CN106612675A - 具有管理和引导操纵系统的农用挂接装置和由这种挂接装置使用的方法 - Google Patents

具有管理和引导操纵系统的农用挂接装置和由这种挂接装置使用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有管理和引导操纵系统的农用挂接装置和使用这种挂接装置的方法。挂接装置包括牵引机和至少一个通过至少一个铰接连接件挂接农用挂接机械，挂接装置也包括管理和引导操纵系统，其具有至少一个计算操控单元。挂接装置的特征在于，农用的挂接机械或者农用机械之一的计算操控单元构成管理和引导操纵系统的主单元，优选地，是挂接装置的主单元；并且，其适于在适当的管理操纵程序的控制下用于：一方面，使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法，计算用于至少一要实施的操纵的规定路径，以及另一方面，自动执行所述操纵或者辅以半自动执行所述操纵，控制牵引机，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差。

Description

具有管理和引导操纵系统的农用挂接装置和由这种挂接装置 使用的方法
技术领域
本发明涉及农用机械的领域，尤其是涉及用于进行植物生产耕作所需的操纵和操作的农用设备的设计、实施和使用的领域。
本发明尤其是在于一种适于自动或半自动进行操纵的农用挂接装置、以及一种这种操纵的自动或半自动管理和引导方法。
背景技术
为了完成不同的农用作业，通常使用牵引机驱动的农用机械。这些牵引机连接于悬挂机具、或半悬挂机械、或多种被牵引的机械。
这种牵引机-机械组装装置或牵引机-机具组装装置在本文中一般称为农用挂接装置，或者牵引机式或机械化农用挂接装置。
尤其是，在本发明的范围中，涉及将重复管理和引导操纵系统与方法应用于牵引机-机具组装装置，优选地，其具有多达四个挂接的操作组件(包括牵引机)。地头折回(demi-tours)构成本发明涉及的操纵的一个优选但是非限制性的实施例。
从20世纪初农业机械化的出现，开始使用越来越有效率的、快速的和尺寸较大的牵引机+机械挂接装置。因此，这种现象需要逐渐、至少部分地使运行自动，仅靠人工控制越来越少见。因此，农用机械领域有许多技术革新，涉及主要使用电子技术继之是车载信息化系统。
目前，使用Müller Elektronik公司提出的名称为“地头管理系统”的系统，到达地头时，可以记录和再现重复的任务(变速、切断或起动牵引机的动力输出、抬高或降低挂接装置等等)。相反，折回的操纵一般始终由驾驶员进行。驾驶员根据农用机械(或挂接装置的装置)的宽度和转弯半径，沿着粗略的路径行驶。在牵引机和挂接机械(或半悬挂机械)之间重复使用同一种组合时，操作人员可较好地掌握操纵，凭经验使行驶的路径和操纵的迅速性最佳化。然而，操纵时间(尤其是在地头时)会增加作业区的持续时间，因为机械在折回期间不耕作。
US 8131432B2和US 8346443B2提出确定工作面的范围、管理车辆折回的方法和系统。牵引机在折回时自身辨明方向，从而控制挂接的机械。
这些专利中提出的解决方案的先决条件是：
－指定工作地块的范围，
－指示可能的障碍物，
－限定牵引机的尺寸和参数(通常已经存在于牵引机的控制组件中)，
－限定每个挂接机械的大小和参数，
－用一个GPS定位系统精确地进行农用机械的地理定位(géolocalisation)。
这两个文献提出的是公知的方向控制系统，其名称为John DEERE公司的“iTECPro(全智能设备控制系统)。该系统自动，但是，仍需指示牵引机应转的方向(向右或向左)。
公知地，在联合收割机上使用折回自动管理系统。在这种机动车辆上，使用的工作部件(例如刀杆)直接安装在机动车辆上，易于控制就位。目前的这种系统(例如名称为“GPSPILOT FLEX”的公知系统)需要使用地理定位系统以运行。
因此，根据目前的现有技术，可根据下述方法进行地头折回：
1.手工引导(最普遍的方法)。驾驶员目测可用空间，尝试在这个空间“内切通过”牵引机-机具装置的路径。
2.学习式自动引导。该引导系统记录操作人员驶过的路径，并重复这个路径。
3.GPS类型的地理定位装置辅助的自动折回(使用者必须输入牵引机-机具装置的几何尺寸和转弯方向)。
因此，由上所述，农用机具在折回时的自动引导是一种公知方法，但是，仅仅是在某些配置中，例如在下述文献中所提出的那样：US8346443B2，US8577558B2，EP2659759A1，US2013/0289883A1，US2012/0185139A1，US2005/0015189A1。
在所有这些公知的解决方案中，操纵的自动引导由牵引机控制(如果需要，其装有一个电子辅助机构)，其必须使用一个外部地理定位系统。
手动操作和公知的自动解决方案在实际使用中，具有需要克服的缺陷和局限性。
