ES2202885T3 - Sistema y metodo para el control de vehiculos. - Google Patents

Abstract

Un sistema para conducir dos o más vehículos (20, 21) sobre una superficie, comprendiendo dicho sistema: - una unidad de control central (30) provista al menos de un computador con memoria y un transmisor/receptor (31) para comunicación con cada uno de los vehículos (20, 21); - elementos marcadores pasivos (24) que son dispuestos en o sobre la superficie y que marcan posiciones (x, y) relativas a la superficie; y - dos o más vehículos (20, 21) que están, cada uno, provistos de medios de accionamiento para propulsar el vehículo, medios de dirección para el gobierno del mismo, medios de guiado para dirigir el vehículo, un transmisor/receptor para la comunicación con la unidad de control central, y medios de sensor (25) para percibir la posición con relación a los elementos marcadores; caracterizado porque dichos dos o más vehículos (20, 21) se mueven simultáneamente sobre la superficie de dimensiones limitadas relativas a relativamente gran velocidad y/o densidad de estos vehículos, en el quela posición y la velocidad del vehículo se predeterminan de forma precisa en el tiempo con relación a los elementos marcadores (24) y se mantiene de forma precisa con relación a los elementos marcadores durante el viaje, y porque un planificador de ruta utiliza el tiempo como dimensión extra para la planificación, teniendo en cuenta dicho planificador de ruta los puntos ocupados R1 (x, y, t) a Rn (x, y, t) de las rutas R de 1 a n vehículos, además de obstáculos fijos O (x, y) (2, 3, 4) cuando se calcula la ruta n+1 para el vehículo n+1.

Description

Sistema y método para el control de vehículos.

El solicitante comercializa muchas aplicaciones de sistemas de control para vehículos controlados automáticamente que varían desde el transporte sin intervención humana de contenedores en un puerto al transporte de componentes en los edificios de una fábrica y el transporte sin conductor de pasajeros, por ejemplo, entre un aparcamiento y el terminal de pasajeros de un aeropuerto.

El sistema conocido del solicitante, que se describe, entre otros, en la memoria de la patente americana 4.847.773, hace posible dirigir un vehículo de una forma precisa. Se evitan modificaciones importantes en el sistema incluso después de que han sido movidos obstáculos particulares sobre la superficie. Utilizando medios de computador, puede calcularse de forma simple cada vez un nuevo camino para el vehículo a bordo del vehículo o desde un punto central.

A mayor velocidad o con un mayor número de vehículos dentro de un área determinada, ocurren problemas con respecto a la velocidad de la respuesta de este sistema existente, particularmente cuando debe tener lugar una frecuente comunicación con una unidad de control central. El área puede ser dividida en sectores con el fin de permitir el control del tráfico. Si dos vehículos requieren viajar a través del mismo sector, el primer vehículo tiene, por ejemplo, que haber sido conducido totalmente a través de este sector antes de que el segundo vehículo pueda entrar en él. La comunicación con una unidad de control central debe tener lugar cada vez, de forma que se consume tiempo, con el fin de obtener permiso para entrar en una sección. También, en el caso de transporte por vehículos de pasajeros, por ejemplo, a alta velocidad en un espacio limitado, en el que la ruta a ser seguida por el vehículo es determinada centralmente desde la unidad de control central a los vehículos, es importante incrementar la exactitud de la posición de cada vehículo en cualquier instante deseado.

Se ha encontrado además poco práctico que un nuevo vehículo, o un vehículo inmovilizado en el área debido a una avería, tenga que ser inicializado manualmente.

El documento WO-A-95/21405 describe un sistema de transporte para guiar uno o más vehículos a lo largo de una pluralidad de unidades de carreteras dispuestas en serie a lo largo de la ruta de viaje de un vehículo. El sistema es especialmente adecuado para usarse en rutas multicarril tales como autopistas.

El documento US-A-4.956.777 describe un sistema de control del funcionamiento de un coche para guiar uno o más vehículos a lo largo de un circuito de guía. Las posiciones y los destinos de los vehículos son almacenados en dos computadores distintos, por lo cual un vehículo puede ser parado para prevenir la interferencia con otro vehículo.

El documento EP-A-0 367 528 describe un sistema y un método para controlar una pluralidad de vehículos guiados automáticamente (AGV) en un ambiente fabril adecuado para el control de robots móviles. Un controlador del sistema comprende un máximo de seis aplicaciones, por lo cual cada aplicación controla el movimiento de un único AGV. Por flexibilidad, los AGV pueden ser añadidos a o extraídos del sistema global.

