DE10025829A1

DE10025829A1 - Method of planning route to be taken by drivable machine, such as farming machine, involves use of computer for feeding signals to the machine according to stored planned route

Info

Publication number: DE10025829A1
Application number: DE10025829A
Authority: DE
Inventors: Hans Glasmacher; Guenther Bittner
Original assignee: GEO TEC ELECTRONICS GmbH
Current assignee: Base Ten Systems Electronics GmbH
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-06
Also published as: CA2316774A1; JP2001337723A

Abstract

A method of planning a route for a drivable machine requires that the route starting from a starting point (A) is comprised of a number of path elements of which different, defined path elements are available for planning the route.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung des Fahrwegs einer fahrbaren Maschine und optional zur Planung von Arbeitsfunktionen der Maschine in Abhängigkeit vom Fahrweg, sowie zur Steuerung der Maschine auf diesem Fahrweg bzw. zur Steuerung der Arbeitsfunktionen.The invention relates to a method for planning the Travel path of a mobile machine and optionally for planning of working functions of the machine depending on Travel path, as well as to control the machine on this Travel path or to control the work functions.

Beispielsweise im landwirtschaftlichen Bereich sind derartige Systeme bekannt, die dazu dienen, den Fahrweg einer landwirtschaftlichen Maschine und parallel die Gerätefunktionen dieser Maschine zur Bodenbearbeitung in Abhängigkeit vom Fahrweg zu planen und zu steuern.For example, in the agricultural field known systems that serve the route an agricultural machine and in parallel the Device functions of this machine for tillage in To plan and control depending on the route.

Aus der EP 0 821 296 A2 ist ein derartiges Routenplanungs system bekannt. Bei den bekannten Systemen wird mit einer Gitterstruktur gearbeitet, die über die zu bearbeitende Fläche gelegt wird. Der Fahrweg wird dann in der gewünsch ten Weise von Gitterpunkt zu Gitterpunkt festgelegt. Zur Steuerung des Fahrzeuges oder der Maschine zwischen Gitterpunkten können bekannte Interpolationsverfahren genutzt werden.Such route planning is known from EP 0 821 296 A2 system known. In the known systems with a Lattice structure worked over the one to be processed Surface is laid. The route is then in the desired specified from grid point to grid point. For Control of the vehicle or machine between Grid points can use known interpolation methods be used.

Die Genauigkeit der Fahrwegsplanung und ggf. der Planung der Arbeitsfunktionen der Maschine, wie beispielsweise Streuen von Saatgut, ist dabei von der Gitterstruktur abhängig. Je kleiner diese Struktur, desto präziser lässt sich der Fahrweg und ggf. Arbeitsfunktionen planen. Je feiner jedoch diese Struktur wird, desto größer ist natürlich die Punktemenge, die von einer Recheneinheit verarbeitet werden muß und desto höhere Anforderungen werden an die Steuerung der Maschine und auch an die Datenübertragung gestellt, wenn die Maschine ferngesteuert werden soll.The accuracy of route planning and, if necessary, planning the work functions of the machine, such as Scattering seeds, is from the lattice structure dependent. The smaller this structure, the more precise it leaves plan the route and any work functions. Each however, the finer this structure becomes, the larger it is of course the amount of points from a computing unit must be processed and the higher the requirements are connected to the control of the machine and also to the Data transmission provided when the machine is remotely controlled shall be.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich der Fahrweg einer Maschine mit hoher Genauig keit, aber überschaubarem Aufwand planen lässt und mit dem sich die Maschine auf diesem Fahrweg steuern läßt.The object of the invention is to provide a method with which the travel path of a machine with high accuracy planning, but manageable effort and with the the machine can be controlled on this route.

