FR2684892A1 - Systeme d'autoguidage d'un vehicule reduit sur un circuit balise. - Google Patents

Abstract

Procédé d'autoguidage d'un véhicule modèle réduit sur un circuit balisé. L'invention concerne un procédé de guidage d'un véhicule sans l'aide permanent d'une radio commande. Il s'agit, pour le véhicule, de suivre le chemin formé par deux rangées de réflecteur catadioptre (12) réfléchissant un rayon lumineux (10-9), qu'il émet et reçoit, en balayant, son champ de progression, à l'aide d'un miroir tournant. Les échos obtenus sont traités et analysés par une électronique embarquée à bord. Le décalage de l'axe du véhicule par rapport à l'axe de la route est constamment corrigé par action sur la direction. Des balises actives peuvent remplacer les réflecteurs, leurs signaux sont pris en compte pour agir sur le fonctionnement. De même une radio-commande sert à l'utilisateur pour informer le système de correction éventuelle de la trajectoire.

Description

Cette invention concerne un systême de contrôle automatique de modèle réduit.

Les jouets mobiles autuellrment guidés à l'aide de radio commandes ou de boîtier à fil, nécessitent une attention de tous les instants et quelques fois des manipulations malaisées lorsque, par exemple, le véhicule revient vers la personne qui le contrôle, car les commandes sont inversées.

Le systême selon l'invention permet de tracer un parcourt que le véhicule pourra suivre seul ou accompagné par modifications radiocommandée de la trajectoire.

Des balises réfléchissantes sont disposées au sol, de chaque côté de la route, pour dessiner le circuit que l'on veut faire parcourir au véhicule à la manière des poteaux blancs que l'on rencontre dans les virages des routes réelles.

Le véhicule embarque à l'avant suivant un axe vertical, un émetteur et un récepteur L'émetteur est une diode émettant une lumière infra-rouge hachée à 15 Kilohertz et concentrée par une optique afin que le rayon obtenu soit légèrement divergeant, ramenant le faisceau de l'ordre de 40 à 2 ou 3 degrés.

Sous cette optique, un miroir incliné à 45*, par rapport au rayon lumineux, animé d'un mouvement rotatif rapide ( de l'ordre de 3000 Tr/mn ), dont l'axe de rotation, parallèle au rayon émis, passe par le centre du miroir, renvoie ce rayon dans le plan horizontal. La rotation combinée à la déviation du rayon permet donc de scruter le plan horizontal sur un angle de 360e.

Lorsque le rayon rencontre sur son passage un réflectueur, il est réfléchi vers le miroir, puis focalisé, par une deuxième optique, sur un photo-transistor placé à proximité immédiate de la diode. Les réflecteurs sont du type "eatadioptre" afin de pouvoir réfléchir le faisceau vers le miroir, même si le plan du réflecteur n'est pas perpendiculaire au rayon.

Cet écho, transformé en signal électrique par le photo transistor, est filtré puis amplifié pour être exploité par 1 'in- formatique. Le filtrage permet de separer le faible signal de 15
Kilohertz de la lumière ambiante dont le niveau est beaucoup plus important. L'amplification amenant les quelques millivolts du signal à un niveau de 2 à 3 volts.

Afin de référencer la position des échos, par rapport à l'axe du véhicule, le miroir porte un secteur de collerette qui, dans la révolution, vient occulté le faisceau d'un couple diode/ photo-transistor. La portion utile de rotation pour l'application étant de 900, de part et d'autre de l'axe du véhicule, ce secteur correspondra à 180' de révolution; le centre étant le moment où le miroir projette, vers l'avant, le rayon dans l'axe du véhicule. D'une autre manière la partie active pouvant être l'absence de secteur. le secteur serait inversé ainsi que le traitement ulterieur.

Un ordinateur assure la gestion du véhicule.

En fonctionnement, lorsque le miroir tourne, l'ordinateur démarre un chronomètre à chaque début de détection du secteur. Les échos reçus provoquent l'enregistrement du temps ainsi que de la valeur de la largeur des échos. Au changement d'état de la détection du secteur correspond la fin de la scrutation. A partir de ce moment, l'ordinateur recherche dans la table de données, constituée pendant la scrutation, les 2 échos valides les plus extrêmes, fait la moyenne arithmétique de la valeur de position, et la compare à la moitié du temps de scrutation des 180*. La validation des échos se fait en comparant l'enregistrement des largeurs à une valeur type, afin d'éliminer les reflets dus aux meubles, murs, etc.Suivant le signe et la valeur du décalage, l'ordre est donné de corriger proportionnellement et dans le sens de celui-ci, l'angle de la direction, afin que la progression générale du véhicule soit dans l'axe du chemin figuré par les 2 rangées de réflecteurs.

