DE3726850A1 - Leitsystem fuer ein fuehrerloses fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitsystem für ein führerloses Fahrzeug, das in einem Warenhaus, einer Fabrik oder dgl. zum Transportieren von Gütern oder für andere Zwecke Ver­ wendung finden kann.

Bis jetzt sind Leitsysteme für führerlose Fahrzeuge bekannt, die von einer elektromagnetischen Induktion bzw. einer optischen Induktion Gebrauch machen. Bei dem Leitsystem, das von der elektromagnetischen Induktion Gebrauch macht, wird ein elektrischer Draht unter dem Boden des Fahrweges des führerlosen Fahrzeugs verlegt und ein durch die Zufuhr eines elektrisches Stromes zum elektrischen Draht erzeugtes Magnet­ feld mittels eines am führerlosen Fahrzeug montierten Magnet­ felddetektors erfaßt, so daß das Fahrzeug sich dann entlang des elektrischen Drahtes bewegen kann. Bei dem Leitsystem, das von der optischen Induktion Gebrauch macht, wird auf die Bodenfläche des Fahrweges eine Linie mit hohem Reflexions­ vermögen (in vielen Fällen ein reflektierendes Band) aufge­ bracht bzw. aufgeklebt und diese Linie mit Hilfe eines Fotodetektors erfaßt, während der Fahrweg vom führerlosen Fahrzeug aus bestrahlt wird, so daß das Fahrzeug sich entlang dieser Linie bewegen kann.

Bei den beiden obenerwähnten Induktionsverfahren ergeben sich folgende Probleme. Ist bei dem Leitsystemen mit optischer Induktion die reflektierende Linie einmal verschmutzt, so unterscheiden sich die Bodenfläche, auf der keine Führungs­ linie aufgeklebt ist, und die Führungslinie kaum hinsicht­ lich der reflektierten Lichtmenge, wodurch es unmöglich ist, diese Führungslinie zu erfassen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, muß der Innenraum der Fabrik stets sauber gehal­ ten werden. Oder es ist für einige Fabriken nicht möglich, dieses Leitsystem mit optischer Induktion einzuführen.

Probleme ergeben sich auch beim dem Leitsystem, das von einer elektromagnetischen Induktion Gebrauch macht. So verursacht die Arbeit zum Verlegen des elektrischen Drahts bzw. Kabels im Boden beträchtliche Kosten. Ist das elektrische Kabel ein­ mal im Boden verlegt, so ist es schwierig, dessen Lage zu ändern. Außerdem ist die Steuerung für die Zufuhr des elektrischen Stromes zum elektrischen Kabel kompliziert, was die Kosten weiter erhöht.

Neben den beiden vorstehend erwähnten Induktionsmethoden wurde eine Reihe weiterer Induktionsmethoden vorgeschlagen, von denen jedoch infolge der damit verbundenen Probleme nur wenige in die Praxis umgesetzt wurden.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Leitsystem für ein führerloses Fahrzeug vorzuschlagen, bei dem die Führungslinie in einfacher Weise verlegt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

Gemäß der Erfindung wird ein elektrischer Strom in der Füh­ rungsleitung mit Hilfe der auf dem Fahrzeug befindlichen Einrichtung zum Erzeugen einer elektromotorischen Kraft in der gleichen Leitung erzeugt und ein durch den elektrischen Strom erzeugtes Magnetfeld mittels einer auf dem führerlosen Fahrzeug vorgesehenen Detektoreinrichtung zur Ermittlung der Position des Fahrzeugs bezüglich der Führungsleitung erfaßt, so daß das Fahrzeug längs der Führungsleitung geführt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau eines Führungsleitungs-Sensors in Blockdiagrammdarstellung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Änderungen der Ausgangsgrößen der induzierten Ströme, die durch die Empfangsspulen fließen und durch Änderung der Lage der Führungsleitung hervorgerufen werden;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Lagebeziehung der Empfangsspulen zu einer Führungsleitung;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer verlegten Führungs­ leitung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer verlegten Führungsleitung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer verlegten Führungsleitung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 7 ein Beispiel zur Aufrechterhaltung einer Führungs­ leitung in einem Zustand, bei dem diese mit Elektrizität versorgt werden kann, in perspektivi­ scher Ansicht;

Fig. 8 eine anderes Beispiel für den gleichen Zweck, in perspektivischer Ansicht;

Fig. 9 ein weiteres Beispiel für den gleichen Zweck, in perspektivischer Ansicht und

Fig. 10 ein führerloses Fahrzeug in schematischer Drauf­ sicht, bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet.

