SE448787B

SE448787B - AUTOMATIC WAGON

Info

Publication number: SE448787B
Application number: SE7910372A
Authority: SE
Inventors: S Ahlbom
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1979-02-05
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1987-03-16
Also published as: SE7900993L; JPS6339923B2; JPS55112610A; SE419583B; SE7910372L

Description

448 787 2 mitt under fordonet. I denna ansökans beskrivning noteras att" vagnen är försedd med en körsträckedetektor, som är anordnad att mäta fordonets tillryggalagda sträcka. Detektorn består av ett kugghjul, som är fast monterat vid ett av fordonshjulen, jämte en avkännare, ej närmare beskriven, vilken avkänner kug- garnas förbipassage under färd, varvid den tillryggalagda sträckan är proportionell mot antalet förbipasserade kuggar. 448 787 2 in the middle of the vehicle. In the description of this application it is noted that "the carriage is provided with a mileage detector, which is arranged to measure the distance traveled of the vehicle. the passing of the teeth while traveling, the distance traveled being proportional to the number of teeth passed.

Erfarenheten i praktisk drift av fordon såsom gaffel- truckar och olika slag av vagnar, som följer spår av elektrisk slingtyp har varit mycket goda. Mycket sofistikerade system har kunnat byggas upp, med vilka tid och arbete sparas. Det är emellertid naturligt att dessa system i första hand och hittills fått sin tillämpning där förhållandena varit uppen- bart tacksamma, i form av lätthet att anordna elektriska sling- banor och förefintlighet av arbetsuppgifter som sällan ändras.The experience in practical operation of vehicles such as forklifts and various types of trailers, which follow tracks of the electric loop type, has been very good. Very sophisticated systems have been built, which save time and effort. However, it is natural that these systems have primarily and hitherto been applied where the conditions have been obviously grateful, in the form of ease of arranging electrical loop paths and the presence of tasks that rarely change.

Dylika förhållanden finnes emellertid ej alltid, det är i många fall både svårt och dyrt att lägga ned de banorna bestäm- mande kablarna, och man kan ha behov av ett flexibelt system eller många olika rörelseprogram för vagnarna, vilket skulle medföra ett synnerligen vidlyftigt system av slingor, medfö- rande inte minst svårigheter för vagnarna att hålla reda på de olika signalerna från golvet utan att förväxla dem.However, such conditions do not always exist, it is in many cases both difficult and expensive to lay the cables determining the paths, and one may need a flexible system or many different movement programs for the carriages, which would result in an extremely extensive system of loops, not least causing difficulties for the carriages to keep track of the various signals from the floor without confusing them.

Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett system, där dessa nackdelar kan väsentligen elimineras. Enligt den ansats som kan föreslås med ett sådant syfte i sikte bör alltså "spårbundenheten" i vidaste bemärkel- se elimineras och vagnen bringas att följa en förutbestämd bana, som föreligger såsom information i någon form, befintlig i vagnen själv. Enligt uppfinningen skall därför en själv- gående vagn fungera efter principen "död räkning" med utgångs- punkt från information om tillryggalagd sträcka och riktning och styras med hjälp av en kombination av dylik information.It is therefore an object of the present invention to provide a system in which these disadvantages can be substantially eliminated. According to the approach that can be proposed for such a purpose in sight, the "track binding" should in the broadest sense be eliminated and the carriage be made to follow a predetermined path, which exists as information in some form, existing in the carriage itself. According to the invention, therefore, a self-propelled carriage must function according to the principle of "dead count" on the basis of information on distance traveled and direction and be controlled by means of a combination of such information.

Detta utesluter ej nödvändigheten att åtminstone någon gång ibland avkänna vagnens verkliga läge, vilket kan ske ge- nom någon av de kända metoderna. Det går nämligen ej att räkna med en perfekt precision vid körning under "död räkning", utan en då och då utförd uppdatering är nödvändig. Man kan även tänka sig att vagnen under vissa stycken av en bana följer ett "spår" och för övrigt arbetar med "död räkning".This does not exclude the need to at least occasionally detect the actual position of the carriage, which can be done by any of the known methods. Namely, it is not possible to count on perfect precision when driving under "dead count", but an occasional update is necessary. It is also conceivable that the carriage follows a "track" during certain sections of a track and otherwise works with a "dead count".

Uppfinningens fördelar och syften uppnås genom en självgående vagn, som företer de i patentkrav l angivna känne- i 448 787 tecknen. Principen för vagnens funktion"kan utan begränsande' syfte och i korthet förklaras på följande sätt.The advantages and objects of the invention are achieved by a self-propelled carriage which exhibits the features of claim 448,787. The principle of the function of the carriage "can be explained without limitation" purpose and in brief in the following way.

