PL175241B1 - Zestrój telemechaniczny do sterowania pojazdem samobieżnym, zwłaszcza wózkiem golfowym - Google Patents

Abstract

1. Zestrój telemechaniczny do sterowa- nia pojazdem samobieznym, zwlaszcza wóz- kiem golfowym, skladajacy sie ze wspól- pracujacych ze soba ukladów przenosnego nadajnika i zainstalowanego na pojezdzie sa- mobieznym odbiornika, który z kolei wspólpracuje z zespolem napedowym tego pojazdu, znamienny tym, ze uklad przenos- nego nadajnika (UPN) zawiera organ ste- rujacy (1), do którego sa niezaleznie przylaczone zespoly (2, 3) generatora syg- nalów wysokiej czestotliwosci oraz genera- tora sygnalów ultradzwiekowych, natomiast uklad odbiornika (UO) zawiera sterow- nik (6), do którego sa niezaleznie przylaczo- ne radionamiernik (7) sygnalów wysokiej czestotliwosci oraz zespól (8) radionamierni- ka sygnalów ultradzwiekowych. Fig. 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zestrój telemechaniczny do sterowania pojazdem samobieżnym, zwłaszcza wózkiem golfowym.

Znane z amerykańskich opisów patentowych US-A-3.742.507 i 4.844.493 wózki golfowe są wyposażone w zestrój telemechaniczny, który umożliwia samobieżne przemieszczanie się wózka w ślad za wyposażonym w przenośny nadajnik sygnałów graczem. W pierwszym z przykładów przenośny nadajnik emituje sygnały wysokiej częstotliwości, które są odbierane przez zainstalowany na wózki radionamiernik sygnałów wysokiej częstotliwości, zaś w drugim przypadku odpowiedni radionamiernik odbiera emitowane przez nadajnik sygnały w zakresie podczerwieni, przy czym żadne ze znanych rozwiązań nie umożliwia dokładnego określenia odległości wózka od współpracującego z nim nadajnika, co w konsekwencji oznacza, że żaden z tych wózków nie może przybliżyć się do gracza na wcześniej zaprogramowaną, minimalną odległość, tak by po jej osiągnięciu zatrzymać się i przełączyć swój zestrój w stan czuwania.

175 241

Inny, znany z amerykańskiego opisu patentowego US-A-4.109.186 wózek golfowy jest wyposażony w oddalone od siebie radionamierniki, które odbierają sygnały z ruchomego nadajnika. Sygnały te różnią się między sobą odpowiednio do usytuowania poszczególnych radionamierników względem źródła sygnałów, co umożliwia ustalenie kierunku i odległości nadajnika względem wózka, a następnie sterowanie dwoma niezależnymi silnikami, które napędzają dwa koła tego wózka.

Istota zestroju telemechanicznego według wynalazku polega na tym, że układ przenośnego nadajnika, współpracujący z zainstalowanym na pojeździe samobieżnym układem odbiornika, zawiera organ sterujący, do którego są niezależnie przyłączone zespoły generatora sygnałów wysokiej częstotliwości oraz generatora sygnałów ultradźwiękowych, a z kolei układ odbiornika zawiera sterownik, do którego są niezależnie przyłączone radionamiernik sygnałów wysokiej częstotliwości i zespół radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych.

Korzystnym jest, gdy organ sterujący układu przenośnego nadajnika oraz sterownik układu odbiornika są procesorami.

Korzystnym jest także, gdy do sterownika układu odbiornika jest przyłączony blok “kodowanie”.

Dalej korzystnym jest, gdy do organu sterującego układu przenośnego nadajnika są przyłączone, zespół zasilający oraz zespół przycisków “start/stop”, natomiast do sterownika układu odbiornika są przyłączone: zespół napędowy, blok zasilający oraz przełącznik rodzaju sterowania.

Korzystnym jest również, gdy zespół napędowy stanowią dwa niezależnie załączone silniki elektryczne, z których każdy napędza jedno z dwóch kół tylnych pojazdu samobieżnego.

Następnie korzystnym jest, gdy radionamiernik sygnałów wysokiej częstotliwości jest wyposażony w nieruchomą antenę.