In Fig. 10 ist schematisch ein Beispiel eines führerlosen Fahrzeugs dargestellt, bei dem die vorliegende Erfindung An­ wendung findet. Dieses führerlose Fahrzeug 1 weist auf der rechten und linken Seite der etwa längs verlaufenden Mittel­ position des Fahrzeugkörpers jeweils ein Treibrad 2 bzw. 3 auf, wobei mit dem Treibrad 2 ein Antriebsmotor 4 und mit dem Treibrad 3 ein Antriebsmotor 5 direkt in Verbindung steht. Das führerlose Fahrzeug 1 kann sich geradlinig nach vorn oder nach hinten bewegen, indem das rechte und linke Treibrad 2 und 3 mit der gleichen Drehzahl und in gleicher Richtung angetrieben werden. Ein Schwenken des Fahrzeugs erfolgt, indem die Treibräder mit unterschiedlicher Drehzahl und in gleicher Richtung angetrieben werden. Eine Drehung um die eigene Achse des Fahrzeugs und somit eine Richtungsänderung an der gleichen Stelle erfolgt dadurch, daß die Antriebs­ räder mit der gleichen Drehzahl in entgegengesetzten Rich­ tungen angetrieben werden. Zum Abbremsen und Anhalten der Antriebsräder 2 und 3 sind Bremsen 6 bzw. 7 vorgesehen. Die Drehzahl der Antriebsräder 2 und 3 wird mit Hilfe von Impuls­ generatoren 8 bzw. 9 erfaßt. Zur Ermittlung der Lage einer auf dem Fußboden F aufgeklebten Führungsleitung 11 sind Füh­ rungsleitungs-Sensoren 10 a und 10 b vorgesehen. Abhängig von der Fahrtrichtung des führerlosen Fahrzeugs 1 ist entweder der Sensor 10 a oder der Sensor 10 b in Betrieb. Ferner sind schwenkbar am Fahrzeugkörper angeordnete, getriebene Räder 12 sowie Puffer 13 vorgesehen.

Betrachtet man nun die Fig. 1, so ist dort der Führungslei­ tungs-Sensor 10 a anhand eines Blockdiagrams dargestellt. Der Sensor 10 a besteht aus einer Sendespule 20, einer ersten Empfangsspule 21 und einer zweiten Empfangsspule 22. Der Auf­ bau des anderen Führungsleitungs-Sensors 10 b entspricht im übrigen dem des Sensors 10 a, so daß sich zu diesem Erläute­ rungen erübrigen.

Die Sendespule 20 steht mit einem Oszillator 23 in Ver­ bindung. Die erste Empfangsspule 21 ist über einen Ver­ stärker 24 und einen Gleichrichter 25 mit einem Ver­ gleicher 26 und die zweite Empfangsspule 22 über einen Ver­ stärker 27 und einen Gleichrichter 28 ebenso mit dem Ver­ gleicher 26 verbunden. Die vom Vergleicher 26 erzeugten Signale werden den Motortreiberstufen 29 und 30 zugeführt, denen der Motor 4 für das Treibrad und der Motor 5 für das Treibrad 3 entsprechend zugeordnet sind. Die Ausgangs­ signale der Gleichrichter 25 und 28 werden auch einem AVR (d. h. eine automatische Verstärkungsregelung vorsehenden)- Verstärker 31 zugeführt, wodurch der Verstärkungsfaktor der beiden Verstärker 24 und 27 mittels Rückkopplung gesteuert wird. Die Sendespule 20 und die erste und zweite Empfangs­ spule 21 und 22 sind an Stellen angeordnet, an denen das Magnetfeld auf der Seite der Sendespule 20 nicht von der Seite der Empfangsspulen 21 und 22 beeinflußt wird.

