ES2339547T3 - Procedimiento y dispositivo para dirigir un vehiculo sin contacto con la via. - Google Patents
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Abstract
Un vehículo (3) que no entra en contacto con un raíl que comprende: ruedas (6); un cuerpo principal (4) del vehículo soportado por dichas ruedas (6); y un sistema (10, 20) de control de la dirección, en el que dicho sistema (10, 20) de control de la dirección comprende: una sección (10) de control configurada para controlar una dirección de dichas ruedas (6) de forma no mecánica; y una sección (20) de accionamiento configurada para accionar de forma mecánica la dirección de dichas ruedas (6), comprendiendo dicha sección (10) de control: un primer detector (11) configurado para detectar datos de coordenadas unidimensionales de una ruta objetivo; una sección (11) de mantenimiento del ángulo de la dirección configurada para mantener un ángulo objetivo de dirección correspondiente a dichos datos de coordenadas unidimensionales; un segundo detector (33) configurado para detectar una desviación actual entre dicha ruta objetivo y una posición actual de dicho cuerpo principal (4) del vehículo; y una sección (31) de cálculo del ángulo de control de la dirección configurada para generar un ángulo de control de la dirección correspondiente a dicha desviación actual (ΔR) y dicho ángulo objetivo de dirección, dicha sección (20) de accionamiento gira una orientación de dichas ruedas (6) en base a dicho ángulo de control de la dirección, caracterizada porque dicha sección de control comprende además: un controlador (38) de corrección del ángulo de la dirección configurado para determinar un ángulo futuro de dirección correspondiente a una posición futura en dicha ruta objetivo, y para generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo futuro de dirección, y dicha sección (31) de cálculo del ángulo de control de la dirección genera dicho ángulo de control de la dirección correspondiente a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo de corrección de la dirección.
Description
Procedimiento y dispositivo para dirigir un
vehículo sin contacto con la vía.
La presente invención versa acerca de un aparato
de dirección para un vehículo que no tiene contacto con un raíl y
acerca de un procedimiento de dirección para el mismo, y más en
particular acerca de un aparato de dirección para un vehículo que
no tiene contacto con un raíl, en el que se automatiza una operación
de dirección, y un procedimiento de dirección para el mismo.
En la actualidad se promueve la adopción de un
nuevo sistema de transporte en áreas estrechas como un aeropuerto y
un recinto de exposición. A diferencia del tren bala Shinkansen,
como tecnología de transporte de área extensa, no se requiere que
el nuevo sistema de transporte efectúe un transporte a alta
velocidad y lleve a cabo un transporte de masas, pero se requiere
que no necesite una instalación de raíles a gran escala. En la
solicitud expuesta al público de patente japonesa
(JP-P2002-310651A) se da a conocer
un vehículo del tipo dotado de neumáticos de caucho, como un
automóvil y un autobús, como un vehículo que no necesita
instalaciones de raíles. El vehículo de tipo neumático de caucho
tiene un gran grado de libertad en una dirección de circulación, y
no es adecuado como un vehículo en un aeropuerto. Como se da a
conocer en la solicitud expuesta al público de patente japonesa
(JP-P2002-19603A), se requiere del
nuevo sistema de transporte que defina una ruta de circulación
definida fácilmente. Se conocen diversas técnicas para una
tecnología de un carril sencillo de guía. Dicho carril de guía
requiere un cierto grado de resistencia para una operación segura.
La obtención de la resistencia dificulta la reducción deseada del
coste de las instalaciones.
Para abolir un carril mecánico de guía, se
propone disponer una cinta lateral de información en la superficie
de la carretera que tiene datos de coordenadas unidimensionales en
una ruta definida. Dicha cinta lateral de información en la
superficie de la carretera tiene escritos datos de operación. Los
datos de operación incluyen datos de coordenadas unidimensionales
en la ruta de circulación. En este caso, se necesita una tabla para
indicar una relación correspondiente entre los datos de coordenadas
unidimensionales y datos de control de la operación como un ángulo
de dirección, una velocidad, y una aceleración. Si el valor de la
tabla está fijado, se vuelve difícil llevar a cabo un control
correspondiente a una situación de circulación que cambia de
momento en momento. Por lo tanto, convencionalmente, se provoca un
cambio rápido de velocidad resultante a partir de un cambio rápido
en un ángulo de dirección (por ejemplo, aceleración en una dirección
perpendicular a una dirección del raíl), lo que lleva, de ese modo,
al empeoramiento del grado de comodidad.
Se requiere el establecimiento de la tecnología
de un sistema de dirección que esté libre de una porción mecánica
de dirección que contacte de forma mecánica con un carril de guía, y
siga de forma precisa una ruta definida de circulación. Es
importante no abolir un raíl de seguridad para garantizar la
seguridad; sin embargo, se desea la simplificación del raíl de
seguridad. También se requiere comodidad durante una operación
automatizada. Los documentos US 6.185.492 B1 y EP 11 70 195
describen un "control de vehículos que siguen un carril".
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un aparato de dirección para un vehículo que no tiene
contacto con el raíl y un procedimiento de dirección para el mismo,
en el que se establece una tecnología de dirección automatizada del
vehículo que no tiene una porción mecánica de dirección que entre en
contacto de forma mecánica con un carril de guía.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un aparato de dirección para un vehículo que no tiene
contacto con el raíl y un procedimiento de dirección para el mismo,
en el que se puede llevar a cabo una operación suave al tomar una
variable futura (predicha) en un sistema de control.
Aún otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un aparato de dirección para un vehículo que no tiene
contacto con el raíl y un procedimiento de dirección para el mismo,
en el que se puede llevar a cabo un control óptimo mediante el
aprendizaje.
Además, es un objetivo de la presente invención
proporcionar un aparato para la invención de raíles para
proporcionar un aparato de dirección para un vehículo que no tiene
contacto con el raíl y un procedimiento de dirección para el mismo,
en el cual se puede obtener una mejora en el rendimiento del control
automático al igual que una mejora en un grado de comodidad.
Conforme a un aspecto de la presente invención, se proporciona un
vehículo que no tiene contacto con un raíl conforme a la
reivindicación 1. Conforme a un aspecto adicional de la presente
invención, se proporciona un procedimiento de dirección de un
vehículo que no tiene contacto con un raíl conforme a la
reivindicación 28.
Un vehículo que no tiene contacto con un raíl
incluye ruedas, un cuerpo principal del vehículo soportado por las
ruedas, y un sistema de control de la dirección. El sistema de
control de la dirección incluye una sección de control configurada
para controlar una dirección de las ruedas de forma no mecánica, y
una sección de accionamiento configurada para accionar de forma
mecánica la dirección de las ruedas. La sección de control incluye
un primer detector configurado para detectar datos de coordenadas
unidimensionales de una ruta objetivo, una sección de mantenimiento
de un ángulo de dirección para mantener un ángulo objetivo de
dirección correspondiente a los datos de coordenadas
unidimensionales, un segundo detector configurado para detectar una
desviación actual entre la ruta objetivo y una posición actual del
cuerpo principal del vehículo y una sección de cálculo del ángulo
de control de la dirección configurada para generar un ángulo de
control de la dirección correspondiente a la desviación actual y al
ángulo objetivo de dirección. La desviación actual puede estar
definida como una distancia hasta la posición actual del cuerpo
principal del vehículo en una dirección ortogonal a la ruta
objetivo, y la sección de accionamiento hace girar una orientación
de las ruedas en base al ángulo de control de la dirección.
Aquí, la ruta objetivo está fijada
preferentemente en una superficie de la carretera, y el segundo
detector detecta la desviación de la posición de una forma sin
contacto.
Además, el vehículo que no tiene contacto con un
raíl puede incluir también una sección de cálculo proporcionada en
el cuerpo principal del vehículo. La sección de cálculo calcula y
guarda datos de coordenadas bidimensionales al integrar datos de
velocidad del cuerpo principal del vehículo.
Además, la ruta objetivo está fijada en una
superficie de la carretera y puede incluir una sección de salida
configurada para dar salida a los datos de coordenada
unidimensional, y se transmiten los datos de coordenadas
unidimensionales al primer detector de forma inalámbrica desde la
porción de salida. En este caso, el ángulo objetivo de dirección
está escrito preferentemente en una ruta de circulación.
Además, la sección de control puede incluir
también un tercer detector configurado para detectar una velocidad
del cuerpo principal del vehículo, y la sección de control del
ángulo de dirección genera datos de control correspondientes a la
desviación de la posición, el ángulo deseado de dirección y la
velocidad.
Además, la sección de control puede incluir
también una sección de cálculo de la optimización configurada para
optimizar el ángulo de control de la dirección hasta una solución
óptima, y la solución óptima se determina para minimizar la
vibración resultante de la dirección del vehículo.
Además, la sección de control puede incluir
también un controlador de corrección del ángulo de la dirección
configurado para determinar un ángulo futuro de dirección
correspondiente a una posición futura en la ruta objetivo, y para
generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente a la
desviación actual, al ángulo objetivo de dirección y al ángulo
futuro de dirección. La sección de cálculo del ángulo de control de
la dirección genera el ángulo de control de la dirección
correspondiente a la desviación actual, al ángulo objetivo de la
dirección, y al ángulo de corrección de la dirección. En este caso,
la sección de control puede incluir, además, un segundo detector
configurado para detectar el ángulo actual de dirección con respecto
a la posición actual cuando el vehículo lleva a cabo un recorrido
enésimo en la ruta objetivo, y una sección de cálculo de la
solución óptima configurada para determinar un ángulo objetivo
óptimo actual de dirección desde todos los ángulos actuales de
dirección, o una parte de ellos, para N veces. La sección de cálculo
de la solución óptima determina el ángulo objetivo óptimo actual de
la dirección, de forma que se minimiza la vibración resultante de
la dirección del vehículo. Además, la sección de cálculo de la
solución óptima puede incluir una red neural configurada para
determinar el ángulo de corrección de la dirección. En cambio, la
sección de cálculo de la solución óptima puede ejecutar un programa
para determinar el ángulo de corrección de la dirección en base a
un algoritmo genético.
Además, la sección de cálculo de la solución
óptima ejecuta, preferentemente, un programa para determinar el
ángulo de corrección de la dirección en base a un algoritmo
genético.
