DE2500792C2

DE2500792C2 - Elektromagnetische Führungsvorrichtung für unbemannte Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2500792C2
Application number: DE2500792A
Authority: DE
Inventors: Hisao Hanmura; Shigeyoshi Hitachiota Kawano; Masayoshi Hitachi Sunada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1982-04-15
Also published as: US4006790A; DE2500792A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Führungsvorrichtung für unbemannte Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige elektromagnetische Führungsvorrichtung ist bekannt (US-PS 30 38 970). Bei der bekannten elektromagnetischen Führungsvorrichtung sind die elektrischen Leiter beiderseits der Fahrtstrecke so vorgesehen, daß das Fahrzeug längs der Fahrtstrecke zwischen diesen Leitern fährt. Wenn nun bei dieser Führungsvorrichtung das Fahrzeug von einer Hauptstrecke auf eine Nebenstrecke abbiegen soll, ist ein Hilfsleiter erforderlich, damit beiderseits der Fahrtstrecke stets zwei Leiter vorhanden sind, wobei dem Hilfsleiter über eine Spule und einen Schalter Strom zugeführt werden muß. Wenn das Fahrzeug weiter auf der Hauptstrecke bleiben soll, ist der Hilfsleiter nicht erforderlich und muß daher durch Öffnen des Schalters abgetrennt werden. Die Fahrzeugführung ist daher aufwendig, wobei insbesondere für jede Abzweigung ein Schalter erforderlich ist. Weiter ist die bekannte Führungsvorrichtung nicht für Fahrzeuge beliebiger Breite anwendbar.

Weiter ist eine Einrichtung zum Lenken eines frei beweglichen Fahrzeugs bekannt (DE-OS 19 02 039), bei der zwei parallele Linienleiter mit Wechselströmen unterschiedlicher Frequenz versorgt oder mittels eines Umschalters so geschaltet werden, daß lediglich einer davon mit Strom versorgt wird. Auf beim Übergang von einer Hauptstrecke auf eine Nebenstrecke entstehende Probleme ist nicht eingegangen.

Weiter ist ein Schiffsleitsystem bekannt (DE-OS 21 18 161), bei dem zwei parallele Leiter vorgesehen sind. Abgesehen davon, daß bei derartigen Einrichtungen lediglich eine einzige unverzweigte Fahrtstrecke vorliegt, werden die verschiedenen Leiter mit unterschiedlichen Frequenzen versorgt.

Bei weiteren bekannten Fuhrungsvorrichtungen weist die Fahrtstrecke lediglich einen Leiter auf (US-PS 35 12 601 und US-PS 30 39 554), wobei ein Schaltglied an einer Abzweigstelle vorgesehen ist, um wahlweise oder abwechselnd Strom von der Hauptstrecke in die Nebenstrecke zu führen. Die Arbeitsweise einer derart ausgebildeten elektromagnetischen Führungsvorrichtung wird weiter unten anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Führungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unabhängig von der Kompliziertheit des Fahrtstreckennetzes ein Fahrzeug beliebiger Breite entlang einer bestimmten Fahrtstrecke ohne Schalter führbar ist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Leiter im Mittenteil der Fahrtstrecke eng benachbart zueinander angeordnet sind.

Der Strom von der Stromversorgungseinrichtung induziert in den eine einzige geschlossene Schleife bildenden in Reihe liegenden Leitern ein Magnetfeld, das von den Fühlereinrichtungen an dem jeweiligen Fahrzeug erfaßt wird. Eine Wegänderung von einer Hauptstrecke zu einer rechten Nebenstrecke erfolgt durch Verfolgen der rechten Hälfte des in den Leitern induzierten Magnetfeldes, während eine Fahrtrichtungsänderung von der Hauptstrecke zu einer linken Nebenstrecke durch Folgen der linken Hälfte des induzierten Magnetfeldes erfolgt. Die beiden Magnet-

JO feldhälften sind in einfacher Weise diskriminierbar. Dadurch müssen keine Schalter an den Abzweigungspunkten vorgesehen werden. Weiter ist die Verlegung sehr einfach, da es lediglich ausreicht, ein einziges zweiadriges Kabel mit parallelen Leitern in dem Fahrstreckennetz vorzusehen. Der Abstand zwischen den beiden Leitern eines derartigen Kabels liegt in der Größenordnung von 5 mm und ist offensichtlich unabhängig von der Breite des Fahrzeugs.