Die Führungsleitung 11 ist auf dem Boden F des Fahrweges des führerlosen Fahrzeugs 1 durch Aufkleben eines elektrisch leitenden Metallbandes oder dgl., z. B. eines Aluminium­ bandes 11 a, wie in Fig. 4 ersichtlich, auf den Boden F oder durch Verlegen eines Aluminiumbandes 11 b in Längsrichtung in den Boden F nach dem Abschneiden, wie aus Fig. 5 ersichtlich, oder durch Verlegen eines Aluminiumbandes 11 c in den Boden F nach dem Schneiden und Hinterfüllen mit einem geeigneten Hinterfüllungsmaterial ausgebildet.

Die Führungsleitung 11 befindet sich in einem Zustand, bei dem dieser Elektrizität zugeführt werden kann. So sind im einzelnen die beiden Enden der Führungsleitung 11 an den Stellen 33 geerdet, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist, oder es ist eine Schleife in ebener Richtung, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist, oder eine Schleife in Richtung der Tiefe des Bodens ausgebildet, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist.

Der Leit- bzw. Führungsvorgang für das führerlose Fahrzeug 1 wird nachfolgend beschrieben.

Der Oszillator 23 erzeugt mit Hilfe der Sendespule 20 ein Magnetfeld M 1, wodurch ein induzierter Strom durch die elektrisch leitende Führungsleitung 11 fließt. Durch diesen induzierten Strom wird dann ein Magnetfeld M 2 um die Füh­ rungsleitung 11 herum erzeugt, so daß dieser induzierte Strom durch die erste und zweite auf dem führerlosen Fahrzeug vor­ gesehene Empfangsspule 21 und 22 infolge des Magnetfeldes M 2 fließen kann.

Die Ausgangsgröße des induzierten, durch die erste und zweite Empfangsspule fließenden Stroms ändert sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Empfangsspulen 21, 22 und der Füh­ rungsleitung 11. Die Ausgangsgröße des Stroms erreicht ihr Maximum, falls sich die Führungsleitung 11 gerade unterhalb einer solchen Empfangsspule befindet. Sobald sich die Füh­ rungsleitung von dieser Position wegbewegt, nimmt die Aus­ gangsgröße des induzierten Stroms allmählich ab. Dieser Zustand ist graphisch in Fig. 2 dargestellt, wobei die Posi­ tion der Führungsleitung 11 auf der Abszisse und die Aus­ gangsgröße des induzierten, durch die Empfangsspulen fließen­ den Stroms längs der Ordinate aufgetragen ist. Die Kurve P 1 gibt die Ausgangsgröße des induzierten Stroms in der ersten Empfangsspule 21 und die Kurve P 2 die Ausgangsgröße des induzierten Stroms in der zweiten Empfangsspule 22 wieder. Die Ausgangsgröße der beiden Empfangsspulen 21 und 22 sind einander gleich, falls die Führungsleitung 11 die Mittel­ position zwischen beiden Empfangsspulen einnimmt.

Die Ausgangsgrößen der beiden Empfangsspulen 21 und 22 werden über den Verstärker 24 und den Gleichrichter 25 bzw. über den Verstärker 27 und den Gleichrichter 28 in den Vergleicher 26 eingegeben. In dem Vergleicher 26 wird eine Verlagerung des Fahrzeugs bezüglich der Führungsleitung 11 berechnet und die Drehzahl der Motoren 4 und 5 geändert, um diese Verlagerung zu korrigieren. Nimmt man z. B. an, daß sich die Führungsleitung 11 näher an der zweiten Empfangsspule 22 befindet, wie dies in Fig. 3 anhand der einpunktierten Linie dargestellt ist, obwohl in Wirklichkeit die Führungsleitung 11 stationär ist und die zweite Empfangsspule 22 eine Stellung einnimmt, die bei Bewegung des führerlosen Fahrzeugs 1 näher an der Führungslinie 11 liegt, so stehen die Ausgangsgrößen Va und Vb der beiden Empfangsspulen 21 und 22 in der Beziehung Va < Vb, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Be­ findet sich die Führungsleitung 11 näher an der ersten Empfangsspule 21, so ergibt sich die Beziehung Va<Vb. Durch Vergleich der Ausgangsgrößen der beiden Spulen kann ermittelt werden, welche der beiden Empfangsspulen des führerlosen Fahrzeugs 1 sich näher an der Führungsleitung 11 befindet.