因此，具有被牵引的机具的装置的手动操作是一件困难复杂的任务，要求驾驶员始终专心致志和保持警惕。作业宽度增大(例如耕耘机、播种机或圆盘耙)、拖挂元件数量增加、田间作业速度提高，意味着这种设备的操作还比较复杂，可能容易发生故障。最棘手的问题尤其涉及到地头操纵，例如折回。例如，驾驶员或操作人员必须降低前进速度，使前轮反向转动，补偿大型机械的低可操纵性，同时使装置内切，在地头的小操纵区域(存放场)活动。现场调查到的事实表明，在地头操纵时，会浪费差不多20％的作业时间。另外，存放场区域的地面因进行操纵而较为压实，这会降低收成效率。因此，存放场的宽度应降到最低程度，这会使建立操纵路径的对策复杂化。操作人员难以在进行操纵时使用所有这些参数确定路径。
基于牵引机机载智能系统的公知自动解决方案也存在负面问题。
因此，是牵引机操纵牵引机-机具挂接装置折回时，使用者必须指示挂接(或半悬挂)元件的大量相关数据，使牵引机能自动进行折回。实际上，是挂接(或半悬挂)器械最具结构变化和进行所需技术操作的调节参数。因此，数据的掌握操作必须在每次更换机械时对每个新换的机械进行，这很枯燥乏味，是错误和费时之源。
在牵引机控制的情况下，目前的系统需要牵引机进行地理定位，被牵引的元件一般也需要进行地理定位。这种设备成本高，尤其在大型地块的情况下，会具有导流板(起因于土壤的不完全圆球度)。另外，在公知解决方案的情况下，路径的获得方式不是最佳的：首先，确定的路径是牵引机的路径，而进行农作的重要元件是被牵引的或半悬挂工作机具的定位和路径，另外，所述被牵引的或半悬挂工作机具一般是最大的元件(因此不太容易操纵)。
最后，在公知的自动系统中，是牵引机的路径被控制，牵引机与第一挂接机械之间由于控制彼此的距离而没有接触。因此，在折回的情况下，构成最重要参数的机械或机具在作业区域的出口处和入口处的定位，不受控制，更不必说得不到确保。
发明内容
本发明尤其旨在至少克服前述主要缺陷。
鉴于上述现有系统的局限性，本发明的主要目的如下：
－建议一种操纵(地头折回)牵引机-挂接机械组装装置的半自动或自动管理和引导系统，以便有效、快速、安全可靠地实施这些操纵，
－使作业区在迅速、动力成本或地面保护(尤其是在存放场)方面更为有效。
因此，本发明旨在提供一种适于全自动或半自动地管理操纵尤其是折回的系统，其独立于牵引机，可用于具有或不具有车载智能系统的牵引机，适于管理折回操纵，预测用于牵引机式农用挂接装置的路径，其具有无区别的一个、两个或三个挂接于一牵引机的操作部件。
为此，本发明涉及一种挂接装置，作为构成的操作组件，其包括牵引机和至少一个被牵引的或半悬挂的农用的挂接机械，所述挂接机械直接挂接于所述牵引机，或者通过至少一个铰接连接件挂接于挂接装置中前一个挂接机械，所述挂接装置也具有用于管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导操纵系统，所述管理和引导操纵系统具有至少一个计算操控单元，所述计算操控单元集装于挂接机械之一，并且所述计算操控单元一方面连接于至少一个传感器，所述传感器检测挂接装置中通过一个铰接连接件彼此连接的每对操作组件中两个组件的当前彼此相对位置，所述计算操控单元另一方面连接于牵引机的管理操控单元和/或连接于与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要进行操控的传输界面，最后，所述计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计部件，前述计算操控单元连接的这些附加功能组件也是管理和引导操纵系统的组成部分。
这种挂接装置的特征在于：
农用的挂接机械或挂接机械之一的计算操控单元构成管理和引导操纵系统的主计算操控单元，优选地，是挂接装置的主计算操控单元，以及
所述计算操控单元适于在适当的管理操纵程序的控制下用于：
一方面，计算自动起动或由驾驶员起动的用于至少一要实施的操纵的规定路径，这以与牵引机和挂接机械的物理变量和特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值(consigne)最佳化算法进行，以及
另一方面，自动执行所述操纵或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过牵引机的管理操控单元控制牵引机，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，以自动修正该偏差或者以半自动方式向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过一种适当的算法计算要实施的路径修正操纵之后向驾驶员指出该偏差。
本发明也涉及一种用于自动或半自动管理铰接的或多铰接的挂接装置的操纵尤其是折回的方法，所述挂接装置包括牵引机和至少一个被牵引的或半悬挂的农用的挂接机械，所述挂接机械直接挂接于所述牵引机，或者通过至少一个铰接连接件挂接于挂接装置中的前一个挂接机械，所述挂接装置还包括管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导操纵系统，所述管理和引导操纵系统具有计算操控单元，所述计算操控单元集装于挂接机械之一，并且所述计算操控单元一方面连接于至少一个传感器，所述传感器检测挂接装置中通过一个铰接连接件彼此连接的每对操作组件中两个组件的当前彼此相对位置，所述计算操控单元另一方面连接于牵引机的管理操控单元和/或连接于与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要进行操控的传输界面，最后，所述计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计部件，这些附加功能元件也是管理和引导操纵系统的组成部分。