Vorteilhaft soll das System auch zur Planung und Steuerung von Arbeitsfunktionen der Maschine geeignet sein.The system should also be advantageous for planning and control of the machine's work functions.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst. Es wird ein Verfahren zur Planung des Fahrwegs einer Maschine und zur Steuerung der Maschine auf diesem Fahrweg geschaffen, bei dem mittels eines Rechners entsprechend dem auf einem Speichermedium gespeicherten geplanten Fahrweg Signale an die Maschine abgegeben werden, um eine Steuerung der Maschine auf dem Fahrweg zu ermöglichen. Der Fahrweg wird von einem Anfangspunkt ausgehend aus einer Vielzahl von Wegelementen zusammengesetzt, von denen unterschiedlich definierte Wegelemente zur Planung des Fahrwegs zur Ver fügung stehen.This object is ge by the features of claim 1 solves. It becomes a procedure for planning a route Machine and to control the machine on this route created in which by means of a computer according to the planned route stored on a storage medium Signals are given to the machine to a controller to allow the machine on the route. The road is starting from a variety of starting points composed of path elements, different from those Defined route elements for planning the route to Ver stand by.

Dieses Verfahren ermöglicht die Planung des Fahrwegs und die Steuerung der Maschine sowie die Planung und Steuerung von Arbeitsfunktionen der Maschine, unabhängig von einem Gitter, und somit bei vertretbarem Aufwand mit einer sehr hohen Genauigkeit. Da die Wegelemente genau definiert sind, werden keine Interpolationsverfahren benötigt und die Datenmengen gering gehalten, obwohl der Fahrweg hundertpro zentig vorbestimmt werden kann. Dasselbe trifft auf die Planung und Durchführung von Arbeitsfunktionen einer Maschine zu. Beispielsweise eine Saatgutstreumaschine kann zum unterschiedlichsten Streuen, also beispielsweise zum Ausbringen unterschiedlicher Mengen, fahrwegabhängig vollkommen unabhängig von einer Gitterstruktur gesteuert werden. This procedure enables the planning of the route and the control of the machine as well as the planning and control of work functions of the machine, regardless of one Grid, and thus with reasonable effort with a very high accuracy. Since the path elements are precisely defined, no interpolation methods are required and the Amounts of data kept low, although the route was a hundred per can be predetermined. The same applies to the Planning and execution of work functions of a Machine too. For example, a seed spreader can for the most varied spreading, for example for Spreading different quantities, depending on the route controlled completely independently of a lattice structure become.

Die Unabhängigkeit von einer Gitterstruktur bringt zahlreiche weitere Vorteile. Gerade bei kleinräumigen Feldern, die eine komplizierte Gestalt aufweisen, oder zahlreichen Hindernissen, wie Bäume, Bachläufe und dergleichen, ist es häufig schwierig, mit einer Gitter struktur einen geeigneten Fahrweg zu planen, oder die Gitterstruktur muss so verfeinert werden, daß die Datenmenge enorm groß wird und schwer zu handhaben ist. Weiterhin bestehen Probleme, wenn zwischen zwei Gitter punkten Arbeitsfunktionen geändert werden sollen. Bei spielsweise werden Versuchsfelder sehr kleinräumig mit unterschiedlichstem Saatgut versehen. Stimmen die Versuchsparzellen nicht mit den sich aus der Gitterstruktur ergebenen Parzellen überein, ist eine Änderung der Saatgut streuung oder anderer Bodenbearbeitung nicht ohne weiteres möglich.The independence from a lattice structure brings numerous other advantages. Especially with small-scale Fields that have a complicated shape, or numerous obstacles such as trees, streams and like that, it is often difficult with a grid structure to plan a suitable route, or the Grid structure must be refined so that the Amount of data is huge and difficult to handle. Problems also exist when between two grids points work functions should be changed. At for example, test fields become very small-scale provide a wide variety of seeds. Do they agree Experimental plots do not match those from the lattice structure resultant parcels is a change in seed spreading or other tillage is not easy possible.

