Система управления транспортным средством

 

Изобретение относится к технике автоматического управления транспортными средствами и может быть использовано для автоматического вождения напольного транспорта в составе гибких автоматизированных производств. Данная система управления может быть применена на таких транспортных средствах, в которых ведущая часть состоит из двух самостоятельных ведущих колес, расположенных по правому и левому бортам, а рулевое управление осуществляется в соответствии с разностью скоростей двух ведущих колес. Цель изобретения - повышение точности системы. Для достижения поставленной цели в систему управления введены программный задатчик, блок передачи информации, счетчики, блок сравнения кодов, два элемента ИЛИ, элемент 2И-НЕ, два цифроаналоговых преобразователя, сумматоры, элемент НЕ, управляемые инверторы, коммутатор аналоговых сигналов, три блока управления, электродвигатели, тахогенераторы, усилитель, две тормозные муфты приводов ходовых колес, четыре датчика причаливания, элемент 2И-ИЛИ, два измерителя пути, датчик перемещений перегрузочного механизма, таймер, коммутатор дискретных сигналов, концевые переключатели перегрузочного механизма, датчик наличия груза на столе транспортного средства, датчик обнаружения препятствий, формирователь сигналов, устройства световой и звуковой сигнализации и аварийный бампер. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 05 Р 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4213654/24-24 (22) 20.03.87 (46) 15,03,90, Вюл. 1г 10 (72) В.А.Потапенко, В,А.Соколов, Ю,Ф,Титов и Л,Г,Эткин (53) 62 — 50(088,8) (56) Патент США Р 4365293, кл. В 60 К 31/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

М 1172849, кл. В 65 С 76/00, 1983. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРА11СПОРТН11И

СРЕДСТВОК (5 7) Изобретение относится к технике автоматического управления транспортными средствами и может быть использовано для автоматического вождения напольного транспорта в составе гибких автоматизированных производств.

Данная система управления может быть применена на таких транспортных средствах, в которых ведуща; часть состоит из двух самостоятельных ведущих колес, расположенных по правому и левому бортам, а рулевое управление осуществляется в соответствии с разИзобретение относится к технике автоматическоro управления транспортными средствами и может быть использовано для автоматического вождения напольного транспорта в составе гибких автоматизированных производств, а также может быть применено на таких транспортных средствах, в которых ведущая часть состоит из двух самостоятельных ведущих колес, расположенных по правому и левому бортам, а рулевое. управление осуществляется в соответ-В0 1Ыа4 А1 ностью скоростей двух ведущих колес.

Цель изобретения — повышение точности системы, Для достижения поставленной цели н систему управления введены программный задатчик, блок передачи информации, счетчики, блок сравнения кодов, два элемента ИЛИ, элемент 2ИНЕ, дна цифроаналоговых преобразователя, сумматоры, элемент НЕ, упр авляемые инверторы, коммутатор аналоговых сигналон, три блока управления, электродвигателии, тахо генераторы, усилитель, дне тормозные муфты приводов ходовых колес, четыре датчика причаливания, элемент 2И-ИЛИ, дна измерителя пути, датчик перемещений перегрузочного механизма, таймер, коммутатор дискретных сигналон, концевые переключатели пер егрузочно го механизма, датчик наличия груза на стопе транспортного средства, датчик ебнаружения препятствий, формирователь сигналов, устройства световой и звуковой сигнализации и аварийный бампер. 2 з.п. A-лы, 2 ил, ствии с разностью скоростей двух ведущих колес.

Цель данного изобретения — понышение точности системы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы управления транспортным средством; на фиг, 2 относительное расположение измерителей пути и приводов ходовых колес на раме транспортного средства, Система управления транспортного средства содержит соединитель связи

1550480

15

25

35

55 с цеховой ЭВИ 1, блок дальней связи с цеховой ЭВИ 2, программный задатчик 3, блок передачи информации 4, цифровые счетчики 5 и 6, блок сравнения кодов 7, два элемента ИЛИ 8 и 9, элемент И-НЕ 10, два цифроаналоговых пр еобр азов атепей 1 1 и 12, сумматоры

13 и 14, элемент НЕ 15, управляемые инверторы 16 и 17, пульт ручного уп равления 18, коммутатор аналоговых сигналов 19, три блока управления ,.20 — 22, электр одви r ат ели прив одо в ходовых колес 23 и 24, электродвига-! тель перегрузочного механизма 25, та, хогенераторы 26 — 28, усилитель мощ,ности 29, две электромагнитные тор мозные муфты 30 и 31 приводов ходовых колес, четыре датчика причаливания