Vagnen, som har styrhjul och drivande hjul, är försedd med t.ex. två mot underlaget rullande, frilöpande hjul, före- trädesvis anordnade på i rymden sammanfallande axlar och placera- de på var sin sida av fordonet. Dessa mäthjul, som kan men ej be- höver vara lastbärande är försedda med var sin anordning, som mäter avrullad sträcka. Om vagnen rullar rakt fram, kommer de mätta sträckorna i det enklaste fallet att bli lika stora, men om vagnen rör sig efter en krökt bana, så kommer mätvärdena att bli olika. Det är möjligt att med dessa mätvärden fast- ställa vagnens faktiska läge, åtminstone om kontinuerligt upp- tagna data föreligger. I praktiken kommer man att mäta de av- rullade sträckorna med bestämda och någorlunda korta intervall, tillräckligt korta för att den under varje intervall tillrygga- lagda sträckan skall kunna med god approximation beskrivas som en cirkelbåge. Den döda räkningen utgör då i princip en be- skrivning av tillryggalagd trajektoria bestämd av en summering av dylika cirkelbågar med olika krökningsradier, varigenom lä- get i varje ögonblick är beräkningsbart. Det är även möjligt att anordna vägmätningen på annat sätt än genom två vagnfasta hjul, varom mera sedan. Funktionen enligt förstnämnda utföran- de kommer emellertid först att genomgås.The trolley, which has steering wheels and driving wheels, is equipped with e.g. two free-running wheels rolling towards the ground, preferably arranged on axles coinciding in space and placed on opposite sides of the vehicle. These measuring wheels, which can but do not have to be load-bearing, are each provided with a separate device which measures rolled distance. If the trolley rolls straight ahead, the measured distances will in the simplest case be the same size, but if the trolley moves along a curved path, the measured values will be different. It is possible to use these measured values to determine the actual position of the trolley, at least if continuously recorded data is available. In practice, the unrolled distances will be measured at fixed and reasonably short intervals, short enough that the distance traveled during each interval can be described with good approximation as an arc of a circle. The dead count then constitutes in principle a description of the trajectory traveled, determined by a summation of such arcs of circles with different radii of curvature, whereby the position at any moment is calculable. It is also possible to arrange the road measurement in another way than through two wagon-fixed wheels, of which more later. However, the function according to the first-mentioned embodiment will first be reviewed.

Om vi sålunda antar att under rörelse efter en cirkel- båge vagnens mätande vänsterhjul rullat sträckanilxv och höger- hjulet Axh samt att avståndet mellan hjulen är a, så inses genom elementära geometriska överväganden att längden av den tillryggalagda cirkelbågen med radien r och från kröknings- centrum upptagande vinkeln(1, kan skrivas: AX + AX ra: _lL___1_ (1) 2 medan krökningsradien erhålles av uttrycket Ax + ax -r = É __É_____X (2) A-xh fßxv När det gäller att styra vagnen efter en bestämd trajek- tcria med hjälp av död räkning kan man tänka sig flera möjlig- _heter att åstadkomma detta. I och med att koordinaterna för vagnen är kända 1 något koordinatsystem, kan dess läge och riktning genom koordinattransformation fastställas 1 varje 448 787 *I annat koordinatsystem. Man kunde för en enkel styrprincip taga fasta på en i förhållande till vagnens egna koordinater fast punkt, belägen framför densamma i åkriktningen, samt beräkna dess avvikelse från en tänkt börtrajektoria i rummet och låta avståndet mellan den så bestämda punkten och börtrajektorian bestämma utslaget för ett styrhjul. Denna styrprincip är känd vid anläggningar med "spår" bestående av slingor i golvet, och styrprincipen brukar familjärt kallas "tummen i spåret". Styr- ekvationen kan då göras utomordentligt enkel, och vinkeln för vagnens styrande hjul kan göras direkt proportionell mot den fastställda avvikelsen mellan den beräknade, vagnfasta punkten och den trajektoria som man vill följa.If we thus assume that during movement after an arc of a circle the measuring left wheel of the carriage stretched stretch anilxv and the right wheel Axh and that the distance between the wheels is a, then it is realized by elementary geometric considerations that the length of the circular arc the recording angle (1, can be written: AX + AX ra: _lL___1_ (1) 2 while the radius of curvature is obtained by the expression Ax + ax -r = É __É _____ X (2) A-xh fßxv When it comes to steering the carriage after a certain trajectory with the aid of a dead count, several possibilities can be imagined to achieve this, since the coordinates of the carriage are known in some coordinate system, its position and direction can be determined by coordinate transformation in each 448 787 * In another coordinate system. a simple guiding principle to take hold of a fixed point in relation to the carriage's own coordinates, located in front of it in the direction of travel, and calculate its deviation from an imaginary stocking ejector in the room and letting the distance between the point so determined and the setpoint adjuster determine the deflection of a steering wheel. This guiding principle is known in facilities with "tracks" consisting of loops in the floor, and the guiding principle is usually known as the "thumb in the track". The steering equation can then be made extremely simple, and the angle of the wagon's steering wheel can be made directly proportional to the determined deviation between the calculated, wagon - fixed point and the trajectory that you want to follow.

Enligt en föredragen styrmetod har vi emellertid velat bättre utnyttja de mätvärden som föreligger från de två mät- hjulen, och särskilt vagnens vinkelställning eller attityd i förhållande till börtrajektorian. Om vi sålunda antar att attityden vid början av ett mätintervall av det nämnda, kort- variga slaget, där rörelsen kan approximeras med en cirkelbåge, är “P1 och vid dess slut är 'P2 och avståndet mellan börtrajekto- rian och mittpunkten mellan mäthjulen före intervallet är sl och efter detta är sz, samt börtrajektorian med hänsyn till dess radie motsvaras av ett grundvärde för styrhjulsvinkahiö , så kan vi vid intervallets slut beräkna ett nytt, lämpligt värde Ö för styrhjulsvinkeln genom uttrycket “P2'5°1 +c_s2+dS2"S1 At At e 1 om s och P har samma + gg e { teckenz 2 O i annat fall e + f . (ög-öa) (a) där a, b, c, d, e, f är konstanter i styrekvationen, At är längden för tidsintervallet och ¶ë är det faktiskt före- liggande värdet på styrhjulsvinkeln. Ö = a .'P2 + b + Om nu konstanterna i denna styrekvation är lämpligt avpassade, så erhålles en stabil och välavvägd följning av normalt förekommande trajektorior.According to a preferred steering method, however, we have wanted to make better use of the measured values available from the two measuring wheels, and in particular the carriage's angular position or attitude in relation to the set-point trajectory. Thus, if we assume that the attitude at the beginning of a measuring interval of the mentioned, short-lived kind, where the motion can be approximated by an arc of a circle, is 'P1 and at its end' P2 and the distance between the setpoint trajectory and the midpoint between the measuring wheels before the interval is sl and after this is sz, and the setpoint trajectory with respect to its radius corresponds to a basic value for steering wheel angle height, we can at the end of the interval calculate a new, suitable value Ö for the steering wheel angle by the expression "P2'5 ° 1 + c_s2 + dS2" S1 At At e 1 if s and P have the same + gg e {teckenz 2 O otherwise e + f. (Eye-island) (a) where a, b, c, d, e, f are constants in the control equation, At is the length of the time interval and ¶ë is the actual present value of the steering wheel angle Ö = a .'P2 + b + If the constants in this steering equation are suitably adjusted, a stable and well-balanced follow-up of normally occurring trajectories is obtained.

