Brevet FR2344887A1 — publié le 19771014

La présente invention concerne le dispositif de guidage des véhicules dits "sans conducteur", auto-propulsés, dont l'itinéraire en marche automatique est défini par un fil de guidage posé ou noyé dans le sol. Un tel véhicule est équipé sur la partie directrice d'orientation des roues ou sur le châssis de capteurs gauche et droite capables de donner un signal fonction de 1 1écart entre ces capteurs et le fil guide, lui-même, convenablement excité. Dans ltétat actuel de la technique, l'action correctrice du signal sur la partie directrice du véhicule se limite assez rapidement dès que lrécart des capteurs dîun côté ou de llautre du fil de guidage dépasse une certaine valeur généralement de quelques centimètres. Au-delà de cette limite, le véhicule n'est plus sous le contrôle le du fil de guidage et reste en panne, ses moyens de sécurité lui interdisant de se déplacer en marche automatique hors du contrôle de la zone d'excitation propagée autour du fil alimenté sous fre quence. Ce champ d'excitation peut varier le long du parcours pour différentes raisons dûes à ltenvironnement et modifier ainsi son action sur les capteurs du véhicule. Le tracé du parcours, concrétisé par le fil de guidage, comporte des parties droites et des changements de direction consistant en courbes à rayons plus ou moins serrés. On comprendra que, compte tenu de la vitesse et de la masse en mouvement, les forces tendant à stopposer-au changement de direction peuvent, à Irextrême, faire sortir le véhicule de la trajectoire prévue. La solution la plus courante est de limiter la vitesse à un niveau permettant d'éviter que le seuil de perte de contrôle du guidage automatique du véhicule ne soit atteints Cette vitesse sera limitée soit sur la-totalité du parcours, soit seulement à 1? entrée des changements de direction. Dans les 2 cas, il y a réduction de capacité de transport du véhicule. Il ressort donc que ltextension de la zone de contrôle du véhicule par le fil constitue une amélioration des procédés existants en permettant une marche plus fidèle en automatique, une reprise du contrôle automatique plus aisée après une marche en. manuel, des vitesses plus élevées, des freinages plus doux notamment en courbes. C'est un premier objet de la présente invention0 Le second étant dehausser-le seuil de vitesse admissible sur ltensemble du circuit en conservant l'avantage du procédé traditionnel à sensibilité élevée dans les lignes droites et en commutant automatiquement le système de commande de guidage sur la sensibilité réduite mais à larges paliers de référence. Les dessins annexés permettront d?illustrer à titre drexemple les modes de réalisation du dispositif conforme à la présente in mention. Le véhicule 3 vu en plan sur la figure 1 est équipé d?une roue avant directrice 10 commandée par un moteur à courant continu reversible 12. Deux roues 1 situées à ltarrière du véhicule actionnées par un moteur 2 servent à la traction du véhicule. Les deux moteurs 12 et 2 sont alimentés à partir dtune batterie 5 à point milieu. Un dispositif de servo-mécanisme de position agit sur lto- rientation de la roue avant 10 par ltintermédiaire du moteur 12. Ce moteur entraîne la roue directrice 10 par ltintermédiaire d?un réducteur mécanique 13. Ce moteur est commandé soit à gauche, soit à droite en fonction du signal terreur détecté et amplifié. Le signal terreur est émis par les deux capteurs de direction gauche et droit 7 et 6 et il fournît au moteur de direction par ltintermédiaire dtune chaîne dtamplification gauche et droit 8 et 9 tordre de commande de position. Les deux capteurs 7 et 6 sont des bobines de type self à air accordée recevant par couplage électro-magnétique le champ alternatif induit par le fil guide 4 parcouru par un courant alternatif La figure 2 est le graphique des tensions induites par les capteurs-détecteurs gauche et droit repères 6 et 7 du véhicule. La tension correspondante par rapport à ltaxe du fil guide suit la forme des courbes 41 et 42. Les variations du champ dtexcitation dûes au fil guide pour des causes dT environnement diverses peuvent varier selon par exemple les courbes 43 et 44. La