Ein noch geringerer Platzbedarf ist dann erforderlich, wenn die parallelen Leiter für jede Fahrtstrecke vertikal zu der Ebene angeordnet sind, in der ein Fahrzeug fährt, wobei auch die Verlegung längs insbesondere scharfen Wegkrümmungen wesentlich erleichtert ist. Weiter ist die Führung eines Fahrzeugs an einer Abzweigung aufgrund unterschiedlicher Magnetfeldverteilungen verbessert.

Weiter ist es zweckmäßig, wenn Fühler der Fühlereinrichtung die durch die Leiter rechts und links von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erzeugten Magnetfelder erfassen, wodurch eine bessere Diskriminierung möglich ist, wobei es außerdem möglich ist, auch bei einer Rückwärtsfahrt die Vorteile der Führungsvorrichtung auszunutzen. Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1+2 eine herkömmliche elektromagnetische Führungsvorrichtung, wobei Fig. 1 einem Querschnitt eines Hauptteils der Anordnung und Fig.2 einem Verlauf der Leiter entspricht,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Hauptteils einer elektromagnetischen Führungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei Leiter parallel und horizontal angeordnet sind, F i g. 4 den grundsätzlichen Verlauf der Leiter bei der Erfindung,

F i g. 5 eine Weiterbildung des in F i g. 2 dargestellten Leiter-Verlaufes entsprechend dem in F i g. 4 gezeigten

Verlauf,

F i g. 6 eine verbesserte Ausführungsform des in F i g. 5 dargestellten Leiter-Verlaufes,

Fig.7A —7E Fahrtstrecken, die bei der Erfindung verfügbar sind,

F i g. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Leiter vertikal parallel angeordnet sind,

Fig.9 den grundsätzlichen Verlauf der Leiter bei dem in F i g. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, ι ο

Fig. 1OA — IOC die in den Fühlerspulen induzierten Spannungen,

F i g. 11 ein Blockschaltbild der Fühlerschaltung,

F i g. 12 Ausgangssignale der Fühlerschaltung,

Fig. 13A —13C Erfassungs- oder Fühlerkennlinien der Fühlerschaltung,

F i g. 14 und 15 Fahrtstrecken und

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer weiteren Fühlerschaltung.

Eine herkömmliche Anordnung zur Führung eines unbemannten Fahrzeugs ist in den Fig. i und 2 dargestellt. Insbesondere ist, wie in der F i g. 1 dargestellt, ein einzelner Draht W in die Oberfläche einer Strecke oder Straße eingebettet, auf oder entlang der das Fahrzeug fährt. Ein Hochfrequenzstrom fließt durch den Draht VV, und der durch den Hochfrequenzstrom erzeugte Magnetfluß M wird durch zwei Fühlerspulen DL und DR einer Fühlereinheit D erfaßt, die am Fahrzeug CC angebracht ist. Das Fahrzeug wird so geführt, daß der Unterschied der Ausgangssignale der Fühlerspulen auf Null verringert werden kf>nn, wodurch das Fahrzeug automatisch entlang des verlegten Drahtes V/fährt. Die F i g. 2 zeigt ein Beispiel der Verlegung eines derartigen Drahtes, wobei das Netz aus Fahrwegen A, Sund Cbesteht.