所述方法的特征在于，其在于：通过涉及的农用机械的计算操控单元，作为挂接装置的管理和引导操纵系统的主计算操控单元进行作用，以及通过执行适于管理操纵的程序，计算用于自动起动或由驾驶员起动的至少一要实施的操纵的规定路径，这以与牵引机和挂接机械的有关的结构、功能性和尺寸特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法进行，
然后，自动执行所述操纵，或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过管理操控单元控制牵引机，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，以自动修正该偏差或者以半自动方式向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过使用一种适当的算法计算要实施的路径修正测量结果之后向驾驶员指出该偏差。
附图说明
借助于以下说明，将更好的理解本发明，以下说明涉及作为非限制性实施例给出的参照示意性附图说明的优选实施方式，附图如下：
图1A和1B是本发明的挂接装置的示意性俯视图，所述挂接装置分别包括三个元件(牵引机+两个操作组件)和四个元件(牵引机+三个操作组件)，且配有一个管理和引导操纵系统；
图2是总方框示意图，示出根据控制方式(模态1：半自动控制，模态2：自动控制)本发明的管理和引导操纵系统中信息和指令的行进(cheminement)和处理；
图3是详细的方框示意图，示出是本发明的管理和引导操纵系统的组成部分的主要功能元件及其互换；
图4是运行方框示意图，示出在管理和引导操纵系统范围内主单元使用的算法与传输界面之间可能的相互作用；
图5是流程图(顺序功能图)，示出本发明的方法的主要步骤，相当于系统的“正常运行”方式；
图6是使用本发明的方法和系统利用路径修正执行操纵的时间图；
图7是连接瞬时转动中心与前后桥的中心的两条轴线之间的角度的示图；
图8A-8C是示出本发明的可模拟和可采用的地头折回的实施例的示图。
具体实施方式
尤其参照图3，图1A和1B示出挂接装置1，作为构成的操作组件，其具有一个牵引机2和至少一个被牵引的或半悬挂的农用机械3、3'、3”，该农用机械直接挂接于所述牵引机，或者由至少一个铰接连接件4、4'、4”挂接于挂接装置中的一个前述机械3、3'。该挂接装置1也具有用于管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导系统，该管理和引导系统具有至少一个计算操控单元5、5'，所述计算操控单元集装于挂接机械3、3'、3”之一，并且所述计算操控单元一方面连接于至少一个检测挂接装置1的通过铰接连接件4、4'、4”彼此连接的每对操作组件3、3'、3”中两个组件2、3；3、3'；3'、3”的当前彼此相对位置的传感器6、6'、6”，另一方面连接于牵引机2的管理操控单元7和/或与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要控制的传输界面8，最后，计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计部件9，前述计算操控单元5、5'连接的这些附加功能元件6、6'、6”、7、8、9(包括所述至少一个传感器6、6'、6”、牵引机的管理操控单元7和/或界面8以及所述至少一个选定参数或程序设计部件9)也是管理和引导操纵系统的组成部分。
传输界面8例如为一个触屏或类似的界面的形式，优选地，也可以移动和/或可拆卸地布置在牵引机2的驾驶室中。一个选定参数和/或程序设计部件9安装在具有挂接装置1的主计算操控单元5的机械3上，或者可与主计算操控单元进行暂时连接。该选定参数和/或程序设计部件9或者也可或者布置在牵引机2的驾驶室中，如有必要也可以集装于传输界面8。该选定参数和/或程序设计部件9以及传输界面8，也可成双联式布置在挂接装置的不同元件上。
显然，部件8和9与牵引机2和机械3之间的连接分别可以是有线或无线连接。
根据本发明，农用的挂接机械3或者农用的挂接机械之一3'、3”的计算操控单元5、5'构成管理和引导操纵系统的主计算操控单元，优选地，是整个挂接装置1的主计算操控单元。
其适于在适当的管理操纵程序的控制下用于：
一方面，计算自动起动的或由驾驶员起动的用于至少一要实施的操纵的规定路径，这以与牵引机2和挂接机械3、3'、3”物理变量和特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置1的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法(algorithme d’optimisation deconsignes de trajectoire)进行的；以及