Równocześnie korzystnym jest, gdy radionamiernik sygnałów wysokiej częstotliwości jest wyposażony w zespół co najmniej trzech anten systemu Dopplera.

Także korzystnym jest, gdy zespół radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych stanowią dwa, usytuowane poprzecznie do kierunku jazdy pojazdu samobieżnego i oddalone od siebie radionamierniki.

Ponadto korzystnym jest, gdy do sterownika układu odbiornika jest przyłączony detektor podczerwieni.

Przedstawiony powyżej zestrój telemechaniczny umożliwia automatyczne podążanie pojazdu samobieżnego za ruchomym nadajnikiem sygnałów, a także samoczynne zatrzymanie się tego pojazdu w ściśle określonej odległości od nadajnika, przy czym pojazd ten może zbliżać się do nadajnika również wtedy, gdy ten oddali się na znaczną odległość.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładowego wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: fig. 1 - schemat blokowy zestroju telemechanicznego, fig. 2 - schemat blokowy algorytmu wózka golfowego typu Golf-Caddy, fig. 3 - samobieżny wózek golfowy z trzema antenami odbiorczymi systemu Dopplera w schematycznym widoku z góry, fig. 4 - widok boczny wózka przedstawionego na fig. 3, oraz fig. 5 - schematyczny widok boczny samobieżnego wózka golfowego z jedną anteną odbiorczą sygnałów wysokiej częstotliwości.

Zestrój telemechaniczny składa się z dwóch współpracujących ze sobą układów: przenośnego nadajnika UPN, nazywanego w dalszej części opisu nadajnikiem, w który jest wyposażony poruszający się za piłką golfową gracz, oraz zainstalowanego na samobieżnym wózku golfowym odbiornika UO, nazywanego w dalszej części opisu odbiornikiem, który współpracuje z zespołem napędowym tego wózka.

Do wejść organu sterującego 1 nadajnika UPN są przyłączone: zespół zasilający 4 oraz zespół 5 przycisków “start/stop”, zaś wyjścia tego organu są przyłączone: do zespołu 2 generatora wysokiej częstotliwości oraz do zespołu 3 generatora sygnałów ultradźwiękowych, przy czym organ sterujący 1 stanowi procesor, zaś zespół zasilający 4 stanowi przenośna bateria akumulatorów.

175 241

Z kolei do wejść sterownika 6, zainstalowanego na samobieżnym wózku golfowym odbiornika UO, który to sterownik stanowi także procesor, są przyłączone: blok zasilający 11, który stanowi zespół akumulatorów, przełącznik 12 rodzaju sterowania, blok kodowania 13, radionamiernik 7 sygnałów wysokiej częstotliwości, zespół 8 radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych oraz detektor podczerwieni 9, natomiast wyjście sterownika 6 jest przyłączone do zespołu napędowego 10, który stanowią dwa silniki elektryczne 14 i 15, z których każdy napędza jedno z dwóch tylnych kół 16, 17 wózka golfowego.

Radionamiernik 7 sygnałów wysokiej częstotliwości jest wyposażony w nieruchomą antenę 18, zaś w wariancie wynalazku radionamiernik ten jest wyposażony w zespół co najmniej trzech anten 19, 20 i 21 systemu Dopplera.

Z kolei zespół 8 radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych stanowią dwa, usytuowane poprzecznie do kierunkujazdy wózka golfowego i oddalone od siebie, radionamierniki 8.1 i 8.2.

Po załączeniu, za pośrednictwem zespołu 5 przycisków “start/stop’, nadajnika UPN, zespoły 2 i 3 generatorów sygnałów rozpoczynająciągłąradioemisję sygnałów wysokiej częstotliwości oraz sygnałów ultradźwiękowych.

Zainstalowany na wózku golfowym radionamiernik 7 sygnałów wysokiej częstotliwości uruchamia się w momencie, gdy odległość pomiędzy wózkiem golfowym a nadajnikiem UPN przekroczy wcześniej określony i zakodowany w sterowniku 6 dystans, przy czym do momentu przekroczenia tego zakodowanego dystansu czynny jest zespół 8 radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych.