Además, la sección de control puede incluir
también una sección de cálculo de la optimización configurada para
optimizar datos de control, y la sección de cálculo de la
optimización minimiza la vibración resultante de la dirección del
vehículo. En este caso, cuando m y n toman una combinación opcional
de entre una pluralidad de combinaciones de m y n, una desviación
entre una posición del cuerpo principal del vehículo en un
recorrido000 emésimo y un recorrido enésimo en la ruta objetivo se
expresa como una amplitud. La sección de cálculo de la optimización
determina el ángulo de corrección de la dirección de forma que se
minimiza un cuadrado de las amplitudes. Además, cuando m y n toman
una combinación adicional de entre una pluralidad de combinaciones
de m y n, se expresa una aceleración del cuerpo principal del
vehículo entre el recorrido emésimo y el recorrido enésimo en la
ruta objetivo. La sección de cálculo de la optimización determina el
ángulo de corrección de la dirección de forma que se minimizan los
cuadrados de las aceleraciones.
Además, el vehículo que no tiene contacto con el
raíl puede incluir también un carro soportado por las ruedas, y una
barra de seguridad soportada en el carro y configurada para entrar
en contacto con objeto fijo en un lado del raíl. La sección de
accionamiento está interpuesta entre el carro y las ruedas, y una
porción de desplazamiento de la sección de accionamiento está
conectada de forma mecánica a las ruedas y a la barra de seguridad.
En este caso, la porción de desplazamiento puede ser un tornillo de
bola accionado por un motor o una tuerca conectada al tornillo de
bola. Además, la porción de desplazamiento puede ser un cilindro
accionado con una fuente de presión de fluido o una biela de pistón
conectada al cilindro.
\newpage
Además, en una realización de la presente
invención, un vehículo que no tiene contacto con un raíl incluye
ruedas, un carro soportado por las ruedas, y un aparato de
dirección. El aparato de dirección incluye un motor, un eje
helicoidal conectado a un eje de salida del motor, cojinetes
configurados para soportar el eje helicoidal, una tuerca
atornillada al eje helicoidal, un primer soporte configurado para
soportar la tuerca, un segundo soporte configurado para soportar
los cojinetes, y un mecanismo articulado configurado para dirigir
las ruedas. Cualquiera de los soportes primero y segundo constituye
un soporte lateral de fijación fijado al carro, y cualquiera de los
soportes primero y segundo constituye un soporte lateral amovible
conectado con el mecanismo articulado.
Aquí, el vehículo que no entra en contacto con
un raíl puede incluir, además, una barra de seguridad, y anillos de
seguridad soportados por la barra de seguridad. La barra de
seguridad está conectada con el soporte lateral amovible, el carro
está conectado con el soporte lateral de fijación, y la tuerca está
soportada por el carro. Además, el motor y los cojinetes están
soportados por la barra de seguridad.
Además, el aparato de dirección puede incluir
también un embrague interpuesto entre el eje helicoidal y el motor,
y se libera la conexión del embrague en respuesta al contacto de los
anillos de seguridad y el objeto fijado al lateral del raíl.
Además, la tuerca está soportada por el
mecanismo articulado, y el motor y los cojinetes están soportados
por el carro. Además, el eje helicoidal constituye un eje del
tornillo de bola.
En una realización adicional de la presente
invención, un vehículo que no entra en contacto con un raíl incluye
ruedas, un carro soportado por las ruedas, y una unidad de
dirección. La máquina de dirección incluye un motor, un cuerpo
amovible conectado a un eje de salida del motor, una barra de
seguridad dotada de anillos de seguridad, y un mecanismo articulado
configurado para dirigir las ruedas. El mecanismo articulado está
conectado a la barra de seguridad y al cuerpo amovible, y la barra
de seguridad está soportada de forma amovible en el carro, y el
motor está soportado de forma fija por el carro.
Aquí, el eje de salida del motor puede estar
conectado con un cuerpo amovible por medio de un piñón y
cremallera.
En una realización adicional de la presente
invención, un vehículo que no entra en contacto con un raíl incluye
ruedas, un carro soportado por las ruedas y una unidad de dirección.
La unidad de dirección incluye un motor, un eje helicoidal
conectado a un eje de salida del motor, cojinetes configurados para
soportar el eje helicoidal, una tuerca atornillada en el eje
helicoidal, un mecanismo articulado configurado para dirigir las
ruedas, y una barra de seguridad dotada de anillos de seguridad. La
barra de seguridad, el motor, y los cojinetes están soportados de
forma fija por el carro, y la tuerca está conectada con el mecanismo
articulado.
Además, la unidad de dirección puede incluir
también un embrague interpuesto entre el eje helicoidal y el motor,
y se libera la conexión del embrague en respuesta a un contacto de
los anillos de seguridad y el objeto fijo del lateral del raíl.
Además, en el segundo aspecto de la presente
invención, se da a conocer un procedimiento de dirección de un
vehículo que no tiene contacto con un raíl conforme a la
reivindicación 28.
Además, el procedimiento de dirección se
consigue al fijar adicionalmente una dirección objetivo futura
correspondiente a una posición futura en la ruta objetivo; y al
generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente al
ángulo futuro de dirección. El ángulo de control de la dirección se
determina en base a la desviación actual, el ángulo objetivo de
dirección y el ángulo de corrección de la dirección.
Además, una realización adicional de la presente
invención versa acerca de un procedimiento de dirección de un
vehículo que no entra en contacto con un raíl, que comprende una
sección de accionamiento; puede incluir un motor, un eje de
tornillo de bola conectado con un eje de salida del motor y una
tuerca conectada con el eje de tornillo de bola, un embrague
interpuesto entre el motor y el eje de tornillo de bola y un
mecanismo articulado conectado con las ruedas y configurado para
operar un giro del eje de salida del motor. El procedimiento de
dirección se consigue al detectar un contacto entre una parte del
vehículo con una estructura lateral de la superficie de la
carretera; y al desacoplar el embrague interpuesto entre los mismos
en respuesta al contacto.
El aparato de dirección para un vehículo que no
entra en contacto con un raíl y el procedimiento de dirección del
mismo, conforme a la presente invención, establecen una técnica de
operación automática de un nuevo sistema de transporte, y mejora de
forma espectacular el rendimiento de control suave, y mejora
extraordinariamente de ese modo un grado de comodidad. El mecanismo
del aparato de dirección que utiliza el eje de tornillo de bola
reduce el coste, simplifica el mecanismo y mejora de manera
espectacular el rendimiento de control suave.
La Fig. 1 es un diagrama que muestra un aparato
de dirección de un vehículo que no entra en contacto con un raíl
conforme a una primera realización de la presente invención;
la Fig. 2 muestra una vista lateral de corte
transversal de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en planta que muestra una
sección de accionamiento en el aparato de dirección del vehículo que
no entra en contacto con un raíl conforme a la primera realización
de la presente invención;
la Fig. 4 es un diagrama de bloques que muestra
una sección de control y la sección de accionamiento en el aparato
de dirección del vehículo que no entra en contacto con un raíl
conforme a la primera realización de la presente invención;
la Fig. 5 es un diagrama de bloques de un
circuito que muestra la sección de control conforme a la primera
realización de la presente invención;
la Fig. 6 es una vista en planta que muestra un
procedimiento de control del ángulo de dirección;
la Fig. 7 es una vista en planta que muestra
otro procedimiento de control del ángulo de dirección;
la Fig. 8 es una vista en planta que muestra
adicionalmente el procedimiento de control del ángulo de
dirección;
la Fig. 9 es una vista en planta que muestra
adicionalmente el procedimiento de control del ángulo de
dirección;
la Fig. 10 es una vista en planta que muestra
otro procedimiento de control del ángulo de dirección;
la Fig. 11 es una vista de corte transversal que
muestra un procedimiento de detección de la desviación en el
aparato de dirección del vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a una segunda realización de la presente
invención;
la Fig. 12 es una vista de corte transversal que
muestra una modificación del procedimiento de detección de la
desviación mostrada en la Fig. 11,
la Fig. 13 es una vista de corte transversal que
muestra el procedimiento de detección de la desviación en el
aparato de dirección del vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a una tercera realización de la presente
invención;
la Fig. 14 es una vista de corte transversal que
muestra una modificación del procedimiento de detección de la
desviación en la posición del aparato de dirección del vehículo que
no entra en contacto con un raíl conforme a la tercera realización
de la presente invención;
la Fig. 15 es una vista de corte transversal que
muestra el procedimiento de detección de la desviación en la
posición del aparato de dirección del vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una cuarta realización de la
presente invención;
la Fig. 16 es una vista de corte transversal que
muestra el procedimiento de detección de la desviación en la
posición del aparato de dirección del vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una quinta realización de la
presente invención;
la Fig. 17 es una vista en planta que muestra la
sección de accionamiento en la posición del aparato de dirección
del vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a una
sexta realización de la presente invención;
la Fig. 18 es una vista de corte transversal que
muestra la sección de accionamiento en un vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una séptima realización de la
presente invención;
la Fig. 19 es una vista de corte transversal que
muestra una modificación de la sección de accionamiento en el
vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a la séptima
realización de la presente invención;
la Fig. 20 es una vista de corte transversal que
muestra la sección de accionamiento en el vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una octava realización de la
presente invención;
la Fig. 21 es una vista de corte transversal que
muestra la sección de accionamiento en el vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una novena realización de la
presente invención;
la Fig. 22 es una vista de corte transversal que
muestra la sección de accionamiento en el vehículo que no entra en
contacto con un raíl conforme a una décima realización de la
presente invención.
Más adelante, se describirá con detalle un
aparato de dirección de un vehículo que no entra en contacto con un
raíl de la presente invención con referencia a los dibujos
adjuntos.