Wird dagegen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbei tet, kann durch die Auswahl geeigneter Wegelemente der Fahrweg und auch die Arbeitsfunktionen der Maschine in beliebiger Weise geplant werden und es können auch bei komplizierten Vorgaben ohne großen Aufwand der passende Fahrweg und die gewünschte Arbeitsfunktion geplant werden.On the other hand, the method according to the invention is used tet, can be selected by selecting suitable path elements Travel path and also the working functions of the machine in can be planned in any way and it can also at complicated specifications without much effort Route and the desired work function can be planned.

Als definierte Wegelemente können unterschiedlichste Weg elemente zur Verfügung stehen. Gerade Wegelemente, Kurven elemente oder Standart-Manöver, wie Wenden zum Wenden eines Fahrzeuges, wobei auch unterschiedliche Arten von Wenden zur Verfügung gestellt werden können. Kurvenelemente können unterteilt werden in Kreissegmente mit feststehenden Radius und Übergangsbögen mit sich ändernden, aber definierten Radien. Die Länge der Wegelemente kann natürlich unter schiedlich sein. A wide variety of paths can be defined as path elements elements are available. Straight path elements, curves elements or standard maneuvers, such as turning to turn one Vehicle, with different types of turns can be made available. Curve elements can are divided into circular segments with a fixed radius and transition arches with changing but defined Radii. The length of the path elements can of course be under be different.

Die geraden Wegelemente können alleine durch ihre Länge hinreichend definiert werden. Kurvenelemente mit feststehendem Radius können über den Radius und ihre Weglänge oder über den Radius und den Winkelbereich definiert werden. Bei Übergangsbögen handelt es sich um eine festgelegte Aneinanderreihung bestimmter Kurvenelemente. Übergangsbögen können daher über die Addition der einzelnen Kurvenelemente definiert werden.The straight path elements can only by their length be adequately defined. Curve elements with fixed radius can about the radius and their Path length or over the radius and the angular range To be defined. Transition arches are a fixed sequence of certain Curve elements. Transition arches can therefore be made via the Addition of the individual curve elements can be defined.

Die Wegelemente können mit Angabe der Fahrtrichtung, also einem Start- und Endpunkt versehen sein. Hierdurch wird die Steuerung der Maschine noch vereinfacht, da keine zusätz lichen Informationen hinsichtlich der Fahrrichtung erfor derlich sind. Auf diese Weise wird wirkungsvoll ausge schlossen, dass die Maschine zwar auf dem richtigen Fahr weg, aber in falscher Richtung fährt.The path elements can with the direction of travel, ie be provided with a start and end point. This will make the Control of the machine is even simpler because there are no additional information regarding the direction of travel is required are such. In this way it is effectively spent concluded that the machine was on the right track away, but driving in the wrong direction.

Den Wegelementen können Arbeitsfunktionen der Maschine zugeordnet werden, beispielsweise Bodenbearbeitungsfunktio nen der Maschine zur fahrwegabhängigen Bodenbearbeitung. Beispielsweise können Felder in unterschiedlicher Weise gepflügt werden. Bei Einsatz des Systems im Baubereich kann beispielsweise ein Baugrund nivelliert werden, indem fahr wegabhängig mehr oder weniger Erdreich entfernt wird, um eine plane Fläche zu erzeugen.The working elements of the machine can serve as path elements assigned, for example tillage function the machine for track-dependent soil cultivation. For example, fields can be in different ways be plowed. When using the system in the construction area For example, a building ground can be leveled by driving more or less soil is removed depending on the path to create a flat surface.