Zadaniem radionamiernika 7 jest ustalenie kierunku - patrząc z miejsca usytuowania wózka golfowego - z którego emituje nadajnik UPN, zaś zadaniem zespołu 8 radionamiernika jest ustalenie zarówno kierunku nadajnika UPN, jak również każdorazowe określenie dzielącej ich odległości. Radionamiernik 7 umożliwia zatem wózkowi zbliżanie się po torze prostoliniowym do obszaru wokół nadajnika UPN, w którym mogą zostać odbierane sygnały ultradźwiękowe, nadawane przez nadajnik UPN w krótkich odstępach czasu, przykładowo między 0,5 ais. Gdy wózek znajduje się wewnątrz tego obszaru, jego odbiornik UO odbiera sygnały ultradźwiękowe i przełącza radionamierzanie z wysokiej częstotliwości na ultradźwiękowe .Dla odbioru sygnałów ultradźwiękowych stosuje się radionamiernik 8.1 i 8.2, które przekazują odbierane sygnały do sterownika 6, ten zaś - na podstawie różnicy między odbieranymi sygnałami - dokładnie ustala każdorazowo kierunek i odległość nadajnika UPN względem wózka. Odpowiednio do odbieranych sygnałów, sterownik 6 przekazuje sygnały sterujące do zespołu napędowego 10 wózka tak, że wózek ten stale podąża za wyposażonym w nadajnik UPN graczem, przy czym wózek, inaczej niż to ma miejsce w obszarze radionamierzania wysokiej częstotliwości, pokonuje określone przez nadajnik UPN tory zakrętów.

Gdy wózek przybliży się do nadajnika UPN na wcześniej określoną minimalną odległość, sterownik 6 wyłącza zespół napędowy 10 i wózek samoczynnie zatrzymuje się.

Aby wózek nie podążał za nadajnikiem UPN każdorazowo, po każdym nawet nieznacznym jego poruszeniu się, sterownik 6 wprawia wózek w ruch dopiero wtedy, gdy nadajnik UPN oddali się od niego na wcześniej określoną i zakodowaną odległość.

Zaleca się, by wózek golfowy samoczynnie zatrzymywał się w odległości 2 do 3 m od niosącego nadajnik UPN gracza. Celowym jest także, by wózek golfowy podążał za graczem wtedy, gdy ten oddali się od wózka golfowego o około 5 do 6 m. W ten sposób wózek golfowy nie stanowi przeszkody dla toku gry i nie ogranicza przestrzeni ruchów gracza. Poza tym przewożone przez wózek golfowy kije golfowe są stale do dyspozycji gracza.

Jak już wspomniano, granica, po której przekroczeniu radionamierzanie wysokiej częstotliwości przestawiane jest automatycznie na radionamierzanie ultradźwiękowe, jest określana przez zakres doboru sygnałów ultradźwiękowych, przy czym jest korzystnym jeśli zakres ten obejmuje odcinek wynoszący około 10 do 20 m.

Uruchomienie nadajnika UPN poprzez zespół 5 przycisków “start/stop” wprowadza także odbiornik UO, a w konsekwencji bezpośrednio wózek, w stan gotowości, z którego podąża on automatycznie za nadajnikiem UPN. W tym celu sterownik 6 sprawdza najpierw·', czy system od175 241 bierania ultradźwięków pojazdu odbiera sygnały ultradźwiękowe, dzięki którym pojazd jest sterowalny. Jeśli sygnały ultradźwiękowe nie są odbierane, sterownik 6, dla przeprowadzenia procesu radionamierzania, uruchamia radionamiernik 7 sygnałów wysokiej częstotliwości.

Wynalazek można tak zrealizować, że na pojeździe zamocowana zostanie nieruchomo antena odbiorcza 18 sygnałów wysokiej częstotliwości, która najlepiej jeśli będzie zwrócona w kierunku jazdy pojazdu. Przy takim usytuowaniu anteny odbiorczej 18, proces radionamierzania wysokiej częstotliwości odbywa się w ten sposób, że zespół napędowy 10 w pierwszym etapie obróci wózek o 360°, przy czym kierunek nadajnika UPN zostanie określony-albo przez ustalenie położenia maximum sygnałów wysokiej częstotliwości, albo przez uśrednienie obydwóch minimalnych wartości sygnałów wysokiej częstotliwości. W kolejnym etapie wózek zostaje obrócony odpowiednio dalej, ustawiając się w kierunku nadajnika UPN.