La Fig. 1 es un diagrama que muestra el aparato
de dirección del vehículo que no entra en contacto con un raíl
conforme a la primera realización de la presente invención. Con
referencia a la Fig. 1, se proporciona un carril 1 de guía en un
plano dedicado 2 de raíl para definir una referencia de raíl. El
plano dedicado 2 de raíl está formado de forma lineal o curvada. El
carril 1 de guía se muestra en la Fig. 1 de forma que se proyecta
desde el plano 2 del raíl. Sin embargo, el carril 1 de guía puede
estar formado para estar incrustado en el plano 2 del raíl. El
vehículo 3 está dotado de un cuerpo principal 4 del vehículo y de un
carro 5. El carro 5 está soportado por el plano dedicado 2 del
raíl. El cuerpo principal 4 del vehículo está soportado en el plano
2 del raíl por el carro 5, de tal forma que el cuerpo principal 4
del vehículo puede girar libremente en torno a un eje perpendicular
o un eje normal al plano del raíl. El carro 5 está dotado de ruedas
6.
El sistema de dirección está dotado de una
sección 10 de control como una sección del sistema no mecánico de
dirección, y una sección 20 de accionamiento como una sección del
sistema mecánico de dirección. El sistema de dirección no está
dotado de un carril mecánico de guía mediante el cual está guiado el
vehículo 3 de forma mecánica, como se muestra en la Fig. 2. No es
esencial que el vehículo 3 entre en contacto de forma mecánica con
el carril 1 de guía.
La Fig. 3 muestra una sección 20 de
accionamiento. La sección 20 de accionamiento incluye un accionador
12, un primer mecanismo articulado 13, y un segundo mecanismo
articulado 14. El accionador 12 tiene un cuerpo principal 15 del
accionador como una parte inamovible, y una biela 16 de pistón como
una parte amovible. El cuerpo principal 15 del accionador está
fijado al carro 5. El primer mecanismo articulado 13 está dotado de
una primera articulación 17 y de una segunda articulación 18. El
lado de la base de la primera articulación 17 está soportado de
forma giratoria por el carro 5 por medio de un primer pasador 19. El
extremo libre de la primera articulación 17 está conectado de forma
giratoria con el extremo operativo de la biela 16 de pistón por
medio de un segundo pasador 21. El segundo mecanismo articulado 14
está dotado de una primera palanca 22 soportada de forma giratoria
por el carro 5, una articulación 23 de la palanca y una segunda
palanca 24 soportada de forma giratoria por el carro 5. El extremo
libre de la segunda articulación 18 está conectado de forma
giratoria a un extremo de la primera palanca 22. El otro extremo de
la primera palanca 22 está conectado de forma giratoria a un
extremo de la articulación 23 de la palanca. El otro extremo de la
articulación 23 de la palanca está conectado de forma giratoria a
un extremo de la segunda palanca 24.
Cuando se suministra una señal de funcionamiento
al cuerpo principal 15 del accionador, la biela 16 de pistón se
mueve hacia delante y hacia atrás de forma lineal. Se gira la
primera articulación 17 para que se desplace de forma angular
conforme al desplazamiento lineal de la biela 16 de pistón. El
segundo mecanismo articulado 14 actúa conforme a dicha acción
principal del primer mecanismo articulado 13. Se gira la primera
palanca 22 del segundo mecanismo articulado 14 conforme a un
movimiento compuesto de una operación de giro y una operación de
movimiento lineal de la segunda articulación 18.
Una línea central de un eje 25 pasa a través de
las ruedas 6 de ambos lados del carro, y las ruedas 6 están
soportadas de forma giratoria por el eje 25 en un plano paralelo al
plano dedicado 2 del raíl. El eje 25 está soportado por el carro 5.
La primera palanca 22, el segundo mecanismo articulado 14, la
segunda palanca 24 y el eje 25 forman un mecanismo articulado de
cuatro acoplamientos con forma de paralelogramo. Por lo tanto, se
transforma el paralelogramo conforme al movimiento compuesto de la
segunda articulación 18, y se giran los planos (planos verticales)
en ambos extremos ortogonales al eje 25 de giro de la rueda 6 al eje
25 para ser paralelos entre sí.
La Fig. 4 muestra una relación entre la sección
10 de control y la sección 20 de accionamiento. La sección 10 de
control está dotada del carril 1 de guía y de una sección 7 de
control de la dirección. La sección 7 de control de la dirección
está dotada de una unidad 8 de control, de una unidad 9 de
transmisión, y de una unidad 11 de recepción. La unidad 8 de
control transmite una señal 26 de instrucciones de adquisición de
datos a la unidad 9 de transmisión. La unidad 9 de transmisión
envía una señal 27 de operación de adquisición de datos en
respuesta a la señal 26 de instrucciones de adquisición de datos. La
señal 27 de operación de adquisición de datos incluye una señal
27-1 de solicitud de transmisión de datos. La señal
27 de operación de adquisición de datos puede incluir energía
27-2 que se debe suministrar. No es necesaria una
fuente de alimentación de tierra que suministre energía al carril 1
de guía cuando se utiliza la energía suministrada
27-2.
El carril 1 de guía está dividido en secciones
entre un punto de inicio y un punto terminal en un mismo intervalo,
y tiene una secuencia de datos X_{j} de posición para las
secciones. La secuencia de datos X_{j} de posición expresa la
secuencia de las coordenadas curvadas unidimensionales. Cuando el
carril 1 de guía es un carril circular de guía, la coordenada del
punto terminal es idéntica a la coordenada del punto de inicio. Se
prefiere que el intervalo no sea de más de un cm. La coordenada
curvada unidimensional X está definida estrictamente en un sistema
de coordenadas absolutas tridimensionales. La secuencia de las
coordenadas curvadas unidimensionales X del carril 1 de guía es una
secuencia de los elementos 1-j de formación de la
línea. Cada elemento 1-j de formación de la línea
se corresponde con la coordenada unidimensional X_{j} de la
posición (datos de posición). El elemento 1-j de
formación de la línea envía el dato X_{j} de posición, un ángulo
objetivo \theta* (X_{j}) de dirección, y una desviación
objetivo \DeltaR* del raíl en respuesta a la señal
27-1 de solicitud de transmisión de datos. La
unidad 11 de recepción recibe el dato X_{j} de la posición, el
ángulo objetivo \theta* (X_{j}) de dirección y la desviación
objetivo \DeltaR* del raíl y los transfiere a la unidad 8 de
control. Es efectivo que el elemento 1-j de
formación de la línea tenga datos de control del funcionamiento como
un valor de coordenadas absolutas tridimensionales y un valor
definido tridimensional de velocidad correspondiente al dato X_{j}
de la posición. Se pueden calcular una curvatura tridimensional del
raíl y una aceleración tridimensional a partir de la coordenada
absoluta tridimensional y de la velocidad tridimensional definida.
Sin embargo, para omitir el cálculo es efectivo proporcionar una
tabla (el dato X_{j} de la posición, el ángulo objetivo de
dirección, la desviación objetivo del raíl, la velocidad objetivo,
la aceleración objetivo, la curvatura del raíl). Se puede
proporcionar dicha tabla para el elemento 1-j de
formación de la línea o para la unidad 8 de control. Cuando se
proporciona la tabla para el elemento 1-j de
formación de la línea, la tabla contiene el ángulo objetivo de
dirección, la desviación objetivo del raíl, la velocidad objetivo,
la aceleración objetivo, y la curvatura del raíl correspondientes
al elemento 1-j. De forma alternativa, cuando se
proporciona la tabla para la unidad 8 de control, se buscan el
ángulo objetivo de dirección, la desviación objetivo del raíl, la
velocidad objetivo, la aceleración objetivo y la curvatura del raíl
en base al dato X_{j} de posición.
La Fig. 5 muestra los detalles de la sección 7
de control de la dirección. La sección 7 de control de la dirección
lleva a cabo una operación de control en base a un sistema de
coordenadas tetradimensional. La coordenada temporal está definida
basada en un reloj interno (no mostrado). La coordenada de espacio
está definida basada en una coordenada tridimensional. La curva de
referencia del raíl expresada con un sistema de coordenadas
tridimensionales curvadas está configurada en el sistema de
coordenadas tridimensionales.
La sección 7 de control de la dirección está
dotada de la unidad 8 de control, una unidad 33 de medición de la
desviación del raíl y un detector 34 del ángulo de dirección. La
unidad 8 de control está dotada de una unidad 36 de configuración
de la desviación del raíl, una unidad 37 de resta, un controlador 38
de corrección de la predicción del ángulo de la dirección, un
controlador principal 31 que contiene una sección 35 de cálculo del
ángulo de la dirección y una unidad 32 de suma de correcciones.
La unidad 36 de configuración de la desviación
del raíl fija la desviación objetivo \DeltaR* (X_{j}) del raíl
recibida a través de la unidad 11 de recepción del carril 1 de guía.
La desviación objetivo \DeltaR* del raíl está fijada como un
valor ideal o un valor objetivo \DeltaR* (X_{j}) para el dato
X_{j} de posición. La desviación objetivo \DeltaR* (X_{j})
del raíl no es siempre cero. La desviación objetivo \DeltaR*
(X_{j}) del raíl puede estar fijada como cero en un raíl de línea
recta. Sin embargo, es ideal que en una región del raíl en el que
el raíl cambia de un raíl de línea recta a un raíl curvado se tenga
en consideración la inercia de la fuerza centrífuga del vehículo.
En este caso, el vehículo circula en un raíl real que está fijado
más afuera que el carril 1 de guía. La desviación objetivo
\DeltaR* (X_{j}) del raíl está fijada como una distancia entre
dicho raíl ideal y el carril 1 de guía. Cuando el carril 1 de guía
está configurado para contener la desviación objetivo \DeltaR*
del raíl, la desviación objetivo \DeltaR* (X_{j}) del raíl es
un valor constante de cero.
La unidad 11 de recepción está dispuesta como un
detector que detecta el dato X_{j} de posición en un punto de
referencia del vehículo 3. Se prefiere que dicho punto de referencia
esté fijado en el eje de giro del cuerpo principal 4 del vehículo
con respecto al carro. La unidad 11 de recepción recibe el ángulo
objetivo \theta* (X_{j}) que está definido de forma fija en el
carril 1 de guía para dar salida a la sección 35 de cálculo del
ángulo de la dirección.
