IT201900001647A1

IT201900001647A1 - Kit per l'aggiornamento di un veicolo a guida umana ad una modalita' di guida automatica e metodo di controllo di un veicolo a guida mista umana/automatica

Info

Publication number: IT201900001647A1
Application number: IT102019000001647A
Authority: IT
Inventors: Renato Martinetto; Hooshang Mazdak
Original assignee: Rb Poland Sp Z O O
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-05

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“KIT PER L'AGGIORNAMENTO DI UN VEICOLO A GUIDA UMANA AD UNA MODALITÁ DI GUIDA AUTOMATICA E METODO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO A GUIDA MISTA UMANA/AUTOMATICA”

La presente invenzione è relativa ad un kit per l’aggiornamento di un veicolo a guida umana ad una modalità automatica di guida.

La presente invenzione è altresì relativa ad un metodo di controllo di un veicolo a guida mista umana/automatica.

Sono noti veicoli capaci di movimentare carichi all’interno di aree operative aperte o chiuse.

Tali veicoli possono essere impiegati in una prima modalità di guida umana con utilizzatore fisico o in una seconda modalità di guida automatica senza utilizzatore fisico.

Quando impiegati nella seconda modalità, i veicoli sono denominati anche come “Automated Guided Vehicles” (AGV).

Sono noti veicoli a guida solo umana comprendenti essenzialmente una postazione per un utilizzatore e un sistema di trazione, preferibilmente elettrico, operativamente collegato ad una pluralità di ruote sterzabili.

Tali veicoli comprendono, inoltre:

- un pedale azionabile dall’utilizzatore per accelerare o decelerare il veicolo e operativamente collegato al sistema di trazione;

- uno sterzo anch’esso azionabile dall’utilizzatore per sterzare il veicolo e determinare in tal modo una traiettoria di avanzamento del veicolo stesso; e

- uno o più motori elettrici comandabili dallo sterzo e dal pedale, collegati alle ruote per variarne la velocità di avanzamento e l’orientamento, così da consentire la sterzatura del veicolo.

E’ noto l’impiego di veicoli nella modalità di guida automatica all’interno di aree operative chiuse, ad esempio all’interno di stabilimenti industriali.

Sono note svariate soluzioni per la guida automatica dei veicoli in aree operative chiuse. Tali soluzioni comprendono, ad esempio, sistemi magnetici a banda, sistemi ottici a banda, sistemi odometrici e sistemi di triangolazione con laser.

Le condizioni che naturalmente contraddistinguono le aree operative aperte, ossia all’esterno degli stabilimenti industriali, rendono insoddisfacente l’utilizzo di tali veicoli nella seconda modalità. Ciò è dovuto ad esempio alla variabilità del suolo e dell’illuminazione, alle condizioni atmosferiche e all’eventuale presenza di contaminanti.

Nei sistemi magnetici a banda e in quelli ottici a banda, le bande sono inoltre soggette a rapida usura. Il transito di altri mezzi di trasporto nelle aree operative in cui queste bande sono installate, ne causa infatti la progressiva lacerazione.

Di conseguenza, l’impiego dei suddetti veicoli nella seconda modalità di guida automatica nelle aree operative aperte rimane problematica.

E’ avvertita nel settore l’esigenza di consentire l’impiego dei veicoli nella seconda modalità di guida automatica anche nelle aree operative aperte, minimizzando gli oneri di riconfigurazione del veicolo.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un kit per l’aggiornamento di un veicolo a guida umana ad una modalità automatica di guida, il quale consenta di soddisfare l’esigenza sopra menzionata in modo semplice ed economico.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, in quanto essa è relativa a un kit per l’aggiornamento di un veicolo a guida umana ad una modalità automatica di guida secondo la rivendicazione 1.

La presente invenzione è altresì relativa a un metodo di controllo di un veicolo a guida mista umana/automatica secondo la rivendicazione 8.

