Система автоматизированной парковки транспортного средства
Система автоматизированной парковки транспортного средства относится к области мехатронных и автоматизированных систем и используется, преимущественно, в бортовых системах транспортных средств. Предлагаемая полезная модель обеспечивает автоматизированный поиск и определение пространства для парковки, позиционирование паркуемого транспортного средства напротив парковочного места, въезд транспортного средства на парковочное место и выезд с него, а также контроль за процессом парковки в целом. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение безопасности парковки транспортного средства в пространстве, незначительно превышающем его габарит по длине, где парковка возможна только боковым перемещением транспортного средства, автоматизация процесса парковки, снижение массогабаритных характеристик блоков бокового перемещения, снижение себестоимости изготовления системы, а также расширение ее функциональных возможностей. Кроме того, предлагаемая полезная модель обеспечивает простоту эксплуатации и гибкость управления процессом парковки, снижение аварийности процесса парковки и существенное уменьшение временных затрат, необходимых на осуществление маневра.
Полезная модель относится к области мехатронных и автоматизированных систем, преимущественно к бортовым системам транспортных средств.
Известно устройство - Система автоматической парковки автомобиля Пат. 6170591 США МПК7 В60S 9/00. Honda Giken Kogyo К К, Sakai Katsuhiro, Shimizu Yasuo. N 08/992339; Заявл. 17.12.1997; Опубл. 09.01.2001; Приор. 17.12.1996, N 8-336958 (Япония); НПК 180/204. Англ.. US. Патентуемая электронная система автоматической парковки легкового автомобиля обеспечивает автоматическое управление его движением по траектории заезда вперед или назад с поворотами налево, направо или прямо. Радарная, ультразвуковая или телевизионная система обеспечивает обнаружение препятствий на траектории движения с их отображением на дисплее щитка приборов и подачей голосового сигнала. При отмене водителем команды на парковку обеспечивается автоматическое возвращение автомобиля в исходную точку, после чего возможно повторение по команде парковки по новой траектории с учетом обнаруженных препятствий.
Недостатками данной системы являются отсутствие возможности въезда транспортного средства на парковку или выезда с нее боковым перемещением в условиях недостаточного для маневра пространства; требует много времени для работы с оборудованием при задании траектории движения транспортного средства и управлении процессом парковки в целом, а при отмене водителем команды на парковку обеспечивается автоматическое возвращение автомобиля в исходную точку, что недопустимо в условиях современного трафика.
Кроме того, оснащение данным устройством транспортных средств с более ранними сроками производства или автомобилей, базовая комплектация которых не предусматривала подобных систем изначально, затруднительно или невозможно.
Известно устройство для бокового перемещения транспортных средств [WО 2004000617], принятое в качестве прототипа, содержащее четыре отдельных узла бокового перемещения (блока бокового перемещения), дающих возможность перемещения транспортного средства в сторону. Каждый узел включает ролик (опорный каток) с двигателем на горизонтальном валу, консоль ролика (опорного катка) с двигателем для опускания и поднятия роликов (опорных катков) и двигателя для поворота ролика (опорного катка) вокруг его вертикальной оси. Ролики (опорные катки) опускаются, поднимаются, вращаются и приводятся в движение гидравлическими, пневматическими или электрическими двигателями, представленными в конструкции каждого узла в количестве трех единиц (штук).
Узлы выполнены двух типов - они подобны по структуре, но имеют зеркальное расположение по конструкции. Все узлы связаны через пульт управления (панель управления системой), расположенный в кабине или снаружи транспортного средства.