Normalt är börvärdestrajektorian upplagd som en serie efter varandra följande segment bestående av räta linjer och cirkelbågar som skall följas av den självgående vagnen, och IJ; 5 i 448 787 genom den successivt framkommande informationen från de båda mäthjulen kan vagnen styra in sig däremot. Om banan är sluten, är det lämpligt att på något parti därav, företrädesvis på en rak- sträcka, anordna en markering i golvet av tidigare känt slag, varigenom uppdatering av koordinaterna sker.Normally, the setpoint trajectory is laid out as a series of successive segments consisting of straight lines and arcs to be followed by the self-propelled carriage, and IJ; 5 in 448 787 through the successively emerging information from the two measuring wheels, the carriage can steer towards it. If the track is closed, it is suitable to arrange a marking in the floor of a previously known type on some part thereof, preferably on a straight line, whereby the coordinates are updated.

I Vid fastställande av banan kan det vara lämpligt, sär- skilt vid relativt smä krökningsradier, att banan ej direkt tillåtes övergå från exempelvis ett rätlinjigt avsnitt till en viss krökningsradie. Detta följer bland annat av den plötsligt uppträdande acceleration i sidled som en dylik ändring skulle medföra, med åtföljande påkänningar på vagnen och dess even- tuella last. Ett motsvarande problem har mött järnvägskonstruk- törerna, och den där funna lösningen kan lämpligen användas även för spårlösa vagnar. Man använder därvid en s.k. över- gångskurva, där krökningens derivata är konstant, och lösningen på detta ortsproblem är i ett rätvinkligt koordinatsystem en ekvation av tredje graden. Se uppslagsordet "Krümmungs- verhältnisse der Eisenbahnen" i Lueger: "Lexicon der gesamten Technik", andra upplagan (1904).When determining the path, it may be appropriate, especially at relatively small radii of curvature, that the path is not directly allowed to transition from, for example, a rectilinear section to a certain radius of curvature. This follows, among other things, from the sudden onset of lateral acceleration that such a change would entail, with concomitant stresses on the trolley and its possible load. A similar problem has been encountered by the railway designers, and the solution found there can suitably also be used for trackless wagons. A so-called transition curve, where the derivatives of the curvature are constant, and the solution to this local problem is in a right-angled coordinate system an equation of the third degree. See the entry "Krümmungs- verhältnisse der Eisenbahnen" in Lueger: "Lexicon der gesamten Technik", second edition (1904).

Enligt ett för närvarande föredraget utföringsexempel utgöres den självgående vagnen av en gaffeltruck med tvâ mät- 'hjul och ett styrhjulsmedel, fungerande i princip som ett tred- je, enda styrhjul men sammansatt av två med en parallellstags- anordning sammankopplade hjul, utgörande vagnens drivhjul.According to a presently preferred embodiment, the self-propelled trolley consists of a forklift truck with two measuring wheels and a steering wheel means, functioning in principle as a third, single steering wheel but composed of two wheels connected to a parallel stay device, constituting the trolley drive wheels.

Dessa båda hjul är tillika drivhjul samt är svängbara medelst en styrinrättning. På grund av att två styrande hjul förelig- ger är det därvid lämpligt att vid beräkningarna använda, ej de båda hjulens faktiska styrvinkel utan en teoretisk styrvinkel för ett tänkt, enkelt hjul med samma placering på vagnen. Ef- tersom varje dylik teoretisk styrvinkel motsvaras av ett be- stämt faktiskt styrvinkelläge, är det då lämpligt att anordna en enkel variabel transformation, som vid det provade exemplet utföres medelst en i en styrdator inmatad funktionstabell men som i och för sig kan åstadkommas genom mekaniska nomogramme- del eller pâ annat dylikt sätt.These two wheels are also drive wheels and can be swiveled by means of a steering device. Due to the presence of two steering wheels, it is suitable to use, not the actual steering angle of the two wheels in the calculations, but a theoretical steering angle for an imaginary, simple wheel with the same location on the trolley. Since each such theoretical control angle corresponds to a certain actual control angle position, it is then suitable to arrange a simple variable transformation, which in the tested example is carried out by means of a function table entered in a control computer but which per se can be achieved by mechanical nomogram part or otherwise.