Una forma di realizzazione preferita, non limitativa della presente invenzione verrà descritta a titolo di esempio in riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica di un veicolo a guida mista umana/automatica comprendente un kit per l’aggiornamento del suddetto veicolo alla modalità di guida automatica, realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e

- la figura 2 è uno schema funzionale di alcuni componenti del veicolo e del kit della figura 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2 è indicato con 1 un veicolo a guida mista umana/automatica.

Il veicolo 1 può essere impiegato:

- in una prima modalità a guida umana, in cui è comandato da un conduttore umano, preferibilmente disposto a bordo del veicolo 1 stesso, lungo un percorso P di avanzamento; oppure

- in una seconda modalità a guida automatica nota nel settore come AGV (“Automatic Guide Vehicle”), in cui è comandato in modo automatico lungo il suddetto percorso P.

In maggiore dettaglio, il percorso P può essere all’interno di un’area operativa chiusa e/o di un’area operativa aperta.

In particolare, per area operativa chiusa si intende nella presente descrizione un’area coperta, posta all’interno di un fabbricato industriale e al riparo dagli agenti atmosferici.

In modo complementare, per area operativa aperta si intende nella presente descrizione un’area non coperta, posta all’esterno di un fabbricato industriale e soggetta agli agenti atmosferici.

Il veicolo 1 comprende essenzialmente:

- un telaio 20 definente una postazione 7 per il conduttore umano;

- una pluralità di ruote 2 girevoli rispetto a relativi assi e articolate sul telaio 20 in modo da poter avanzare lungo il percorso P, e inclinare i rispettivi piani di giacitura rispetto ad una direzione fissa solidale al telaio 2 e intorno a un asse disposto verticalmente in uso;

- uno sterzo 3 azionabile dal conduttore umano per inclinare i suddetti piani di giacitura delle ruote 2 rispetto al telaio 20 e sterzare così il veicolo 1 lungo il percorso P; e

- un comando 4 di regolazione della velocità, azionabile dal conduttore umano per accelerare o decelerare il veicolo 1 in avanzamento lungo il percorso P.

Il veicolo 1 comprende, inoltre:

- un circuito 10 elettrico generale;

- uno o più motori elettrici 5 comandabili dal comando 4, elettricamente alimentati dal circuito 10 e collegati alle ruote 2 per fornire alle stesse un momento motore; e - uno o più motori elettrici 6 comandabili dallo sterzo 3, anch’essi elettricamente alimentati dal circuito 10 e collegati alle ruote 2 per consentire l’inclinazione dei rispettivi piani di giacitura e la conseguente sterzatura del veicolo 1.

Il collegamento funzionale tra lo sterzo 3 e il comando 4 con i motori elettrici 5 e 6 avviene tramite rispettivi chopper 8 e 9, alimentati dal circuito elettrico 10.

Nella fattispecie illustrata, il circuito 10 è un generatore elettrico atto a erogare una corrente continua. I chopper 8 e 9 sono dei convertitori di potenza, capaci di trasformare una tensione continua in una tensione continua di diverso valore, oppure degli inverter, capaci di trasformare una corrente continua in una corrente alternata.

In particolare, il chopper 8 regola il momento motore erogato dal motore elettrico 5, consentendo così la variazione di velocità delle ruote 2.

Il chopper 9 regola invece l’inclinazione dei piani di giacitura delle ruote 2 rispetto alla direzione fissa solidale al telaio 20.

Il veicolo 1 comprende, nella fattispecie illustrata, anche un’unità di carico 21 per il materiale da trasportare.

Tale unità di carico 21 può consistere ad esempio in uno o più rimorchi, oppure in bracci anteriori paralleli (forche).

Vantaggiosamente, il veicolo 1 comprende:

- un’unità di controllo 11 configurata per ricevere le informazioni relative al percorso P da seguire dal veicolo 1 almeno nell’area operativa aperta e nella modalità di guida automatica; e

- un sensore 12, collegato in modo funzionale all’unità di controllo 11, e atto a rilevare un primo segnale elettromagnetico relativo alla posizione del veicolo 1 almeno nell’area operativa aperta e a rendere disponibile il primo segnale elettromagnetico all’unità di controllo 11.

