

U.Z. 820.32
St έ. MATRA
4, rue de Presbourg
Paris
Frankreich
ANLAGE MIT AUTOHAtElSGH GESTEUERTEN FAHRZEUGEN
Die Erfindung betrifft eine Anlage mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen.
Die Einrichtung von Anlagen mit automatisch^ gesteuerten Fahrzeugen wurde bereits mehrfach vorgeschlagen.
Bei einigen der bekannten Anlagen wird am Boden eine optische Spur verlegt und diese optische Spur wird durch einen im Fahrzeug eingebauten optischen Abtaster abgetastet. Die von den Fahrzeugen empfangenen optischen Signale werden dann verarbeitet, um die automatische Führung der Fahrzeuge nach der optischen Spur zu bewirken.
Die bekannten optischen Anlagen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nicht leistungsfähig und sicher genug
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sind, Störsignale nicht berücksichtigen und die optische Leitspur nicht mit ausreichender Genauigkeit verfolgen, insbesondere in den Kurven, im Bereich von Weichen, usw. Die auf dem Magnetprinzip arbeitenden Anlagen sind .sohl· kompliziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel auszuschalten durch die Schaffung einer Anlage mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen, die eine vielseitige Auflegung und genaue Führung der Fahrzeuge ermöglicht und die mit Hilfe von auf der optischen Spur angebrachten Einrichtungen eine große Zahl von Signalen bezüglich der. einzuschlagenden Weges übertragen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Schaffung einer Anlage für automatisch gesteuerte Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fahrzeug mit Eigenantrieb mit Lenkrädern und einem mittleren Antriebsrad sowie mit optischen Abtastern zum Verfolgen einer am Boden vorgezeichneten optischen Spur versehen ist und über passive Steuersignale sowie eine Ultraschall-Sende- und Empfangs-
anlage verfügt, die nach dem Radarprinzip arbeitet und in einem abgegrenzten Volumen Hindernisse wahrnimmt, und daß es mit einer Vorrichtung für die Aufnahme einer LasL ausgestattet ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt jedes Fahrzeug vier Lenkräder, die an den Scheitelpunkten eines tragenden Rechtecks angeordnet und so miteinander verbunden sind, daß sie eine aufeinander abgestimmte Bewegung ausführen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der optische Abtaster aus zwei Sendor-Empfänger-Einheiten besteht, die Lichtsignale aussenden,
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die von der optischen Spur zum Empfänger reflektiert werden, und daß die optische Spur aus einer Mittelspur und aus zwei Seitenspuren besteht, wobei die Mittelspur und die Seitenspuren verschiedene optische Eigenschaften aufweisen und die Sender-Empfänger-Einheit eines Jeden optischen Abtasters zu beiden Seiten der Verbindungslinie zwischen der Mittelspur und einer der Seitenspuren lauft, und daß die Sender-Empfänger-Einheit eine Differenzschaltung ansteuert.
Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt :
i'iß·. 1 eine schematische Perspektivzeichnung eines automatisch gesteuerten Fahrzeugs, das eine Last befördert ,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug von Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Lenkräder und der Antriebsräder des Fahrzeugs von Fig. 1 und 2,
c.
Fig. 4 die schematische Darstellung eines optischen Abtasters ,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung,
Fig. 6 einen Seitenriß des Fahrzeugs in Fig. 5,
Fig. 7 verschiedene Abtaststellungen bezüglich der Leitspur,
1^* verschiedene optische "Kontakte", bis 12
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Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das automatisch gesteuerte Fahrzeug 1 gemäß der Erfindung ein bezüglich der Fomi und der Betriebsart symmetrisches Fahrzeug. Dieses Fahrzeug kann beliebig vorwärts oder rückwärts fahren,ohne daß einer dieser Fahrtrichtungen eine Vorzugsrolle in Bezug auf Antrieb oder Lenkung zukommt. Die Karosserie 2 ict symmetrisch, und ihre beiden Enden 2a, 2b verjüngen sich, um das Unterfahren einer Last 3 zu erleichtern.
Das Fahrzeug 1 trägt eine Last 3, die auf der anhebbaren Ladefläche 4 des Fahrzeugs ruht; die feste Verbindung zwischen der Last 3 und der Ladefläche 4 wird durch einen formschlüssigen Eingriff, z.B. durch auf der anhebbaren Ladefläche 4 vorgesehene vorstehende Kegel 5 und in der Bodenfläche der zu transportierenden Last ausgebildete entsprechende kegelförmige Vertiefungen sichergestellt. Die Last kann von einer Palette oder einem Plattformkarren gebildet werden.