Da der Verstärkungsgrad der Verstärker 24 und 27 mit Hilfe des AVR-Verstärkers 31 über eine Rückkopplung gesteuert wird, tritt keine Änderung beim Hochfahren oder Herunterfahren der Ausgangsgröße des induzierten Stromes jeder Empfangsspule auf, und zwar selbst falls sich das führerlose Fahrzeug 1 und somit der Führungsleitungs-Sensor 10 a rauf und runter bewegt und sich der Führungsleitung 11 annähert oder von dieser wegbewegt. Weist der Führungsleitungs-Sensor 10 a selbst einen größeren Abstand von der Bodenfläche als im Normalzustand auf, so nehmen die Ausgangsgrößen der Empfangs­ spulen insgesamt ab, wie dies in Fig. 2 anhand der strich­ punktierten Linie dargestellt ist, und es wird ein Befehl zur Erhöhung des Verstärkungsgrads durch den AVR-Verstärker 31 an die Verstärker 24 und 27 abgegeben.

Das vorstehend beschriebene Leitsystem ermöglicht es, daß die Führungsleitung in einfacher Weise verlegt werden kann, so daß Kosten eingespart und Änderungen des Fahrweges leicht vorgenommen werden können. Es ist ferner nicht mehr er­ forderlich, eine Steuereinheit für die Induktionsleitung vorzusehen, wie dies bei der elektromagnetischen Induktions­ methode ansonsten nötig wäre. Außerdem kann durch eine Verschmutzung der Führungsleitung diese nicht unbrauchbar werden, wie dies ansonsten bei der optischen Induktions­ methode der Fall wäre. Demzufolge kann das vorstehend be­ schriebene Leitsystem in verschiedenen Fabriken eingeführt werden.

Claims (6)

1. Leitsystem für ein führerloses Fahrzeug, gekennzeichnet durch

• - eine bodenseitig vorgesehene, elektrisch leitende Führungs­ leitung (11), die längs des Fahrweges des führerlosen Fahr­ zeugs (1) verlegt ist,
  - eine fahrzeugseitig vorgesehene Einrichtung (20) zum Indu­ zieren einer elektromotorischen Kraft in der Führungs­ leitung (11) und
  - eine fahrzeugseitig vorgesehene Einrichtung (21, 22) zum Erfassen eines auf die Erzeugung eines elektrischen Stromes in der Führungsleitung hin erzeugten Magnetfelds.

2. Leitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Führungsleitung (11) aus einem elektrisch leitenden Metallband (11 a; 11 b; 11 c) oder dgl. besteht, das in einen der Zuführung von Elektrizität geeigneten Zustand gebracht ist.

3. Leitsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Induzieren einer elektromotorischen Kraft als mit einem Oszillator (23) verbundene Sendespule (20) ausge­ bildet ist.

4. Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einrichtung zum Erfassen eines Magnetfeldes aus einer ersten Empfangsspule (21) und einer zweiten Empfangs­ spule (22) besteht, die auf dem führerlosen Fahrzeug (1) vorgesehen und zu beiden Seiten der Führungsleitung (11) angeordnet sind,
  - daß die erste Empfangsspule (21) über einen Verstärker (24) und einen Gleichrichter (25) bzw. die zweite Empfangsspule (22) über einen Verstärker (27) und einen Gleichrichter (28) mit einem Vergleicher (26) verbunden sind,
  - so daß die Ausgangsgrößen der durch die erste und zweite Empfangsspule fließenden Ströme in den Vergleicher (26) eingegeben werden und in diesem eine während der Fahrt des führerlosen Fahrzeugs auftretende Verlagerung bezüglich der Führungsleitung berechnet wird.

5. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Gleichrichtern (25, 28) ein AVR-Verstärker (31) in Verbindung steht, dessen Ausgangssignal auf die den Empfangsspulen (21, 22) nachgeschalteten Verstärker (24, 27) rückgekoppelt ist.

6. Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das führerlose Fahrzeug (1) auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugkörpers in Fortbewegungsrichtung jeweils ein Treibrad (2 bzw. 3) sowie einen mit dem jeweiligen Treibrad direkt verbundenen Antriebsmotor (4 bzw. 5) aufweist, wobei die von dem Vergleicher (26) erzeugten Signale den Antriebsmotoren (4 und 5) zugeführt und die Drehzahl der Antriebsmotoren (4 und 5) zur Korrektur der Verlagerung des Fahrzeugs (1) bezüglich der Führungsleitung (11) geändert wird.