Les révolutions suivantes permettent le contrôle de la correction et d'organiser le contrebraquage à mesure:de la récupération de l'axe. La position de la direction est contrôlée soit par le potentiomêtre du servocommande soit par 2 couples photo détecteurs localisant la position centrale et la direction de braquage
Affin de rendre ce contrôle plus interactif, une radio commande permet de donner des informations à l'ordinateur. Ces informations influence le véhicule en direction et vitesse, permettant de doubler, accélérer et décélérer.

L'ordinateur synthétise des bruits assurant le réalisme en agrémentant le jeu.

Des variantes du système font appel à 2 types de balises dites actives pouvant être panachées avec les réflecteurs décrits plus haut.

Elles sont toutes deux constituées essentiellement d'un émetteur infra-rouge identique à celui du balayage, la différence étant la fréquence et la séquence des signaux.

premier type. la fréquence d'émission est identique à celle du balayage et continue. Le signal est traité comme les échos du balayage, elles servent à augmenter la portée et à diminuer le nombre de réflecteurs pour les longues lignes droites. Elles ne nécessitent pas de circuit électronique ou informatique particulier sur le véhicule.

deuxième type la fréquence d'émission ( 5 Kilohertz ) est très différente de celle du balayage et le signal est codé afin de pouvoir etre différencié pour utilisation. Elles transmettent des messages au véhicule dont l'ordinateur tient compte pour arrêter, changer de direction, émettre des sons particuliers et avoir toutes réactions non limitatives. Elles nécessitent un deuxième circuit de filtrage et amplification sur le véhicule pour attaquer l'ordinateur sur une entrée indépendante de celle du balayage.

La figure 1 représente le schéma de principe du balayage lumineux, vu de profil.

La figure 2 représente le schéma de principe ,vu de dessus.

La figure 3 représente l'ensemble du dispositif embarqué sur le véhicule.

La figure 4 représente la coupe du système mécanique de balayage.

La figure 5 -représente le procédé d'autoguidage.

Le système mécanique de balayage, représenté figure 4, est constitué d'un boîtier composé de 2 demi-coquilles (25) en matière plastique injectée, dont la forme extérieure assure une fonction de décoration du véhicule telle que radiateur, filtre àair etc., et dont la forme intérieure permet l'insertion des dif fererlts composants.

Une optique double (1-2), conditionnant les rayons incidents (10) et réfléchis (9), ayant une distance focale de 5 mm, est glissée dans 2 rainures de ces coquilles. Les diodes infrarouge (3-5) et les photo-transistors (4-6 > sont emboîtes dans - le plan de joint.

Un miroir élliptique (7) est collé sur la face à 45 d'un support parfaitement équilibré, et portant une collerette sur 180'. Sa base est percée d'un trou permettant l'emmanchement en force d'un axe équipé d'un pignon module. L'ensemble étant posé sur le plan de joint.

Le moteur (8) sur lequel est monté un pignon module est emboité dans son logement.

Uu pignon module intermédiaire permet de reporter la rotation du moteur au miroir, il est placé sur le plan de joint.

L'ensemble une fois monté a un encombrement final de 35mm/35mm/20mm.

Afin de cacher le miroir et son support on peut installer dans la fourche un filtre infra-rouge.

Les fils électrique de l'ensemble passent par un trou pratiqué dans la partie basse d'une des coquilles entre le pignon du moteur et le pignon intermédiaire.

Le point d'articulation de la direction, si elle n'est pas équipée d'un servocommande à potentiomêtre > est pourvue d'un secteur fin (21) portant des encoches que vont lire 2 ensembles (19-20) de diode-pho-todétecteurs, installés en fourche.Une mince encoche positionnée au centre du secteur symbolisant l'axe de la direction dans l'axe du véhicule, une plus grande, décalée par rapport à la première, couvrant intégralement l'incursion de la direction d'un côté du véhicule
A l'intérieur du véhicule, une platine électronique, où se raccordent tous les fils des moteurs, ('iodes et détecteurs, assure la modulation des signaux à l'émission à l'aide d'un oscillateur (13) fonctionnant à environ 15 Kilohertz, ainsi que l'adaptation des signaux reçus par le récepteur du balayage.