El presente invento proporciona un sistema para dirigir dos o más vehículos sobre una superficie, comprendiendo dicho sistema:

- una unidad de control central provista, al menos, de un computador con memoria y un transmisor/receptor para la comunicación con cada uno de los vehículos;

- elementos marcadores pasivos que son dispuestos en o sobre la superficie y que marcan posiciones relativas a la superficie; y

- dos o más vehículos que están, cada uno, provisto de medios de accionamiento para propulsar el vehículo, medios de dirección para el gobierno del mismo, medios de guiado para dirigir el vehículo, un transmisor/receptor para la comunicación con la unidad de control central, y medios de sensor para percibir la posición con relación a los elementos marcadores;

caracterizado porque dichos dos o más vehículos se mueven simultáneamente sobre la superficie de dimensiones limitadas relativas a relativamente gran velocidad y/o densidad de estos vehículos, en el que la posición y la velocidad del vehículo se predeterminan de forma precisa en el tiempo con relación a los elementos marcadores y se mantienen de forma precisa en relación a los elementos marcadores durante el viaje, y porque un planificador de ruta utiliza el tiempo como dimensión extra para la planificación, teniendo en cuenta dicho planificador de ruta los puntos ocupados R1 (x, y, t) a Rn (x, y, t) de las rutas R de 1 a n vehículos, además de obstáculos fijos O (x, y) cuando se calcula la ruta n+1 para el vehículo n+1.

Sujetos a la aplicación, son posibles diferentes métodos. Un posible método está basado en precalcular todas las rutas para todos los vehículos por el computador de coordinación central. Los vehículos viajarán entonces de acuerdo con el "escenario" predeterminado. Dos ejemplos muy diferentes de este método son: 1) coches con pasajeros que se mueven trazando líneas cruzadas uno con relación al otro de una forma sorprendente (industria del entretenimiento), y 2) vehículos sin intervención humana que viajan de acuerdo con un horario determinado.

Otro método es aplicable cuando la asignación de transporte no es conocida de antemano. En este caso, tan pronto como es recibida una asignación de transporte, el computador central determinará una ruta que toma en cuenta todas las rutas que están siendo aún recorridas en ese momento. Un ejemplo de esto es el desembarque y la retirada automáticos de contenedores durante la carga y descarga de barcos portacontenedores. Los transportadores de contenedores sin intervención humana viajan aquí sobre el muelle entre el barco y el área de almacenamiento a través de rutas que pueden cortarse mutuamente en muchos puntos.

En el sistema de acuerdo con el presente invento, la congestión y el retraso son evitados tanto como sea posible porque, a través de la interacción del vehículo con los elementos marcadores, se determina en cada caso si el vehículo pasa por una determinada posición sobre la superficie en el instante correcto. Si amenazan con producirse desviaciones, los medios de accionamiento son actuados con el fin de causar que el vehículo viaje más rápido/más lento dependiendo de la desviación.

Los elementos marcadores pueden ser balizas láser o, en una aplicación bastante diferente, satélites, por ejemplo, para GPS, pero en la realización preferida del presente invento son imanes, transpondedores o transiciones de color o transiciones de material que son lineales y que están dispuestos a intervalos regulares en la superficie. Las ventajas de esto son la relativa simplicidad de disponer tales elementos y los medios de sensor baratos requeridos a bordo del vehículo.

En una realización preferida adicional del invento, se hace uso de transpondedores que son dispuestos en la superficie, opcionalmente además de otros elementos marcadores, con el fin de hacer más fácil la reincorporación de los vehículos al sistema después de una parada o avería. Para este propósito el vehículo o los medios de sensor están incorporados de forma que dentro de la superficie cubierta por el vehículo cuando está estacionario, los medios de sensor pueden examinar varios transpondedores. Los transpondedores tienen, cada uno, una característica de respuesta diferente, o un número diferente, de forma que el vehículo puede determinar su posición y orientación sobre la base de un número de respuestas recibidas.

Ventajas, características y detalles adicionales del presente invento serán aclarados sobre la base de la siguiente descripción con referencia a los dibujos anexos, que muestran esquemáticamente el sistema y el método de acuerdo con el presente invento y en los cuales:

La figura 1 muestra una vista esquemática desde arriba de un programa de viaje para dos vehículos con rutas que colisionan, en el que se usa una realización preferida del sistema de acuerdo con el presente invento; y

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una realización preferida de un vehículo de acuerdo con el presente invento.