La unidad 33 de medición de la desviación del
raíl está dispuesta en el punto de referencia, y mide una desviación
actual \DeltaR del raíl en la dirección normal al carril de guía
(una dirección ortogonal al raíl o a una dirección de la curvatura
del radio). Se prefiere una cámara CCD como una unidad 33 de
medición de la desviación del raíl. La cámara CCD toma fotografías
del carril 1 de guía. La unidad 33 de medición de la desviación del
raíl calcula una distancia entre un eje óptico de la cámara CCD y el
carril de guía recogido como una imagen real. Por lo tanto, la
desviación actual \DeltaR del raíl se corresponde a la distancia
calculada. Se suministra la desviación actual \DeltaR del raíl a
la unidad 37 de resta.
El detector 34 del ángulo de la dirección
detecta una cantidad de movimiento de la biela 16 de pistón al
cuerpo principal 15 de accionador del accionador 12 como un ángulo
actual \theta(X_{j}) de dirección en tiempo real. Se da
salida al ángulo actual \theta(X_{j}) de dirección al
controlador 38 de la corrección de la predicción del ángulo de la
dirección.
La unidad 37 de resta está interpuesta entre la
unidad 36 de configuración de la desviación del raíl y la sección
35 de cálculo del ángulo de dirección. Se suministra la desviación
objetivo \DeltaR* (X_{j}) del raíl a la unidad 37 de resta
junto con la desviación actual \DeltaR(X_{j}) del raíl.
La unidad 37 de resta lleva a cabo el siguiente cálculo y determina
una desviación \DeltaR'(X_{j}) de control del raíl.
\Delta R' =
\Delta R *- \Delta
R
Se suministra la desviación \DeltaR'(Xj) de
control del raíl como una señal de control de respuesta a la
sección 35 de cálculo del ángulo de dirección y al controlador 38 de
corrección de la predicción del ángulo de dirección.
La sección 35 de cálculo del ángulo de dirección
fija el ángulo objetivo \theta* (X_{j}) de dirección para el
dato X_{j} de posición recibido por la unidad 11 de recepción. Con
el ángulo objetivo \theta* (X_{j}) de dirección, se suministra
el dato definido de forma fija en el carril 1 de guía por medio de
la unidad 11 de recepción a la sección 35 de cálculo del ángulo de
dirección. Sin embargo, el ángulo objetivo \theta* (X_{j}) de
la dirección puede estar definido como una tabla (Xj, \theta*
(X_{j})) en la sección 35 de cálculo del ángulo de dirección. A
partir de entonces, el controlador principal 31 determina un ángulo
provisional \theta'(X_{j}) de control de la dirección que se
obtiene al ponderar la desviación \DeltaR' (X_{j}) del raíl y
el ángulo objetivo \Delta\theta* (X_{j}) de la dirección con
una proporción de 2 a 1. Se suministra el ángulo provisional
\theta'(X_{j}) de control de la dirección a la unidad 32 de
suma de correcciones.
La unidad 32 de suma de correcciones recibe el
ángulo provisional \theta'(X_{j}) de control de la dirección de
la sección 35 de cálculo del ángulo de la dirección, recibe un
ángulo \Delta\theta* (X_{j}) de corrección de la dirección
del controlador 38 de corrección de la predicción del ángulo de la
dirección y añade el ángulo \Delta\theta* (X_{j}) de
corrección de la dirección al ángulo provisional \theta'(X_{j})
del control de la dirección. Por lo tanto, se genera un ángulo
objetivo \theta"(X_{j}) de control de la dirección. Se da
salida al ángulo objetivo \theta"(X_{j}) de control de la
dirección al accionador 12 del vehículo 3. De esta forma, se
controla un timón.
El controlador 38 de corrección de la predicción
del ángulo de la dirección recibe la desviación \DeltaR' de
control del raíl objeto de salida de la unidad 37 de resta. El
controlador 38 de corrección de la predicción del ángulo de la
dirección recibe y guarda el ángulo actual \theta(X_{j})
de la dirección medido por el detector 34 del ángulo de la
dirección. El controlador 38 genera un índice a partir de los
ángulos actuales \theta(X_{j}) de dirección para N veces
correspondientes a la posición idéntica del carril 1 de guía en la
anterior operación, y guarda el índice como un ángulo (X_{j}, [N])
del historial de operaciones de la dirección. La mejor operación en
los numerosos registros de operaciones se determina de forma
experimental en base a cuestionarios recogidos de pasajeros, de la
experiencia real de viajeros especialistas y una operación real de
un experto (aunque la unidad de dirección para un operador no
existe, el operador puede generar una señal de ángulo de dirección
desde una unidad terminal de entrada).
El controlador 38 de corrección de la predicción
del ángulo de la dirección tiene un ángulo objetivo óptimo
\theta**(X_{j}) de la dirección. El ángulo objetivo óptimo
\theta**(X_{j}) de la dirección expresa un ángulo adecuado de
dirección en cada posición del carril 1 de guía. Por lo tanto, el
controlador 38 de corrección de la predicción del ángulo de la
dirección tiene el ángulo objetivo óptimo actual \theta**(X_{j})
de la dirección para la posición actual X_{j} del vehículo, y un
ángulo futuro objetivo óptimo \theta**(X_{j} + \DeltaXj) de
la dirección cuando el vehículo avanza desde la posición actual
X_{j} hasta una posición futura (X_{j} + \DeltaX_{j}) en
\DeltaX_{j}. El \DeltaX_{j} está fijado como una función de
la variable j de la posición actual X_{j}, y puede estar fijado
en base a una curvatura futura del raíl del carril 1 de guía. En ese
caso, cuando es pequeña una proporción de cambio en la curvatura
entre la posición actual X_{j} y la futura posición (X_{j} +
\DeltaXj), el \DeltaX_{j} fijado es mayor. Además, cuando es
grande una proporción de cambio de la curvatura, el \DeltaX_{j}
está fijado más pequeño. El controlador 38 de corrección de la
predicción del ángulo de la dirección calcula un ángulo
\Delta\theta*(Xj) de corrección de la dirección al ponderar la
desviación \DeltaR' de control del raíl, el ángulo objetivo óptimo
actual \theta**X_{j}) de la dirección y el ángulo objetivo
óptimo futuro \theta**(X_{j} + \DeltaXj) de la dirección con
la proporción de 3 a 1. El ángulo calculado
\Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección se
suministra a la unidad 32 de suma. Se puede determinar el ángulo
objetivo óptimo \theta**(X_{j}) de la dirección en base al
ángulo \theta(X_{j} [N]) del historial de operaciones de
dirección. Es preferible determinar el ángulo objetivo óptimo
\theta**(X_{j}) de dirección de tal forma que se minimice la
vibración resultante de la dirección del vehículo. De forma
alternativa, se proporciona una tabla relativa a la posición actual
X_{j} y se puede buscar el ángulo objetivo óptimo
\theta**(X_{j}) de dirección en la tabla. Cuando se proporciona
un sensor (no mostrado) de velocidad en el vehículo 3, se puede
recibir la velocidad V del vehículo de un sensor de velocidad. Se
calcula la posición de coordenadas bidimensionales del vehículo por
medio de la integración de la velocidad.
Como se ha descrito anteriormente, la unidad 36
de configuración de la desviación del raíl y la sección 35 de
cálculo del ángulo de la dirección utilizan la desviación objetivo
\DeltaR*(X_{j}) y el ángulo objetivo \theta*(X_{j}) de
dirección que se corresponden con la posición actual del vehículo 3.
Lleva tiempo para que se pueda dar salida a los datos después de la
configuración. En realidad, puede haber un caso en el que la salida
puede ser posible cuando el vehículo 3 avanza hasta una posición de
X_{j+1}. En dicho caso, se pueden utilizar la desviación objetivo
\DeltaR*(X_{j-1}) del raíl y el ángulo objetivo
\theta*(X_{j-1}) que son anteriores a la
posición actual del vehículo por un elemento.
El controlador 38 de corrección de la predicción
del ángulo de la dirección lleva a cabo un cálculo de control
óptimo para determinar el ángulo óptimo \Delta\theta**X_{j})
de corrección de la dirección. El cálculo de control óptimo es
posible por medio de un cálculo de aprendizaje, o un cálculo de
ecuación dinámica, o por medio de una combinación de estos dos
cálculos. Como el cálculo de aprendizaje, se prefiere utilizar un
cálculo de red neural o un cálculo de algoritmo genético, o un
cálculo de algoritmo genético en el que esté incorporado el cálculo
de red neural. El cálculo de red neural y el cálculo de algoritmo
genético son conocidos habitualmente como una técnica de cálculo.
Como cálculo de ecuación dinámica, se prefiere utilizar el cálculo
del valor mínimo cuadrado (navegación tetradimensional) con respecto
a la aceleración entre los raíles que atajan puntos candidatos de
paso mediante la dinámica inversa de la ecuación dinámica de las
coordenadas tetradimensionales. La navegación tetradimensional es
conocida como una técnica de descubrimiento de una ruta óptima para
un avión.
Se introducen la desviación \DeltaR' de
control del raíl, el ángulo actual \theta*(X_{j}) de dirección
y el ángulo óptimo futuro \theta**(X_{j} + \DeltaX_{j}) en
el lado de entrada de la red neural como un dato de aprendizaje
bajo una condición de restricción en la que estos datos son menores
que los valores de umbral fijados. Además, se introduce el ángulo
\Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección
correspondiente a esos datos en el lado de salida de la red neural
como un dato maestro. Cuando se supone que \DeltaX_{j} tiene
que estar fijado a "1", el ángulo objetivo óptimo actual
\theta**(X_{j}) de dirección y el ángulo objetivo óptimo futuro
\theta**(X_{j} + \DeltaXj) de dirección se expresan como un
ángulo objetivo óptimo actual \theta**(X_{j}) de dirección y un
ángulo objetivo óptimo futuro \theta**(X_{j+1}) de dirección,
respectivamente. Cada uno de los nodos de la red neural tiene
coeficientes k1, k2, k3 y k4. Generalmente, el coeficiente es una
función de la coordenada X_{j}. La red neural es una técnica para
determinar el coeficiente f como una solución de función inversa
con x e y conocidas en funciones lineales simultáneas de múltiples
variables y = f*x (y y x son vectores de múltiples variables). La
red neural aprende muchas combinaciones de los datos de aprendizaje
y de los datos maestros. En este momento, aunque los coeficientes no
están ordenados de forma única, se puede determinar de forma
gradual y aproximada la solución óptima de los coeficientes al dar
muchas combinaciones (y, x) bajo la condición de restricción (la
menor suma de segundas potencias de aceleraciones, o la menor suma
de segundas potencias de amplitudes). De esta forma, cuando se dan
una desviación opcional \DeltaR' de control del raíl, el ángulo
óptimo actual \theta**(X_{j}) de dirección y el ángulo óptimo
futuro \theta**(X_{j} + \DeltaX_{j}) de dirección, se puede
dar salida al ángulo correspondiente \Delta\theta*(X_{j}) de
corrección de la dirección.