Den Wegelementen können auch maschinenspezifische Parameter zugeordnet werden. Soll die Maschine beispielsweise fern gesteuert werden, müssen den Wegelementen maschinenspezi fische Parameter der Maschine hinsichtlich Antrieb, Lenkung usw. zugeordnet werden, um eine selbständige Steuerung der Maschine, beispielsweise durch einen Rechner, auf dem geplanten Fahrweg zu ermöglichen. Sollen Arbeitsfunktionen der Maschine gesteuert werden, beispielsweise eine Bodenbearbeitung, so müssen Bearbeitungsparameter mit den Wegelementen verbunden werden.The path elements can also be machine-specific parameters be assigned. For example, if the machine is remote are controlled, the path elements must be machine-specific Fish parameters of the machine in terms of drive, steering etc. can be assigned to independently control the Machine, for example by a computer on which planned route. Should work functions the machine can be controlled, for example tillage, machining parameters must match the Path elements are connected.

Häufig werden geplante Fahrwege für unterschiedliche Maschinen oder Arbeitsfunktionen genutzt werden. In diesem Fall ist es sinnvoll, die Fahrwege in einer Fahrwegbiblio thek abzulegen, um diese bei Bedarf mit Maschinenparametern und/oder Daten betreffend Arbeitsfunktionen der Maschine verbinden zu können.Planned routes are often for different Machines or work functions can be used. In this In case it makes sense, the guideways in a guideway library store the counter so that you can use machine parameters if required and / or data regarding work functions of the machine to be able to connect.

Maschinenspezifische Parameter können in einer Maschinen bibliothek abgelegt werden, die auch Daten hinsichtlich der Arbeitsfunktionen dieser Maschine enthalten kann.Machine-specific parameters can be in a machine library, which also contains data regarding the May contain work functions of this machine.

Folgend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher anhand von vier Figuren erläutert.The method according to the invention is explained in more detail below explained by four figures.

Fig. 1 zeigt den Teil eines mit dem Verfahren geplanten Fahrwegs. Fig. 1 shows a part of a planned travel route with the method.

Fig. 2 zeigt den Ausschnitt eines Fahrwegs. Fig. 2 shows the section of a route.

Fig. 3 zeigt die Unterteilung eines Feldes in Parzellen gemäß einer Gitterstruktur. Fig. 3 shows the division of a field into plots according to a lattice structure.

Fig. 4 zeigt die Unterteilung eines Feldes in Parzellen gemäß bestimmter von der Nutzung des Feldes abhängiger Vorgaben. FIG. 4 shows the subdivision of a field into parcels in accordance with certain requirements which are dependent on the use of the field.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Fahrwegs, der eine Wende und eine Umfahrung eines Hindernis 1, z. B. eines Baumes, bein haltet. Ausgehend von einem Startpunkt A wird ein gerades Wegstück zu einem Punkt B abgefahren, das aus zwei geraden Wegelementen zusammengesetzt ist. Am Punkt B soll eine Wende gefahren werden, um parallel zum geraden Wegstück zurückzufahren. Hierzu ist ein Wegelement "Standartwende" vorgesehen, das zwischen den Punkten B und C liegt. Vom Punkt C aus wird auf einem geraden Wegstück zum Punkt D in entgegengesetzter Richtung gefahren. Dieses gerade Wegstück ist auch aus zwei unterschiedlich langen geraden Wegele menten zusammengesetzt. Fig. 1 shows a part of a driveway that a turn and a bypass of an obstacle 1 , z. B. a tree, keep leg. Starting from a starting point A, a straight path section is traveled to a point B, which is composed of two straight path elements. At point B, a turn should be made to drive back parallel to the straight section. For this purpose, a path element "standard turn" is provided, which lies between points B and C. From point C, you drive in a straight path to point D in the opposite direction. This straight path section is also composed of two straight Wegele elements of different lengths.