' Det kan noteras att det ej är nödvändigt att låta mät- hjulen vara bärande, utan de kan även vara frilöpande helt självständigt. Likaså behöver de ej nödvändigtvis ha samman- fallande rotationsaxlar utan kan ha förskjutet läge i förhållan- 448 787 de till vagnens huvudsakliga framåtriktning. I själva verket är det inte ens nödvändigt att mäthjulens axlar är parallella, om de är så anordnade, att en rörelse vinkelrätt mot resp. axel leder till slåpning utan rotation. Det kan då vara lämpligt att förse hjul- periferierna med rullar eller liknande, med axlar riktade i omkret- sens lokala riktning, vilket underlättar dylik släpning. Att mäthjul släpar i en riktning och roterar i en däremot vinkelrät riktning är för övrigt känt vid planimetrar.It can be noted that it is not necessary to let the measuring wheels be load-bearing, but they can also be free-running completely independently. Likewise, they do not necessarily have coincident axes of rotation but may have an offset position in relation to the main forward direction of the carriage. In fact, it is not even necessary that the axes of the measuring wheels be parallel, if they are so arranged that a movement perpendicular to resp. shaft leads to slackening without rotation. It may then be appropriate to provide the wheel peripheries with rollers or the like, with axles directed in the local direction of the circumference, which facilitates such towing. It is moreover known that measuring wheels drag in one direction and rotate in a direction perpendicular to it.

Ett annat sätt att mäta tillryggalagd väg i två dimensioner är att anordna en "boll" i ett med rullar försett säte och låta den vila mot underlaget och under förflyttning såvitt möjligt utan att slira rulla emot underlaget. Om man då anordnar mäthjul som utan att slira avmäter alla rörelser utefter två storcirklar till bollens säte, så kan man få värden på förflyttningen utefter två olika riktningar.Another way of measuring the distance traveled in two dimensions is to arrange a "ball" in a seat provided with rollers and let it rest against the ground and during movement as far as possible without slipping rolling against the ground. If you then arrange measuring wheels which without slipping measure all movements along two large circles to the ball's seat, you can get values for the movement along two different directions.

Om dessa storcirklar är vinkelräta mot_varandra, kan man direkt er- hålla förflyttningen i en k- och en y-koordinat, vinkelräta mot var- andra. Ännu ett sätt att hålla reda på vagnens tillryggalagda väg är att i stället för två fasta mäthjul använda ett enda, fritt svängbart hjul, vars avrullade sträcka mätes och vars vinkelläge mätes i varje ögonblick. Som kommer att framgå nedan, kan de därvid erhållna mätvär- dena behandlas på ett ganska analogt sätt.If these major circles are perpendicular to each other, you can directly obtain the displacement in a k- and a y-coordinate, perpendicular to each other. Another way to keep track of the distance traveled by the trolley is to use instead of two fixed measuring wheels a single, freely swivel wheel, the unrolled distance of which is measured and the angular position of which is measured at each moment. As will be seen below, the measured values obtained can be treated in a fairly analogous manner.

Ett utföringsexempel kommer nu att beskrivas i anslutning till ritningarna. Fig. 1 visar en gaffeltruck av det slag som kommit till användning. Fig. 2 visar, delvis i blockschemaform, en trehjulig själv- gående vagn, fungerande enligt uppfinningens principer. Fig. 3 visar ett alternativt utföringsexempel. Fig. U visar ett alternativt utfö- rande, där vagnens rörelse mätes med ett svängbart hjul försett med vinkelmätning. Fig. 5 är ett diagram, som visar hur det svängbara hjulet enligt fig. H användes för att bestämma vagnrörelsens krök- ning och tillryggalagt avstånd.An embodiment will now be described in connection with the drawings. Fig. 1 shows a forklift truck of the type used. Fig. 2 shows, partly in block diagram form, a three-wheeled self-propelled carriage, operating according to the principles of the invention. Fig. 3 shows an alternative embodiment. Fig. U shows an alternative embodiment, where the movement of the trolley is measured with a swivel wheel provided with an angular measurement. Fig. 5 is a diagram showing how the swivel wheel according to Fig. H was used to determine the curvature of the carriage movement and the distance traveled.

I fig. 1 visas en gaffeltruck av till stor del konventionellt slag, som därför ej behöver beskrivas i detalj. I princip fungerar vagnen som en trehjuling, även om det styrande hjulet 1 i själva ver- ket består av två nära varandra anordnade, parallellstagskopplade hjul (ej visat). Två parallella, icke drivande hjul 2, 5 med massiva gummiringar bär tillsammans med hjulet 1 vagnen.Fig. 1 shows a forklift truck of a largely conventional type, which therefore does not need to be described in detail. In principle, the trolley functions as a tricycle, even though the steering wheel 1 in fact consists of two closely arranged, parallel bracket-connected wheels (not shown). Two parallel, non-driving wheels 2, 5 with solid rubber rings together with the wheel 1 carry the trolley.

Hjulen 2 och 3 är försedda med tandkransar, som ej är synäiga 448 787 i denna figur och avkännes av avkännare U. Av figuren framgår vidare att styrningen av styrhjulet 1 sker via styrdon med ett kugghjul 5 och en detta påverkande styrmotor 6.The wheels 2 and 3 are provided with ring gear, which are not visible 448 787 in this figure and are sensed by sensor U. The figure further shows that the steering of the steering wheel 1 takes place via steering gear with a gear wheel 5 and a steering motor 6 influencing it.

Styrinrättningen framgår tydligare av den schematiska fig. 2.The control device is clearer from the schematic Fig. 2.