另一方面，自动执行所述操纵或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过牵引机的管理操控单元7控制牵引机2，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，以自动修正该偏差，或者以半自动方式向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过一种适当的算法计算要实施的路径修正操纵的计算之后向驾驶员指出该偏差。
因此，本发明提出一种挂接装置1，其尤其适于自动或半自动地管理集装有挂接装置1的农用机械3、3'、3”的操纵，这独立于也是挂接装置的组成部分的牵引机2。
为此，如前所述，此目的通过以下事实获得：挂接机械3、3'、3”之一的计算操控单元5、5'构成挂接装置1的主计算操控单元，挂接装置1的管理和引导操纵系统集装有计算操控单元5、5'使用的程序，以实施前述功能/操作。
因此，本发明尤其一方面允许农用机械使用不同的牵引机，另一方面，不管挂接装置中机械数量怎样，都可使路径最佳化。
另外，本发明的下述特有的优点显而易见：
－通过缩短操纵时间，提高机械的效率，
－减轻操作人员的工作量，在手动重复非常要求谨慎小心和注意力集中的单调任务时，减少疲劳，
－可进行高速操纵，
－减少重复操纵(例如在存放场处反复折回)时地面的破坏和压实，尤其是缩短通行长度，或者保持转向角或挂接元件之间的弯折角度，其有利于机械的良好运行，
－确保准确操纵，不受外部条件(夜晚、雾等)的影响。
更准确地说，相对于由牵引机2管理的或控制的操纵来说，本发明具有很大的优点，其原因如下：
－大部分牵引机手不具有也不安装自动折回系统(难度很大的操纵)。
－工作部件(以及相连接的控制系统)位于被牵引的(或半悬挂的)操作组件上。因此，这些设备(在有关的农作过程中承载工作的工作部件)的生产厂家能限定有关农作的最佳运行条件，从而限定与使用设备相关的选定最佳操纵的参数。
－挂接的或半悬挂的机械3、3'、3”高精度和高速控制其特有的机构、其系统的开动或停止。
－挂接的(或半悬挂的)设备最具结构变化和进行所需不同技术操作的调节参数。如果是牵引机的电子系统控制操纵，则每个机械必须进行数据获取操作(这很费时间)。牵引机的相关数据比挂接机械的相关数据数量少很多，变化也少很多，因此，当被牵引的或半悬挂的机械之一的计算操控单元5、5'控制操纵时，相应数据的获取费时少、比较简单。
有利地，管理和引导操纵系统，因而挂接装置1，也可在牵引机2上集装至少一个附加传感器10，该附加传感器适于用于提供关于转向轮2'的转向角、驱动轮2”的转速、绝对前进速度、其三点挂接的高度位置和/或动力输出装置(prise de force)的驱动速度的信息。
尽管挂接装置1可由一个具有牵引机和仅一个挂接机械3(未示出)的初级装置构成，但是，当挂接装置如图1A和1B所示具有一前一后串联地连接于牵引机2的至少两个农用的挂接机械3、3'时，本发明的有益作用特别大，串联的第一机械3直接连接于被牵引的、悬挂或半悬挂的牵引机2，第二机械3'以及可能配置的后面的机械3”铰接地连接于分别地位于其前面的机械3、3'。
另外，至少一个传感器6、6'、6”连接于或安装于所述或每个铰接连接件4、4'、4”，提供表示通过一个铰接连接件4、4'、4”彼此连接两个操作组件2、3、3'、3”的彼此相对位置的信号，。
优选地，所述或每个铰接连接件4、4'、4”具有呈围绕一条竖直的和/或垂直于地面的旋转轴线枢转的性能的形式至少一自由度，连接于所述铰接连接件4、4'、4”的所述某些或每个传感器6、6'、6”提供表示围绕涉及的旋转轴线的相应铰接连接件4、4'、4”的构型的信号。
实际上，是不同的挂接机械3、3'、3”在水平面或地平面上的定向和变向决定挂接装置1的轨迹(tracé)，因而例如在存放场处在折回操纵中决定对行驶路径中遇到的地面和/或植物的处理。
当挂接装置1具有作为功能组件的两个机械(3和3'，图1A)或三个机械(3、3'和3"，图1B)时，可出现多种情况：
-或者仅所述机械中的一个(优选地，挂接装置1的第一机械，其直接连接于牵引机2)具有一个计算操控单元5，因此，其起管理和引导操纵系统的主计算操控单元的作用，
-或者所述机械中多个机械具有计算操控单元5、5'，在这种情况下，挂接装置的第一机械3的计算操控单元5优选担负主计算操控单元的角色(其他计算操控单元5'可在其所装备的机械3'上起通常的作用，显然，与主计算操控单元5进行联通(dialoguer))。
为了能够在待处理田间对挂接装置1或至少其某些构成组件进行地理定位，从而可进行操纵的全自动管理，有利地设置成牵引机2和/或被牵引的农用机械3、3'、3”之一或至少之一配有一个地理定位天线11、11'，该地理定位天线的数据传送到主计算操控单元5、由主计算操控单元以自动运行方式处理和/或显示在传输界面8上。
优选地，主计算操控单元5以及必要时地理定位天线11，安装在被牵引或半悬挂时与牵引机2直接连接的第一农用机械3上。
如图1和3所示，为了允许自动管理操纵，主计算操控单元5通过一条传输总线13连接于牵引机2的动力操控界面12或者连接于其管理操控单元7，该总线13也确保该主计算操控单元5与如有必要装备牵引机2的管理和引导系统的其他功能组件8、10、11'之间的数据传送。
