СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ НАДЗЕМНОГО УСТРОЙСТВА
CONTROL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING OVERGROUND DEVICE MOVEMENT

Настоящее изобретение относится к системе управления и к способу управления перемещением надземного устройства, в частности, для управления поворотной лестницей противопожарного транспортного средства.
Надземными устройствами, такими как поворотные лестницы противопожарных транспортных средств, управляет оператор из позиции, дающей ему обзор пространства, в котором перемещается надземное устройство. Для простоты дальнейшее описание будет ссылаться на поворотные лестницы в качестве одного примера надземных устройств, хотя этот пример не должен интерпретироваться как ограничивающий в смысле настоящего изобретения. Как хорошо известно, такие поворотные лестницы могут поворачиваться вокруг вертикальной оси и вытягиваться, а также опускаться или подниматься, чтобы достигать отдаленных позиций в спасательных ситуациях. Очень важно достигать этих отдаленных точек максимально быстро, чтобы не было потеряно время, необходимое для спасения людей и т.д. С другой стороны, скорость движения поворотной лестницы ограничена параметрами конструкции, а также зависит от ее текущего положения, особенно ее диапазон вытягивания. Все эти параметры не могут быть рассмотрены оператором в спасательной ситуации.
Общеизвестная станция управления поворотной лестницы обычно снабжена управляемым вручную устройством ввода, таким как рычаг управления или джойстик, который может быть отклонен по меньшей мере в одном пространственном направлении посредством отклоняющей силы, прикладываемой оператором. Например, джойстик позволяет вводить направление и скорость движения поворотной лестницы. Блок обработки преобразовывает величину отклонения устройства ввода в соответствующий сигнал скорости, который переносится на блок приведения в действие для перемещения надземного устройства со скоростью, соответствующей сигналу скорости.
Чтобы помочь оператору в управлении поворотной лестницей, известны системы, которые содержат датчики, например, датчики расстояния в конце лестницы для формирования предупредительного сигнала, чтобы избежать столкновения с объектом. Другие виды датчиков защищают от перегрузки. Однако формирование предупредительных сигналов или выполнение принудительного отключения системы являются только неполной функцией помощи для управления движением лестницы. В частности, имеется желание управлять лестницей на максимальной скорости движения в зависимости от текущей ситуации. Однако, даже при наличии датчиков, которые формируют предупредительные сигналы или предотвращают лестницу от столкновения или перегрузки, управление лестницей по-прежнему требует управления опытным оператором и большой квалификации для управления в трудной ситуации, например, при максимальном диапазоне в узком пространстве.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему управления для управления перемещением надземного устройства, такого как поворотная лестница противопожарного транспортного средства, которая обеспечивает оператору более прямую обратную связь для упрощения управления, зависящего от текущего состояния системы.
Другой задачей является обеспечение соответствующего способа управления перемещением надземного устройства.
Эти задачи решаются посредством системы управления, содержащей признаки по п. 1 формулы изобретения, и соответствующим способом, содержащим признаки по п. 6 формулы изобретения.
Система управления в соответствии с настоящим изобретением содержит средство определения для определения максимальной возможной скорости для перемещения надземного устройства. Отклонению устройства ввода противодействуют или ограничивают его с помощью средства ограничения в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью.
Посредством этого противодействия или ограничивающего действия оператор на устройстве ввода получает непосредственную и интуитивную осязательную обратную связь, когда он вручную прикладывает отклоняющую силу к устройству ввода.
Например, в соответствии с фактически определенной максимальной возможной скоростью, диапазон отклонения устройства ввода ограничивается таким образом, чтобы дополнительное отклонение не было возможным. Например, свобода движения джойстика или рычага управления, используемого в качестве устройства ввода, ограничивается с помощью средства ограничения в пределах определенного диапазона в зависимости от определенной максимальной возможной скорости. Поскольку определение максимальной скорости может обновляться в реальном времени в зависимости от текущего положения надземного устройства, противодействие или ограничение отклонения устройства ввода могут динамически адаптироваться. Такая система с осязательной обратной связью обеспечивает преимущества перед относительно простой системой, которая формирует предупредительные сигналы или просто инициирует непосредственное отключение движения лестницы в случае опасности столкновения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечено средство ограничения для приложения к устройству ввода возвращающей силы в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью, действующей для возврата устройства ввода против отклоняющей силы. Эта возвращающая сила действует для задержания устройства ввода в позиции, соответствующей более низкой скорости, чем максимальная возможная скорость, и без ручного приложения отклоняющей силы возвращающая сила вернет устройство ввода в нейтральную позицию. Существует несколько возможностей приложить возвращающую силу. Например, очень большая возвращающая сила может быть приложена сразу, если достигнута максимальная возможная скорость (или значение скорости, которое непосредственно меньше максимальной возможной скорости), с тем чтобы эта большая возвращающая сила не могла быть преодолена вручную оператором. В соответствии с другим примером возвращающая сила увеличивается постепенно, когда отклонение устройства ввода приближается к пределу, соответствующему максимальной возможной скорости. Это дает оператору более интуитивную осязательную обратную связь, позволяя ему ощутить приближение к пределу максимальной скорости.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения устройство ввода является джойстиком.