Un primer vehículo 20 provisto de una antena 22, debe ser conducido en un sistema de coordenadas X_{1}, X_{2} ..., Y_{1}, Y_{2} ... desde una estación de partida 5 a una estación final 6 a través de secciones de línea 7a, 7b, 7c, 7d y 7e. Situados en el área están los obstáculos 2, 3 y 4, las posiciones de los cuales son conocidas en una unidad de control central 30 que está provista de un transmisor/receptor 31 con una antena 32. La ruta del vehículo 20 se calcula o programa en el vehículo o en la unidad de control central 30. En el presente caso, esto resultó en la ruta de acuerdo con las secciones de línea designadas arriba.

En el área 1 un vehículo 21 debe también ser conducido desde una estación 11 a una estación 12. Los cálculos realizados bien en el vehículo 21 (provisto de una antena 23 para la comunicación con la unidad de control 30) o en el computador de la unidad de control 30, proporcionan, por ejemplo, una ruta de acuerdo con la sección de línea 8a, 8b, 8c y 8d, que corta a la ruta 7.

El área 1 está provista de transiciones o imanes o transpondedores lineales en las intersecciones del sistema de coordenadas X, Y. Determinando en cada paso a lo largo de un transpondedor o imán si el tiempo de paso corresponde al tiempo de paso anticipado de acuerdo con la planificación, la correcta planificación puede evitar que los vehículos 20 y 21 pasen simultáneamente sobre la sección de ruta 7c en diferentes direcciones. La regulación del tráfico y la comunicación se convierten por este medio en menos necesarias, lo cual puede incrementar la velocidad del control y/o los vehículos.

La planificación de la ruta para los vehículos 20 y 21 es realizada por la unidad de control central 31, que debe comprender un computador potente en el caso de un gran número de vehículos.

En el sistema de acuerdo con el presente invento, hay transpondedores pasivos dispuestos preferiblemente en la superficie, además de imanes pasivos que se recomiendan cuando los vehículos viajan a altas velocidades de, por ejemplo, más de 5 m/s. Los transpondedores tienen, cada uno, una característica de respuesta diferente y son como si estuvieran numerados. En la realización preferida los transpondedores están situados muy juntos de forma que, cuando los medios de sensor debajo del vehículo se mueven, o cuando un vehículo sustancialmente redondo rote sobre su eje, varios respondedores sean analizados por los medios de sensor, con lo cual el vehículo puede transmitir su posición a través de la antena al sistema de control central, que puede luego a su vez determinar por cual ruta puede continuar el vehículo en su camino.

Un vehículo 20 (figura 2) está provisto preferiblemente en su parte inferior de una antena rotatoria designada esquemáticamente con 25 que, cuando se hace girar, cubre al menos tres transpondedores 26 provistos de un código o número, por lo cual el vehículo puede determinar su posición en la inicialización leyendo los tres únicos códigos en combinación con los ángulos a los cuales son detectados los diferentes transpondedores. Los códigos corresponden a posiciones conocidas en el plano del terreno del área de trabajo que está almacenado en la memoria del control del vehículo. La posición exacta del centro de la antena puede provenir de los dos (o más) ángulos mutuos entre los tres (o más) transpondedores detectados. El ángulo entre el eje del vehículo y uno de los transpondedores proporciona, entonces, la orientación del vehículo.

La antena utilizada es preferiblemente realizada como un anillo alargado único, pero pueden también contemplarse otras realizaciones siempre que se evite la detección de más de un transpondedor al tiempo.

La ventaja de una antena tal es que no es necesario medir una posición directamente, requiriendo esto una antena y una electrónica mucho más complejas. Como se usa el ángulo asociado con el momento de la detección de un transpondedor para determinar la situación, pueden ser utilizados transpondedores de código estándar compactos y sistemas de detección asociados obtenibles como un estándar. Los transpondedores pueden tener un diámetro de 10 mm o menos y pueden, consecuentemente, estar dispuestos simple y ventajosamente en el suelo.

El presente invento no está limitado a la realización preferida del mismo descrita anteriormente ni a las aplicaciones descritas anteriormente. Las aplicaciones tales como coches con personas a bordo que se mueven en líneas cruzadas unos con relación a otros en el sector del entretenimiento, son una perspectiva de futuro. Los derechos solicitados están definidos por las siguientes reivindicaciones, dentro del alcance de las cuales pueden ser contempladas muchas modificaciones.

