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專利名稱：沿預(yù)定路徑導(dǎo)引車輛的方法以及執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的車輛和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沿預(yù)定路徑導(dǎo)引車輛的方法。本發(fā)明還涉及可沿預(yù)定路徑導(dǎo)引的多軌車輛和通過應(yīng)用本發(fā)明的方法和使用至少一輛本發(fā)明的車輛執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在研發(fā)新車時(shí)碰撞試驗(yàn)是一種重要的工具，碰撞試驗(yàn)必須遵循許多有關(guān)保護(hù)乘客的法律規(guī)定，并為乘客提供最優(yōu)數(shù)量的被動(dòng)安全措施。從EP0445671B2已知一種執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的方法，該方法中有至少一輛無人駕駛的車輛被引導(dǎo)至預(yù)先設(shè)定的碰撞點(diǎn)，其中車輛在受車載速度控制的自身驅(qū)動(dòng)力作用下，沿導(dǎo)向裝置指定的預(yù)定驅(qū)動(dòng)路徑的驅(qū)動(dòng)方向被移動(dòng)。車輛的轉(zhuǎn)向通過一個(gè)操作車輛轉(zhuǎn)向設(shè)備的致動(dòng)器，如直接干預(yù)轉(zhuǎn)向輪的致動(dòng)器來產(chǎn)生。相應(yīng)的致動(dòng)器的安裝比較昂貴；而且，由于碰撞試驗(yàn)導(dǎo)致的致動(dòng)器的損失是不可忽略的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為執(zhí)行碰撞試驗(yàn)提供一種比以前更節(jié)約成本的選擇方案。
解決本目的的一種方法，其特征如權(quán)利要求1特征部分所述。采用本發(fā)明的方法，能夠省略單獨(dú)的轉(zhuǎn)向致動(dòng)器。車輪不會(huì)改變方向，相反會(huì)改變施加在車輪上的扭矩。
從屬權(quán)利要求2至5涉及本發(fā)明方法的有利的執(zhí)行模式。
權(quán)利要求6的主題是能夠用于節(jié)約成本地執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的多軌車輛。
本發(fā)明的車輛還可以用權(quán)利要求7特征部分所述的有利方式研發(fā)出來。
權(quán)利要求8的特征部分提供了一種執(zhí)行試驗(yàn)的節(jié)約成本的選擇方案，移動(dòng)一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的障礙物到最好直立的車輛側(cè)面以測試側(cè)面的碰撞能力。
權(quán)利要求9確定了執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的本發(fā)明系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。


本發(fā)明能夠用于車輛沿預(yù)定路徑以無人駕駛模式移動(dòng)的所有情況。本發(fā)明用在車輛行駛的曲線曲率比較大的情形是非常有利的。本發(fā)明特別適于節(jié)約成本的碰撞試驗(yàn)，這將在下面的實(shí)施例中結(jié)合附圖加以解釋。
附圖如下圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的示意圖。
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，車輛整體用2表示，其包括前輪4和后輪6。車輛作為一個(gè)整體意味著是一個(gè)傳統(tǒng)的車輛，具有內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)向系等等。這些傳統(tǒng)的部件未顯示。為制動(dòng)車輛，在車輪上有車輪制動(dòng)器8。
為沿預(yù)定路徑導(dǎo)引，車輛包括天線10或已知的其它形式的傳感設(shè)備；車輛相對于驅(qū)動(dòng)路徑上的電纜的位置能夠被在橫向的天線10檢測出來。車輛還包括控制裝置14，優(yōu)選地它包括具有程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的微處理器。控制裝置14的輸入16與天線10和信號發(fā)送器連接，信號發(fā)送器根據(jù)車輛速度向控制裝置14提供信號。控制裝置14的輸出與致動(dòng)器18和20連接，致動(dòng)器18用于車輪制動(dòng)器8(圖中只顯示了一個(gè)致動(dòng)器)，致動(dòng)器20用于操作未示出的內(nèi)燃機(jī)的充量控制元件。控制裝置14通過天線22優(yōu)選與在車輛外部的中央導(dǎo)引裝置24傳遞信息。