Nella fattispecie illustrata, l’unità di controllo 11 è un controllore logico programmabile (PLC).

Il primo segnale elettromagnetico è un segnale radio e il sensore 12 è un ricevitore di onde radio.

Nella fattispecie illustrata, l’unità di controllo 11 del veicolo 1 comprende un’interfaccia uomo/macchina 13, per l’inserimento di un’informazione associata al desiderato percorso P. Tale interfaccia 13 può essere disponibile in una posizione remota dall’unità di controllo 11 e può essere ad esempio un computer portatile o un tablet, nella modalità di guida automatica.

Il veicolo 1 comprende uno stadio di memoria 14 collegato in modo funzionale all’interfaccia 13, per l’archiviazione delle mappe e dei percorsi P di avanzamento da seguire dal veicolo 1.

Il veicolo 1 comprende, inoltre, una pluralità di moduli 16, 17 per facilitare l’interazione del veicolo 1 con l’ambiente circostante quando la modalità di guida automatica è attiva.

In particolare, il modulo 16 è un modulo di sicurezza 16 e il modulo 17 è un modulo per l’interazione con porte automatiche e semafori.

Il veicolo 1 comprende un ulteriore sensore 18 collegato all’unità di controllo 11 e atto a rilevare un secondo segnale, relativo alla posizione del veicolo 1 in un’area operativa chiusa.

Il sensore 18 interagisce con dei mezzi generatori 19 del secondo segnale relativo alla posizione del veicolo 1 in un’area operativa chiusa. I mezzi generatori 19 sono disposti lungo il percorso P.

In particolare, il sensore 18 può essere un sensore magnetico, ottico, laser o radio.

Corrispondentemente, i mezzi generatori 19 sono dei mezzi generatori di un segnale magnetico (sistemi a banda magnetica), oppure di un segnale ottico (sistemi a banda colorata), oppure di un segnale laser (sistemi a triangolazione laser) o ancora di un segnale radio (antenne radio).

Vantaggiosamente, l’unità di controllo 11 e il sensore 12 formano un kit 30 per l’aggiornamento del veicolo 1 dalla guida umana alla guida automatica.

Preferibilmente, il kit 30 è atto a consentire l’aggiornamento del veicolo 1 alla guida automatica nell’area operativa aperta.

Preferibilmente, il kit 30 comprende, inoltre, l’interfaccia 13 e/o il sensore 18.

Il kit 30 comprende, inoltre, una pluralità di antenne 15 interagenti con il sensore 12 tramite onde radio.

Le antenne 15 sono disposte lungo il percorso P del veicolo 1 e sono atte a generare rispettivi segnali radio relativi alla posizione del veicolo 1 almeno nell’area operativa aperta. Tali segnali sono captati dal sensore 12.

In uso, il veicolo 1 può essere impiegato:

- nella prima modalità a guida umana, in cui è comandato dal conduttore umano, lungo un percorso P di avanzamento; oppure

- nella seconda modalità di guida automatica, in cui è comandato in modo automatico lungo il detto percorso P.

In maggior dettaglio, il detto percorso P può essere all’interno della detta area operativa aperta e/o all’interno della detta area operativa chiusa.

Più precisamente, nel caso di guida automatica nell’area operativa aperta il sensore 12 rileva il primo segnale elettromagnetico, generato dalle antenne 15, associato alla posizione del veicolo 1 all’interno dell’area operativa aperta.

Nella forma di realizzazione illustrata, il primo segnale elettromagnetico è di tipo radio.

Successivamente, il primo segnale elettromagnetico è trasmesso all’unità di controllo 11.

Di conseguenza, sulla base del primo segnale elettromagnetico e dell’informazione, l’unità di controllo 11 comanda il circuito 10, il quale genera una corrente per l’alimentazione dei motori 5 e 6.