Конструкция данного устройства имеет следующие недостатки: 1) наличие трех двигателей в каждом узле приводит к усложнению конструкции, увеличению массы и габаритных размеров, увеличению стоимости устройства, ухудшению аэродинамических свойств транспортного средства в целом; 2) использование прямого привода опорных роликов от двигателей, делает необходимым применение двигателей большей мощности, что также приводит к увеличению массы и габаритных размеров, увеличению стоимости устройства, ухудшению аэродинамических свойств транспортного средства в целом. Недостатком устройства можно назвать и необходимость применения двух типов узлов в составе системы. Во время работы системы, конструкция узлов не имеет пространственной жесткости, что обуславливает отсутствие устойчивости всего транспортного средства при использовании данного устройства в составе системы, что, в случае наклонного основания или смещенного центра тяжести, может привести к деформации конструктивных элементов или опрокидыванию всего транспортного средства, и не является безопасным. Небезопасным в конструкции узлов устройства является и отсутствие блокирующих элементов, препятствующих произвольному повороту опорных катков, что не исключает неконтролируемого движения транспортного средства в момент работы системы. Работа устройств в системе не является автоматизированной - водитель вынужден контролировать: величину имеющегося пространства для маневра, пространственное позиционирование транспортного средства, позиции и взаимодействие всех узлов системы.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи автоматизированной парковки транспортных средств, позволяющих осуществить безопасную парковку транспортного средства боковым перемещением в пространстве, незначительно превышающем его габарит по длине, где парковка возможна только боковым перемещением, а также обеспечить выезд с парковочного места.
Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение безопасности парковки транспортного средства в пространстве, незначительно превышающем его габарит по длине, где парковка возможна только боковым перемещением транспортного средства, автоматизация процесса парковки, снижение массогабаритных характеристик блоков бокового перемещения (узлов бокового перемещения), снижение себестоимости изготовления системы, а также расширение функциональных возможностей системы. Кроме того, предлагаемая полезная модель обеспечивает простоту эксплуатации и гибкость управления процессом парковки, снижение аварийности процесса парковки и существенное уменьшение временных затрат, необходимых на осуществление маневра.
Указанный технический результат достигается при помощи системы автоматизированной парковки транспортного средства, содержащей панель управления, по меньшей мере, четыре блока бокового перемещения, кроме того, система содержит блок управления и подготовки, по меньшей мере, два датчика измерения расстояния и, по меньшей мере, четыре датчика позиционирования, соединенные с панелью управления, а каждый из блоков бокового перемещения, объединенных в модуль бокового перемещения, через блок управления и подготовки, соединен с панелью управления, причем панель управления, блок управления и подготовки, датчики измерения расстояния и датчики позиционирования объединены в модуль контроля и управления.
Из существующего уровня техники не выявлена совокупность существенных признаков предлагаемой системы, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию «новизна».
Отличительными признаками системы автоматизированной парковки является наличие модуля контроля и управления, упрощение конструкции блоков модуля бокового перемещения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - изображена структурная схема системы автоматизированной парковки; на фиг.2 - изображен общий вид блока бокового перемещения (ББП) при активной системе; на фиг.3 - изображена схема парковки боковым перемещением, поясняющая осуществление предлагаемого способа.
На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемой к патентованию системы, которая состоит из модуля контроля и управления (МКУ) 1 и модуля бокового перемещения (МБП) 2. Модуль контроля и управления (МКУ) 1 состоит из панели управления системой (ПУС) 3, блока управления и подготовки (БУП) 4, по меньшей мере, двух датчиков измерения расстояния 5.1 и 5.2, активизирующимися, соответственно, при правостороннем и левостороннем направлении парковки, и, по меньшей мере, двух датчиков позиционирования 6.1 и 6.2, активизирующимися, соответственно, при правостороннем и левостороннем направлении парковки. Панель управления системой (ПУС) 3 соединена с датчиком измерения расстояния 5.1, активизирующимся при правостороннем направлении парковки и датчиком измерения расстояния 5.2, активизирующимся при левостороннем направлении парковки, по меньшей мере, двумя датчиками позиционирования 6.1, активизирующимися при правостороннем направлении парковки и, по меньшей мере, двумя датчиками позиционирования 6.2, активизирующимися при левостороннем направлении парковки. Модуль бокового перемещения (МБП) 2 включает, по меньшей мере, четыре одинаковых по структуре, конструкции и исполнению, блока бокового перемещения (ББП) 7 (фиг.2). Модуль контроля и управления (МКУ) 1 связан с модулем бокового перемещения (МБП) 2 посредством соединения панели управления системой (ПУС) 3 через блок управления и подготовки (БУП) 4 с каждым блоком бокового перемещения (ББП) 7. Причем панель управления (ПУС) 3 выполнена с возможностью получения информации от датчиков измерения расстояния 5.1 и 5.2 и датчиков позиционирования 6.1 и 6.2, создания управляющего воздействия на блок управления и подготовки (БУП) 4, хранения, анализа, контроля, корректировки и адаптации опциональной информации к осуществляемым действиям и управления системой в автоматическом режиме, обмена информацией с водителем, а также имеет интуитивный интерфейс для управления системой со стороны водителя. Каждый блок бокового перемещения (ББП) 7 содержит базу 8, на которой закреплены, по меньшей мере, два сблокированных силовых цилиндра 9 со штоками 10. К силовым цилиндрам 9 крепятся штоки 11 позиционных цилиндров 12, а к штокам 10 силовых цилиндров 9 прикреплен редуктор 13, который содержит червячную передачу, состоящую из вал-шестерни (на фигуре не показана) и червяка (на фигуре не показан). Двигатель 14, установленный на редукторе 13, в совокупности с ним, составляют привод опорных катков 15, зафиксированных на выходных концах вала-шестерни (на фигуре не показан).