Das vordere Ende 2a und das hintere Ende 2b des Fahrzeugs enthält jeweils eine Zusammenstoßverhütungseinrichtung 7,
f.
die von jeweils einem oder mehreren Ultraschallsendern und -Empfängern gebildet werden, die nach dem Radarprinzip arbeiten, um Hindernisse wie Fußgänger, Karren usw. festzustellen, die sich evtl. auf dem Weg des Fahrzeugs befinden. Die Zusammenstoßverhütungseinrichtungen 7 ermöglichen auch das automatische Steuern und Rangieren des Wagens für den Eintritt in einen Aufzug, wobei zunächst die Tür und dann die Rückwand des Aufzugs abgetastet wird. Das Fahrzeug 1 wird durch eine Leitspur 8 geführt, die mit vom Fahrzeug wahrnehmbaren Signaleinrichtungen versehen ist, wobei das letztere auch Steuerungs- und Verkehrsinformationen empfängt, die von der Zentralstelle geliefert werden, v,.V>. bezüglich des Fahrwegs, dor Haltestellen, usw. l).ie:;r An-
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ORIGINAL INSPECTED
Weisungen werden z.B. vorab aufgezeichnet oder können auch beim Durchfahren gewisser Punkte auf das Fahrzeug übertragen werden.
Die schematische Darstellung von Fig. 2 zeigt die Anordnung der vier Trag- und Lenkräder 9 des Fahrzeugs und das Antriebsrad 10. Die vier Lenkräder 9 sind an den Ecken den Fahrzeugs 1 angeordnet, während das Antriebsrad in dessen Mittelpunkt liegt. An jedem Ende des Fahrzeugs ist ein Abtaster 11, 12 zum Abtasten der Leitspur 8 vorgesehen, um die Leitsignale zu liefern.
Fig. 2 zeigt auf der rechten Seite am Ende 2b des Fahrzeugs 1 die Zusammenstoßverhütungskeule 13 des bzw. der Ultraüchallsender 7· Wenn ein Hindernis die Uberschallsignale zum Sender-Empfänger 7 reflektiert, verarbeitet dieser das empfangene Signal und trennt es von Störsignalen. Es wird dann für die Steuerung der Fahrzeugbewegung ausgewertet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die vier Lenkräder 9 des Fahrzeugs miteinander durch ein Gestänge 14-18 verbunden, so daß die Räder 9 in der gleichen Richtung geschwenkt werden, um d-en Kurvenradius R des Fahrzeugs zu verringern und insbesondere um zu ermöglichen, daß der Mittelpunkt des Fahrzeugs (Antriebsrad 10) der Leitspur so genau wie möglich folgen kann. Dies ist wichtig, damit das Fahrzeug im Bereich von Weichen, Kurven, usw. nicht zu viel Platz einnimmt.
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O ■_■
Jeder der Abtaster 11, 12 ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, von denen jeder die Abtastung des entsprechenden Randes der Leitspur übernimmt, und von denen nur einer unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wird.
Fig. 4 stellt einen Teil eines solchen optischen Abtaster:·,
dar, der aus einem Licht sender 21 und einem Empfänger 2'/
besteht, deren Felder 21a, 27a in Höhe des Farbstreif ent; 22 überlagert sind.
Das vom Sender 21 ausgestrahlte Licht beleuchtet den Farbstreifen 22. Ein Teil dieser beleuchteten Fläche, der einem auf den Rand des Streifens 22 zentriertem Rechteck entspricht, liegt der Fotozelle des Empfängers 27 gegenüber. Reflexmindernde Zwischenwände 23 begrenzen das Gesichtsfeld des Empfängers 27· Für den Einbau derselben sind gewisse geometrische Vorkehrungen zu beachten, damit in Anbetracht der Unregelmäßigkeiten der Leitspur das vom Sender 21 ausgestrahlte Licht nicht nach einer Totalreflexion sondern nur nach Streuung zum Empfänger 27 gelangt.
Die von jedem der beiden Empfänger des gleichen Abtasters ausgehenden Signale werden in zwei Verstärkern, AD, AG verstärkt, wobei der Ausgang des einen an den negativen Eingang und der Ausgang des anderen an den positiven Eingang einer Vergleichsschaltung 24 angeschlossen ist, deren Ausgangssignal die Lenkeinrichtung des Fahrzeugs steuert.