所述元件的結(jié)構(gòu)是已知的，這樣他們的功能就不再詳細(xì)描述。關(guān)于車輪制動(dòng)器的單獨(dú)操作方面，可以采用和控制來自車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)的已知元件，該系統(tǒng)帶有制動(dòng)介入。下面，將以舉例的方式描述整個(gè)系統(tǒng)的功能。
假設(shè)車輛以預(yù)定速度朝著障礙物沖擊，該障礙物位于纜繩12確定的路徑上的特定位置。
然后有關(guān)數(shù)據(jù)將會(huì)通過車輛附屬輸入設(shè)備或者導(dǎo)引裝置24直接輸入到控制裝置14的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在所述實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)就是車輛沖擊障礙物的速度。
車輛最好由導(dǎo)引裝置24啟動(dòng)，其中這樣操作充量控制元件的致動(dòng)器20使得車輛在障礙物之前已經(jīng)加速到預(yù)定速度，該預(yù)定速度依靠控制裝置14和提供給控制裝置14的輸入端的車輛實(shí)際速度來保持在預(yù)定值。例如，車輛這樣驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系使得前輪鎖定在直向前的位置。當(dāng)實(shí)際路徑偏離纜繩給定的目標(biāo)路徑時(shí)，車輪制動(dòng)器8通過致動(dòng)器18被操縱使得實(shí)際路徑與目標(biāo)路徑之間的偏離減少，車輛沿著目標(biāo)路徑被定位，即車輛移動(dòng)使得天線10位于纜繩12預(yù)計(jì)的幅度范圍內(nèi)。例如，如圖1當(dāng)車輛實(shí)際位置偏向目標(biāo)位置左方時(shí)，操縱右前輪的車輪制動(dòng)器8，借此車輛向右轉(zhuǎn)彎。很容易理解，可以操縱兩個(gè)右側(cè)制動(dòng)器或僅操縱右后輪的制動(dòng)器。有利的是，當(dāng)為了糾正方向調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)車輪制動(dòng)器時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的充量控制元件進(jìn)一步打開，這樣內(nèi)燃機(jī)有更多的驅(qū)動(dòng)扭矩補(bǔ)償制動(dòng)力矩并且車速保持恒定。制動(dòng)操作和必要的附加開啟，如節(jié)流閥，之間的協(xié)同操作可以存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)操作圖中，該圖存儲(chǔ)在控制裝置14的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
轉(zhuǎn)向系不必鎖定在直向前的位置。當(dāng)有足夠的回復(fù)力矩，可以省略所需的對該設(shè)備的鎖定，這樣就減少了成本。當(dāng)然將轉(zhuǎn)向系鎖定在預(yù)定角度也可以執(zhí)行試驗(yàn)，這樣車輛沿著彎曲路徑移動(dòng)，在其兩側(cè)沒有不同的扭矩。
在采用本發(fā)明系統(tǒng)執(zhí)行車輛碰撞，即車輛與車輛碰撞的實(shí)驗(yàn)中，兩輛車在導(dǎo)引纜繩12上在導(dǎo)引裝置24控制下沿預(yù)定路徑移動(dòng)，其中碰撞位置應(yīng)該預(yù)先確定，兩輛車分別位于路線的預(yù)定位置，它們相向行駛的時(shí)間點(diǎn)也受到監(jiān)控。這種方式是可以實(shí)現(xiàn)的，比如在纜繩自身上提供有電子標(biāo)記，沿路線提供標(biāo)記或者導(dǎo)引裝置24能夠以已知的方式來遙測車輛的位置。
通過合適的構(gòu)造，并有天線10的輔助，車輛能夠以預(yù)定的橫向偏移被導(dǎo)引到纜繩12，這樣僅僅通過一根纜繩，可以在各種不同量的車輛偏移情況下執(zhí)行碰撞試驗(yàn)。還可以進(jìn)一步理解到，兩輛車輛還可以沿不同的纜繩相向行駛。示例中纜繩12提供的路徑可以替換為各種其它設(shè)備，比如路徑上的光學(xué)標(biāo)記，該光學(xué)標(biāo)記可以是白色條紋，其位置由車輛的光學(xué)傳感器來分析；該設(shè)備還可以是導(dǎo)引光束，它由多個(gè)感應(yīng)各自頻率范圍的傳感器感知，該導(dǎo)引光束也可以激光束等。使用激光束的缺點(diǎn)是給定路徑必須是直的。