Por ejemplo, la condición de restricción es
expresar una desviación de distancia entre las posiciones del
cuerpo del vehículo en la posición idéntica en la operación emésima
y la operación enésima (m y n no son iguales) como una amplitud Ws,
y tomar una pluralidad de distintos conjuntos de valores como m y n.
Por lo tanto, la minimización del cuadrado de las amplitudes es
efectiva. Además, la condición de restricción es expresar
aceleraciones del cuerpo del vehículo en la posición idéntica en la
operación emésima y la operación enésima como Am, y tomar una
pluralidad de distintos conjuntos de valores como m y n. Por lo
tanto, la minimización del cuadrado de las amplitudes es
efectiva.
Para conseguir la optimización con una precisión
elevada y con una velocidad elevada, se pueden aplicar diversas
técnicas matemáticas bien conocidas, como un algoritmo genético, y
otras. El algoritmo genético (GA) es un procedimiento en el que la
desviación \DeltaR' de control del raíl, el ángulo óptimo actual
\theta**(X_{j}) de dirección, el ángulo óptimo futuro
\theta**(X_{j} + \DeltaX_{j}) de dirección y el ángulo
\Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección están
seleccionados como variables desconocidas de forma local y global de
forma aleatoria, y una solución converge de forma asintótica hacia
la solución óptima mientras que se evita encerrarse en una solución
local. Hay fijada una función de estimación para la optimización. La
función de estimación es similar a un caso de la red neural. Se
selecciona un factor variable, el valor de cuya función de
estimación es bajo, pero no se determina que no se seleccione.
Cuando el factor variable, el valor de cuya función de valoración
es elevado, pero existe otra solución óptima, no se selecciona la
función valoración. El cálculo óptimo se lleva a cabo de forma
reiterada mientras que se intercambian con cuidado muchas variables.
La evolución automática de un programa genético (GP) se puede
llevar a cabo organizando de forma jerárquica la función (expresión
de la ecuación S de LISP) y evolucionando un operador (estructura de
árbol de la expresión de la ecuación S) sin restringir la evolución
del valor de una variable para la multidimensionalidad de las
variables. Por lo tanto, la optimización del control del ángulo de
la dirección avanza de forma permanente con respecto al vehículo
idéntico circulando en un raíl circular.
Se determina un raíl como una solución para la
ecuación dinámica que tiene una condición inicial para cada momento
y la aceleración en el momento como valores conocidos. En la
dinámica inversa, se determina la velocidad y/o la aceleración como
una solución de la ecuación dinámica que tiene las coordenadas
X_{j} del raíl como un valor desconocido. En este caso, se
permite una proximidad a la coordenada X_{j} recibida del carril
1 de guía como una coordenada X_{j} del vehículo 3 en el raíl.
Dicha condición de restricción está dada como una minimización de
la suma de los cuadrados de la aceleración, o una minimización de
una suma de las segundas potencias de las desviaciones de la
aceleración, y el tiempo más breve para alcanzar un destino. La
condición de restricción como una minimización de la aceleración da
una prioridad a un grado de comodidad y define de forma matemática
la velocidad y/o la aceleración. La aceleración resuelta en tiempo
real por dinámica inversa y la velocidad en ese momento se
corresponden a una relación de 2 a 1 en un ángulo de dirección. La
solución calculada de esta forma se puede suministrar al lado de
salida de la red neural mencionada anteriormente como los datos
maestros.
Se da salida al ángulo
\Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección obtenido de
esta manera a la unidad 32 de suma de correcciones del controlador
38 de corrección de la predicción del ángulo de la dirección. La
unidad 32 de suma de correcciones calcula la siguiente ecuación.
\theta''(X_{j}) = \theta (X_{j})
+ \Delta \theta *
(X_{j})
Cuando el vehículo 3 está controlado idealmente
en la posición actual (la posición tetradimensional actual) en el
momento actual y circula en un raíl de línea recta, el ángulo
provisional \theta'(X_{j}) de control de la dirección es
cero.
\vskip1.000000\baselineskip
En el estado continuo ideal, el ángulo
\Delta\theta*(Xj) de corrección de la dirección es cero en
principio, y \theta''(X_{j}) = \theta'(X_{j}) en general.
La Fig. 6 muestra el estado ideal de circulación en un raíl
circular en el que el radio R de curvatura es constante. Además, la
Fig. 7 muestra el estado ideal de circulación en un raíl de línea
recta en el que el radio R de curvatura es infinito idealmente.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 8 muestra un punto P de cambio de la
curvatura en el que el raíl cambia de un raíl de línea recta a un
raíl de curvatura constante (radio de curvatura = R). En la
navegación tetradimensional, no hay ningún caso en el que el
accionador 12 cambie inmediatamente un ángulo de dirección desde
cero a un ángulo definido \theta' de dirección en el punto P. Se
fija un ángulo predeterminado \theta* de dirección correspondiente
al raíl de curvatura constante en la sección 35 de cálculo del
ángulo de la dirección. En dicho caso, el ángulo
\Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección es cero en
el punto P, y el ángulo \theta''(X_{j}) de control de la
dirección es igual al ángulo provisional \theta'(X_{j}) de
control de la dirección. Es ideal que el ángulo
\Delta\theta*(X_{j}) de la corrección de la dirección aumente
suavemente a partir de entonces, alcance un máximo en el punto
medio entre el punto P y un punto Q, disminuya suavemente después
de pasar a través del punto medio, y se vuelva cero en el punto
Q.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la Fig. 9, cuando el vehículo
se queda sin raíl, el ángulo \theta''(X_{j}) de control de la
dirección y el ángulo provisional \theta'(X_{j}) de control de
la dirección no coinciden entre sí. Como se muestra en la Fig. 9,
cuando la proporción de cambio de una curvatura del raíl no cambia
mucho en el futuro cercano, y particularmente cuando el raíl es un
raíl de línea recta, \theta' se aproxima a \theta* suavemente
por medio de un control de respuesta. Cuando el raíl de línea recta
continúa la longitud suficiente, el cambio del ángulo de la
dirección por unidad de reloj depende menos de la desviación
\DeltaR del raíl, o puede ser proporcional. El vehículo se
aproxima gradualmente al raíl de línea recta, no a lo largo del raíl
a, mostrado con línea continua, sino a lo largo del raíl b de línea
discontinua. Cuando la desviación \DeltaR' de control del raíl es
cero, el cambio del ángulo de la dirección por unidad de reloj está
fijado aún más bajo. El cambio del ángulo de la dirección por
unidad de reloj se corresponde adicionalmente con la diferencia
entre el ángulo actual \theta(v) de la dirección y el
ángulo objetivo actual definido \theta*(X_{j}) de la dirección,
en particular, o puede ser proporcional.
Los anteriores k1 y k2, y los k3 y k4 que serán
descritos a continuación son los coeficientes de los nodos en la red
neural.
\vskip1.000000\baselineskip
En dicho caso de que la curvatura del raíl
cambie mucho en el futuro, como se muestra en la Fig. 10, se
transmite el cambio de la curvatura del raíl curvado del futuro
cercano en vez del mejor raíl b, como se muestra en la Fig. 9, es
decir, se predice y se transmite de antemano, y se da salida al
ángulo \Delta\theta*(X_{j}) de corrección de la dirección del
controlador 38 de corrección de la predicción del ángulo de la
dirección a la unidad 32 de suma de correcciones para que el
vehículo se aproxime suavemente al raíl curvilíneo futuro.
Se describirá ahora un procedimiento de
detección de la desviación conforme a la segunda realización de la
presente invención con referencia a la Fig. 11. Con referencia a la
Fig. 11, se proporciona un carril 41 de guía del tipo carente de
contacto, en vez del carril 1 de guía en la sección 10 de control de
la segunda realización de la presente invención. El carril 41 de
guía está dotado de una parte inferior 42 del raíl, un bordillo 43,
y un par de carriles centrales 44 de guía. Las ruedas 6 en ambos
lados del vehículo están soportadas por los carriles centrales 44
de guía para que giren. En los extremos derecho e izquierdo del
cuerpo principal 4 de vehículo del vehículo 3, hay dispuestos
respectivamente de forma fija sensores 45 de detección de la
posición. Un sensor 45 de detección de la posición se corresponde a
un par de la unidad 9 de transmisión y de la unidad 11 de
recepción, como se han descrito anteriormente. El sensor 45 de
detección de la posición es un sensor del tipo carente de contacto,
como una cámara CCD y un láser con enfoque automático de la posición
focal. El sensor 45 de detección de la posición detecta la
ubicación relativa entre el límite 46 del carril central 44 de guía
y el cuerpo principal 4 del vehículo. Cuando el vehículo se
encuentra en una posición normal, el sensor 45 de detección de la
posición genera una imagen en la que el límite 46 coincide con la
línea central de la cámara CCD. El sensor 45 de detección de la
posición detecta una desviación \DeltaD de la posición como una
distancia entre la línea central de la cámara CCD y el límite 46. Se
suministra la desviación \DeltaD de la posición a la sección 35
de cálculo del ángulo de la dirección y al controlador 38 de
corrección de la predicción del ángulo de la dirección de la unidad
8 de control como el \DeltaR' mencionado anteriormente. Como se
muestra en la Fig. 12, el sensor 45 de detección de la posición
puede estar dispuesto de forma fija a la pared lateral del cuerpo
principal 4 del vehículo. En este caso, el sensor 45 de detección de
la posición detecta la distancia o la desviación de la distancia
entre una superficie de referencia de la pared lateral del cuerpo
principal 4 del vehículo y la superficie interna del bordillo 43. Se
puede suministrar una diferencia \DeltaR' entre un valor
preestablecido \DeltaR y la desviación \DeltaD de la posición a
la sección 35 de cálculo del ángulo de la dirección y al
controlador 38 de corrección de la predicción del ángulo de la
dirección de la unidad 8 de control, como se ha mostrado en la
primera realización.