32 — 35, элемент 2И вЂ” ИЛИ 36, два из мерителя пути 37 и 38, датчик 39 перемещений перегрузочного механизма, таймер 40, коммутатор дискретных сигналов 41, концевые контакты 42 и 43 перегрузочного механизма, датчик 44 наличия груза на столе транспортного ,средства, датчик 45 обнаружения препятствий, формирователь сигналов 46, устройства. световой 47 и звуковой 48 сигнализации, аварийный бампер 49, информационные и управляющие шины 50, кодовый выход 51 блока передачи информации, На фиг. 2 представлено относительное расположение измерителей пути 52 и 53 и приводов ходовых колес 54 и 55 на раме транспортного средства 56.

1<роме того, указано расположение четырех фпюгерных опорных колес 57 — 60, левое 61 и правое 62 ходовые колеса, А — геометрический центр транспортного средства, 0-0 — линия, проходящая через оси ходовых колес.

Система управления транспортным средством работает следующим образом.

В начале транспортное средство установлено на исходной позиции в строго определенном положении в азимуте.

От внешнего управляющего устройства, например, от цеховой ЭВ1, через соединитель связи 1, через блок дальней связи 2 в программный задатчик 3 вводится программа движения по требуемому марыруту.

Перед началом каждого прямолинейного движения из программного задатчика 3 через блок передачи информации 4 в цифровые счетчики 5 и 6 вводят одинаковый код уставки, эквивалентный проrpаммно-задаваемой величине перемещения по прямой, К выходу каждого цифрового счетчика подключены цифроаналоговые преобразователи

11 и 12 с нелинейной характеристикой на выходе типа "насыщение", Если величина уставки на цифровых счетчиках имеет большую величину, на выходе цифроаналоговых преобразователей будет максимальное напряжение. Это напряжение подается через управляемые инверторы 16 и 17, через коммутатор аналоговых сигналов 19 на входы блоков управления электроприводами ходовых колес и тем самым задает максимальную скорость движения транспортного средства, По мере движения транспортного средства измерители пути 37 и 38 вырабатывают импульсы, число которых пропорционально пройденному пути. Эти импульсы поступают через коммутатор дискретных сигналов 41 на вычитающие входы соответствующего циф— рового счетчика 5 или 6. В результате, величины уставок в каждом счетчике уменьшаются пропорционально пройденному пути. Если код уставки на любом из цифровых счетчиков становит— ся меньше некоторой предельной величины, приводящей цифроаналоговые преобразователи 11 и 12 в насыщение, то с этого момента выходное напряжение данного цифроаналогового преобразователя (ЦАП) уменьыается пропорционально коду на счетчике, что приводит кпостепенному уменьшению скорости движения транспортного средства.

На фиг. 2 представлено относительное расположение измерителей 52 и 53 относительно ходовых колес 54 и 55 на раме транспортного средства, Так как измерители пути расположены по разные стороны от продольной оси транспортного средства, но на одина— ковом расстоянии от нее, то в процессе движения тр анспортно ro средства пути, проходимые правым и левым измерителями, могут различаться, что обнаруживается схемой сравнения кодов

7, причем, если на первом счетчике код больые (меньше), чем на втором счетчике, то схема сравнения кодов формирует на выходе логический сигнал

0 (1). Этот сигнал. суммируется на сумматоре аналоговых сигналов 13 с выходным сигналом ЦАП 11 и подается на отработку в блок управления 20, 5 15504

Кроме того, выходной сигнал с блока сравнения кодов 7, проходя через элемент НЕ 15 инвертируется, а затем суммируется с выходным сигналом ЦАП

12 и подается на отработку в блок уп5. равления 21. В результате происходит коррекция скоростей вращения ходовых колес, стабилизирующая направление движения транспортного средства. 10

1(ак только во всех разрядах любого из цифровых счетчиков станут нули, на выходе соединенных с ним элементов ИЛИ 8 или .9 будут также нули. На выходе элемента И-НЕ 10 будет 1 при 15 обнулении любого из двух счетчиков.

Этот сигнал используется в системе управления как "конец движения" и начало перехода к следующей операции.