La corrente erogata dal circuito 10 viene quindi regolata dai chopper 8 e 9 per consentire la variazione della velocità delle ruote 2 e la variazione di inclinazione dei piani di giacitura delle ruote 2 rispetto alla direzione fissa solidale al telaio 20.

Come risultato, è possibile impiegare il veicolo 1 nella modalità di guida automatica in aree operative aperte.

Similmente, nel caso di guida automatica nell’area operativa chiusa il sensore 18 rileva il secondo segnale, generato dai mezzi generatori 19, associato alla posizione del veicolo 1 all’interno dell’area operativa chiusa.

Il secondo segnale può essere di tipo magnetico, ottico, laser o radio.

Successivamente, il secondo segnale è trasmesso all’unità di controllo 11.

Di conseguenza, sulla base del secondo segnale e dell’informazione, l’unità di controllo 11 comanda il circuito 10, il quale genera una corrente per l’alimentazione dei motori 5 e 6.

Come risultato, è possibile impiegare il veicolo 1 nella modalità di guida automatica anche in aree operative chiuse.

Vantaggiosamente, il kit 30 può essere impiegato per aggiornare il veicolo 1 dalla modalità di guida umana alla modalità di guida automatica.

Tale aggiornamento avviene applicando il sensore 12 al veicolo 1 e disponendo le antenne 15 lungo il percorso P.

In aggiunta, l’aggiornamento avviene applicando l’interfaccia 13 e il sensore 18 al veicolo 1. In tal caso, si predispongono i mezzi generatori 19 del segnale magnetico, ottico, laser o radio lungo il percorso P.

In maggior dettaglio, il kit 30 consente di comandare i mezzi motori 5, 6 e i chopper 8, 9 grazie all’inserimento nell’unità di controllo 11 del segnale e dell’informazione associata al percorso P di avanzamento nella detta modalità di guida automatica.

Nella forma di realizzazione illustrata, tale segnale proviene dal sensore 12 nel caso in cui il percorso P di avanzamento sia all’interno dell’area operativa aperta.

In particolare, il segnale proviene dal sensore 18 nel caso in cui il percorso P di avanzamento sia all’interno dell’area operativa chiusa.

L’informazione proviene, inoltre, dall’interfaccia uomo/macchina 13.

Da un esame delle caratteristiche del kit 30 e del metodo di controllo secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esse consentono di ottenere.

In particolare, è possibile aggiornare il veicolo 1 dalla modalità di guida umana alla modalità di guida automatica almeno in aree operative aperte, minimizzando gli oneri di riconfigurazione del veicolo 1.

Come risultato, è possibile impiegare il veicolo 1 anche in presenza delle condizioni avverse che caratterizzano le aree operative aperte (variabilità del suolo e dell’illuminazione, condizioni atmosferiche e presenza di contaminanti).

Ancor più in particolare, è possibile aggiornare il veicolo 1 dalla modalità di guida umana alla modalità di guida automatica in aree operative chiuse, minimizzando gli oneri di riconfigurazione del veicolo 1.

Pertanto, quando il veicolo 1 è utilizzato nella modalità di guida automatica, è impiegabile indifferentemente in aree operative aperte e chiuse.

In questo modo, la movimentazione di carichi può avvenire dalle aree operative aperte alle aree operative chiuse e viceversa, con evidenti vantaggi di flessibilità per i sistemi di trasporto dello stabilimento industriale.

Risulta infine chiaro che al kit 30 e al metodo di controllo rivendicati possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione.

In dettaglio, il sensore 12 potrebbe essere utilizzato anche nella modalità di guida automatica nell’area operativa chiusa.

Il kit 30, inoltre, potrebbe comprendere una pluralità di sensori 12, variamente posizionati. Analogamente, il kit 30 potrebbe comprendere una pluralità di sensori 18, variamente posizionati o atti a rilevare tipologie differenti di segnale (magnetico, ottico, laser, radio).