Das Hindernis 1 soll mittels eines Kreissegments umfahren werden, das einen bestimmten Radius und eine bestimmte Länge bzw. einen bestimmten Winkel aufweist. Um vom Punkt D zum Anfangspunkt E dieses Wegelements "Kreissegment" zu gelangen, ist ein sogenannter Übergangsbogen erforderlich, der keinen konstanten Radius aufweist, jedoch exakt defi niert ist und ebenfalls als Wegelement zur Verfügung steht. Der gezeigte Übergangsbogen ist aus zwei Kreissegmenten zusammengesetzt und durch diese genau definiert, indem der Radius der beiden Kreissegmente und der Winkelbereich über den sich diese erstrecken, festgelegt ist.The obstacle 1 is to be avoided by means of a segment of a circle which has a certain radius and a certain length or a certain angle. In order to get from the point D to the starting point E of this path element "circle segment", a so-called transition arc is required, which has no constant radius, but is exactly defined and is also available as a path element. The transition arc shown is composed of two circular segments and is precisely defined by these by defining the radius of the two circular segments and the angular range over which they extend.

Um vom Punkt F aus, der den Endpunkt des Kreissegments darstellt, wieder auf die gewünschte Fahrstrecke parallel zu den geraden Wegstücken mit dem gewünschten Abstand zu gelangen, ist ein weiteres relativ enges Kreissegment mit geringem Radius erforderlich. Dem Endpunkt G dieses Kreis segments schließt sich wieder ein gerades Wegelement zum Punkt H an.To start from point F, which is the end point of the segment of a circle represents, again parallel to the desired route to the straight sections with the desired distance another relatively narrow segment of the circle small radius required. The end point G of this circle a straight path element closes again to the segments Point H.

Fig. 2 zeigt den Ausschnitt eines Fahrwegs. Mit der durchgezogenen Linie ist der gewünschte und mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren realisierbare Fahrweg eingezeichnet. Um den Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und den herkömmlichen Verfahren deutlich zu machen, wurde ein Gitter auf den dargestellten Ausschnitt des Fahrwegs gelegt, wie es bei herkömmlichen Verfahren benutzt wird und gestrichelt ein Fahrweg eingezeichnet, der mit einem herkömmlichen Verfahren möglich wäre, jedoch von dem gewünschten Fahrweg abweicht. Fig. 2 shows the section of a route. With the solid line, the desired route that can be realized with the method according to the invention is shown. In order to make the difference between the method according to the invention and the conventional methods clear, a grating was placed on the section of the route shown, as is used in conventional methods, and a route was drawn in dashed lines that would be possible with a conventional method, but from which desired route deviates.

Der gewünschte und mit dem vorliegenden Verfahren reali sierbare Fahrweg besteht in diesem Ausschnitt aus zwei geraden Wegelementen, die mittels zweier 90°-Kreisseg mente, die S-förmig angeordnet sind, verbunden sind. Der Fahrweg führt älso vom Punkt I gerade zum Punkt J, dann über ein 90°-Kreissegment nach rechts zum Punkt K und von diesem Punkt K über ein 90°-Kreissegment nach links zum Punkt L, von dem aus dann parallel zum ersten geraden Wegstück weiter zum Punkt M gefahren werden soll. Es ist klar, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fahrweg vollkommen unabhängig von irgendwelchen Gittern so geplant werden kann, dass dieser genau dem gewünschten Fahrweg entspricht.The desired and reali with the present procedure In this section, the drivable route consists of two straight path elements using two 90 ° circular segments elements that are arranged in an S-shape are connected. The The route leads straight from point I to point J, then over a 90 ° segment to the right to point K and from this point K over a 90 ° segment to the left Point L, from which then parallel to the first straight Path section to be driven to point M. It is clear that with the method according to the invention the route completely independent of any grids that this is exactly the desired route corresponds.