Разворот на заданный угол осущест- 20 влен путем реверсирования вращения одного из ходовых колес транспортного средства 61 и 62. Это достигается путем выдачи из блока передачи информации соответствующего управляющего 25 сигнала на один из управляемых инверторов 16 или 17. При положительных сигналах на выходах сумматоров 13 и 14 сигналы после инверторов будут иметь разные знаки и ходовые колеса 30

61 и 62 будут вращатьоя в разные стороныы, Так как измерители пути 52 и 53 находятся на одинаковом расстоянии от центра транспортного средства (фиг. 2), то оно будет разворачиваться вокруг вертикальной оси, проходящей через указанный центр А.

Перегрузка транспортируемого груза осуществляется путем перемещения под- 40 вижной части перегрузочного механизма посредством электродвигателя 25.

Величина перемещения задается путем ввода в счетчики 5 и б кода уставки, эквивалентного програмно задаваемой величине перемещения, При этом команда управления, подаваемая на управляющий вход инвертора 17, определяет направление перемещения, а команды управления на входе коммутатора диск- 50 ретных сигналов 41 определяют подключение импульсного датчика 39 перемещения перегрузочного механизма к входам счетчика 5. 1(оманды управления на входах коммутатора аналоговых сиг- 55 налов 19 обеспечивают соответствующую коммутацию выхода управляемого инвертора 17 на вход блока управления 22.

30 б

Верхний 42 и нижний 43 концевые контакты перегрузочного механизма служат для ограничения хода его подвижной части. При нажатии одного иэ концевых переключателей сигналы с него поступают через блок передачи информации 4 в программный задатчик 3, где вызывают ответные действия, например, останов перегрузочного механизма и переход к следующему действию.

Датчик наличия груза 44 расположенный на столе, служит для информирования система управления о моментах взятиФ груза или освобождения от груэ а, В системе управления автоматического транспортного средства предусмотрен режим выдержки времени без выполнения каких-либо других действий.

Выдержка времени осуществляется путем подсчета опредепенного числа импульсов строго фиксированной частоты, например 1 Гц, вырабатываемой таймером

40. Прн этом команды управления, вызываемые из блока передачи информации .4 в коммутатор дискретных сигналов 41, определяют подключение к входам цифровых счетчиков 5 и 6 выхода таймера 40, а отключение исполнительных механизмов определяется управляющими командами, поступающими в коммутатор аналоговых сигналов 19.

Измеритель пути 37 (или 38) выполнен в виде свободно вращающегося колеса, опирающегося ободом на пол. На валу колеса закреплен импульсный датчик угла поворота. Диаметр измерительного колеса выбран из условия обеспечения цены деления одного импульса не более 1 мм.

В процессе движения по трассе автоматическое транспортное средство неизбежно накапливает ошибки в позиционировании. С целью компенсации ошибок навигации и обеспечения точного позиционирования транспортного средства на конечных пунктах, данная система управления снабжена четырьмя оптическими датчиками причаливания

32-35. Датчики расположены преимущественно в средней части каждой стороны транспортного средства, а именно впереди, сзади и по бокам. Каждый датчик формирует единичный выходной сигнап в момент точного положения транспортного средства относительно специальных реперных знаков, располо1550480

10 женных на приемиых столах у обслуживаемых станков. В режиме причаливания транспортное средство перемещается с малой скоростью по направлению к приемному столу до момента обнаружения датчиками причаливания реперных знаков. Элемент 2И или 36, подключенный к выходам датчиков причаливания, формирует сигнал 1(онец движения, который, поступая в блок приема информации, информирует его о завершении ре кима причаливания и о переходе к сле-. дующему действию.

В целях защиты обслуживающего персонала от столкновения с автоматичес+M транспортным средством, система правления имеет средства обеспечеия безопасности. 1 ним относятся варийный бампер, датчик обнаружения препятствий, аварийно-предупредительная звуковая и световая сигнализация.