Более предпочтительно средство определения содержит по меньшей мере одно из следующего: датчики скорости, датчики ускорения, датчики нагрузки, датчики отклонения и датчики расстояния для определения расстояния до объекта.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения средство определения обеспечено для определения максимальной возможной скорости на основе измеренных датчиком данных и предопределенных данных, относящихся к параметрам конструкции управляемого надземного устройства.
Изобретение также относится к способу управления перемещением надземного устройства, в частности, для управления поворотной лестницей противопожарного транспортного средства, причем управляемое вручную устройство ввода отклоняют по меньшей мере в одном пространственном направлении посредством отклоняющей силы, величину отклонения устройства ввода преобразовывают в соответствующий сигнал скорости, и надземное устройство перемещают со скоростью, соответствующей сигналу скорости, причем определяют максимальную возможную скорость, и отклонению устройства ввода противодействуют или ограничивают в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью.
Предпочтительно к устройству ввода прикладывают возвращающую силу в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью, действующей для возврата устройства ввода против отклоняющей силы. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, максимальную возможную скорость определяют на основе измеренных датчиком данных и предопределенных данных, относящихся к параметрам конструкции управляемого надземного устройства.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и разъяснены со ссылкой на описанный далее предпочтительный вариант осуществления изобретения.
Единственная фиг. 1 является схематическим изображением компонентов варианта осуществления системы управления для управления перемещением надземного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Система 10 управления, показанная на фигуре, обеспечена для управления поворотной лестницей противопожарного транспортного средства в качестве одного примера надземного устройства. Следует отметить, что система управления в соответствии с настоящим изобретением не ограничена управлением такими поворотными лестницами, но применима также к другим видам надземных устройств. Система 10 управления содержит джойстик 12 в качестве одного варианта осуществления устройства ввода, которое управляется вручную. Как хорошо известно, джойстик 12 может быть отклонен в разных пространственных направлениях (например, вверх, вниз, влево и вправо) посредством отклоняющей силы, которая может быть вручную приложена оператором (не показан). Таким образом, джойстик, который показан в нейтральной центральной позиции, может быть отклонен посредством его наклона в сторону. Это наклоняющее движение содержит компонент направления, определенный посредством направления, в котором джойстик 12 отклоняется, и абсолютное значение, соответствующее величине отклонения, соответствующей намеченной скорости движения в данном направлении. Величина отклонения джойстика 12 преобразовывается в соответствующий сигнал скорости посредством блока 14 обработки, который воспринимает направление отклонения джойстика 12, а также величину его отклонения, и преобразовывает его в соответствующий электрический сигнал скорости, который выдается блоком 14 обработки и вводится в блок приведения в действие для перемещения поворотной лестницы со скоростью, соответствующей текущему сигналу скорости. Например, блок 16 приведения в действие является гидравлическим блоком, который выдает гидравлическое давление для перемещения поворотной лестницы в данном направлении со скоростью, заданной соответствующим сигналом скорости. Блок 16 приведения в действие также может содержать электродвигатели или другие виды приводов или приводных блоков.
Посредством описанной выше структуры величина отклонения устройства ввода преобразуется в соответствующее движение поворотной лестницы со скоростью, определенной посредством отклонения устройства ввода.
Для каждого надземного устройства, такой как поворотная лестница в настоящем варианте осуществления, существуют определенные ограничения для скорости движения в зависимости от различных параметров, таких как диапазон вытягивания поворотной лестницы, текущее ускорение в разных точках, механическая нагрузка, например, вес, измеренный на вершине лестницы, сгибающие силы, действующие на лестницу, и т.д. Одним дополнительным ограничивающим фактором скорости также может являться расстояние лестницы от внешнего объекта. Например, может быть решено перемещать лестницу медленно около объекта для предотвращения опасности столкновения лестницы с объектом.