Рассмотрим работу системы автоматизированной парковки транспортного средства.
Система, состоящая из модуля контроля и управления (МКУ) 1 и модуля бокового перемещения (МБП) 2 монтируется на борту транспортного средства. Блоки бокового перемещения (ББП) 7 посредством базы 8 крепятся к несущим элементам кузова транспортного средства. Панель управления системой (ПУС) 3 размещается у водителя, а блок управления и подготовки (БУП) 4 устанавливается внутрь корпуса транспортного средства, например, в капоте. Датчики измерения расстояния 5.1 и 5.2 монтируются в корпус транспортного средства, например, в бампер. Датчики позиционирования 6.1 и 6.2 размещают, например, в составе блоков бокового перемещения.
При возникновении необходимости в осуществлении парковки, водитель активирует работу системы включением панели управления системой (ПУС) 3 и выбирает соответствующую опцию «Въезд на парковку», сообщает системе о своем желании парковать транспортное средство в требуемом направлении. Система активизирует датчик измерения расстояния 5.1 или 5.2, в зависимости от выбранного направления парковки (правостороннего или левостороннего) и осуществляет поиск достаточного для маневра пространства в соответствующем ряду препятствий. В память панели управления системой (ПУС) 3 занесены габаритные размеры управляемого транспортного средства, поэтому, вычислив требуемое для парковки пространство, система сообщает об этом и предлагает водителю вывести транспортное средство на парковочную предпозицию (фиг.3). В случае отказа со стороны водителя от парковки в предложенном месте, система предлагает «Завершить работу системы» или «Поиск нового места». При согласии водителя на парковку в предложенном месте, система, с помощью датчика измерения расстояния 5.1 или 5.2, в зависимости от выбранного направления парковки (правостороннего или левостороннего), помогает водителю остановить транспортное средство на парковочной предпозиции, оптимальной для совершения маневра. При достижении транспортным средством парковочной предпозиции система запрашивает у водителя подтверждение парковки в выбранном месте. В случае отказа со стороны водителя от парковки в предложенном месте, система предлагает провести «Поиск нового места» или «Завершить работу системы». В случае подтверждения водителем решения о продолжении маневра, система активирует блок управления и подготовки (БУП) 4 и соответствующие датчики позиционирования 6.1 или 6.2, в зависимости от выбранного направления парковки (правостороннего или левостороннего). Блок управления и подготовки (БУП) 4, в свою очередь, обеспечивает синхронную работу блоков бокового перемещения (ББП) 7 модуля бокового перемещения (МБП) 2. Каждый из блоков бокового перемещения (ББП) 7 работает в такой последовательности: в позиционные цилиндры 12 из блока управления и подготовки (БУП) 4 подается рабочая среда (газообразная или гидравлическая), под действием которой позиционные цилиндры 12 посредством штоков 11 выводят силовые цилиндры 9 со смонтированным на их штоках 10 редуктором 13, двигателем 14 и опорными катками 15 в рабочее положение. После этого рабочая среда подается в силовые цилиндры 9. Под ее действием на штоки 10 силовых цилиндров 9, происходит опускание опорных катков 15 на поверхность дорожного покрытия, а в качестве обратной реакции - происходит подъем транспортного средства, который осуществляется до момента полного отрыва колес транспортного средства от поверхности дорожного покрытия. Блок управления и подготовки (БУП) 4 активизирует двигатель 14, который вращающимся выходным концом вала передает