Wynalazek można zrealizować alternatywnie, przeprowadzając radionamierzanie wysokiej częstotliwości z wykorzystaniem efektu Dopplera, co umożliwiajątrzy anteny odbiorcze 19, 20 i 21, połączone jedna po drugiej z odbiornikiem UO.

Jeżeli zostanie ustalony kierunek nadajnika UPN i wózek zostanie ustawiony zgodnie z tym kierunkiem, sterownik 6 tak będzie sterować układem napędowym 10, że wózek będzie prostoliniowo podążał ku nadajnikowi UPN. W normalnych warunkach wózek dostanie się w ten sposób do strefy radionamierzania ultradźwiękowego, tak więc będzie on mógł dalej, w sposób wyżej opisany, przybliżać się do nadajnika UPN.

Jeżeli podczas prostoliniowego przybliżania się wózka nadajnik UPN oddali się tak daleko, że pojazd nie dostaje się do strefy radionamierzania ultradźwiękowego, sterownik 6, po przejechaniu określonego dystansu, wyłącza układ napędowy 10, przez co wózek znowu osiąga stan gotowości, w którym przeprowadzone zostaje ponowne radionamierzanie wysokiej częstotliwości.

Najczęściej wózek golfowy podąża za graczem przy ciągłym wykorzystywaniu radionamierzania ultradźwiękowego. Zdarza się jednak, że gracz w golfa musi wejść na teren, po którym wózek golfowy nie może się poruszać, na przykład na teren dziury piaskowej lub gęstych zarośli. W takim wypadku wózek golfowy zostaje zatrzymany przez naciśnięcie przycisku “stopu” zespołu 5. Po ponownym wejściu na teren, po którym wózek golfowy może się poruszać, gracz przywraca - przez naciśnięcie przycisku “startu” - z powrotem stan gotowości, a w następstwie tego wózek golfowy zbliży się do gracza na ustaloną minimalną odległość, także z dużego oddalenia. Dzięki temu eliminuje się konieczność, by gracz - chcący spowodować automatyczne podążanie wózka golfowego za sobą - musiał ze swej strony zbliżać się do wózka golfowego, aż do strefy radionamierzania ultradźwiękowego.

Celowym jest by wózek golfowy był wyposażony w wolne koło przednie 22, obracalne wokół osi pionowej 23 i dwa umieszczone po bokach koła tylne 16 i 17, napędzane przez sterowane niezależnie od siebie silniki elektryczne 14,15. Wózek golfowy kierowany jest w ten sposób, że koła tylne są napędzane z różną prędkością

Jeśli silniki elektryczne 14, 15 zostaną wyłączone, koła tylne 16 i 17 wózka golfowego są blokowane tak, by mógł on pewnie stać na każdym podłożu.

Proponuje się dalej bardzo korzystne rozwiązanie, by wózek golfowy, podczas prostoliniowego przybliżania się, z większąprędkościąporuszał się na obszarze radionamierzania wysokiej częstotliwości aniżeli na obszarze radionamierzania ultradźwiękowego, na którym to obszarze prędkość jazdy pojazdu może być dostosowana do prędkości poruszania się gracza. Sterownik 6 automatycznie przełącza, po osiągnięciu obszaru radionamierzania ultradźwiękowego, prędkość na mniejszą.

Aby podczas jazdy wózka uniknąć kolizji ze znajdującymi się na trasie jazdy ludźmi lub zwierzętami, wózek został wyposażony w detektor podczerwieni 9, rozpoznający te emitujące ciepło przeszkody tak, że sterownik 6 może zatrzymać wózek w odpowiednim momencie.