作为实际的实施例，传输总线13可以是公知的ISOBUS(注册商标)，配有管理操控单元7的牵引机2的控制装置(TECU-牵引机的电子控制装置)可布置在公知的称为TIM(机具牵引管理(gestion du tracteur par l’outil))的引导机具上。
可注意到，管理和引导系统/操纵控制系统的结构功能元件，除了如有必要的传感器6、6'、6”，由已经布置在牵引机2或形成挂接装置1的机械3、3'、3”上的元件构成，所述系统的可能性和性能由其设备级(在牵引机2处存在或不存在一个引导和管理单元7；配置或不配置地理定位天线11、11'；在机械和牵引机上存在的传感器的数量和属性(nature))进行调节。
根据本发明的一个附加特征，界面8还具有在全自动操控运行与半自动操控或手动操控运行之间选择运行方式的选择部件。
本发明也涉及一种用于自动或半自动管理铰接的或多铰接的挂接装置1的操纵尤其是折回的方法，所述挂接装置包括牵引机2和至少一个被牵引的或版悬挂的农用机械3、3'、3”以及一个管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导系统，所述农用机械直接挂接于所述牵引机或者通过至少一个铰接连接件4、4'、4”挂接于挂接装置中前一个农用机械。该系统具有计算操控单元5、5'，该计算操控单元集装于挂接机械3、3'、3”之一，并且该计算操控单元一方面连接于至少一个传感器6、6'、6”，所述传感器检测挂接装置1中通过一个铰接连接件彼此连接的每对操作组件2、3、3'、3”中两个组件的当前彼此相对位置，计算操控单元另一方面连接于牵引机2的管理操控单元7和/或连接于与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要进行操控的传输界面8，最后，计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计部件9，这些附加功能元件也是管理和引导操纵系统的组成部分。
根据本发明，所述方法在于：通过涉及的农用机械3的计算操控单元5，作为挂接装置1的管理和引导操纵系统的主计算操控单元进行作用，以及通过执行适于管理操纵的程序，计算用于自动起动或由驾驶员起动的至少一要操纵的规定路径，这以与牵引机2和挂接机械3、3'、3”有关的结构、功能性和尺寸特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置1的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法进行；然后，自动执行所述操纵，或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过管理操控单元7控制牵引机2，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，用以自动修正该偏差或者用以在半自动方式时向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过使用一种适当的算法计算要实施的路径修正测量结果之后向驾驶员指出该偏差。
显然，挂接装置1及其构成元件有利地对应前述的挂接装置及其构成元件。
根据所述方法的可行的第一实施变型，其在于：在操纵的半自动管理方式，优选地，通过一个为传输界面8的组成部分的显示装置，向坐在牵引机2上的操作人员显示推荐的规定路径，如有必要，在操纵过程中根据牵引机2、农用机械3、3'、3”和/或挂接装置1的位置变化，调整或刷新所述规定路径；允许操作人员在环境条件、安全性以及挂接装置1的物理、运动(cinématique)和机械可能性的限度内进行操纵，所述农用机械3的计算操控单元5提供呈推荐路径形式的决策的帮助，如有必要提供用于实施关于操纵控制和/或路径修正的操作的大致(plus ou moins)详细的指示。
根据本发明的可行的第二实施方式，其在于：在通过主计算操控单元5的操纵的自动管理方式，使用装备牵引机2或至少挂接机械3、3'、3”之一的至少一个地理定位天线11、11'提供的数据。
在准备阶段，所述方法可在于：在处理一个作业区之前，优选地在根据简单作业还是复杂作业构成挂接装置1之后立即选定路径计算算法的参数，向主计算操控单元5指示牵引机2和所涉及的挂接装置1的其他农用机械3'、3”的不同的功能性、结构和尺寸特征。
对于牵引机式农用的挂接装置1及其不同元件2、3、3'、3”之间连接的运动特征来说，有利地设置成在所述或每个铰接连接件4、4'、4”处，具有呈围绕一条竖直的和/或垂直于地面的旋转轴线枢转的性能的形式的至少一自由度，连接于所述铰接连接件4、4'、4”的所述某些或每个传感器6、6'、6”提供指示围绕所涉及的分别的旋转轴线的相应的铰接连接件4、4'、4”的构型的信号。
优选地，下述特征和变量在路径计算算法的选定参数阶段被提供：
－牵引机2的最大转向角，
－挂接装置1的组件2、3、3'、3”的最大宽度，
－操纵时所希望的前进速度，
－牵引机2的转向轮的最大转弯角速度，