Fig. 5 und 6 geben Einzelheiten einer Ausführungsform des Fahrzeugs gemäß der Erfindung. Die Fahrzeugbeschreibung erfolgt unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen für die gleichen Teile wie in der obigen Beschreibung und beschränkt sich auf noch nicht beschriebene Einzelheiten.
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Die Lenkräder 90 sind in Lagerblöcke 91 eingebaut, die ihrerseits auf vertikal angeordnete Stoßdämpfer 92 montiert sind. Die Lagerblöcke 91 sind mit Armen 93 versehen. Die Arme 93 der Vorderräder sind durch einen Schwingarm 9^ miteinander verbunden und das gleiche gilt für die Arme 93 der Hinterräder, die ebenfalls durch einen Schwingarm 94-miteinander verbunden sind.
Weiterhin ist einer der vorderen Lagerblöcke 91 und einer der hinteren Lagerblöcke 91 mit je einer Lasche 95 versehen, die der Befestigung des entsprechenden Schwingarmes 96 dienen, und die beiden Schwingarme sind mit dem Arm 97 eines Betätigungsteils 98, z.B. eines Getriebemotors, verbunden, der in Abhängigkeit von den von der Steuerschaltung gelieferten Signalen betätigt wird und in der Figur nicht dargestellt ist.
Dur Antrieb orfolcl, durch dan Antriebsrad 10, das in der Mitte der Fahrzeugachse liegt. Die Riemenscheibe 101 dieses Rades wird über einen Riemen 102 von der Abtriebs-Riemensc.heibe 103 eines Getriebemotors 104 angetrieben.
Die verschiedenen elektrischen Schaltungen und Motoren werden durch'zwei Batterieaggregate 105 gespeist, die im vorderen und hinteren Teil des Fahrzeugs untergebracht sind, um das Gewicht gleichmäßig zu verteilen.
Die; anhebbarc Tragfläche det; Fahrzeugs besteht aus vier Tragsegmenten 41, die von den Armen 42 getragen werden. Die beiden vorderen Arme 42 und die beiden hinteren Arme 42 sind durch je eine Verbindungsstange 43 miteinander verbunden, an der sie drehbar befestigt sind. Weiterhin ist eine der vorderen Stangen mit einer der hinteren Stangen durch ein Übertragungsgestänge 44 verbunden, und ein Betätigungsglied, z.B. ein Arbeitszylinder 45 betätigt eine
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der Stangen. Da die Verbindungsstangen 9'+ in Lagern montiert sind, können die Arme 42 bei Betätigung eines Antriebsteils wie z.B. des Arbeitszylindern 45 geschwenkt werden, um eine Ladung anzuheben oder abzusenken. Die Positionierung der Ladung auf der von der oberen Fläche der Karosserie gebildeten Ladefläche wird durch die bereite beschriebenen Zapfen 5 übernommen.
Schließlich zeigen Fig. 5 und 6 die vorderen und hinteren Abtaster 11, 12 zu beiden Seiten der Längssymmetrieachsc des Fahrzeugs.
Fig. 7 zeigt verschiedene mögliche Stellungen A, B, C der beiden Teile F^,, Fp eines Abtasters 11, 12 im Verhältnis zu einer Leitspur 8. Jeder Teil F., F ist z.B. so aufgebaut wie in Fig. 4 dargestellt. Die Leitspur 8 gemäß dex· Erfindung besteht aus einer Mittelspur 8a, die gewisse optische Eigenschaften aufweist, eingefaßt von zwei Seitenspuren 8b, deren optische Merkmale sehr verschieden von denjenigen der Mittelspur 8a sind. Bei normaler Stellung müssen die beiden Teile F^, Fp eines jeden Abtasters zu beiden Seiten der Grenzlinie zwischen der Mittelspur 8a und der entsprechenden Seitenspur 8b liegen. Da die von den Lichtquellen eines jeden der Teile Fx, , Fp des Abtasters abgegebenen Signale gleich sind, sind in diesem Fall die empfangenen Signale ebenfalls gleich, so daß die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal Null liefert. Wenn dagegen der Abtaster F,,, Fp die Stellung B einnimmt, ist das Strahlenbündel und folglich der vom Teil Fp empfangene Lichtstrom größer als der von Teil F. empfangene, woraus sich am Ausgang der Vergleichsschaltung ein Signal mit entsprechendem Vorzeichen, z.B. negativ, ergibt, wenn das Strahlenbündel F^i mit dem positiven Eingang der Vergleichsschaltung und das Strahlenbündei Fp an den negativen Eingang angeschlossen ist.