Se describirá con referencia a la Fig. 13 el
procedimiento de detección de la desviación conforme a la tercera
realización de la presente invención. Con referencia a la Fig. 13,
el sensor 45 de detección de la posición en la tercera realización
de la presente invención está dispuesto de forma fija en la sección
de la cabeza de la sección superior del vehículo 3. Un eje óptico
47 del sensor 45 de detección de la posición intersecta la
superficie 2 de la carretera con un ángulo predeterminado \Phi. La
distancia L entre la intersección 48 del eje óptico 47 y la
superficie 2 de la carretera y el punto de referencia del vehículo 3
es constante. Como se muestra en la Fig. 14, cuando se utiliza la
cámara CCD como el sensor 45 de detección de la posición, se
detecta la anchura W entre las señales 51 de la cinta del raíl
dibujadas o incrustadas en la superficie 2 de la carretera como una
superficie del raíl como una anchura en una ubicación relativa
definida para la distancia L. La cámara CCD detecta la desviación
\DeltaW de la distancia entre el punto P de referencia fijado en
la imagen y el punto central de la anchura W. Se procesa la
desviación \DeltaW de forma similar a la desviación \DeltaD de
la posición en la segunda realización.
Se describirá el procedimiento de detección de
la desviación conforme a la cuarta realización de la presente
invención con referencia a la Fig. 15. Con referencia a la Fig. 15,
el carril 1 de guía tiene una única señal 51 de la cinta del raíl
en la cuarta realización de la presente invención. Hay fijada una
imagen 52 de referencia con una anchura W de referencia en la
imagen mediante la cámara CCD. Se superpone la señal 51 de la cinta
del raíl recogida por la cámara CCD y la imagen 52 de referencia
para producir tres tipos distintos de imágenes con anchuras W1, W2
y W0. En este caso, se cumple la siguiente relación
W = W1 + W0 +
W.
Se procesa la desviación \DeltaW de forma
similar a la desviación \DeltaD de la posición mostrada en la
segunda realización, de forma que el valor absoluto de la desviación
\DeltaW (= W2-W1) se vuelve pequeño.
Se describirá el procedimiento de detección de
la desviación conforme a la quinta realización de la presente
invención con referencia a la Fig. 16. Con referencia a la Fig. 16,
se añaden anillos 53 de seguridad de guía al vehículo 3 de la Fig.
12 en la quinta realización de la presente invención. Se proporciona
el anillo 53 de seguridad de guía en ambos lados del cuerpo
principal del vehículo 3 o del carro 5. Un eje 54 de giro del
anillo 53 de seguridad de guía se encuentra paralelo a la superficie
opuesta al bordillo 43 en ambos lados. El anillo 53 de seguridad de
guía no entra en contacto con el bordillo 43. En este caso, el coste
de construcción del anillo 53 de seguridad de guía que no entra en
contacto con el bordillo 43 es significativamente menor en
comparación con el coste de construcción del carril de guía bien
conocido para los carriles de guía. No se genera ruido entre el
bordillo 43 y el anillo 53 de seguridad de guía, ni se genera
vibración en el cuerpo del vehículo.
Se prefiere añadir un detector (no mostrado) de
frecuencia de giro que detecta el número de giros de la rueda 6. Se
añade un dato de posición absoluta en la coordenada curvada
unidimensional L del carro 5 o del vehículo 3 y un dato de
ubicación relativa entre el carro 5 o el vehículo 3 y el carril 1 de
guía como datos de control. Los datos de posición absoluta se
pueden medir mediante una unidad de medición en un sistema cinético.
Como se ha descrito en la primera realización, se pueden adquirir
los datos de posición absoluta del carril 1 de guía (sensor
ubicuo).
Se describirá la sección 20 de accionamiento de
un carretón de tipo de cuatro anillos de guía conforme a la sexta
realización de la presente invención con referencia a la Fig. 17.
Con referencia a la Fig. 17, se soportan cuatro anillos 101 de guía
en contacto con un carril de guía en los extremos derecho e
izquierdo de la articulación isométrica paralela 102, y las ruedas
6 derecha e izquierda están soportadas en ambos extremos del eje 25.
Las articulaciones isométricas paralelas 102 delantera y trasera
están conectadas con una articulación 103. La articulación 103 y el
eje 25 están conectados de forma intersectante en ambos puntos
medios, y una intersección 104 está soportada de forma giratoria
por el carro 5. Cuando se aplica el carretón de tipo de cuatro
anillos de guía a la primera realización, se elimina el anillo 101
de guía, la articulación isométrica paralela 102 y la articulación
103, y se conecta el accionador 12 con el eje 25. Cuando se aplica
el carretón de tipo de cuatro anillos de guía a la segunda
realización, se sigue adoptando la técnica de tipo carretón de
cuatro anillos de guía, pero los anillos 101 de guía están
dispuestos de nuevo de tal forma que no entran en contacto con el
bordillo 43.
Se describirá la sección 20 de accionamiento del
sistema de dirección utilizado en el aparato de dirección del
vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a la séptima
realización de la presente invención con referencia a la Fig. 18.
Con referencia a la Fig. 18, la presente invención realices el
control de elevada precisión en tiempo real de la ruta mencionada
anteriormente y la seguridad asociada con el control. Se consigue
la característica utilizando un tornillo de bola y una barra de
seguridad, y añadiendo un embrague de seguridad.
La sección 20 de accionamiento está dotada de un
accionador 12, del primer mecanismo articulado 13, y del segundo
mecanismo articulado 14. Una sección fija 55 del accionador
soportada de forma fija por el carro 5 es equivalente al cuerpo
principal 15 del accionador mencionado anteriormente. Una sección
amovible 56 del accionador que se mueve hacia delante y hacia atrás
con respecto a la sección fija 55 del accionador es equivalente a
la biela 16 de pistón mencionado anteriormente. Hay fijada una
tuerca 57 a la sección fija 55 del accionador. Un tornillo 58 de
bola atornillado en la tuerca 57 está soportado de forma giratoria
por cojinetes 60 y 61 que están fijados a la sección amovible 56
del accionador. Hay dispuesto de forma fija un servomotor 59 en la
sección amovible 56 del accionador. El extremo del tornillo 58 de
bola está conectado por medio de un acoplamiento 62 a un eje 63 de
salida del servomotor 59. Hay interpuesto un embrague 64 en el eje
63 de salida.
La barra 65 de seguridad está conectada con la
sección amovible 56 del accionador, y se mueve hacia delante y
hacia atrás en una dirección transversal d. Hay fijados de forma
giratoria anillos 66 de seguridad en ambos extremos de la barra 65
de seguridad. Un extremo del primer mecanismo articulado 13 está
soportado de forma giratoria por el carro 5, y el otro extremo del
primer mecanismo articulado 13 está soportado por la barra 65 de
seguridad de forma giratoria con respecto al carro 5.
El servomotor 59 recibe el ángulo objetivo
\theta"(X_{j}) de control de la dirección mencionado
anteriormente y gira hasta una posición de giro correspondiente al
ángulo objetivo de dirección. El tornillo 58 de bola gira hasta una
posición correspondiente de giro y se mueve hasta una posición
lineal correspondiente a la posición de giro en respuesta a la
reacción de la tuerca 57. La sección amovible 56 del accionar que se
mueve de forma lineal junto con el tornillo 58 de bola desplaza el
primer mecanismo articulado 13 y el segundo mecanismo articulado
14. La articulación 23 de la palanca se desplaza en respuesta al
desplazamiento lineal del segundo mecanismo articulado 14 y gira y
acciona las ruedas 6 a la posición del ángulo de la dirección
correspondiente al ángulo objetivo \theta"(X_{j}) de control
de la dirección.
Durante una operación normal de control, los
anillos 66 de seguridad en los lados derecho e izquierdo con se
encuentran en contacto con la guía de seguridad (el bordillo 43 en
la Fig. 16). Cuando la desviación \DeltaR' de control del raíl
muestra un valor anormalmente grande debido a que hay una ráfaga o
al contacto con otro vehículo en un aeropuerto, de forma que el
vehículo se sale del carril 1 de guía, los anillos 66 de seguridad
del vehículo 3 en los lados derecho e izquierdo entran en contacto
con el bordillo 43. En dicho caso, la fuerza motriz del vehículo en
el control automático mencionado anteriormente está influenciada por
la reacción recibida del bordillo 43. Por esta razón, la posición
de control del tornillo 58 de bola y la posición real se hacen
distintas, y se detecta la diferencia entre ellas por medio del
servomotor 61. La generación de la interferencia se puede detectar
por medio de sensores de presión fijados a los anillos 66 de
seguridad en los lados derecho e izquierdo. Cuando se desacopla el
embrague 64 tras la detección de la interferencia, el vehículo 3
circula durante un tiempo, al estar guiado por los anillos 66 de
seguridad en los lados derecho e izquierdo. Sin embargo, el
vehículo se detiene de inmediato cuando se frena. La fuente de
accionamiento del vehículo 3 es un motor diésel, un sistema híbrido
de un motor eléctrico y un motor diésel, o una célula de
combustible. En la presente realización, el uso del tornillo 58 de
bola hace que la respuesta al control tenga una mayor precisión y se
puede garantizar prontamente la seguridad en el momento de las
anomalías. El bordillo 43 casi no tiene ninguna función para
soportar y guiar el vehículo, pero solo soporta el vehículo durante
un breve periodo durante el que se detecta la desviación \DeltaR'
de control del raíl y se detiene el vehículo. Por esta razón, el
bordillo 43 casi no necesita resistencia; por lo tanto, se puede
hacer que los costes de construcción sean sorprendentemente
económicos.
La Fig. 19 muestra una modificación de la
séptima realización mostrada en la Fig. 18. Se cambia la sección
amovible 56 del accionador en una sección fija 56' del accionador.