Wenn nun ein Fahrzeug entlang des Weges ßoder C fahren soll, müssen ein Oszillator OSC, der Weg A und der Weg B oder C in Reihe geschaltet werden. Wenn jedoch die Wege B und C jeweils mit dem Oszillator OSC verbunden sind, ist der Weg C durch den Weg B kurzgeschlossen, so daß der Strom durch den Weg C klein wird. Wenn insbesondere der Weg Csehr lang ist, d. h. wenn der Weg C eine große Impedanz (Scheinwiderstand) besitzt, kann kein zur Erfassung ausreichender Magnetfluß erzeugt werden. Um in diesem Fall einen ausreichenden Magnetfluß im Weg Czu erzeugen, muß das Ausgangssignal des Oszillators OSC verstärkt werden. Wenn jedoch das Ausgangssignal des Oszillators zu groß ist, fließt ein zu großer Strom durch den Weg A, was zu einem unerwünschten Ergebnis führt. Dieses Problem ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn zahlreiche Abzweigungen, d. h. Nebenstrecken, vorliegen. Um ein derartiges Problem auszuschließen, wird ein Umschalter RB verwendet, der die Wege B und C umschaltet. In Fig. 2 besteht ein geschlossener Stromkreis, beispielsweise, aus dem Oszillator OSC — dem Weg A — dem Weg Cund dem Oszillator OSC. In diesem Fall fährt das Fahrzeug CG entlang der Wege A und C. Wenn andererseits das Fahrzeug CC entlang des Weges B fahren soll, ist es erforderlich, mittels des Umschalters RBdIe Wege A und Z? mit dem Oszillator 05Cm Reihe zu schalten und den Weg Cvom Oszillator OSCzü trennen.

Fig.3 zeigt einen Querschnitt des Hauptteils einer elektromagnetischen Führungsvorrichtung. In der Fig.3 sind zwei horizontale und parallel zueinander angeordnete Leiter PWin die Oberfläche einer Strecke G eingebettet. Für derartige Leiter ist beispielsweise ein zweiadriges Kabel geeignet, das eine Kunstharz-Umhüllung aufweist, das üblicherweise bei der Nachrichtenübertragung verwendet wird. Mit Fist eine symmetrische Verteilung der Magnetfeldstärke bezeichnet, die durch das zweiadrige Kabel erzeugt wird, und weiterhin sind Fühlerspulen DR, ZXT und DL auf der Unterseite eines nicht dargestellten unbemannten Fahrzeuges vorgesehen. Wenn das Fahrzeug die rechte Magnetfeldverteilung erfassen und dieser folgen soll, werden die Fühlerspulen DC und DR verwendet, während die Fühlerspulen DC und DL in Betrieb sind, wenn das Fahrzeug die linke Feldverteilung erfassen und dieser folgen soll. In F i g. 3 bezeichnen L und R die linke bzw. die rechte Abfallflanke des Magnetfeldes.

Im folgenden wird anhand der Fig.4 und 5 die Verlegung von zwei parallelen Leitern entlang der durch ein Fahrzeug zu befahrenden Strecke erläutert, was ein Hauptmerkmal der Erfindung ist. F i g. 4 zeigt die einfachste Grundstrecke, bei der alle Abzweigungswege gerade sind. Diese Strecke beinhaltet den Grundgedanken der Erfindung. Insbesondere ist es lediglich erforderlich, einen einzigen Leiter kontinuierlich entlang des Umrisses des »baumartigen« Netzes in Fig.4 vorzusehen. Auf diese Weise ist der Leiter in Reihe mit dem Oszillator OSC geschaltet, d. h. der Leiter bildet eine geschlossene Schleife mit dem Oszillator OSC. Dies kann mit einer herkömmlichen Vorrichtung nicht erreicht werden, bei der jeder Abzweigungsweg sowie der Hauptweg aus einem einzigen Leiter bestehen. Insbesondere besteht jeder Weg aus einem zweiadrigen Kabel oder einer Leitung mit zwei parallelen Leitern, wie diese beispielsweise als Speise- oder Antennenzuleitung bei einer Fernsehanlage verwendet werden, und sind die beiden Adern oder Leiter an jedem Ende jedes Zweiges miteinander verbunden, um insgesamt eine geschlossene Schleife zu bilden. Mit einem derartigen zweiadrigen Kabel wird in vorteilhafter V/eise erreicht, daß das erzeugte Magnetfeld entlang jedes Teils des Hauptweges (Hauptstrecke) und jedes Abzweigungsweges (Nebenstrecke) symmetrisch ist.

Fig. 5 zeigt eine entsprechend der Erfindung verbesserte Form des in F i g. 2 dargestellten herkömmlichen Netzes. Die Pfeile in den F i g. 4 und 5 zeigen die Richtung des Stromes vom Oszillator OSCwährend der positiven Halbperiode der Wechselperiode an, wobei unabhängig vom Fahrweg eines Fahrzeugs und unabhängig von der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs Strom im rechten Leiter der parallelen Leiter fließt, bei Betrachtung in Vorwärtsrichtung vom Fahrzeug aus. Dies ist der Fall, damit das Fahrzeug (die Fahrzeuge) fahren, indem die Abfallflanken der oben erwähnten Magnetfeldstärkeverteilung ausgenützt werden, ohne eine Unregelmäßigkeit der Magnetfeldsir.rkeverteilung an jedem Abzweigungspunkt zu erzeugen.