Cette adaptation consiste en deux filtrages ( 5 et 15
Kilohertz ) (14) des impulsions, pour les séparer de la lumière ambiante et sélectionner les messages des balises actives, et en une amplification (15) permettant d'attaquer l'ordinateur en entrée.

Cette platine électronique sur laquelle se trouve l'or donateur (16), ne comporte pas d'adaptation particulière pour l'indexage de la scrutation ou de la direction.

Le récepteur de radiocommande (22) est réduit à sa plus simple expression par la possibilité de décodage des canaux par l'ordinateur lui même, il est relié à l'entrée de cet ordinateur.

Les sorties de l'-ordinateur sont reliées aux moteurs (18) de translation et (17) de direction par l'intermédiaire d'un étage de puissance. En variante une des sortie attaque un haut parleur pour l'animation sonore. La commande de ces différentes sorties se fait suivants les procédures du logiciel traitant les échos reçus, les messages des balises actives et les ordres radio.

Les signaux reçus par le récepteur du balayage sont de deux types.

Un signal à 15 kilohertz symbolisant soit l'écho, du rayon émis par le véhicule, du à un réflecteur, soit le rayon émis par une balise active d'augmentation de portée. Le signal est traité d'une manière identique.

Réflecteur ce sont des éléments de décoration du circuit sur lesquels des pastilles auto-collantes revêtues de microbilles font catadio-ptres, ces réflecteurs prennent toutes sortes de formes telles que, maquette de maison, arbre, lampadaire etc.

Balise d'augmentation de portée . Elles peuvent être identiques aux réflecteurs à l'exception près qu'elles possèdent un oscillateur à 15 Kilohertz commandant une diode infra-rouge dont l'émission est concentrée par une lentille, comme pour le balayage.

Un signal à 5 kilohertz codé permettant de transmettre des messages à l'ordinateur du véhicule. I1 est émis par des balises actives. Ce sont des éléments de décoration judicieusement choisis tels que feux tricolores, sens giratoire, station service etc.

dont la représentation peut avoir une action sur la conduite. Ils sont équipés d'un oscillateur à 5 kilohertz commandés par des séquences fournissant un code simple et rapide adapté à l'utilisation (arrêt, déviation) pilotant une diode infra-rouge, dont l'ordinateur tirera l'essence pour agir en conséquence.

Le procédé tel que décrit est particulièrement adapté au pilotage de modèle réduit en appartement.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1-Procéde d'autuguidage d'un véhicule sur un circuit balisé caractérisé en ce que la commande de - la direction des roues est corrigée cn permanence d'après l'analyse de la détection de 2 rangées de réflecteurs à l'aide d'un rayon lumineux, émis et reçu par le vehlcule, balayant rapidement le champ de progression de celui-ci.

2-Procédé selon revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un couple émetteur-récepteur de rayon lumineux passant au travers de lentilles concentrant l'émission et convergeant la réception.

3-Procéde selon revendication 1 et 2 caractérisé en ce qu'un mi roir incliné à 45',par rapport au rayon lumineux incident, tournant à grande vitesse suivant un axe parallèle au rayon, qui est réfléchi dans un plan hortogonal, balayant celui-ci sur 360*.

4-Procédé selon revendication 1 à 3 caractérisé par le référencement du balayage par un détecteur lisant un secteur solidaire du miroir.

5-Procéde selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé par l'enregistrement, à chaque écho du à un réflecteur, de la position d'un chronomêtre lancé par la détection de la référence du miroir.

6-Procedé selon la revendication précédente caractérisé en ce que les enregistrements des temps des deux échos extrêmes sont utilisés en comparant leur moyenne arithmétique à la moitié du temps qu'il a fallu pour scruter le champ d'action, pour activé la direction proportionnellement et dans le sens du décalage.

7-Procédé selon la revendication 1 et 5 caractérisé en ce que balises émettrices déterminent le parcourt d'un véhicule en liaison avec des réflecteurs.

8-Procede selon les revendications 1 et 7 caractérisé par l'emploi de balises active à émission codée pour transmettre des informations au véhicule.

9-Procéé selon revendication 1 caractérisé en ce que la position de la direction est signalée par un groupe de photo détecteur.

10-Procedé selon revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'une radio commande pour influencer la progression automatique.