車輛可按照不同的方式來建造，但要求能夠適應(yīng)本發(fā)明方法，即能夠“向一側(cè)拉”將車輛制動(dòng)，也就是說，由于單獨(dú)的轉(zhuǎn)向設(shè)備的存在，車輛的方向改變，而車輪不會(huì)繞近似垂直的軸樞轉(zhuǎn)。可以理解到，以某種方式制造制動(dòng)器，使得在發(fā)生不可預(yù)測的意外時(shí)，導(dǎo)引裝置24會(huì)將車輛停住。當(dāng)車輛在不受其本身驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而由纜繩拉動(dòng)或下坡滾動(dòng)等時(shí)，也可應(yīng)用本發(fā)明類型的“轉(zhuǎn)向”。
圖2顯示了發(fā)明系統(tǒng)的變更實(shí)施例，其中給定路徑由控制裝置14中存儲(chǔ)的以地理數(shù)據(jù)序列形式存在的路徑提供，該給定路徑與實(shí)際路徑是否一致由已知的電子導(dǎo)航系統(tǒng)來監(jiān)控。通過稱為DGPS的系統(tǒng)，可以獲得非常高的精度，其中車輛的GPS天線26以已知的方式來分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)和來自其它固定發(fā)送器的數(shù)據(jù)。在示例中，已知的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)集成到了控制裝置14中。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也可以是單獨(dú)的單元，并連接到控制裝置14。可以理解到，當(dāng)車輛通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來導(dǎo)引時(shí)，天線10(圖1)可以省略。導(dǎo)航系統(tǒng)并不必須為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它通常可以是這樣的系統(tǒng)，其中車輛相對各參考點(diǎn)的相對位置可以確定，車輛沿給定路徑行駛時(shí)，其坐標(biāo)序列可根據(jù)參考系統(tǒng)來固定。
圖2的系統(tǒng)與圖1的系統(tǒng)的另一個(gè)區(qū)別是，每個(gè)車輪都由其本身馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)，如電動(dòng)車輪輪轂馬達(dá)，其中車輪輪轂馬達(dá)由電池32提供動(dòng)力。控制裝置14控制車輪輪轂馬達(dá)30的操作，這樣車輛2以預(yù)定的速度沿電子給定的路徑移動(dòng)，其中，當(dāng)需要改變路徑時(shí)，車輪輪轂馬達(dá)30施加到左-右側(cè)車輪上的扭矩會(huì)有適當(dāng)?shù)淖兓瑥亩淖兟窂健．?dāng)車輛從給定路徑有向右的偏移時(shí)，右側(cè)前車輪輪轂馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)更為強(qiáng)勁，并且/或者左側(cè)前車輪輪轂馬達(dá)30制動(dòng)。在一側(cè)的車輪輪轂馬達(dá)的制動(dòng)力矩與另一側(cè)的車輪輪轂馬達(dá)的附加驅(qū)動(dòng)力矩可以相等，這樣車輛的整體推進(jìn)力以及其速度都不會(huì)改變。
可以理解到，除了車輪輪轂馬達(dá)外，也可以采用液壓的、氣動(dòng)的或其它馬達(dá)，它們由適當(dāng)能量源來提供能量。
在示例中，車輛2可以是簡單的承載設(shè)備，它不可轉(zhuǎn)向和/或旋轉(zhuǎn)，在其前側(cè)有承載有障礙物34，用來執(zhí)行靜止車輛的側(cè)方碰撞試驗(yàn)。
在車輪輪轂馬達(dá)30具有適當(dāng)構(gòu)造的情況下，單獨(dú)的制動(dòng)器可以省略。但是，圖2的車輛的優(yōu)點(diǎn)在于還具有車輪制動(dòng)器，這些制動(dòng)器特別適用于靜止?fàn)顟B(tài)。
可以理解到，圖1實(shí)施方式的功能可以與圖2實(shí)施方式的功能結(jié)合起來，示例實(shí)施方式從而可存在多種變化。
用來控制各致動(dòng)器的信號由計(jì)算機(jī)根據(jù)控制方法(如對固定障礙物的簡單碰撞試驗(yàn)，調(diào)節(jié)預(yù)定速度)和/或調(diào)節(jié)方法(自預(yù)定側(cè)和/或給定瞬時(shí)位置的偏移)來評估。而相應(yīng)的計(jì)算則發(fā)生在附著在車輛上的計(jì)算機(jī)中和/或中央導(dǎo)引裝置24中。
附圖標(biāo)記2 車輛4 前輪6 后輪8 輪制動(dòng)器10 天線12 纜繩14 控制裝置16 輸入18 致動(dòng)器20 致動(dòng)器