figure 3 est le graphique de la différence des tensions 41 et 42 représentée par la courbe 16. La pente de la courbe 16 indique la vitesse de réponse du servo-mécanisme de direction0 Le signe de cette courbe détermine la position relative du véhicule par rapport au fil guide soit à gauche ou à droite. Aux courbes 43 et 44 de- la figure 2 correspondra la courbe résultante détectée 17. La pente de vitesse a diminué en conséquence, ce qui signifie une réaction plus lente du servo-mécanisme de direction et, de ce fait, un risque de perte de contrôle du véhicule dans une courbe du circuit au sol par exemple. Au contraire, la courbe 15 de la figure 3 traduit une augmentation plus importante du signal émis par le fil, donc une vitesse de réaction du servo-mécanisme plus rapide dans ce cas. Il y a alors risque d'oscillations parasites dites "phénomènes de pompage, Les figures 2 et 3 explicitent les inconvénients dans ltétat actuel de la technique. Le système de commande , objet de ltinvention, est donc lié à action des deux capteurs gauche et droit montés sur le véhicule capables de donner un signal fonction de ltécart entre les capteurs et le fil guide. Chaque capteur fournit un signal appliqué à une chaîne d'amplification alternative suivi d'un dispositif de détection chaque circuit de détection actionne un amplificateur différentiel qui donne un signal dterreur fonction d'un signal issu des deux capteurs. Ce système de commande permet de transformer le signal terreur issu de 1'amplificateur différentiel à fort gain en un signal possédant deux paliers de référence un positif et un négatifs ces tensions de référence étant inférieures aux tensions dTalimenta- tion. La transformation du signal est obtenue dans un amplificateur suiveur avec écréteur de tension. La sortie de cet amplificateur suiveur, pilote un amplificateur de courant et un amplificateur de puissance, Ltamplificateur de puissance commande le moteur de direction à courant continu. Les courbes 18 - 19 et 20 Figez 4 sont obtenues en effectuant différentes variations de champ au niveau des deux détecteurs. Le maximum et le minimum de ces différentes courbes sont constants et fixés électroniquement. L'amplificateur différentiel 36 Fig. 5 ayant un fort gain, une variation importante du champ électromagnétique induit se traduit par une légère variation de la pente des différentes courbes 18 - 19 - 20. Le maximum et le minimum sont fixés en fonction des tensions d'alimentation + V et - V. La source d'alimentation 5 doit posséder un point milieu, la tension V est fixée à 3V batterie de manière à s t affranchir des variations de la tension de batterie. De ce fait, on staperc,oit que par rapport aux courbes de la fig. 3. on obtient volontairement deux paliers situés à + V et - V. Pendant ces deux paliers, la vitesse de correction du servo-mécanisme est constante et maxi mum. La distance maximum de rattrapage du véhicule par rapport au fil guide est augmentée, ceci permet d'avoir des vitesses translations élevées par rapport au rayon de courbure minimum du circuit Loriginalité de ltinvention permet de doubler 1 t écart maximum de rattrapage par rapport à un système conventionnel de commande. Ce dispositif permet des écarts de 20 cm environ de part et d'autre du fil guide, cTestàdire axe entre les deux détecteurs et fil guide. La fig. 5 montre que le signal émis par le fil guide 4 est capté par les deux détecteurs 6 et 7, chaque signal issu des capteurs est amplifié dans un amplificateur alternatif, 30 - 31 pour la voie de droite et 33 - 34 pour la voie de gauche. La sortie de ces amplificateurs alternatifs pilote deux circuits de détection 32 - 35 pour obtenir des variations de tension continue fonction de ltécart entre les capteurs par rapport au fil gui de. Les formes des tensions issues des détecteurs 32 et 35 sont équivalentes aux courbes 41 et 42. Les tensions détectées alimentent 11 amplificateur différentiel 36 à fort gain. La sortie du différentiel entre dans un amplificateur suiveur 37 possédant le dispositif dsécrétage négatif et positif 38. La forme de la tension issue de cet amplificateur est représentée fig. 4. La sortie de cet amplificateur alimente un am plifîcateur de courant 39, puis un amplificateur de puissance 40, ce dernier est associé à un moteur 12 à commande bi-directionnel.