Wenn das Fahrzeug sowohl rück- als auch vorwärtsfahren soll, muß lediglich eine weitere Fühlereinheit im rückwärtigen Teil des Fahrzeugs vorgesehen sein. Zwar kann das Fahrzeug ohne die rückwärtige Fühlereinheit fahren, aber in diesem Fall ist die Sicherheit der Fahrzeugfahrt bis zu einem bestimmten Maß herabgesetzt.

Wenn in F i g. 5 das Fahrzeug CG₂, das auf dem Weg A vorgesehen ist, in den Weg B entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn fahren soll, muß das Fahrzeug CG2 lediglich der linken Abfallflanke der Magnetfeldstärkeverteilung, vom Fahrzeug aus in Vorwärtsrichtung gesehen, folgen. Wenn das Fahrzeug CG2 andererseits

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entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in den Weg C fahren soll, muß es lediglich der rechten Abfallflanke der Magnetfeldstärkeverteilung, vom Fahrzeug aus in Vorwärtsrichtung gesehen, folgen.

In der in Fig.5 dargestellten Fahrtstrecke ist das Magnetfeld an den Punkten fund Q in gewissem Maße gestört, aber aufgrund des Trägheitsverhaltens des Fahrzeugs treten keine Probleme auf.

Fig.6 zeigt eine gegenüber Fig.5 verbesserte Fahrtstrecke. Die verbesserte Strecke ist vorteilhaft, da das Fahrzeug vom Weg B zum Weg C kontinuierlich (ohne Rückwärtsfahrt), und umgekehrt, fahren kann. Bei einer herkömmlichen Anordnung ist es sehr schwierig, die in F i g. 6 dargestellte Fahrtstrecke zu verwirklichen.

Die F i g. 7A bis 7E zeigen schematisch Beispiele von Fahrtstrecken, die mit der Erfindung verwirklicht werden können. F i g. 7A zeigt das Grundnetz der Fahrtstrecke. Darüber hinaus ist es möglich, eine in Fig. 7B dargestellte Umgehungsstrecke, eine in Fig.7C gezeigte U-Umkehrstrecke, eine in Fig. 7D dargestellte Schleifen-Strecke sowie eine in Fig. 7E gezeigte Y-förmige Strecke zu bilden. Weiterhin kann auch ein X-förmiges Netz entsprechend dem Y-förmigen Netz gebildet werden. Eine genauere Beschreibung dieser Netze wird nicht gegeben, da diese Netze auch aus den anhand der Fig.4, 5 und 6 erläuterten Netzen zu erhalten sind.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die Wege jeder Strecke mit zwei parallelen Leitern ausgestattet, die horizontal verlegt oder eingebettet sind. Bei dieser parallelen Anordnung muß jedoch eine beträchtlich breite Aussparung eingebracht werden, um die Fahrtstrecken-Leiter dort aufzunehmen, so daß der Aufwand zur Verlegung der Leiter groß wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem diese Schwierigkeit umgangen wird, wird im folgenden näher erläutert. Als Hauptmerkmal dieses Beispiels sind die beiden parallelen Leiter vertikal in der Oberfläche der Strecke verlegt, wobei die parallel angeordneten Leiter am Ende jedes Weges miteinander verbunden sind, und wird die gesamte Strecke durch eine Wechselstromqueüc erregt. Auf beiden Seiten des (sogenannten) zweiadrigen Drahtes werden jeweils zwei Punkte erzeugt, in denen die Stärke des induzierten Magnetfeldes ihr Maximum erreicht. Hinsichtlich der Punkte der maximalen Feldstärke ist je eine Fühlerspule auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs vorgesehen, und ist eine weitere Spule in der Mitte des Fahrzeugs angeordnet. Auf diese Weise fährt das Fahrzeug, indem es einem der Punkte auf der linken und rechten Seite folgt so daß das Fahrzeug leicht den zu folgenden Weg, iinks oder rechts, auswählen kann.