крутящий момент на червяк (на фигуре не показан), который, в свою очередь, сообщает вращательное движение валу-шестерне (на фигуре не показана), а тот - опорным каткам 15. Система приводит в движение транспортное средство, и боковым перемещением осуществляет его парковку в заданном пространстве (фиг.3). Система контролирует боковое перемещение и прекращает его, отключая двигатель 14 привода опорных катков 15, как только с соответствующих датчиков позиционирования 6.1 или 6.2 поступает сигнал о достижении допустимого расстояния до препятствия (например, бордюра, стены и т.п.). Также, в целях безопасности (например, неожиданное возникновение препятствия - человек, животное, прочие предметы), боковое перемещение может прервать и водитель, сообщив, через панель управления (ПУС) 3 системе соответствующую команду. По завершению маневра бокового перемещения, система сообщает об этом водителю и выдает запрос на дальнейшие действия, например:
- «Завершение работы» - в этом случае система, за счет обратного действия силовых цилиндров 9, производит опускание транспортного средства колесами на поверхность дорожного покрытия, обратным действием позиционного цилиндра 12 переводит и фиксирует силовые цилиндры 9, со смонтированным на их штоках 10 редуктором 13, двигателем 14 и опорными катками 15, в их исходном (транспортном) положении и прекращает свою работу.
- «Выезд с парковочного места». При возникновении необходимости выезда с парковки, водителю необходимо осуществить выбор требуемого направления маневра. Система, через блок управления и подготовки (БУП) 4, включает реверсивную работу двигателя 14 блоков бокового перемещения (ББП) 7 модуля бокового перемещения (МБП) 2 и боковым перемещением выводит транспортное средство на парковочную предпозицию. Система контролирует боковое перемещение и прекращает его, отключив двигатель 14 привода опорных катков 15, как только парковочная предпозиция будет достигнута. Также, в целях безопасности (например, неожиданное возникновение препятствия - человек, животное, прочие предметы), боковое перемещение может прервать и водитель, сообщив, через панель управления (ПУС) 3 системе соответствующую команду. По завершению маневра бокового перемещения, система сообщает об этом водителю и выдает запрос на дальнейшие действия, например:
- «Завершение работы» - в этом случае система, за счет обратного действия силовых цилиндров 9, производит опускание транспортного средства основными колесами на поверхность дорожного покрытия, обратным действием позиционного цилиндра 12 переводит и фиксирует силовые цилиндры 9, со смонтированным на их штоках 10 редуктором 13, двигателем 14 и опорными катками 15, в их исходном (транспортном) положении и прекращает свою работу.
- «Поиск парковочного места» - в этом случае, система активизирует датчик измерения расстояния 5.1 или 5.2, в зависимости от выбранного направления парковки (правостороннего или левостороннего) и осуществляет поиск достаточного для маневра пространства, в соответствующем ряду препятствий. В память панели управления системой (ПУС) 3 занесены габаритные размеры управляемого транспортного средства, поэтому, вычислив требуемое для парковки пространство, система сообщает об этом и предлагает водителю вывести транспортное средство на парковочную предпозицию (фиг.3). В случае отказа со стороны водителя от парковки в предложенном месте, система предлагает прекратить свою работу или продолжить поиск парковочного места. Дальнейшая работа системы происходит в соответствии с алгоритмом, изложенным при описании опции «Въезд на парковку».