- Une contre-réaction 41 par contrôle de la tension induit est effectuée sur ltamplificateur de courant 39. Comme annoncé plus haut dans l'exposé général de nos objectifs, le second objet de la présente invention est d'utiliser de manière automatique les possibilités de changement d'amplification par le passage du faible gain au gain élevé et vice-versa se traduisant pour le véhicule en une sensibilité élevée du guidage en ligne droite et en sensibilité réduite dans les zones tourmentées du circuit telles que les courbes, par rapport au fil. On détectera les variations de direction imposées par la configuration du circuit, donc du fil, au niveau de la roue directrice et orientable disposée à lavant du véhicule, Un capteur de position 45 Fig 1 fixé sur le bati du chariot dans i Taxe longitudinal est en relation avec une came 46 située sur le timon mobile de la roue directrice. Il en résulte que sur une trajectoire droite la came mobile 46 agît directement sur le capteur 45 qui alimente un relais tant que subsiste cet état relatif came-détecteur. Dès que le véhicule amorce un changement de direction la roue directrice et son timon s'écarte à gauche ou à droite de ltaxe longitudinal du véhicule et par là-même la came quitte le capteur par tout ou rien qui déclenche le relais. Ces deux positions, ainsi détectées selon que le véhicule suit une trajectoire droite ou courbe, correspondent en fait par l'action du capter aux deux niveaux de gain des amplificateurs 41 et 39 Fig. 5. Le changement de gain s'effectue sur la contre-réaction 41,fig. 5 qui diminue ou qui augmente le gain de ltamplificateur de courant 39. La courbe sera alors, soit du type représenté en rig. 3 à sensibilité élevée et palier étroit, soit du type whig. 4 à sensibilité réduite et large palier. Les avantages ainsi obtenus sont donc sur les port ions droites de circuit dtasservissement du véhicule à un guidage tres sensible éliminant ainsi les effets parasites de "pompage", Il s'ensuit une économie non négligeable sur la consommation des batteries d7ali- tentation électrique. Dans les changements de direction, la mise automatique en sensibilité réduite par rapport au fil, autorise un seuil de vitesse plus élevé par élargissement de la zone de contrôle le du véhicule de part et d'autre du fil de guidage. Revendications 1 - Dispositif applicable aux véhicules du type "sans conducteur" à guidage automatique, caractérisé par une extension de la zone contrôlant le guidage du véhicule autour du champ émis par le fil de guidage au sol gracie à un système dtamplification présentant de larges paliers de vitesses de correction par rapport à la distance des capteurs au fil. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par lxintévra- tion d'un amplificateur différentiel à fort gain à la suite de 17amplification traditionnelle, alimentant lui-même un ar,tplifica- teur d'secrétage négatif et positif, de nature a fournir des paliers étendus, à vitesse constante, de correction de ltélément directeur d'un véhicule à marche automatique. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par la possibilité dtune action manuelle de réglage sur les potentiomètres de gain des amplificateurs de déterminer la plage de vitesse constante de correction. 4 - Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé par la possibilité dTune action manuelle de réglage sur les potentiomètresdes amplificateurs de régler la pente des vitesses d'accès aux paliers à vitesseconstante. 5 - Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé par la possibilité de choix automatique des paliers de vitesse constante dans leur étendue et dans les vitesses d'accès par détce- tion de 1? écart de 11 équipage mobile de direction du véhicule par rapport à la ligne droite. 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par un capteur de position fixé sur le véhicule en relation avec une came ou bossage mobile lié à l'équipage mobile de direction de manière à distinguer par un signal la direction droite de tout changement dtorientation latérale.