Vi ser att hjulen 2 och 3 har tandkransar 20 och 30, vilka roterar solidariskt med dessa hjul. Till varje tandkrans hör en i vagnen monterad avkännare N, i detta fall av magnetiskt slag. Givetvis kan även optiska avkännare användas. g Signaler från avkännarna motsvarande riktning och storlek av förflyttningar går via ledarpar HO resp. H1 till räknare för höger och vänster hjul, som sitter i en centralenhet 8 och är betecknade 9 och 10. En beräkningsenhet 11 utför beräkningar enligt uttrycken (1), (2) och (3) ovan och framräknar därigenom med ledning av en inläst trajektoría vad styrhjulsvinkel som bör inställas. Informationen, som hittills beräknats digitalt, omvandlas i en D/A-omvandlare 12 och överföras via en ledning 80 till en DC~servo lä, som avger driv- ström till en motor 6, som vrider styrhjulet 1 till lämp1igt_vinkel- läge. Hjulet 1 är även försett med drivkraft för fordonets framdrivan- de, vilket ej är visat i figuren.We see that the wheels 2 and 3 have toothed rings 20 and 30, which rotate in solidarity with these wheels. Each ring gear includes a sensor N mounted in the carriage, in this case of a magnetic type. Of course, optical sensors can also be used. g Signals from the sensors corresponding to the direction and magnitude of movements go via conductor pairs HO resp. H1 to the right and left wheel counters, which are located in a central unit 8 and are designated 9 and 10. A calculation unit 11 performs calculations according to expressions (1), (2) and (3) above and thereby calculates with the aid of a loaded trajectory. what steering wheel angle should be set. The information, which has hitherto been calculated digitally, is converted in a D / A converter 12 and transmitted via a line 80 to a DC servo relay, which delivers drive current to a motor 6, which turns the steering wheel 1 to a suitable angular position. The wheel 1 is also provided with driving force for the vehicle's propulsion, which is not shown in the figure.

Styrhjulets faktiska vinkelläge avkännes av en digitalt verkan- de avkännare 7, som i och för sig kan vara av samma allmänna typ som den kombination som används för mäthjulen. ' Funktionen av anordningen i fig. 2 kan förklaras på följande sätt. När vagnen flyttas rör sig framhjulen. Varje hjul har en givare H som genererar ett pulstâg som indikerar förflyttningens riktning och storlek. Pulståget omvandlas till en 8 bitars räknare 9 eller 10, som räknas upp vid rörelse framåt och ner vid rörelse bakåt.The actual angular position of the steering wheel is sensed by a digitally acting sensor 7, which in itself can be of the same general type as the combination used for the measuring wheels. The operation of the device of Fig. 2 can be explained as follows. When the trolley is moved, the front wheels move. Each wheel has a sensor H that generates a pulse train that indicates the direction and size of the movement. The pulse train is converted into an 8-bit counter 9 or 10, which is counted up when moving forward and down when moving backwards.

Räknarna täcker med sina 8 bitar talområdet 0-255 (decimalt).The counters cover with their 8 bits the number range 0-255 (decimal).

Vid framåtrörelse erhålles då overflow när räknaren överstiger 255.When moving forward, overflow is obtained when the counter exceeds 255.

Räknaren börjar då om igen från 0. Motsvarande sker bakåt, när räkna- ren kommer till 0 blir nästa värde 255 vid fortsatt rörelse bakåt.The counter then starts again from 0. The same happens backwards, when the counter reaches 0, the next value is 255 with continued movement backwards.

Räknarna är kopplade till datorn via en 8 bitars parallellin- gång (per räknare) eller på annat lämpligt sätt. Datorn kan då med hjälp av successiva avläsningar avgöra hjulens rörelser.The counters are connected to the computer via an 8-bit parallel input (per counter) or in another suitable way. The computer can then, with the aid of successive readings, determine the movements of the wheels.

Svagheten-med detta system är att datorn inte säkert kan säga ät vilket håll hjulet rört sig. Antag t.ex. att en räknare vid en avläsning har värdet 0. Vid nästa avläsning är värdet 100. Har hjulet i detta fall rört sig framåt så att räknaren har antagit värdeng 448 787 -.~ 0, 1, 2, ... 99, 100 eller bakåt med värdena 0,255, 254,,.. 101, 100? Detta problem löses genom att välja en upplösning hos räknaren och en avläsningsfrekvens i datorn så att man i valet mellan de två möjliga fallen alltid med säkerhet väljer rätt. En lösning som till- lämpas i det aktuella fallet är att avläsningarna göres så tätt att man alltid vet att hjulet inte rört sig mer än motsvarande räknarens halva talområde.The weakness-with this system is that the computer can not safely say eat which direction the wheel is moving. Suppose e.g. that a counter at one reading has the value 0. At the next reading the value is 100. Has the wheel in this case moved forward so that the counter has assumed a value 448 787 -. ~ 0, 1, 2, ... 99, 100 or backwards. with the values 0.255, 254 ,, .. 101, 100? This problem is solved by choosing a resolution of the calculator and a reading frequency in the computer so that in the choice between the two possible cases you always choose correctly with certainty. A solution that is applied in the current case is that the readings are made so close that it is always known that the wheel does not move more than the corresponding half-range of the calculator.