22 天線24 導(dǎo)引裝置26 GPS天線28 發(fā)送器30 馬達(dá)32 電池34 障礙物
權(quán)利要求
1.一種沿預(yù)定路徑導(dǎo)引無人駕駛、多軌車輛的方法，其中車輛依賴車輪(4、6)滾動(dòng)而前進(jìn)，這些車輪在車輛寬度方向上相互分開，車輛被轉(zhuǎn)向以沿預(yù)定路徑前進(jìn)，其特征在于，車輛是通過改變施加到至少一個(gè)車輪上的扭矩來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，至少一個(gè)車輪受到制動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，車輛的驅(qū)動(dòng)扭矩隨著制動(dòng)力矩的增加而增加，從而車輛的速度不會(huì)因轉(zhuǎn)向制動(dòng)的介入而改變。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，位于車輛不同側(cè)的至少兩個(gè)車輪(4、6)受到它們自身的馬達(dá)(30)的驅(qū)動(dòng)，這些馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)扭矩發(fā)生改變以改變車輛的轉(zhuǎn)向。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，馬達(dá)(30)的驅(qū)動(dòng)扭矩被改變，從而車輛的總驅(qū)動(dòng)扭矩在轉(zhuǎn)向介入的過程中保持不變。
6.一種可沿預(yù)定路徑導(dǎo)引的多軌車輛，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(30)，用來驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)車輪；制動(dòng)裝置(8、30)，用來選擇性制動(dòng)位于車身不同側(cè)的至少兩個(gè)車輪(4、6)；轉(zhuǎn)向裝置，用來改變車輛的驅(qū)動(dòng)方向；導(dǎo)引裝置(10、14)，用來確定預(yù)定路徑(12)和實(shí)際路徑之間的偏移；控制裝置(14)，用來控制車輛的操縱，以便車輛以預(yù)定速度沿預(yù)定路徑移動(dòng)；其特征在于，轉(zhuǎn)向裝置由制動(dòng)裝置(8、30)形成，當(dāng)實(shí)際路徑和預(yù)定路徑之間有偏移時(shí)，所述制動(dòng)裝置制動(dòng)車輪(4、6)，以便使實(shí)際路徑和預(yù)定路徑之間的偏移減小。
7.如權(quán)利要求6的車輛，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)向裝置由至少兩個(gè)可選擇性控制的馬達(dá)(30)形成并可由控制裝置(14)控制，其中這兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)位于車輛不同位置的車輪(4、6)，從而使得在實(shí)際路徑和預(yù)定路徑之間有偏移的情況下，車輛通過選擇性改變作用到車輪上的力矩來改變其方向，進(jìn)而減小該偏移。
8.如權(quán)利要求6或7的車輛，其特征在于，車輛(2)承載有障礙物(34)，用于與另一車輛碰撞。
9.一種執(zhí)行碰撞試驗(yàn)的系統(tǒng)，它采用權(quán)利要求1-5中之一的方法，并使用權(quán)利要求6-8之一的至少一個(gè)車輛，包括用來確定預(yù)定路徑的導(dǎo)引裝置(12)和速度控制裝置，其中速度控制裝置與車輛合作來控制車輛速度，以便車輛以預(yù)定速度沿預(yù)定路徑前進(jìn)。
10.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，導(dǎo)引裝置包括導(dǎo)航裝置，該導(dǎo)航裝置工作時(shí)測定與預(yù)定參考點(diǎn)的距離。
全文摘要
一種沿預(yù)定路徑(12)導(dǎo)引無人駕駛、多軌車輛的方法，其中車輛依賴車輪(4、6)滾動(dòng)而前進(jìn)，這些車輪在車輛寬度方向上相互分開，車輛受轉(zhuǎn)向控制，以沿預(yù)定路徑前進(jìn)，車輛的轉(zhuǎn)向控制是通過改變施加到至少一個(gè)車輪上的扭矩來實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號G01M17/007GK1918462SQ200580002791
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月21日
發(fā)明者里夏德·里希特 申請人:迪福南方汽車有限責(zé)任公司