Wózek golfowyjest w stanie zbliżyć się do przynależnego sobie nadajnika UPN także z dużego oddalenia w ten sposób, że najpierw porusza się - według radionamierzania wysokiej częstotliwości - prostoliniowo w kierunku nadajnika UPN, a następnie - za pomocą

175 241 radionamierzania ultradźwiękowego - podąża także po torach zakrętów, aby zatrzymać się samoczynnie, dokładnie po osiągnięciu określonej wcześniej minimalnej odległości od nadajnika UPN. Jeśli nadajnik UPN oddali się od wózka na wcześniej określoną odległość uruchamiania, wózek ponownie podąża za nim aż do dokładnego osiągnięcia minimalnej odległości, która może być precyzyjnie określona dzięki radionamierzaniu ultradźwiękowemu.

Niezależnie od nadajnika UPN, wózek golfowy może też być w każdej chwili sterowany ręcznie, poprzez uruchomienie przełącznika 12 i przy pomocy regulatora prędkości, a także po włączeniu przycisku “stop” zespołu 5 nadajnika UPN, może być poruszany wyłącznie siląmięśni.

Schemat blokowy algorytmu pokazuje poglądowo, że zgodny z wynalazkiem wózek golfowy może być prowadzony ręcznie albo podążać automatycznie za graczem, przy czym na obszarze bardziej oddalonym od nadajnika wykorzystuje on radionamierzanie wysokiej częstotliwości, a po przybliżeniu się do gracza wykorzystuje on ultradźwiękowe określenie położenia. Prędkość wózka golfowego, minimalna odległość między wózkiem golfowym a nadajnikiem UPN, odległość między wózkiem a nadajnikiem UPN, przy której wózek golfowy podąża za graczem itp., są określane przez użytkownika, poprzez zakodowanie tych danych w pamięci sterownika 6.

Fig.2

175 241

Fig. 3

19,21

Fig. 5

175 241

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zestrój telemechaniczny do sterowania pojazdem samobieżnym, zwłaszcza wózkiem golfowym, składający się ze współpracujących ze sobą układów przenośnego nadajnika i zainstalowanego na pojeździe samobieżnym odbiornika, który z kolei współpracuje z zespołem napędowym tego pojazdu, znamienny tym, że układ przenośnego nadajnika (UPN) zawiera organ sterujący (1), do którego sąniezależnie przyłączone zespoły (2,3) generatora sygnałów wysokiej częstotliwości oraz generatora sygnałów ultradźwiękowych, natomiast układ odbiornika (UO) zawiera sterownik (6), do którego są niezależnie przyłączone radionamiernik (7) sygnałów wysokiej częstotliwości oraz zespół (8) radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych.
2. 2. Zestrój według zastrz. 1, znamienny tym, że organ sterujący (1) układu przenośnego nadajnika (UPN) oraz sterownik (6) układu odbiornika (UO) są procesorami.
3. 3. Zestrój według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do sterownika (6) układu odbiornika (UO) jest przyłączony blok kodowania (13).
4. 4. Zestrój według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do organu sterującego (1) układu przenośnego nadajnika (UPN) są przyłączone zespół zasilający (4) oraz zespół (5) przycisków start/stop, natomiast do sterownika (6) układu odbiornika (UO) są przyłączone zespół napędowy (10), blok zasilający (11) oraz przełącznik (12) rodzaju sterowania.
5. 5. Zestrój według zastrz. 4, znamienny tym, że zespół napędowy (10) stanowią dwa niezależnie załączane silniki elektryczne (14,15), z których każdy napędza jedno z dwóch kół tylnych (16,17) pojazdu samobieżnego.
6. 6. Zestrój według zastrz. 1, znamienny tym, że radionamiernik (7) sygnałów wysokiej częstotliwości jest wyposażony w nieruchomą antenę odbiorczą (18).
7. 7. Zestrój według zastrz. 1, znamienny tym, że radionamiernik (7) sygnałów wysokiej częstotliwości jest wyposażony w zespół co najmniej trzech anten odbiorczych (19,20,21) systemu Dopplera.
8. 8. Zestrój według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół (8) radionamiernika sygnałów ultradźwiękowych stanowią dwa, usytuowane poprzecznie do kierunku jazdy pojazdu samobieżnego i oddalone od siebie radionamierniki (8.1, 8.2).
9. 9. Zestrój według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do sterownika (6) układu odbiornika jest przyłączony detektor podczerwieni (9).