F i g. 8 zeigt das gerade beschriebene AusführungsbeispieL bei dem ein zweiadriges Kabel verlegt ist und drei Fühlerspulen am Fahrzeug vorgesehen sind. Das Fahrzeug CG ist mit einer Antriebseinrichtung und einer Steuereinrichtung versehen, um das Fahrzeug entsprechend den Ausgangssignalen der Fühlerspulen zu steuern. In Fig.8 ist ein Kabel PW mit zwei parallelen Adem im Untergrund C verlegt. Das Kabel PW besteht aus einem oberen Leiter WU und einem unteren Leiter WD. Wechselströme fließen durch den oberen und unteren Leiter in entgegengesetzten Richtungen zueinander, so daß Wechselfeider, wie dies durch FL und FR angedeutet ist, auf beiden Seiten des Kabels PW induziert werden. Die Phase des Feldes bei FL ist entgegengesetzt zur Phase bei FR. Die Magnetkraftlinien sind in Fig.8 mit HU und HD bezeichnet. Zur Erfassung des Magnetfeldes und zur Fahrt des Fahrzeuges CC entlang der Fahrtstrecke ist das Fahrzeug CC mit den drei Fühlerspulen DL, DCund DR ausgestattet. Die Spulen DL, DC und DR sind so angeordnet, daß jede Windung jeder der Spulen waagerecht ist, um die senkrechte Komponente der Magnetkraftlinien zu erfassen.

Fig. 1OA zeigt als Meßergebnis die Beziehung zwischen Entfernung X und Spannung E, wobei die Entfernung X seillich von der Mitte des Kabels PW gemessen wird und die Spannung Feine in den Spulen induzierte Spannung ist. Die Spannung E ist so dargestellt, daß sie links vom Kabel PWnegativ ist. Dies bedeutet, daß die Phasen der Spannungen auf der rechten und linken Seite entgegengesetzt zueinander sind.

Die Einzelheiten der Verlegung des oberen und unteren Leiters WU und WD wird nun anhand F i g. 9 näher erläutert. In F i g. 9 sind der Verlauf des zweiadrigen Kabels in einem einfachen Y-förmigen Netz und die zugeordnete Verteilung des Magnetfeldes dargestellt. In F i g. 9 bezeichnen PWr und PWl einen rechten Abzweigungsweg bzw. einen linken Abzweigungsweg, wobei die oberen und unteren Leiter durch Voll- bzw. Strichlinien dargestellt sind. Die Verbindung zwischen den oberen und unteren Leitern geschieht in der folgenden Weise: Wenn dem oberen oder unteren Leiter vom Hauptweg zum Abzweigungsweg gefolgt wird, so fließt Strom in der gleichen Richtung entlang diesen Wegen. Was andererseits die Phase des Magnetfeldes anbelangt, so löschen die Felder der Abzweigungswege PWi und PWn einander im Zwischenraum zwischen den Wegen aus, und sind die Phasen der Felder auf der linken Seite des linken Abzweigungsweges PWl und auf der rechten Seite des rechten Abzweigungsweges PWl gleich wie die Phasen auf der linken und rechten Seite des Fahrweges PW, wie dies in F i g. 9 dargestellt ist, in der Stromrichtungen durch Pfeile und die Phasen der Felder durch ( + )- und (- )-Zeichen dargestellt sind.

F i g. 1OA, 1OB und IOC zeigen jeweils Verläufe der in den Fühlerspulen induzierten Spannung E, wobei auf der Abszisse X die Lage der Spulen dargestellt ist. Die Ordinate ist entlang dem Hauptweg PW gewählt, und der Ursprung des Koordinatensystems liegt in einem Abzweigungspunkt, wie dieser in Fig.9 gezeigt ist Fig. 1OA entspricht einem Fall, in dem Y<0 gilt, d.h. die Fühlerspule liegt oberhalb des Hauptweges PW. Fig. 10B entspricht einem Fall, in dem die Spule der Ordinate V in einer geringen Entfernung vorgeht, und die Fig. IOC einem Fall, in dem die Spule in einer weiteren Entfernung der Ordinate Y vorgeht Die relativen Lagen des verlegten zweiadrigen Kabels und der Fühlerspulen sind ebenfalls in diesen Figuren gezeigt Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß, wenn der rechten Spitze des Spannungsverlaufes durch ein Mittel gefolgt werden kann, am Abzweigungspunkt der rechte Abzweigungsweg gewählt werden kann, und daß, wenn der linken Senke des Spannungsverlaufes in gleicher Weise gefolgt werden kann, der linke Abzweigungsweg gewählt werden kann.