Аварийный бампер 49 представляет обой легкое устройство в виде рамки вынесенное на 150-500 мм впереди и

Сзади sa габариты корпуса транспортНого Средства. Любое нажатие на аварийный бампер вызывает появление сигнала, который подается на вход блока передачи информации 4, а через него

1 а вход коммутатора аналоговых сигналон 19, где происходит отключение управляющих сигналов от входов блоков управления приводами ходовых колес и перегрузочного механизма. Одновременно этот сигнал подается на усилитель

29, управляющий тормозными электромагнитными муфтами 30 и 31, что приводит к резкому торможению транспортного средства. 1(роме того, сигнал с блока подачи информации 4 вызывает прекращение действий транспортного средства и переключение формирователя сигналов 46 в режим аварийного вызова. формирователь сигналов 46 обеспечивает автоматическую последовательность включения ламп световой сигнализации 47, обеспечивающих максимальное привлечение внимание к движущемуся транспортному средству, Однов1>еменно блок формирования сигналов

Вырабатывает и через устройство звуковой сигнализации 48 издает короткие

Звуковые сигналы высокого тона достаточной громкости, чтобы привлечь внимание человека, не видящего по какойлибо причине приближающееся транс" портное средство.

f5

Датчик обнаружения препятствий 45 представляет собой ультразвуковой локатор с небольшой дальностью действия, примерно 1-1,5 м. Датчик располагается в передней части транспортного средства и служит для дистанционного обнаружения неожиданно возникающих препятствий на пути следования транспортного средства.

Формулаизобретения

1. Система управления транспортным средством, содержащая про гр аммный задатчик, связанный через информационные и управляющие шины с блоком передачи информации, блоки упр авления, соединенные выходами с входами соответствующих электродвигателей, на валу каждого иэ которых установлен тахогенератор, подключенный выходом к первому входу соответствующего блока управления, причем первый, второй и третий информационные входы блока передачи информации соединены с выходами соотнетстненно датчика наличия груза, концевыми контактами перегрузочного механизма и аварийным бампером, а первый выход через усилитель — с входами электромагнитных тормозных муфт, о т л и ч а ю щ а яс я - тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит дна измерителя пути, два счетчика, блок сравнения, два цифроаналоговых преобразователя, дна с мматора, два управляемых инвертора, коммутатор аналоговых сигналов, четыре датчика причаливания, элементы И-IK, ИЛИ, НЕ, 2И-ИЛИ, причем измерители пути расположены по правому и левому бортам транспортного средства в вертикальной плоскости, проходящей через оси ходовых колес, а выходы обоих измерителей пути соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, кодовые входы установки числа в счетчиках поразрядно объединены и подключены к кодовому выходу блока передачи информации, выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входами блока сравнения и с входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответствующим нходам элемента И-НК, соединенного выходом с четвертым информационным входом блока передачи инфор1550480 мации, выходы старших разрядов от двух до восьми счетчиков подключены к кодовым входам соответственно первого и второго цифроаналоговых преоб5 разователей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматоров, второй вход первого сумматора соединен с выходом блока сравнения и через элемент НŠ— с вторым входом второго. сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно через первый и второй управляемые инверторы к первому и второму информационным входам коммутатора аналоговых сигналов, выходы которого подключены соответственно к вторым входам блоков управления, третьи входы первого и второго блоков управления соединены с выходами соответственно первого и второго датчиков причаливания, а выходы третьего и четвертого датчиков причаливания подключены через элемент

2И-ИЛИ к пятому информационному входу 25 блока передачи информации, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго управляемых инверторов, четвертый и пятый выходы — с gp соответствующими управляющими входами коммутатора аналоговых сигналов, а с шестого по девятый выходы — с управляющими входами соответственно с первого по четвертый датчиков причаливания.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик системы, она содержит датчик перемещения перегрузочного механизма, таймер и коммутатор дискретных сигналов, причем выходы измерителей пути, датчика перемещений перегрузочного механизма и таймера подключены к соответствующим информационным входам коммутатора дискретных сигналов, первый и. второй выходы которого подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, а управляющие входы — соответственно к десятому и одиннадцатому выходам блока пер едачи информации.

3. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности системы, она содержит датчик обнаружения препятствий, формирователь сигналов и устройства световой и звуковой сигнализации, причем выход датчика обнаружения препятствий соединен с шестым информационным входом блока передачи информации, двенадцатый и тринадцатый выходы которого подключены к соответствующим вхо— дам формирователя сигналов, соединенного выходами с входами соответственно устройств звуковой и световой сигнализации.

1550480

Составитель Л. Цаллагова

Техред А. Кравчук

Корректор В.Кабаций

Редактор И. Сегляник

Подписное

Тираж 643

Заказ 2 2

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101