Кроме прочих, система имеет опцию «Подъемник», выполняющую роль домкрата или профессионального подъемного устройства при замене колес, осмотре или ремонте транспортного средства. Получив от водителя команду на осуществление подъема транспортного средства, система активирует блок управления и подготовки (БУП) 4, который, в свою очередь, обеспечивает синхронную работу блоков бокового перемещения (ББП) 7 модуля бокового перемещения (МБП) 2. Каждый из блоков бокового перемещения (ББП) 7 работает в такой последовательности: в позиционные цилиндры 12 из блока управления и подготовки (БУП) 4 подается рабочая среда (газообразная или гидравлическая), под действием которой позиционные цилиндры 12 посредством штоков 11 выводят силовые цилиндры 9 со смонтированным на их штоках 10 редуктором 13, двигателем 14 и опорными катками 15 в рабочее положение. После этого рабочая среда подается в силовые цилиндры 9. Под ее действием на штоки 10 силовых цилиндров 9, происходит опускание опорных катков 15 на поверхность дорожного покрытия, а в качестве обратной реакции - происходит подъем транспортного средства, который осуществляется до момента полного отрыва колес транспортного средства от поверхности дорожного покрытия. По завершению работы в качестве подъемного устройства, система, за счет обратного действия силовых цилиндров 9, производит опускание транспортного средства колесами на поверхность дорожного покрытия, обратным действием позиционных цилиндров 12 переводит и фиксирует силовые цилиндры 9, со смонтированным на их штоках 10 редуктором 13, двигателем 14 и опорными катками 15, в их исходном (транспортном) положении и прекращает свою работу.
Таким образом, предлагаемая система парковки обеспечивает:
- улучшение массогабаритных характеристик модуля бокового перемещения системы без потери мощности и величины крутящего момента, за счет применения привода, состоящего из двигателя меньшего размера в совокупности с редуктором;
- унификацию блоков бокового перемещения и, как следствие, снижение себестоимости их, за счет применения однотипных структуры, конструкции и комплектующих;
- безопасность использования системы автоматизированной парковки путем создания пространственной устойчивости всего транспортного средства: в поперечном направлении - за счет расположения позиционных цилиндров в конструкции блоков бокового перемещения; в продольном направлении - за счет использования двух сблокированных силовых цилиндров в конструкции блоков бокового перемещения, а также работы системы на наклонных поверхностях (например: предотвращение обратного или неконтролируемого качения транспортного средства), за счет применения в конструкции блоков модуля бокового перемещения редуктора с червячной передачей, конструктивно обеспечивающей самоблокировку элементов передачи от обратного действия опорных катков, испытывающих воздействие силы тяжести всего транспортного средства, расположенного под наклоном;
- простоту эксплуатации и гибкость управления, снижение аварийности процесса парковки и существенное уменьшение временных затрат, необходимых на осуществление маневра, за счет интуитивной организации интерфейса панели управления системой, автоматизированности системы и ее основных опций (функций).
1. Система автоматизированной парковки транспортного средства, содержащая панель управления, по меньшей мере, четыре блока бокового перемещения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок управления и подготовки, по меньшей мере, два датчика измерения расстояния и, по меньшей мере, четыре датчика позиционирования, соединенные с панелью управления, а каждый из блоков бокового перемещения, объединенных в модуль бокового перемещения, через блок управления и подготовки, соединен с панелью управления, причем панель управления, блок управления и подготовки, датчики измерения расстояния и датчики позиционирования объединены в модуль контроля и управления.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что панель управления выполнена с возможностью получения информации от датчиков измерения расстояния и датчиков позиционирования, создания управляющего воздействия через блок управления и подготовки на блоки бокового перемещения, а также выполнена с возможностью хранения, анализа, контроля, корректировки и адаптации опциональной информации к осуществляемым действиям и возможностью обмена информацией с водителем и управления системой в автоматическом режиме.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из блоков бокового перемещения содержит базу, силовые цилиндры, позиционные цилиндры, опорные катки, а также привод, состоящий из двигателя и редуктора.
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что редуктор содержит червячную передачу, состоящую из вал-шестерни и червяка.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она может использоваться в качестве домкрата или подъемного устройства при замене колес, осмотре или ремонте транспортного средства.