F i g. 11 ist ein Blockschaltbild einer Fühlerschaltung, um einer derartigen Spitze oder Senke, wie oben erwähnt, zu folgen. Der Betrieb der Fühlerschaltung wird für einen 'Fall erläutert, in dem die rechte Abzweigung gewählt wird. Ein Umschalter SW zur . Auswahl des Zweiges ist in der gezeigten Stellung. In diesem Fall werden lediglich die in Fig.8 gezeigten

Fühlerspulen DC und DR verwendet, und wenn das Fahrzeug genau der rechten Spitze des Spannungsverlaufes folgt, haben die Spulen aufeinanderfolgend die Stellungen der Fig. 10A, 10B und IOC. Die an verschiedenen Punkten der in der Schaltung der F i g. 11 auftretenden Signale haben den in Fig. 12 dargestellten Verlauf.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Schaltung wird eine Ausgangsspannung ER der Fühlerspule DR direkt durch einen Gleichrichter ND gleichgerichtet in eine deichspannung ERdc- Andererseils wird das Ausgangssignal ER so zu einem Vergleicher CP gespeist, daß ein Rechtecksignal ERcp synchron mit dem Ausgangssignal ER erhalten wird. Die Ausgangsspannung EC der Fühlerspule DC wird synchron durch einen Synchron-Gleichrichter SD gleichgerichtet, wobei das Rechtecksignal ER₁ ρ als Synchronisiersignal verwendet wird, in eine Gleichspannung ECnc- Die Polarität der Gleichspannung ECix ist positiv oder negativ, je nachdem, ob die Ausgangsspannungen EC und ER in Phase oder in Gegenphase sind, und die Amplitude der Spannung ECix ist proportional zur Spannung EC. Schließlich wird eine Gleichspannung ED durch Subtraktion von ERdc von ECix in einem Differenzverstärker DA erhalten. Die Gleichspannung ED ist das Ausgangssignal der Fühlerschaltung gemäß Fig. 11 und wird auf Null verringert, wenn das Fahrzeug in einer derartigen Lage ist, daß die Fühlerspulen DR und DC gleiche Spannungen liefern, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn das Fahrzeug nach rechts fährt, ist EC> ER, so daß ED>0 gilt. Wenn andererseits das Fahrzeug nach links von dem Punkt fährt, dann ist ED< 0.

Die Fig. 13A, 13B und 13C zeigen jeweils die Beziehungen zwischen erfaßten Ausgangssignalen ED und den Entfernungen XD in der X-Richtung des Fahrzeuges CG entsprechend den Fig. 1OA, 1OB und IOC. wobei die Entfernung vom Hauptweg-Kabel PW bzw. vom rechten Abzweigungsweg-Kabel PWr zur Fühlerspule DC gemessen ist (im folgenden werden jeder Weg und sein zugeordnetes zweiadriges Kabel zur Vereinfachung mit dem gleichen Bezugszeichen versehen). Wenn, wie aus der Fig. 13B hervorgeht, das Fahrzeug eine kleine Entfernung zum Abzweigungsweg PW_R vom Abzweigungspunkt gefahren ist, bleibt zwar noch ein kleiner Einfluß des Kabels PW_L vom linken Abzweigungsweg übrig, jedoch kann auch in diesem Fall ein erfaßtes Ausgangssignal erhalten werden, das im wesentlichen proportional zur Entfernung von dem zu verfolgenden Kabel oder Draht ist

Wenn die induzierte Spannung ED lediglich gleichgerichtet und nicht mit ER synchronisiert ist, ist das erfaßte Ausgar^signal ECnr nicht negativ sondern positiv, wenn das Fahrzeug nach links abweicht unter Verschieben der Fühlerspule DC nach links vom Hauptweg-Kabel PW oder vom Kabel PWi des linken Abzweigungsweges, so daß kaum ein Bereich für ein proportional erfaßtes Ausgangssignal erhalten werden kann.