Följande X1 X2 AX OITIX Om beräkníngsmetod'användesz = räknarens värde vid avläsning 1 = dito avläsning 2 = hjulets förflyttning (pos framåt, neg bakåt) 2-X1 go x2~x1< 0 Ian lax! Ißxl IAXI ¿128 <128 2128 <128 sätt sätt sätt sätt AX = X2-x1j256 AX = X2-X1 Ax = +(x2-X1 + 256) AX = X2-X1 Nedan följer en kortfattad och principiell beskrivning av da- torprogrammets uppbyggnad avseende beräkning av styrhjulsvinkel från framhjulsräknarna.The following X1 X2 AX OITIX If the calculation method was usedz = the value of the calculator when reading 1 = ditto reading 2 = the movement of the wheel (pos forward, neg backwards) 2-X1 go x2 ~ x1 <0 Ian lax! Ißxl IAXI ¿128 <128 2128 <128 way way way way AX = X2-x1j256 AX = X2-X1 Ax = + (x2-X1 + 256) AX = X2-X1 The following is a brief and principled description of the structure of the computer program regarding calculation of steering wheel angle from the front wheel counters.

Initiering: f1 = 0 si p= 0 Axh = 0 AX = 0 åg = arctan (d/R) At = 0 Loop: avläs hjulräknare och klocka ackumulera Axh, Axv, At beräkna K = ( Axh+Axv)/2 beräkna W = ( Axh-Axv)/a beräkna ß = k/R om K 2 beräkningsintervallz beräkna V2 = W1:+ x-A beräkna §2 = S1 + K (91/2 + 92/2) beräkna P2 = (P2 - 01)/At beräkna' šz = (S2 - S1)/At beräkna Ö = .... ställ ut beräknat ne )~ 448 787 sätt P ä 214m H n n Axh = AX = V At = ll OOCJOOÛI_% I\JI\J slut loop.Initialization: f1 = 0 si p = 0 Axh = 0 AX = 0 åg = arctan (d / R) At = 0 Loop: read wheel counter and clock accumulate Axh, Axv, At calculate K = (Axh + Axv) / 2 calculate W = (Axh-Axv) / a calculate ß = k / R if K 2 calculation intervals calculate V2 = W1: + xA calculate §2 = S1 + K (91/2 + 92/2) calculate P2 = (P2 - 01) / To calculate 'šz = (S2 - S1) / To calculate Ö = .... set out calculated ne) ~ 448 787 set P ä 214m H nn Axh = AX = V At = ll OOCJOOÛI_% I \ JI \ J slut loop .

Som framgår av ovanstående, är det lämpligt att givaren Ä kan indikera både antalet kuggar på kugghjulen 20 och 30 och den riktning som mäthjulen tillryggalägger. Givare med dylik funktion är kända, vilka fungerar genom att det föreligger två givarenheter, som detek- terar kuggarna med viss fasförskjutning, varav man utan vidare kan få fram riktningar Idet beskrivna exemplet har använts en kommersiellt tillgänglig givartyp betedqmd Airpax 1U-0002.As can be seen from the above, it is suitable that the sensor Ä can indicate both the number of teeth on the gears 20 and 30 and the direction that the measuring wheels travel. Sensors with such a function are known, which function in that there are two sensor units, which detect the teeth with a certain phase shift, from which directions can be obtained without further ado. In the example described, a commercially available sensor type called Airpax 1U-0002 has been used.

Ett annat utföringsexempel visas i fig. 3, där i stället för konstruktionen med två fasta bärhjul och ett styrhjul, drivning och styrning sker samtidigt genom två hjul 103 och 100 med var sin motor 105, 106. De båda hjulen tjänar samtidigt som mäthjul och är försed- da med tandkransar och avkännare som i det förra exemplet. I vagnen 100 ingår vidare två hjul 101, 102, placerade vid ändarna, vilka är enbart medrullande och fritt svängbara länkhjul. Exemplet är i förs- ta hand visat för att demonstrera att uppfinningen även är tillämpbar när styrningen sker genom differentíell drivning av två hjul på sam- manfallande axlar, och i många praktiska fall kan det kanske vara lämpligt att separera mätning och drivning till olika hjul, med hän- syn till risken för fel genom slirning av ett drivande hjul.Another embodiment is shown in Fig. 3, where instead of the construction with two fixed support wheels and a steering wheel, driving and steering takes place simultaneously through two wheels 103 and 100, each with its own motor 105, 106. The two wheels serve simultaneously as measuring wheels and are equipped with toothed rings and sensors as in the previous example. The carriage 100 further includes two wheels 101, 102, located at the ends, which are only co-rolling and freely pivoting castors. The example is shown primarily to demonstrate that the invention is also applicable when the steering is by differential drive of two wheels on coincident axles, and in many practical cases it may be appropriate to separate measurement and drive into different wheels. with regard to the risk of failure by slipping a driving wheel.

Beräkningsfunktionen är i det i fig. 3 visade exemplet ganska analog med den föregående, i det att död räkning genomföres genom sampling av till mäthjul kopplade räknare, ingående i en beräknings- enhet 107. För detta speciella fall måste styrningen ske genom diffe- rentiell styrning av motorerna 105 och 106, vilket medför behov av differentíalenheten 108, som ger ifrån sig två utsignaler, som mottas av var sin motordrivenhet 109, 110. Svängning sker då genom olika matning till de_båda motorerna, och om dessa erhåller lika matning med omvändäförtecken, så kommer vagnen 100 tydligen att svänga kring en punkt belägen mitt emellan hjulen 103, 10U.In the example shown in Fig. 3, the calculation function is quite analogous to the previous one, in that dead counting is performed by sampling counters connected to measuring wheels, included in a calculation unit 107. For this special case, the control must take place by differential control. of the motors 105 and 106, which entails the need for the differential unit 108, which emits two output signals, which are each received by the motor drive unit 109, 110. Oscillation then takes place by different supply to the two motors, and if these receive equal supply with reverse signs, then the carriage 100 will apparently pivot about a point located midway between the wheels 103, 10U.