－挂接装置的组件2、3、3'、3”之间的最大弯折(pliage)或枢转角度，
－挂接装置1的一个组件的后桥与下一个与之连接的组件的挂接点之间的距离，
－一个挂接组件的后桥与其挂接于前一个组件的挂接点之间的距离，
－由挂接装置1形成的运动装置的组件的间距(empattement)，
－转弯方向(右转弯方向或左转弯方向)。
类似地，可设置成选定路径最佳化算法的参数，指定所希望的最佳化任务，如例如作业时间最小化、挂接装置1的组件2、3、3'、3”之一在操纵期间经过的距离最小化、和/或以操纵空间为特征的至少一个几何尺寸最小化，至少一个几何尺寸如例如存放场的宽度或者牵引机经过的距离。
根据本发明的方法的一种特别优选的应用，其可在于：在折回管理的情况下，通过指示执行限制条件，如例如指定整地或耕作区域中的入口处和/或出口处，或者指定存放场的相当于挂接装置1的最宽的农用机械3、3'、3”的作业宽度的一定倍数例如2倍或3倍的最大允许宽度，选定路径最佳化算法的参数(paramétrer)。
根据第一操作方式，所述方法可在于：在根据计算的最佳规定路径控制操纵时，使用不同的传感器6、6'、10提供的数据，所述传感器安装在牵引机2上和/或农用机械3、3'、3”上，和/或连接于挂接装置1的组件2、3、3'、3”之间不同的铰接连接件4、4'、4”。
根据第二操作方式，替换地或如有必要辅以前述第一操作方式，所述方法可在于：在根据计算的最佳规定路径控制操纵时，使用地理定位系统提供的数据，所述地理定位系统中至少一个相应的天线11、11'安装在具有主计算操控单元5的农用机械3上、挂接装置1的另一个农用机械3'、3”上或者牵引机2上；以及如有必要，所述方法可测定与推荐的规定路径的偏差并显示该偏差，甚至必要时进行计算并向操作人员指示补偿测量结果和/或自动修正该补偿测量结果。
当牵引机2配有管理操控单元7时，主计算操控单元5向该管理操控单元发出执行操纵的指令。
当牵引机2没有管理操控单元7时，或者当管理操控单元不能或不必进行作用以执行操纵时，可设置成在主计算操控单元5的控制下，从主计算操控单元向牵引机2的动力操控界面12传送指令进行所述操纵，尤其是控制使牵引机2转弯、加速和制动的系统。
因此，借助于本发明，可以：
－在折回操作过程中，或者在其他重复操纵过程中，预测牵引机-机械装置(具有被牵引的或半悬挂的农用机械)的组件在行驶时间、经过的距离或者根据另一种几何标准方面的最佳路径，
－半自动或自动地控制牵引机，以便使用或不使用GPS系统或类似系统，按照预定的最佳路径行驶。
作为本发明的说明，下面非限制性地参照附图说明一个实用的实施例。
应当指出，以结合的方式形成本发明的优选实施方式的主要技术点是下述1至4点：
1.使用路径计算和模拟数学模型(其也称为适合于农作的路径预测算法)，其有利地与下述参数一起选定参数：
－与牵引机和与之连接的农用机械(例如多达三个由牵引机牵引的一前一后挂接的机械)有关的变量。
－与涉及的农作有关的运行限制条件。
2.使用路径最佳化数学模型(其也称为路径规定值最佳化算法或计算算法)，其有利地与下述参数一起确定参数：
－与牵引机和与之连接的农用机械(例如多达三个由牵引机牵引的一前一后挂接的机械)有关的物理变量。
－与涉及的农作有关的任务限制条件。从操作人员方面没有任何其他具体要求，可根据所进行的操纵施用标准最佳方式。在可能的任务限制条件中，有牵引机-机械装置的操作组件的选择，其路径必须优先最佳化。
－操作人员提出的运行选择。从操作人员方面没有任何其他具体要求，可根据所实施的操纵采用标准运行方式。
操纵时必须遵循的每条计算的路径称为规定路径。
最佳化算法例如可以是单一的或结合的：
－使操纵时经历的时间最小化。
－使操纵时牵引机-机械装置的组件之一经过的距离最小化。
－使以操纵空间为特征的几何尺寸之一(例如存放场的宽度)最小化。
这种最佳化可通过以下操作强制(sous contrainte)进行：
－例如，遵循整地或耕作区域中的入口处和/或出口处，和/或
－在其宽度是挂接装置中最宽机械的作业宽度的倍数的存放场中记录(inscrire)操纵。
3.在重复操纵(例如折回)以及自动补偿(借助于操控算法和其相关的机电系统)或者通过人为监控制定的规定路径与机械的实际路径之间的观察到的或估计的偏差进行补偿时，半自动或自动控制涉及的机械的路径。
在进行人为监控的半自动运行方式的情况下，可使用多技术级(niveautechnologique)。在最简单的技术级，一个元件向操作人员提供关于待遵循规定路径的信息(或者关于直接相关的一个或多个变量，例如两个挂接元件之间的弯折或枢转角度值，或者转向轮的转向角度值)。这相当于“监控式”运行，操作人员进行所需的操作。在高级辅助级，操作人员也可处置关于规定路径(例如可对其进行估计或测量)与实际行驶路径之间的偏差的信息(或者关于直接相关的一个或多个变量的信息)。这些信息可形成操作人员必须手动使之最小化的一个或多个偏差变量，进行所需的方向变化。系统的操控单元，即计算操控单元5，可通过安装就位的人机对话界面8向操作人员建议适合的决策。该半自动运行方式相当于“帮助操作和决策”式运行。