Sobald derartige erfaßte Ausgangssignale erhalten werden, wie diese in den Fig. 1OA bis IOC dargestellt sind, ist es mit herkömmlichen Steuerungen sehr einfach, das Fahrzeug entlang einer Strecke so zu führen, daß ED=O gilt, indem der Steue^vinkel des Fahrzeugs proportional zu ED gemacht wird.

Um andererseits das Fahrzeug entlang der linken Senke des Signalverlaufs zu leiten oder zu führen und den linken Abzweigungsweg PWl zu wählen, ist es lediglich erforderlich, den Auswahlschalter SW in der Schaltung der Fig. 11 umzuschalten, um die in der Fühlerspule DL induzierte Spannung EL anstelle der Spannung ER zu verwenden. Der Betrieb ist in diesem Fall der gleiche, wie dieser oben für das Wählen des rechten Abzweigungsweges beschrieben wurde, und daher wird hier von einer näheren Beschreibung abgesehen.

Fig. 14 zeigt einen Fall, bei dem die Fahrtstrecke nicht einfach die Form eines »Y« aufweist, sondern komplizierter aufgebaut ist. In Fig. 14 sind die Leiter des zweiadrigen Kabels entlang der Fahrtstrecke so dargestellt, als ob sie horizontal parallel zueinander liegen, aber dies dient lediglich zur Vereinfachung der Darstellung, und die Leiter sind tatsächlich vertikal parallel zueinander vorgesehen und so an jedem Ab7weigungspunkt angeordnet, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.

Auch bestehen in diesem Fall Diskontinuitäten des Magnetfeldes an den Punkten P, Q und R. Da jedoch die Spaltlänge ungefähr 30 mm beträgt, während die Trägheitsfahrstrecke des Fahrzeugs ein Mehrfaches dieser Länge ist, wird beim praktischen Führen des Fahrzeugs keine Störung hervorgerufen.

F i g. 15 zeigt eine Fahrtstrecke, die zu der in Fig. 5 dargestellten Fahrtstrecke ähnlich ist; sie unterscheidet sich jedoch insofern, als die Leiter des zweiadrigen Kabels hier vertikal parallel zueinander angeordnet sind. Die Vollinie und die Strichpunktlinie stellen den oberen bzw. den unteren Leiter dar. Die Pfeile zeigen die Stromrichtung im oberen Leiter an. Die ( + )- und ( — )-Vorzeichen stellen, wie in Fig.9, die Phasenbeziehung zwischen den durch die Leiter erzeugten Magnetfeldern dar.

Fig. 16 zeigt eine Abwandlung der in F i g. 11 dargestellten Fühlerschaltung, und gleiche Bezugszeichen sind für sich entsprechende Teile in beiden Figuren vorgesehen. Die Wechselspannungen ER und EC werden direkt in einen Differenzverstärker DA eingespeist, der ein Wechselstrom-Differenzsignal EDac erzeugt. Es ist offensichtlich, daß das Differenzsignal EDa₁ vom Unterschied in Amplitude und Phase zwischen den Spannungen ER und EC abhängt. Andererseits wird die Spannung ER in den Vergleicher CPeingespeist, der das in Fig. 12 gezeigte Rechtecksignal ER erzeugt. Ein synchronisierender Vergleicher SD. der das Signal ERcr als Synchronisiersignal verwendet, richtet das Signal EDac synchron gleich und erzeugt eine Gleichspannung ED mit positiver oder negativer Polarität, wie dies in F i g. 11 gezeigt ist. Wenn daher zwei Leiter entlang einer Fahrtstrecke verlegt sind, wobei ein Leiter vertikal und parallel zum anderen vorgesehen ist. und wenn eine Fühlerschaltung verwendet wird, wie diese in F i g. 11 dargestellt ist, kann ein unbemanntes Fahrzeug leicht entlang eines linken oder rechten Abzweigungsweges fahren.