I fig. Ä visas ett utföringsexempel, där i stället för vagn- 448 787 fasta mäthjul användes ett svängbart mäthjul 2', försettnmed vinkel- mätdon 30'. Liksom i tidigare exempel är mäthjulet försett med en tandkrans 20' och motsvarande mätdon för avrullad sträcka. Behand- lingsenheten 8' har en vinkelmätande enhet 10' och en hjulräknare 9'. Beräkningsenheten 11' fungerar givetvis något annorlunda, vilket kommer att förklaras med hänvisning till fig. 5.Fig. Ä shows an exemplary embodiment in which a pivotable measuring wheel 2 'is used instead of carriage 448 787 fixed measuring wheels, provided with angle measuring device 30'. As in previous examples, the measuring wheel is provided with a ring gear 20 'and the corresponding measuring device for unrolled distance. The treatment unit 8 'has an angle measuring unit 10' and a wheel counter 9 '. The calculation unit 11 'of course functions somewhat differently, which will be explained with reference to Fig. 5.

Fig. 5 visar schematiskt hur mätningen tillgår. Som framgår av redogörelsen ovan för datorprogrammets uppläggning, är det till- räckligt om man i stället för A xh och tšxv går in med värden på K, Û ochfš, vilka låter sig beräkna av de båda mätvärden som erhålles från mäthjulet 2', nämligen avrullade sträckan A SM och vinkeln Y enligt figuren, under en tid A t.Fig. 5 schematically shows how the measurement is performed. As can be seen from the description above of the layout of the computer program, it is sufficient to enter values of K, Û and fš instead of A xh and tšxv, which can be calculated from the two measured values obtained from the measuring wheel 2 ', namely unrolled the distance A SM and the angle Y according to the figure, for a time A t.

Vi ser av fig. 5 att hjulet 2' bildar vinkeln Y mot fordonets huvudaxel. För att kunna gå in i samma beräkningssystem som för två- hjulsmätningen erfordras nu en koordínattransformation, så att den förflyttning under tiden At som registrerats med de två storheterna ASM och'X , skall kunna uttryckas i termer av vagnens förflyttnhgs- komponent K i framåtriktningen, dess svängnhgsvinkel B kring sväng- ningscentrum 0 och dess svängníngsvinkel (X kring vagnsfasta mittpunk- ten P mellan hjulen. Man inser under betraktande av fig. 5, att föl- jande erhålles: K p* A SM cos (hågen approximerad med kordan) B-_LSm ASM sinà/ * C(_ Å R.We see from Fig. 5 that the wheel 2 'forms the angle Y towards the main axis of the vehicle. In order to be able to enter the same calculation system as for the two-wheel measurement, a coordinate transformation is now required, so that the movement during the time At recorded with the two quantities ASM and'X can be expressed in terms of the carriage's movement component K in the forward direction. its pivot angle B around the pivot center 0 and its pivot angle (X around the carriage-fixed center point P between the wheels. Considering Fig. 5, it is realized that the following is obtained: K p * A SM cos (the yoke approximated by the chord) B -_LSm ASM sinà / * C (_ Å R.

ASm sin (X+v) 1? + b2 Vi ser att Ä, b och v är storheter som är konstanter och enbart beror av hjulets 2' placering i förhållande till hjulen 2 och 3, samt att man genom ovanstående uttryck kan använda bara ett svängbart hjul. Fackmannen inser att hjulet 2' i praktiken måste ha en sväng- ningsaxel i vagnen, vilken icke går genom hjulets axel, eftersom hjulet 2' ej annars kommer att följa rörelsen, samt att ovanstående beräkningar på grund härav blir något mera komplicerade på grund av att även avståndet mellan svängningsaxeln för hjulet och dess rota- tionsaxel måste tagas med i beräkningen.ASm sin (X + v) 1? + b2 We see that Ä, b and v are quantities that are constants and only depend on the position of the wheel 2 'in relation to the wheels 2 and 3, and that through the above expression only one swivel wheel can be used. Those skilled in the art will appreciate that in practice the wheel 2 'must have a pivot axis in the carriage which does not pass through the axis of the wheel, since the wheel 2' will not otherwise follow the movement, and that the above calculations will be somewhat more complicated due to the distance between the pivot axis of the wheel and its axis of rotation must also be taken into account.

Uppfinningens väsentligaste egenskap ligger däri, att man_med jämna mellanrum fastställer hur vagnen rent faktiskt ändrat sitt s 443 787 läge och sin attityd och låter styrningen av vagnen påverkas därav.The most essential feature of the invention lies in the fact that it is determined at regular intervals how the carriage has actually changed its position and its attitude, and the control of the carriage is affected thereby.

De visade mekanismerna skall därför inte betraktas som begränsande för uppfinningen, då ju en mängd olika slags styrdon och mätdon kan få sin tillämpning vid en vagn utförd enligt uppfinningens principer.The mechanisms shown should therefore not be considered as limiting for the invention, since a number of different types of control devices and measuring devices can be applied to a carriage made according to the principles of the invention.

Vid den förstnämnda utföríngsformen var avståndet mellan hju- len 2 och 3 1,129 m och avståndet mellan en linje förenande dessa å ena sidan och styrhjulet 1 å den andra var 1,ü35 m. Genom simule- ring i en analog datamaskin bestämdes lämpliga konstanter för styr- ekvationen (3). De därvid valda konstanterna är a = 2,H; b = 0,7; c = 1,ü; d = 0,6; e = 1,0 och f = 0,6, uttryokt i rationella metriska enheter.In the first-mentioned embodiment, the distance between the wheels 2 and 3 was 1.129 m and the distance between a line joining them on one side and the steering wheel 1 on the other was 1.35 m. By simulation in an analog computer, suitable constants for steering were determined - the equation (3). The constants selected thereby are a = 2, H; b = 0.7; c = 1, ü; d = 0.6; e = 1.0 and f = 0.6, expressed in rational metric units.