在自动运行的情况下，主计算操控单元5本身根据其操控算法，限定要进行的修正操作，主计算操控单元5控制实施这些操作所需的部件。为安全起见，操作人员可手动控制牵引机-机械组装装置(ensemble)。
4.机械3、3'、3”或其中之一(被牵引的或者半悬挂的)的计算操控单元5，操控所希望的技术操作或其中之一(整地、维护作物、收割等等)，控制所希望的操纵的半自动或自动进行。
在半自动运行方式，设置成：
－挂接于牵引机2的机械之一3(例如播种机)或者由牵引机2半悬挂的一个机械3的计算操控单元5，进行制定要行驶路径所需的计算并布置一个与驾驶员进行数据传输的传输界面8，
－涉及的机械的组装装置(牵引机2包括在内)布置有传感器和向负责管理折回操作的主计算操控单元5传送信息的相应的信息传送元件(通过一个电子连接件，例如“ISOBUS”连接件，或者通过一个无线连接件)。
在自动运行方式，设置成：
－挂接于牵引机2的机械3、3'、3”之一(例如播种机)或者由牵引机半悬挂的一个机械的计算操控单元5、5'、5”，进行制定要行驶路径所需的计算并布置一个与驾驶员进行数据传输的传输界面8，
－涉及的机械3、3'、3”的组装装置(牵引机2包括在内)布置有传感器和向负责管理折回操作的主计算操控单元5传送信息的相应的信息传送元件(通过一个电子连接件，例如“ISOBUS”连接件，或者通过一个无线连接件)，
－挂接于牵引机的机械之一(例如播种机)或者由牵引机半悬挂的一个机械的计算操控单元5，在重复操纵(例如折回操作)时控制牵引机。因此，在这些操纵时控制牵引机2的机械3，必须控制适当的技术装置例如“机具牵引管理”式装置中所需的部件。其通过一个电子连接件(例如“ISOBUS”连接件)或者通过一个无线连接件，实施该控制，以便实施操控算法设定的操作。
更确切地说，如图1至4至少部分地象征性地示出，管理和引导操纵系统具有：
－路径计算算法，其可预测牵引机-机械组装装置的元件的路径(计算动力装置可确定挂接组装装置的路径)。
－路径最佳化算法(根据一定的任务确定维持的规定路径)。
－操纵过程中要实施的路径修正计算算法，也称为操控算法(可选地用于半自动方式的运行)。
－管理程序，其任务尤其是管理算法之间的关系、确保主计算操控单元5的输入和输出接口处信息的良好交换以及操控和确保系统上期望功能的良好执行(操纵的控制序列(séquence)的启动或停止、紧急停止方式或者降级运行方式等)。
－主计算操控单元5(信息装置)，其尤其被编程以实施前述算法要求的操作、处理输入和输出的数据流。其位于被牵引的机械之一上或者一个半悬挂的机械上。
－至少一个程序设计界面9，其程序控制主计算操控单元5。这些界面之一如有必要偏置在牵引机上。
－至少一个传输界面8，其具有用于向操作人员提供信息、便于人机对话的显示装置。有利地，这些显示装置之一偏置在牵引机上。
－可由主计算操控单元5回收来自布置在牵引机或挂接组装装置的机械上的传感器6、6'、6”、10的信息的界面。
－可在自动运行方式的情况下控制主计算操控单元5所需的动力部件的界面12。
由操作人员用与所用设备有关的物理变量和与实施的农作有关的物理变量选定路径计算算法的参数。操作人员必须提供的选定参数值是前述选定参数值。
由操作人员用操作人员期望的任务限制条件(例如存放场的最大宽度)以及操作人员关于最佳化方式的选择(精确度、算法选择、最佳化的起点等等)选定路径最佳化算法的参数。
也由操作人员根据所用运行方式(半自动或自动方式)选定路径修正计算算法的参数，尤其是：
－为了进行适合的路径修正计算(半自动或自动方式)。可建议选定误差的参数。
－为了确保良好显示用于操作人员的规定值和信息(半自动方式)。
－为了确保良好显示用于操作人员的信息(自动方式)，以及为了选定路径修正算法的参数(自动方式)。
应当指出，在半自动控制装置的情况下，路径修正算法是可选的。
管理程序一般也由操作人员选定参数，以便确保计算器的输入和输出界面良好运行，并且一般来说以便确保管理和引导操纵系统上期望功能的良好执行。
可行的控制程序的执行示于图5(以顺序功能图(Grafcet)的形式)。
牵引机-机械组装装置的路径控制可以半自动方式或自动方式进行。
在所有情况下，本发明的操纵的管理和控制序列按照以下周期进行(见图5)：
0)启动。如果初始运行条件具备和操作人员要求启动管理和引导操纵系统，则启动有效。启动相当于步骤0和步骤1之间的过渡。
1)选定系统的参数。可以存储保持先前的一系列选定参数，使之在系统上重复(rappeler)，以节省时间。
2)制定规定路径。路径计算算法根据路径最佳化算法的指令，模拟路径。一旦达到任务标准，就保持和存储所述规定路径。这些规定路径可由与铰接件彼此的相对位置有关的变量(弯折角度等)限定。路径规定值可包括关于车辆前进速度的设定(renseignement)。制定的路径可存储和重复，以备后用，以避免计算步骤。
3)等候操纵开始。然后是等候操纵起动步骤，其间，管理和引导系统不进行牵引机-机具组装装置的引导。是操作人员或者一个可选的定位系统起动开始本发明的系统的操纵引导序列。
4)引导步骤。一旦操纵开始、引导启动，管理和引导系统就工作，以半自动或自动方式控制牵引机2，以便使用或不使用GPS系统，沿预定最佳路径行驶。操作人员可由显示装置获得关于执行管理和引导系统控制或计算操作的信息。根据一种可选的布置，可设置成在操纵过程中在发生意外故障的情况下重新计算新的路径，或者调整路径修正算法的选定参数(以便修正明显的路径偏差)。