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Bei der Stellung C hat das von der Vergleichsschaltung gelieferte Signal das dem obigen Fall entgegengesetzte Vorzeichen.
Wenn also das von der Vergleichsschaltung gelieferte Signal von Null verschieden ist, steuert dieses Signal die Bewegung der Lenkräder 9 in entsprechender Richtung und Amplitude, um die Stellung des Fahrzeugs 1 im Verhältnis zur optischen Leitspur 8 zu korrigieren, damit das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 31 gegen O strebt.
Der optische Abtaster kann auch verwendet werden, um Steuersignale im Zusammenhang mit dem Fahrweg zu empfangen.
Bei der Darstellung von Fig. 8 werden die Seitenspuren 8b durch einen Querstreifen 8c unterbrochen, der die gleichen optischen Eigenschaften aufweist wie die Mittelspur 8a. Wenn ein Abtaster 11, 12 über einen solchen Querstreifen 8c fährt, der auch als "optischer Kontakt" bezeichnet werden kann, übersteigt die Summe der von den Teilen F^., Fp des Abtasters gelieferten Signale den Schwellenwert des Normalsignals. Diese Überschreitung des Schwellenwerts wird als Impuls gewertet. Durch die Verwendung solcher optischer Kontakte ist es möglich, Signale nach einem bestimmten Code zu übertragen. Im einfachsten Fall haben die optischen Kontakte die gleiche Breite und dienen zur Übertragung eines Impulses auf die Fahrzeugschaltung, damit diese auf den nächsten Programmschritt übergeht.
Desgleichen ist es möglich, verschiedene Signale zu senden, die entweder durch mehrere optische Kontakte oder durch Kontakte verschiedener Breite oder aber durch Verbindung dieser beiden Codiermöglichkeiten erzielt werden.
Dies ist z.B. erforderlich, damit das Fahrzeug die ver-
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schiedenen Teile seines Fahrwegs erkennt : Abzweigungen, Kurven, Aufzug, usw.
Fig. 9? 10, 11, 12 zeigen einige Beispiele für die Verwendung optischer Kontakte.
Fig. 9 zeigt eine Abzweigweiche 40, deren Einlaufsei te mit einem optischen Kontakt 41 versehen ist. Je nach der Codierung kann dieser optische Kontakt das Anhalten, die Geschwindigkeitsreduzierung oder jedes beliebige andere Fahrzeugmanöver beim Einlaufen in die Weiche hervorrufen.
Fig. 10 zeigt eine Zusammenführungsweiche 50, deren Herzstück bis zu den Seitenspuren 8b durch die Teile 51, 52 mit den gleichen optischen Eigenschaften wie die Seitenstreifen 8b verlängert wird, um zu verhindern, daß der Schnittpunkt in jedem der möglichen Fälle als optischer Kontakt aufgefaßt wird.
Fig. 11 zeigt eine Zwangshaltestelle. Die Mittelspur 8a der optischen Leitspur 8 wird von einem gewissen Punkt an durch einen Mittelstreifen 60 ersetzt, derrdie gleichen optischen Eigenschaften aufweist wie die Seitenstreifen 8b. Wenn uie Seitenstreifen 8b nicht reflektierend sind, erhalten die Teile Fx,, Fp des Abtasters keine reflektierte Licht information mehr. Das vom Fahrzeug empfangene; Nullsignal wird als Haltebefehl aufgefaßt. Der Mittelteil, der vom optischen Gesichtspunkt aus den Seitenspuren gleicht, muß lang genug sein, damit dieses in Fig. 11 dargestellte Fehlen des Mittelteils nicht als Durchgang durch ein Weichenherzstück oder durch eine Kreuzung oder auch als Störsignal gedeutet wird.
Wie aus Fig. 12 hervorgeht, könnte ein auf der horizontal oder der vertikal gezeichneten Spur laufendes Fahrzeug die
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Unterbrechung der Seitenspuren als optischen Kontakt auslegen.
Um einen solchen Abtastfehler zu vermeiden, besteht das Herzstück 41 der Kreuzung aus einer Fläche mit einer Zwischenfarbe. In diesem Fall erhält man durch Kombinieren der Signale der beiden Abtaster zur Summe F. + F2 und zur Differenz F. - F2 die gleichen Signale wie auf einem Spurabschnitt ohne optischen Kontakt. Da nämlich die Signale P., F2 gleich sind, ist deren Differenz Null. Wenn die Zwischenfarbe ü?O % des Lichtes reflektiert, liefert jeder Abtaster F^, , F2 das gleiche Signal wie beim Abtasten, wenn der Abtaster zur Hälfte auf der Spur 8b und zur Hälfte auf der Spur 8a läuft.