Genom försök har ädagalagts att det genom uppfinningen är möjligt att uppnå en praktiskt tillräcklig styrprecision. En sluten bana med flera svängar har använts, som hade banlängden ungefär 100 m. På ett ställe i banan fanns en märklinje inritad, som detekte- rades under.varje varv för att uppdatera anläggningen. Felet i för- hållande till det med död räkning fastställda, beräknade läget för vagnen var maximalt av storleksordningen 30 cm, trots den långa ban- längden, utlagd på ett industrigolv av föga idealt slag.Experiments have shown that it is possible by the invention to achieve a practically sufficient control precision. A closed track with several turns has been used, which had a track length of approximately 100 m. At one point in the track, a marking line was drawn, which was detected during each lap to update the facility. The error in relation to the calculated position for the trolley determined with dead count was a maximum of the order of 30 cm, despite the long track length, laid out on an industrial floor of a non-ideal type.

Med hänsyn till att man enligt föreliggande uppfinning tar hänsyn till ej blott vagnens rörelse utan även till dess attityd, uppkommer en skillnad i förhållande till vagnen, som följer ett spår av järnvägstyp. Det är därför väsentligt att man gör sig redo för skillnaden mellan följning av en bestämd bana, definierat som bestämd uppgift om hur hjulen tar sina kurvor, och följning av en bestämd trajektoria, vilket innebär att någon viss fast punkt i vagnen följer en viss tvådimensionell kurva i rum- met. Att begära följning av en bana ger sålunda färre frihets- grader än att begära följning av en trajektoria, i enlighet med denna definition.In view of the fact that according to the present invention one takes into account not only the movement of the carriage but also its attitude, a difference arises in relation to the carriage which follows a track of the railway type. It is therefore essential to get ready for the difference between following a specific trajectory, defined as a specific information about how the wheels take their curves, and following a specific trajectory, which means that a certain fixed point in the carriage follows a certain two-dimensional curve in the room. Requesting tracking of a trajectory thus provides fewer degrees of freedom than requesting tracking of a trajectory, in accordance with this definition.

Claims

448 78.7 “2 Patent Claims

Self-propelled wagon, equipped with steering and driving wheels, a motor for driving the driving wheel or wheels and means for steering the steering wheel or wheels, and comprising at least one wheel rolling towards the ground for measuring the distance traveled for the wagon, characterized by means for determining a change of a carriage-fixed direction in relation to a room-fixed direction, means for determining the curvature of a trajectory in space, traveled by a selected, carriage-fixed point, means for determining the distance traveled along said trajectories for the said Wagon Fixed Point, and calculation means arranged to control the said means for controlling the guiding wheel (s) as well as means for storing a predetermined load trajectory for the movement of the wagon as well as means for comparing traveled trajectories and load trajectories. means arranged to perform a position correction in for depending on said quantities relation to the predetermined setpoint trajectory and an angular correction in relation to a room-fixed direction.

Self-propelled trolley, according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two measuring wheels (2,3) rolling towards the ground, arranged on trolley-fixed bearings at different points in relation to the trolley for measuring rolled-up wheels. distances, and a calculation unit (8) arranged to calculate the deviation of the carriage from a predetermined trajectory on the basis of the measurement results of the measuring wheels and emit a control signal to the control means for performing a deviation correction.

Self-propelled carriage according to any one of the preceding claims, characterized in that the steering is arranged by a guide device (6), arranged to pivot at least one steering wheel depending on the said steering signal.

Self-propelled carriage according to claim 3, characterized in that said steering wheel is also a driving wheel. 'IVL 448 78.7

Self-propelled trolley according to claim 2, characterized in that the measuring wheels (2,3) are rotatable on axles, arranged in extension of each other, and placed on opposite sides of the trolley.

Self-propelled trolley according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the two measuring wheels each have their own ring gear (20, 30) with uniformly distributed teeth, a trolley-mounted sensor (4) being mounted at each gear ring. and the sensors are arranged to emit electrical pulses during the passage of the teeth, and that the calculation unit includes a counter (9,10) connected to each sensor, a sampling unit (in 11) arranged to sample the counters at certain intervals, means for determination of first differences, constituting the difference between resp. setting of calculators at two successive sampling times, means for calculating the mean of the first two differences, means for calculating a second difference between the first two differences to obtain an angle of oscillation, and means for dividing said mean of the first two differences by oscillation angle - the value.

Self-propelled carriage according to claim 1, characterized in that the measuring wheels (2,3) are also arranged as driving wheels and steering wheels, wherein castors (101,102) are arranged co-rolling and. freely pivotable, and wherein the measuring wheels also arranged for steering are connected to their respective motors and the calculation unit (8) is arranged to steer the combined drive, measuring and steering wheels separately, so that the steering is arranged through these differential drive of the aforementioned wheels.

Self-propelled carriage according to claim 1, characterized in that a measuring wheel (2 ') is pivotally arranged and provided with an angle measuring device, so that a value of unrolled distance (A \ SM) and a value of the setting angle (3) of the measuring wheel are obtainable. , from which values the movement of the carriage in a carriage-fixed direction, its rotation in relation to a room-fixed direction and its curvature of the trajectory actually traveled are calculable at any moment.