Claims (12)

1. Un sistema para conducir dos o más vehículos (20, 21) sobre una superficie, comprendiendo dicho sistema:

- una unidad de control central (30) provista al menos de un computador con memoria y un transmisor/receptor (31) para comunicación con cada uno de los vehículos (20, 21);

- elementos marcadores pasivos (24) que son dispuestos en o sobre la superficie y que marcan posiciones (x, y) relativas a la superficie; y

- dos o más vehículos (20, 21) que están, cada uno, provistos de medios de accionamiento para propulsar el vehículo, medios de dirección para el gobierno del mismo, medios de guiado para dirigir el vehículo, un transmisor/receptor para la comunicación con la unidad de control central, y medios de sensor (25) para percibir la posición con relación a los elementos marcadores;

caracterizado porque dichos dos o más vehículos (20, 21) se mueven simultáneamente sobre la superficie de dimensiones limitadas relativas a relativamente gran velocidad y/o densidad de estos vehículos, en el que la posición y la velocidad del vehículo se predeterminan de forma precisa en el tiempo con relación a los elementos marcadores (24) y se mantiene de forma precisa con relación a los elementos marcadores durante el viaje, y porque un planificador de ruta utiliza el tiempo como dimensión extra para la planificación, teniendo en cuenta dicho planificador de ruta los puntos ocupados R1 (x, y, t) a Rn (x, y, t) de las rutas R de 1 a n vehículos, además de obstáculos fijos O (x, y) (2, 3, 4) cuando se calcula la ruta n+1 para el vehículo n+1.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que todas las rutas para todos los vehículos son precalculadas por dicho planificador de ruta.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el planificador de ruta determina y utiliza nuevas rutas en un instante, cuando se recibe una asignación de transporte.

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que los elementos marcadores (24) son imanes pasivos, transpondedores o elementos detectables ópticamente dispuestos en la superficie a distancias regulares.

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, en el que los transpondedores tienen un diámetro de 10 mm o menos.

6. Un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los medios de sensor (25) o el vehículo (20, 21) son movibles, de forma tal que un número de elementos marcadores numerados pueden ser examinados por los medios de sensor, por lo cual se determinan la posición y orientación del vehículo.

7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los medios de sensor (25) comprenden una antena rotatoria, en el que la posición de la antena proviene de dos o más ángulos entre el eje longitudinal del vehículo y los transpondedores.

8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la antena comprende un anillo sustancialmente alargado.

9. Un método para el guiado de dos o más vehículos (20, 21), que comprende las etapas de:

- disponer un elemento marcador pasivo (24) en o sobre una superficie;

- disponer una unidad de control central (30) que incluye al menos un computador con una memoria y un transmisor/receptor (31) para comunicación con cada uno de los vehículos; y

- disponer dos o más vehículos (20, 21) que están, cada uno, provisto de medios de accionamiento para propulsar el vehículo, medios de dirección para el gobierno del mismo, medios de guiado para dirigir el vehículo, un transmisor/receptor para la comunicación con la unidad de control central, y medios de sensor (25) para percibir la posición relativa a los elementos marcadores;

caracterizado porque dichos dos o más vehículos (20, 21) se mueven simultáneamente sobre la superficie de dimensiones limitadas relativas a relativamente gran velocidad y/o densidad de estos vehículos, en el que la posición y la velocidad del vehículo se predeterminan de forma precisa en el tiempo con relación a los elementos marcadores (24) y se mantiene de forma precisa con relación a los elementos marcadores durante el viaje, y porque un planificador de ruta utiliza el tiempo como dimensión extra para la planificación, teniendo en cuenta dicho planificador de ruta los puntos ocupados R1 (x, y, t) a Rn (x, y, t) de las rutas R de 1 a n vehículos, además de obstáculos fijos O (x, y) (2, 3, 4) cuando se calcula la ruta n+1 para el vehículo n+1.

10. Un método para el guiado de dos o más vehículos (20, 21) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se usa el sistema como es reivindicado en las reivindicaciones 1-8.

11. Un método como el reivindicado en la reivindicación 10, en el que, en localizaciones definidas por los elementos marcadores (24), se determina si el tiempo de paso a lo largo de esa intersección se corresponde con el tiempo previsto de paso.

12. Un método como el reivindicado en la reivindicación 11, en el que son actuados los medios de accionamiento del vehículo si ocurren desviaciones entre el tiempo deseado de paso y el tiempo real de paso.