Чтобы определить максимальную возможную скорость для перемещения лестницы, обеспечено средство определения, которое содержит датчики 18, такие как датчики скорости, датчики ускорения, датчики веса, датчики нагрузки и/или датчики расстояния для определения расстояния до объекта. Средство определения также может содержать блок 20 вычисления для вычисления максимальной возможной скорости на основании данных датчиков, измеренных датчиками 18, и/или других предопределенных данных, относящихся к параметрам конструкции управляемой поворотной лестницы.
Система 10 управления дополнительно содержит средство 22 ограничения для противодействия отклонению джойстика 12 в соответствии с определением максимальной возможной скорости с помощью средства 18, 20 определения. В настоящем варианте осуществления это противодействие обеспечивается посредством приложения возвращающей силы в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью к джойстику 12. Эта возвращающая сила действует для возврата джойстика 12 против отклоняющей силы, вручную приложенной оператором. Посредством приложения возвращающей силы джойстик 12 удерживается в своей нейтральной позиции для уменьшения величины его отклонения и уменьшения скорости, установленной посредством джойстика 12. Возвращающая сила дает оператору осязательную обратную связь, поскольку работа джойстика 12 возможна только против возвращающей силы, приложенной средством 22 ограничения. С этой целью средство 22 ограничения может содержать двигатели или любые другие приводные средства для приложения возвращающей силы. Сила, приложенная этими двигателями или приводными средствами, устанавливается в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью, как описано ранее.
В настоящей системе 10 управления существует прямая обратная связь, сообщающая оператору о текущей ситуации относительно скорости поворотной лестницы, поскольку максимальная возможная скорость определяется в реальном времени и для текущей рабочей ситуации, и ему сообщают сразу в любой момент времени максимальную возможную скорость. Превышение текущей максимальной возможной скорости может быть эффективно предотвращено посредством приложения возвращающей силы, которая является достаточно большой. Этот эффект прямой обратной связи также может быть описан как силовая обратная связь.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечено средство 22 ограничения для ограничения отклонения устройства ввода в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью. В этом варианте осуществления устройство ввода, такое как джойстик 12, может перемещаться в определенных пределах свободно и без приложения какой-либо возвращающей силы. Однако пределы этого перемещения установлены в соответствии с максимальной возможной скоростью, которая была определена с помощью средства 18, 20 определения на основе данных датчиков и предопределенных данных, относящихся к параметрам конструкции управляемого надземного устройства. В соответствии с текущей ситуацией надземного устройства пределы перемещения устройства ввода могут быть динамически адаптированы в реальном времени в соответствии с текущей максимальной возможной скоростью.
В системе 10 управления этого варианта осуществления джойстик 12 в качестве одного примера управляемого вручную устройства ввода отклоняется по меньшей мере в одном пространственном направлении посредством отклоняющей силы, приложенной оператором, и величина отклонения устройства ввода преобразовывается в соответствующий сигнал скорости. Поворотная лестница является одним примером надземного устройства, движущегося со скоростью, соответствующей сигналу скорости. Во время работы определяется максимальная возможная скорость перемещения надземного устройства, и отклонение устройства ввода испытывает противодействие или ограничивается в соответствии с определенной максимальной возможной скоростью.
В настоящем варианте осуществления к джойстику 12 прикладывается возвращающая сила, соответствующая определенной максимальной возможной скорости, действующая для возврата джойстика 12 против отклоняющей силы, приложенной оператором. Максимальная возможная скорость может быть определена на основе измеренных датчиком данных и предопределенных данных, относящихся к параметрам конструкции управляемого надземного устройства.
Это изобретение может быть полезно реализовано в компьютерной программе, содержащей средство программного кода для выполнения одного или более этапов такого способа, когда такая программа выполняется на компьютере. С этой целью патент также должен охватывать такую компьютерную программу и машиночитаемый носитель, который содержит записанное сообщение, например, машиночитаемый носитель, содержащий средство программного кода для выполнения одного или более этапов такого способа, когда такая программа выполняется на компьютере.
Многие изменения, модификации, вариации и другие использования и применения заявленного изобретения станут очевидны для специалистов в области техники после рассмотрения описания и прилагаемых чертежей, которые раскрывают его предпочтительные варианты осуществления. Все такие изменения, модификации, вариации и другие использования и применения, которые не отступают от сущности и объема изобретения, считаются охватываемыми этим изобретением.
Дополнительные подробности реализации описаны не будут, поскольку специалист в области техники способен выполнить изобретение, начиная с изучения приведенного выше описания.