Wenn das Fahrzeug sowohl rück- als auch vorwärtsfahren soll, ist es mit zwei Feld-Fühlereinheiten an seinem Vorder- und Hinterende ausgestattet, wie dies oben erläutert wurde. Es ist auch möglich, lediglich eine Fühlereinheit zu verwenden, wobei jedoch die Verkehrssicherheit in einem gewissen Maß leidet.

Wenn in Fig. 15 das Fahrzeug CG entgegen dem Uhrzeigersinn vom Weg A zum Weg C fahren soll, muß es lediglich das Magnetfeld vom Fahrzeug in Vorwärtsrichtung aus gesehen erfassen und diesem folgen. Wenn andererseits das Fahrzeug in den Weg B fahren soll, muß es dem linken Magnetfeld folgen. Wenn darüber hinaus das Fahrzeug, das in der in der Figur

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dargestellten Lage ist, im Uhrzeigersinn in den Weg B fahren soll, muß es das rechte Feld vor ihm erfassen und diesem folgen.

Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ist ein zweiadriges Kabel in den Oberflächen der Fahrtstrecke verlegt, aber dies ist nicht die einzige Möglichkeit, um das Kabel (Draht) entlang den Strecken vorzusehen. Beispielsweise kann das Kabel auf der Oberfläche mittels eines Haft- oder Klebemittels befestigt werden.

Die Erfindung hat folgende Vorteile:

(a) Für das bei der Erfindung vorgesehene zweiadrige Kabel kann eine Speiseleitung oder eine Antennenzuleitung für Nachrichtenübertragungsanlagen vorzugsweise verwendet werden, wobei auch andere Leiter möglich sind.

(b) Der Oszillator kann durch jede Einrichtung ersetzt werden, die einen Strom durch das verlegte Kabel sendet. In diesem Fall müssen die Fühlerspulen abhängig von der Frequenz des Stromes ausgewählt werden, der durch diese Einrichtung erzeugt wird.

(c) Die Erfindung ist auf gewöhnliche Motorfahrzeuge und Verkehrseinrichtungen anwendbar.

(d) Die Erfindung kann auch auf einen Kurvenfolger angewendet werden, der in einem automatischen Schweißgerät verwendet wird.

(e) Eine Vielfalt von Oberflächen kann als Fahrtstrekke bei der Erfindung dienen.

(f) Bei der Verlegung der Leiter kann entweder ein kontinuierliches Kabel entlang der Fahrtstrecke in Art einer einfach gezogenen Linie oder eine Antennenzuleitung für Nachrichtenüber.ragungsanlagen mit geschlossenen Enden verwendet werden. Die Antennenzuleitung ist in bezug auf die Bearbeitung der Fahrwege vorzuziehen.

Wie oben erläutert wurde, kann erfindungsgemäß ein Strom, beispielsweise ein Hochfrequenzstrom, immer durch die Leiter geführt werden, die entlang der Fahrtstrecke vorgesehen sind, unabhängig von deren Form, so daß, wenn die Erfindung auf ein unbemanntes Fahrzeug angewendet wird, das Fahrzeug entlang jedem Weg der Fahrtstrecke fahren kann. Zusätzlich ist erfindungsgemäß kein Umschalter erforderlich, der bei herkömmlichen Vorrichtungen wesentlich ist, um die Fahrtstrecken-Kabel oder die Frequenzen umzuschalten, so daß ein unbemanntes Fahrzeug elektromagnetisch leicht und genau fahren kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Führungsvorrichtung für unbemannte Fahrzeuge,

bei der die Fahrzeuge entlang einer aus einer Hauptstrecke und mindestens einer Nebenstrecke mit jeweils zwei parallelen Leitern bestehenden Fahrtstrecke geführt sind,

mit einer Stromversorgungseinrichtung, die mit den beiden in Reihe liegenden Leitern eine einzige geschlossene Schleife bildet, und mit Fühlereinrichtungen an den Fahrzeugen zum Erfassen der durch die Leiter erzeugten Magnetfelder,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter im Mittelteil der Fahrtstrecke eng benachbart zueinander angeordnet sind.

1". Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter vertikal übereinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Fühlereinrichtung Fühler zum Erfassen der durch die Leiter erzeugten Magnetfelder hat und jeweils nur ein Fühler zur Fahrzeug-Führung betrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler die durch die Leiter rechts und links von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erzeugten Magnetfelder erfassen.