Wird jedoch mit einem Gitter gearbeitet, so liegen die Punkte J, K und L, die angefahren werden sollen, zwar auf Gitterlinien, aber nicht auf Gitterkreuzpunkten. Diese Punkte können daher mit herkömmlichen Verfahren nicht angefahren werden. Der Fahrweg müsste stattdessen versetzt, wie durch die gestrichelte Linie dargelegt, geplant werden und verläuft über die Punkte J', K' L'. Erst im Punkt L' führt dieser Fahrweg wieder auf den eigentlich gewünschten Fahrweg. Mit dem erfindungsgemäßen System sind dagegen beliebig angeordnete Punkte anfahrbar, auch Punkte, die nicht auf einer Gitterlinie liegen, wie Punkt N, indem einfach passende Wegelemente zusammengefügt werden.However, if you work with a grid, then the Points J, K and L to be approached on Grid lines, but not on grid cross points. This Points cannot therefore be scored using conventional methods be approached. The route would have to be offset instead, as indicated by the dashed line and runs over the points J ', K' L '. Only at point L ' this route leads back to the actually desired one Driveway. With the system according to the invention are against Arranged arbitrarily arranged points, also points that do not lie on a grid line, like point N, by simply matching path elements are put together.

Fig. 3 zeigt ein parzelliertes Versuchsfeld 2 zur Erpro bung unterschiedlichen Saatgutes. Die Parzellen 3 sind identisch und ein entsprechendes Aussähen unterschiedlichen Saatgutes lässt sich sowohl mit den herkömmlichen Verfahren als auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisieren. Fig. 3 shows a parceled test field 2 for testing different seeds. The plots 3 are identical and a corresponding sowing of different seeds can be achieved both with the conventional method and with the method according to the invention.

Fig. 4 zeigt ein Versuchsfeld 4, das aus bestimmten nutzungsbedingten Gründen anders parzelliert ist. Es sind vollkommen unterschiedliche Parzellen 5, 6, 7, 8, 9 vorhanden und es können neben rechtwinkeligen Parzellen auch hammerförmige Parzellen 6 vorhanden sein. Weiterhin können nebeneinander liegende gleich große Parzellen 8, 9 vorhanden sein, die in ihrer Anordnung aber gegeneinander versetzt sind. Um bei einem derartigen Versuchsfeld Saatgut entsprechend auszubringen, müsste bei den herkömmlichen Verfahren mit einem sehr feinen Gitter gearbeitet werden, wodurch der Planungsaufwand und auch der Aufwand zur Steuerung der Maschine extrem hoch wird. Mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren ist dies dagegen kein Problem. FIG. 4 shows a test field 4 which is parceled out differently for certain usage-related reasons. There are completely different parcels 5 , 6 , 7 , 8 , 9 and, in addition to rectangular parcels, hammer-shaped parcels 6 can also be present. Furthermore, there may be adjacent parcels 8 , 9 of equal size, but their arrangement is offset from one another. In order to spread seed accordingly in such a test field, a very fine grid would have to be used in the conventional methods, as a result of which the planning effort and also the effort for controlling the machine become extremely high. In contrast, this is not a problem with the method according to the invention.

Claims

1. A method for planning the route of a machine and for controlling the machine on this route, in which signals are sent to the machine by means of a computer in accordance with the planned route stored on a storage medium in order to enable control of the machine on the route, thereby characterized in that the route from a starting point (A) is composed of a plurality of route elements, of which differently defined route elements are available for planning the route.

2. The method according to claim 1, characterized in that as defined path elements straight path elements and curve elements be available.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the path elements have different lengths.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the curve elements have different radii.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized characterized that curve elements changing radii exhibit.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized that path elements are available that Standard maneuvers like turning.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that the path elements are directional and specify the direction of travel.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that the path elements work functions of the Machine.

9. The method according to claim 8, characterized in that the Assigned soil cultivation functions to the machine be net.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized records that the path elements machine-specific parameters be assigned.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized ge indicates that the path elements control parameters for controlling the machine, such as driving speed and steering lock be classified.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized ge indicates that the computer based on the signals a Control of the machine takes over.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized ge indicates that machine parameters in a machine library.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized characterized that planned routes in one driving away library.

15. The method according to claim 14, characterized in that Routes with machine parameters and / or data related Work functions of the machine.