Il comando 4 di regolazione della velocità, inoltre, potrebbe essere un pedale, oppure una manopola.

Il primo segnale elettromagnetico potrebbe essere un segnale GPS e il sensore 12 potrebbe essere un ricevitore GPS. In tal caso, il sensore 12 sarebbe collegato in modo funzionale a satelliti GPS e le antenne 15 non sarebbero più impiegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Kit per l’aggiornamento di un veicolo (1) a guida umana ad una modalità di guida automatica, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un’unità di controllo (11, 13) configurata per ricevere un’informazione associata a un percorso (P) di avanzamento da seguire dal detto veicolo (1) almeno in un’area operativa aperta nella detta modalità di guida automatica; e - almeno un primo gruppo sensore (12) atto a rilevare un primo segnale elettromagnetico associato alla posizione del detto veicolo (1) almeno all’interno della detta area operativa aperta, nella detta modalità di guida automatica e a rendere disponibile detto primo segnale elettromagnetico alla detta unità di controllo (11, 13). 2.- Kit secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo segnale elettromagnetico è un segnale di tipo radio. 3.- Kit secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la detta unità di controllo (11, 13) comprende un’interfaccia uomo/macchina (13), atta a consentire l’inserimento del detto percorso (P); la detta interfaccia (13) essendo disponibile in una posizione remota dalla detta unità di controllo (11). 4.- Kit secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un secondo gruppo sensore (18) atto a rilevare un secondo segnale associato alla posizione del detto veicolo (1) all’interno di un’area operativa chiusa, nella detta modalità di guida automatica. 5.- Kit secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto secondo segnale può essere un segnale magnetico, ottico, laser o radio. 6.- Kit secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi generatori (15) del detto primo segnale elettromagnetico, atti ad essere disposti lungo il detto percorso(P). 7.- Veicolo (1) a guida mista umana/automatica, comprendente: - una pluralità di ruote (2); e - mezzi motori (5, 6) comandabili da un utilizzatore umano nella detta modalità di guida umana e configurati per generare un terzo segnale significativo della velocità di avanzamento delle ruote (2) e almeno un quarto segnale significativo dell’orientamento delle dette ruote (2), così da guidare il detto veicolo (1) lungo il detto percorso (P) di avanzamento; caratterizzato dal fatto di comprendere un kit secondo le rivendicazioni da 1 a 5; la detta unità di controllo (11, 13) essendo funzionalmente collegata ai detti mezzi motori (5, 6); i detti mezzi motori (5, 6) essendo configurati per generare i detti terzo e quarto segnale, sulla base del detto primo segnale e della detta informazione. 8.- Metodo di controllo di un veicolo a guida mista umana/automatica, comprendente le fasi di: i) comandare mezzi motori (5, 6) tramite un utilizzatore umano per controllare la velocità e l’orientamento di un pluralità di ruote rispetto a rispettivi piani verticali, in modo da guidare il detto veicolo (1) lungo un percorso (P) di avanzamento nella detta modalità di guida umana; caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: ii) inserire in un’unità di controllo (11, 13) un’informazione associata al detto percorso (P) di avanzamento da seguire nella detta modalità di guida automatica; iii) generare un segnale elettromagnetico associato almeno alla posizione del detto veicolo (1) all’interno almeno della detta area operativa aperta, nella detta modalità di guida automatica; e iv) comandare i detti mezzi motori (5, 6) nella detta modalità di guida automatica, sulla base della detta informazione e del detto segnale elettromagnetico. 9.- Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto segnale elettromagnetico è un segnale di tipo radio. 10.- Metodo secondo le rivendicazioni 8 o 9, caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: v) generare il detto segnale elettromagnetico associato alla posizione del detto veicolo (1) anche all’interno della detta area operativa chiusa, almeno nella detta modalità di guida automatica; e vi) comandare i detti mezzi motori (5, 6) nella detta modalità di guida automatica, sulla base della detta informazione e del detto segnale elettromagnetico anche all’interno della detta area operativa chiusa.