La sección fija 56' del accionador está fijada al carro 5. La
tuerca 57 está soportada de forma amovible en la sección fija 56'
del accionador por medio del tornillo 58 de bola. Los cojinetes 60,
el servomotor 59, el acoplamiento 62, el eje 63 de salida y el
embrague 64 están dispuestos en la sección fija 56' del accionador
de forma similar a la mostrada en la séptima realización. Como en
la realización mencionada anteriormente, la sección extrema del
primer mecanismo articulado 13 está soportada de forma giratoria
por el carro 5, y el otro extremo del primer mecanismo articulado
13 está soportado por la barra 65 de seguridad.
Como en la séptima realización de la Fig. 18, el
desplazamiento de la barra 65 de seguridad, cuando el vehículo se
separa del raíl y entra en contacto con el bordillo 43, se transmite
a la rueda 6 por medio del primer mecanismo articulado 13 y del
segundo mecanismo articulado 14, se dirige la rueda 6
correspondiente al bordillo 43, y se desacopla de forma instantánea
el embrague 64. La realización de la Fig. 19 es relativamente
idéntica a la séptima realización de la Fig. 18.
Se describirá la sección 20 de accionamiento del
sistema de dirección utilizado para el aparato de dirección del
vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a la octava
realización de la presente invención con referencia a la Fig. 20.
Con referencia a la Fig. 20, la presente realización utiliza un
sistema de piñón y cremallera en vez del sistema de tornillo de
bola y tuerca mencionado anteriormente. La presente realización
muestra menos rendimiento con respecto a la precisión de la
dirección, sin embargo, sobresale en la reducción del coste de la
sección de accionamiento en comparación con la realización
mencionada anteriormente.
Se describirá la sección 21 de accionamiento del
sistema de dirección utilizado para el aparato de dirección del
vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a la novena
realización de la presente invención con referencia a la Fig. 21.
Con referencia a la Fig. 21, la presente realización difiere de la
realización de la Fig. 19 porque la barra 65 de seguridad está
fijada directamente al carro 5 sin el primer mecanismo articulado
13. El embrague 64 se desacopla en el momento de las anomalías, y el
vehículo 3 está guiado directamente por los anillos 66 de seguridad
de la barra 65 de seguridad de los lados derecho e izquierdo. En
este caso, la tuerca 57, que se mueve sin resistencia y de forma
libre en una dirección transversal d al tornillo 58 de bola no se
comporta como un obstáculo para la dirección.
La barra de seguridad para guiar el vehículo 3
no se requiere realmente, dado que el propio cuerpo principal del
vehículo tiene una función de la barra de seguridad. Se produce un
par anormal en el servomotor 61 cuando el cuerpo principal del
vehículo entra en contacto con el bordillo 43, y se envía
normalmente una señal de control que expresa un ángulo de control
de la dirección al servomotor 61. La detección del par anormal
detiene el movimiento adicional del vehículo y actúa el frenado de
la rueda 6 para evitar un accidente. Sin embargo, es preferible
equipar la barra de seguridad y el bordillo 43 como precaución.
Se describirá la sección 20 de accionamiento del
sistema de dirección utilizado para el aparato de dirección del
vehículo que no entra en contacto con un raíl conforme a la décima
realización de la presente invención con referencia a la Fig. 22.
Con referencia a la Fig. 20, la realización realices el control de
precisión elevada en tiempo real de la ruta mencionada
anteriormente y la seguridad asociada con el control. La
característica se consigue utilizando un mecanismo de accionamiento
de presión de fluido y la barra de seguridad. En la presente
realización, se utiliza el mecanismo de accionamiento de presión de
fluido en vez de la sección 20 de accionamiento en la séptima
realización de la Fig. 18 que utiliza el eje helicoidal. Se utiliza
una fuente (no mostrada) de suministro de presión de fluido en vez
del motor 59, y se utiliza una biela 57' de pistón en vez de un par
de tuerca 57 y de tornillo 58 de bola. El fluido presurizado
suministrado al interior de un cilindro 71 de presión de fluido
actúa sobre el extremo amovible de la biela 57' de pistón en un
lado, y el extremo amovible de la biela 57' de pistón en el otro
lado está fijado a la sección fija 55 del accionador que está
soportada de forma fija por el carro 5.
Un mecanismo de dirección suministra presión
positiva o presión negativa a la cámara 72 de operación del cilindro
71 de presión de fluido, acciona la barra 65 de seguridad en las
direcciones derecha e izquierda hasta la sección fija 55 del
accionador, y acciona el primer mecanismo articulado 13 y el segundo
mecanismo articulado 14 por medio de la barra 65 de seguridad. Por
lo tanto, el control del mecanismo de dirección es similar al
control de la séptima realización de la Fig. 18 en un punto en el
que la dirección de giro de las ruedas está controlada por medio
del movimiento de la barra 65 de seguridad. La barra 65 de seguridad
se mueve en direcciones derecha e izquierda cuando se suministra
una presión positiva y negativa de aceite a la cámara de operación
del cilindro 71 de presión de fluido. En teoría sería posible que
cuando la barra 65 de seguridad reciba una fuerza externa desde el
exterior del vehículo, la fuerza externa y la capacidad de
suministro de la presión de aceite al cilindro 71 de presión de
fluido interfieran entre sí. En este caso, el control de la
dirección de la sección 10 de control se inactivaría y se llevaría
a cabo con prioridad el control mecánico auxiliar por medio de la
barra 65 de seguridad, el primer mecanismo articulado 13 y el
segundo mecanismo articulado 14. Se facilita la interferencia
momentánea en el momento de conmutación del control por medio de la
viscosidad y la compresibilidad del fluido del cilindro de presión
de fluido. En un siguiente instante, se abre una válvula abierta
interpuesta en la tubería del mecanismo de control de la presión de
fluido, y se mantiene perfectamente la seguridad. Debido a tal
mecanismo regulador, la presente realización supera en cuanto a
seguridad a la séptima realización de la Fig. 18. Para reforzar el
regulador, es preferible la presión de aire como la presión de
fluido, y es preferible el agua como el fluido con respecto al
entorno.
Se puede sustituir el tornillo 58 de bola de la
Fig. 19 por la biela 57' de pistón de la Fig. 18. El tornillo 58 de
bola de la Fig. 21 puede ser sustituido por la biela 57' de pistón
de la Fig. 18. La sección amovible 56 del accionador y la sección
fija 55 del accionador de la Fig. 22 son de posición intercambiable.
La sección amovible 56 del accionador puede estar fijada al carro
5, y la sección fija 55 del accionador a la barra 65 de
seguridad.
Claims (31)
1. Un vehículo (3) que no entra en contacto con
un raíl que comprende:
- \quad
- ruedas (6);
- \quad
- un cuerpo principal (4) del vehículo soportado por dichas ruedas (6); y
- \quad
- un sistema (10, 20) de control de la dirección,
- \quad
- en el que dicho sistema (10, 20) de control de la dirección comprende:
- \quad
- una sección (10) de control configurada para controlar una dirección de dichas ruedas (6) de forma no mecánica; y
- \quad
- una sección (20) de accionamiento configurada para accionar de forma mecánica la dirección de dichas ruedas (6),
- \quad
- comprendiendo dicha sección (10) de control:
- \quad
- un primer detector (11) configurado para detectar datos de coordenadas unidimensionales de una ruta objetivo;
- \quad
- una sección (11) de mantenimiento del ángulo de la dirección configurada para mantener un ángulo objetivo de dirección correspondiente a dichos datos de coordenadas unidimensionales;
- \quad
- un segundo detector (33) configurado para detectar una desviación actual entre dicha ruta objetivo y una posición actual de dicho cuerpo principal (4) del vehículo; y
- \quad
- una sección (31) de cálculo del ángulo de control de la dirección configurada para generar un ángulo de control de la dirección correspondiente a dicha desviación actual (\DeltaR) y dicho ángulo objetivo de dirección,
- \quad
- dicha sección (20) de accionamiento gira una orientación de dichas ruedas (6) en base a dicho ángulo de control de la dirección,
- \quad
- caracterizada porque dicha sección de control comprende además:
- \quad
- un controlador (38) de corrección del ángulo de la dirección configurado para determinar un ángulo futuro de dirección correspondiente a una posición futura en dicha ruta objetivo, y para generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo futuro de dirección, y
- \quad
- dicha sección (31) de cálculo del ángulo de control de la dirección genera dicho ángulo de control de la dirección correspondiente a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo de corrección de la dirección.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, en el que dicha desviación
actual (\DeltaR) está definida como una distancia hasta dicha
posición actual de dicho cuerpo principal (4) del vehículo en una
dirección ortogonal a dicha ruta objetivo.
3. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, en el que dicha ruta objetivo
está fijada en una superficie de la carretera, y dicho segundo
detector (33) detecta dicha desviación de la posición de forma
carente de contacto.
4. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, que comprende además:
- \quad
- una sección (8) de cálculo proporcionada en dicho cuerpo principal del vehículo, y en el que dicha sección (8) de cálculo calcula y guarda un dato de coordenadas bidimensionales al integrar un dato de velocidad de dicho cuerpo principal (4) del vehículo.
5. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, en el que dicha ruta objetivo
está fijada en una superficie de la carretera y comprende una
sección de salida configurada para dar salida a dichos datos de
coordenadas unidimensionales, y
se transmiten dichos datos de coordenadas
unidimensionales desde dicha porción de salida a dicho primer
detector (11) de forma inalámbrica.
\newpage
6. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 5,
en el que dicho ángulo objetivo de dirección
está escrito en una ruta de circulación.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1,
en el que dicha sección de control comprende
además:
- \quad
- un tercer detector configurado para detectar una velocidad de dicho cuerpo principal (4) del vehículo, y
- \quad
- una sección (35) de control del ángulo de la dirección genera un dato de control correspondiente a dicha desviación de la posición, dicho ángulo deseado de dirección y dicha velocidad.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1,
en el que dicha sección (10) de control
comprende además:
- \quad
- una sección (38) de cálculo de la optimización configurada para optimizar dicho ángulo de control de la dirección a una solución óptima, y
- \quad
- dicha solución óptima está determinada para minimizar la vibración resultante de la dirección de dicho vehículo (3).