Die oben beschriebene Anlage mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen kann in Fabriken für die automatische Materialverteilung an die Arbeitsplätze, in Krankenhäusern für periodische Dienstleistungen wie Essenverteilung, Verteilen und Einsammeln von Wäsche, in Lagerhäusern usw. verwendet werden. Da die Lenkung und Steuerung der Fahrzeuge auf einfache Weise mil Hilfe der optischen Lenkspur erfolgen kann, mit oder ohne auf Magnetkarten oder ähnliche Träger aufgezeichneten und im automatischen Fahrzeug untergebrachten Sonderprogrammen, kann das Fahrzeug Transportwege und -Mittel wie Gänge und automatische Aufzüge verwenden.
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-AS-
Leerseite

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    2.
    Anlage mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen im Gleiswechselbetrieb auf einer vorbestimmten Fahrstrecke mit Haltestellen, Verzweigungen, Kreuzungen, Ein- und Ausgängen von Aufzügen, usw., dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fahrzeug mit Eigenantrieb mit Lenkrädern und einem mittleren Antriebsrad sowie mit optischen Abtastern zum Verfolgen einer am Boden vorgezeichneten optischen Spur versehen ist und über passive Steuersignale sowie eine Ultra'schall-Sende- und Empfangsanlage verfügt, die nach dem Radarprinzip arbeitet und in einem abgegrenzten Volumen Hindernisse wahrnimmt, und daß es mit einer Vorrichtung für die Aufnahme einer Last ausgestattet ist.
    Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ,jodet» Fahrzeug vier Lenkräder besitzt, die an den Scheitelpunkten eines tragenden Rechtecks angeordnet und so miteinander verbunden sind, daß sie eine aufeinander abgestimmte Bewegung ausführen.
    Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Abtaster aus zwei Sender-Empfänger-Einheiten besteht, die Lichtsignale aussenden, die von der optischen Spur zum Empfänger reflektiert werden, und daß die optische
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    Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG VJllingen (BLZ 69470039) 14633?
    Spur aus einer Mittelspur und aus zwei Seitenspuren besteht, wobei die Mittelspur und die Seitenspuren verschiedene optische Eigenschaften aufweisen und die Sender-Empfänger-Einheit eines jeden optischen Abtasters zu beiden Seiten der Verbindungslinie zwischen der Mittelspur und einer der Seitenspuren läuft ,und daß die Sender-Empfänger-Einheit eine Schaltung ansteuert, welche die Summe und die Differenz der von den beiden Sender-Empfänger-Einheiten kommenden Signale bildet, um zu überwachen, daß gleichzeitig die Differenz praktisch Null ist und die Summe dem Doppelten eines Mittelwertes entspricht, und um eine Servosteuerung der Lenkorgane des Fahrzeugs zu bewirken, wenn die Differenz der beiden Signale im Mittelwert nicht Null ist.
    '\. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet daß das Fahrzeug symmetrisch und umsteuerbar ist.
    3>. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugkarosserie symmetrisch und an beiden Enden verjüngt ist und über eine Ladefläche verfügt..
    G. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladefläche des automatisch gesteuerten Fahrzeugs über eine Fernsteuerung zum Aufnehmen einer Last angehoben werden kann.
    7- Anlage nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einet.; jeden optischen Abtasters eine Lichtquelle und einen Empfängerteil besitzt, der nur das innerhalb eines bestimmten Feldes gestreute Licht empfängt.
    8. Anlage nach Anspruch J? dadurch gekennzeichnet, üaB die optische Spur optische Kontakte enthält, die durch einen Streifen gebildet werden, der die Hittelspur und/oder die
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    Seitenspuren schneidet, um in vorbestimmter Weise die von der optischen Leitspur zurückgeworfenen optischen Signale zu verändern und die Übertragung der entsprechenden Gigna-Ie durch die Auswerteschaltung zu bewirken.
    9. Anlage nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß im Schnittpunkt von zwei optischen Spuren ein Abschnitt vorgesehen ist, der den Kernboreich der Schnittstelle einnimmt und sämtliche Seitenspuren der sich überschneidenden optischen Spuren miteinander verbindet, und daß die optischen Eigenschaften dieser Schnittstelle dem Mittelwert zwischen den optischen Eigenschaften der Mittelspur und der Seitenspuren entsprechen.
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