\vskip1.000000\baselineskip
9. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, en el que dicha sección de
control comprende además:
- \quad
- un segundo detector (34) configurado para detectar dicho ángulo actual de dirección con respecto a dicha posición actual cuando dicho vehículo (3) lleva a cabo un recorrido enésimo de dicha ruta objetivo; y
- \quad
- una sección (38) de cálculo de la solución óptima configurada para determinar un ángulo objetivo óptimo actual de la dirección a partir de todos los ángulos actuales de dirección, o parte de ellos, N veces, y
- \quad
- dicha sección (38) de cálculo de la solución óptima determina dicho ángulo objetivo óptimo actual de la dirección, de forma que se minimiza la vibración resultante de la dirección de dicho vehículo.
\vskip1.000000\baselineskip
10. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 9, en el que dicha sección (38)
de cálculo de la solución óptima comprende una red neural
configurada para determinar dicho ángulo de corrección de la
dirección.
11. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 9, en el que dicha sección (38)
de cálculo de la solución óptima ejecuta un programa para determinar
dicho ángulo de corrección de la dirección en base a un algoritmo
genético.
12. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 11, en el que dicha sección (38)
de cálculo de la solución óptima ejecuta un programa para determinar
dicho ángulo de corrección de la dirección en base a un algoritmo
genético.
13. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 8, en el que cuando m y n toman
una combinación opcional de entre una pluralidad de combinaciones de
m y n, se expresa una desviación entre una posición de dicho cuerpo
principal (4) del vehículo en un recorrido emésimo y un recorrido
enésimo en dicha ruta objetivo como una amplitud, y
dicha sección (38) de cálculo de la optimización
determina dicho ángulo de corrección de la dirección, de forma que
se minimiza una suma de los cuadrados de las amplitudes.
14. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 8,
en el que cuando m y n toman una combinación
opcional de entre una pluralidad de combinaciones de m y n, se
expresa una aceleración de dicho cuerpo principal (4) del vehículo
entre el recorrido emésimo y el recorrido enésimo en dicha ruta
objetivo, y
dicha sección (38) de cálculo de la optimización
determina dicho ángulo de corrección de la dirección, de forma que
se minimiza una suma de los cuadrados de las aceleraciones.
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
15. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que
comprende además:
- \quad
- un carro (5) soportado por dichas ruedas (6); y
- \quad
- una barra (65) de seguridad soportada por dicho carro (5) y configurada para entrar en contacto con un objeto fijado al lateral del raíl,
- \quad
- estando interpuesta dicha sección (20) de accionamiento entre dicho carro (5) y dichas ruedas (6), y
- \quad
- una porción (57, 57', 58, 71) de desplazamiento de dicha sección (20) de accionamiento está conectada de forma mecánica con dichas ruedas (6) y dicha barra (65) de seguridad.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 15, en el que dicha porción (57,
58) de desplazamiento es un tornillo (58) de bola accionado por un
motor (59) o una tuerca (57) conectada a dicho tornillo (58) de
bola.
17. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 15,
en el que dicha porción (57', 71) de
desplazamiento es un cilindro (71) accionado con una fuente de
presión de fluido o una biela (57') de pistón conectada a dicho
cilindro (71).
18. Un vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, que comprende:
- \quad
- un carro (5) soportado por dichas ruedas (6); y
- \quad
- una unidad de dirección, y
- \quad
- en el que dicha unidad de dirección comprende:
- \quad
- un motor (59);
- \quad
- un eje helicoidal conectado a un eje (63) de salida de dicho motor (59);
- \quad
- cojinetes (60) configurados para soportar dicho eje helicoidal;
- \quad
- una tuerca (57) atornillada con dicho eje helicoidal;
- \quad
- un primer soporte (58) configurado para soportar dicha tuerca (57);
- \quad
- un segundo soporte (56) configurado para soportar dichos cojinetes (60); y
- \quad
- un mecanismo articulado (13) configurado para dirigir dichas ruedas (6) y
- \quad
- cualquiera de dicho primer soporte (58) y de dicho segundo soporte (23) constituye un soporte lateral de fijación fijado a dicho carro (5), y cualquiera de dicho primer soporte (58) y dicho segundo soporte (56) constituye un soporte lateral amovible conectado con dicho mecanismo articulado (13).
\vskip1.000000\baselineskip
19. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 18, que comprende además:
- \quad
- una barra (65) de seguridad; y
- \quad
- anillos (66) de seguridad soportados por la barra (65) de seguridad, y
- \quad
- dicha barra (65) de seguridad está conectada con dicho soporte lateral amovible,
- \quad
- dicho carro (5) está conectado con dicho soporte lateral de fijación, y
- \quad
- dicha tuerca (57) está soportada por el carro (5).
\vskip1.000000\baselineskip
20. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 18, en el que dicho motor (59) y
dichos cojinetes (60, 61) están soportados por dicha barra (65) de
seguridad.
21. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 19 o 20, en el que dicho aparato
de dirección comprende además:
- \quad
- un embrague (64) interpuesto entre dicho eje helicoidal y dicho motor (59), y
- \quad
- se libera la conexión de dicho embrague (64) en respuesta al contacto de dichos anillos (66) de seguridad y dicho objeto fijado al lateral del raíl.
\global\parskip1.000000\baselineskip
22. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 18, en el que dicha tuerca (57)
está soportada por dicho mecanismo articulado (13), y dicho motor
(59) y dichos cojinetes (60, 61) están soportados por dicho carro
(5).
23. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en el
que dicho eje helicoidal constituye un eje de tornillo de bola.
24. Un vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, que comprende:
- \quad
- un carro (5) soportado por dichas ruedas (6), y
- \quad
- una unidad de dirección, y
- \quad
- dicha unidad de dirección comprende:
- \quad
- un motor (59);
- \quad
- un cuerpo amovible conectado a un eje (63) de salida de dicho motor (59);
- \quad
- una barra (65) de seguridad dotada de anillos (66) de seguridad, y
- \quad
- un mecanismo articulado (13) configurado para dirigir dichas ruedas
- \quad
- dicho mecanismo articulado (13) está conectado con dicha barra (65) de seguridad y con dicho cuerpo amovible, y
- \quad
- dicha barra (65) de seguridad está soportada de forma amovible en dicho carro (5), y dicho motor (59) está soportado de forma fija por dicho carro (5).
\vskip1.000000\baselineskip
25. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 24, en el que dicho eje (63) de
salida de dicho motor (59) está conectado a un cuerpo amovible por
medio de piñón y cremallera.
26. Un vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 1, que comprende:
- \quad
- un carro (5) soportado por dichas ruedas (6); y
- \quad
- una unidad de dirección, y
- \quad
- en el que dicha unidad de dirección comprende:
- \quad
- un motor (59);
- \quad
- un eje helicoidal conectado con un eje (63) de salida de dicho motor (59);
- \quad
- cojinetes (60, 61) configurados para soportar dicho eje helicoidal;
- \quad
- una tuerca (57) atornillada en dicho eje helicoidal;
- \quad
- un mecanismo articulado (13) configurado para dirigir dichas ruedas (6); y
- \quad
- una barra (65) de seguridad dotada de anillos (66) de seguridad,
- \quad
- dicha barra (65) de seguridad, dicho motor (59) y dichos cojinetes (60, 61) están soportados de forma fija por dicho carro (5), y
- \quad
- dicha tuerca (57) está conectada con dicho mecanismo articulado (13).
\vskip1.000000\baselineskip
27. El vehículo que no entra en contacto con un
raíl conforme a la reivindicación 26, en el que dicha unidad de
dirección comprende además:
- \quad
- un embrague (64) interpuesto entre dicho eje helicoidal y dicho motor (59), y
- \quad
- se libera la conexión de dicho embrague (64) en respuesta a un contacto de dichos anillos (66) de seguridad y dicho objeto fijado al lateral del raíl.
\newpage
28. Un procedimiento de dirección de un vehículo
que no entra en contacto con un raíl, que comprende:
- \quad
- fijar un dato de coordenadas unidimensionales de una ruta objetivo;
- \quad
- fijar un ángulo objetivo de dirección correspondiente a dicho dato de coordenadas unidimensionales X_{j};
- \quad
- detectar una desviación actual entre dichas rutas objetivo y una posición actual del cuerpo principal de un vehículo;
- \quad
- generar un ángulo de control de la dirección correspondiente a dicha desviación actual y dicho ángulo objetivo de dirección; y
- \quad
- girar la orientación de las ruedas hasta una posición angular correspondiente a dicho ángulo de control de la dirección, caracterizado porque el procedimiento comprende, además, fijar una dirección futura objetivo correspondiente a una posición futura en dicha ruta objetivo; y
- \quad
- generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente a dicho ángulo futuro de dirección, y determinar dicho ángulo de control de la dirección en base a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo de corrección de la dirección.
\vskip1.000000\baselineskip
29. El procedimiento de dirección conforme a la
reivindicación 28, en el que dicha desviación actual está definida
como una distancia de dicha posición actual en una dirección
ortogonal a dicha ruta objetivo.
30. El procedimiento de dirección conforme a la
reivindicación 28, que comprende además:
- \quad
- fijar una dirección objetivo futura correspondiente a una posición futura en dicha ruta objetivo; y
- \quad
- generar un ángulo de corrección de la dirección correspondiente al ángulo futuro de dirección, y
- \quad
- en el que dicho ángulo de control de la dirección está determinado en base a dicha desviación actual, dicho ángulo objetivo de dirección y dicho ángulo de corrección de la dirección.
\vskip1.000000\baselineskip
31. Un procedimiento de dirección de un vehículo
que no entra en contacto con un raíl conforme a la reivindicación
28, en el que una sección (20) de accionamiento comprende un motor
(59), un eje de tornillo de bola conectado a un eje (63) de salida
de dicho motor (59), y una tuerca (57) conectada al eje de tornillo
de bola, un embrague (64) interpuesto entre dicho motor (59) y
dicho eje de tornillo de bola, y un mecanismo articulado (13)
conectado con dichas ruedas (6) y configurado para hacer girar el
eje (63) de salida de dicho motor (59), comprendiendo
adicionalmente dicho procedimiento de dirección:
- \quad
- detectar un contacto entre una parte de dicho vehículo (3) con una estructura lateral de la superficie de la carretera; y
- \quad
- desacoplar dicho embrague (64) interpuesto entre los mismos en respuesta al contacto.
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