4)－5)步骤的过渡，不启动引导步骤。管理和引导系统可不断地手动使之不启动，一旦操纵结束，则自动中止。操作人员例如可在路径终点时使系统中止工作，以手动修正可能的偏转。一旦操纵结束，管理程序返回等候步骤，直至下一次操纵。
5)控制装置停止工作。操作人员可不断地半自动或自动停止管理和引导系统的运行(尤其是田间作业结束时)。因此，每个步骤必须与该停止工作步骤进行连接(图5上未示出)。系统在满足安全条件下停止工作。
刚刚描述的Grafcet例如相当于系统的“正常”运行方式。紧急停止方式或降级运行方式(例如通常在使用Grafcet机具的自动步骤时实施)，不在正常运行的该Grafcet中进行描述，但是，可由现有技术的普通基数人员容易地推导出来。
在执行所述方法的操作步骤中，规定路径的制定在选定参数步骤之后进行。在本发明的可行的变化中，其也可在操纵过程中在发生意外故障的情况下进行。
路径计算算法遵循路径最佳化算法发送的指令，用以进行第一次路径模拟(计算的初始条件)，然后用以增大模拟(校验可达到更好结果的新路径)，或者用以在找到合乎要求的结果时停止计算或一系列计算。该结果变成要遵循的规定路径(或多个规定路径)。制定的路径可存储和重复，以备后用，避免计算步骤。
发明人用模型以可接受的精度模拟一个牵引机和多个挂接机械的折回(或其他换向操纵)，操作人员只须在行程终点修正观察到的“偏转(dérive)”。观察到的偏转起因与地面的阻力有关，其对陷入土壤中的转向轮施加反作用力。所用模型基于Zakin J.在1967年的出版物中专题论文“铰接卡车的应用理论”(ЗакииЯ.Х.Прикладная теория движения автопоезда.-M.:Tранспорт,1967-252с)提出的基本方程，并适合于农用机械的情况。模型也考虑到地面与车轮之间的相互作用以及机械之间铰接处的机械相互作用(摩擦)。这种作为例子引用的模型，作为路径计算算法的数学原型(moteur)，用于下面详述的实施例中。
从几何学方面看，对于农用挂接装置式多铰接的组装装置的任何一个元件，转向角是连接瞬时转动中心与前后桥的中心的两条轴线之间的角度(见图7)：
其中：
Ln－元件n的间距，
γo－元件n的转向角，
Rn－元件n的转弯半径，
On－元件n在一定时刻的转动中心，
On+1'－元件n与元件n+1之间的铰接点。
在前述方程中，对于牵引机2来说，n＝2；对于第一挂接元件3来说，n＝3；对于第二挂接元件3'来说，n＝4，等等。牵引机的转向轮2'的转弯角速度ω2限定牵引机-第一挂接机械组装装置的性能，然后因而限定随后的机械的性能。该操作以变量kп(称为折回状况的参数)为特征，该变量以获得的路径曲率与转弯曲线上的经过的距离相联系的变化为特征(根据Zakin J.-1967)：
其中：
Sn－在一给定路径上经过的距离。
在牵引机的情况下，如果在理想的平坦的地面上运动，不在运动方向上滑行或影响地面，则可考虑(根据Zakin J.-1967)：
在本发明的范围中，发明人提出考虑到非理想情况的方程和一种特定方法，其中，农用机械的路径受到与地面相互作用的影响。在这种情况下，可以用修正的转向角(或“实际”转向角)γ2C取代牵引机轮子的转向角γ2，所述修正的转向角考虑了与地面的相互作用。
如果牵引机配有一个地理定位系统，那么，可在上述方程中直接用γ2C取代γ2，因为可用地理定位法测量γ2C。没有地理定位系统时，在γ2、ω2和γ2C之间限定一个标准化数学定则：
其中：A、a、B、b和C相当于数字调节参数。
在所有情况下，当与地面的相互作用估计很大时，在路径模拟方程中，使γ2C值取代γ2值。
实际上，这种标准化定则可接近申请人和发明人在现场试验中获得的结果。其也符合在农田上滑行(或打滑)现象的情况。在完全附着(无侧向或纵向打滑)的情况下，a＝b＝1，只有牵引机转向轮(其部分地陷入土壤中)每侧的土壤阻力，一方面阻止转向(对γ2的直接影响)，另一方面在转动方向盘时，阻止转向轮侧向移动(对ω2的直接影响)。因此，转向轮每侧的这种土壤阻力产生一个偏角(γ2C-γ2)。方程的参数选定根据数据库或根据操纵类型试验时的校准方法，凭经验进行调整(逐次逼近计算方法)。
被牵引的元件的性能通过施加于相应挂接点的牵引力的方向变化进行调整。用类推法，元件n+1的路径由前一个元件的路径导出。两个元件之间弯折角的发展微分方程可由Zakin J.的前述出版物(1967)得出：
在该方程中：
αn－由具有被牵引的元件n+1的瞬时转动中心的元件-牵引机n的运动中心经过的轴线，和使挂接点与被牵引的元件n+1的该瞬时转动中心连接的轴线之间形成的角度，
in－挂接元件n和n+1的直接机械连接比(rapport de liaison mécanique)。
机械连接比in可涉及在运动传输和方向变化中挂接元件之间铰接点的缺陷(摩擦等等)。发明人提出的方程和方法，在in的表达式中考虑到在农用机械在挂接元件之间的铰接点处可能受到摩擦或机械阻力影响时的非理想情况(或者使用Zakin于1967年的出版物中未提出的其他参数时)。
因此，机械之间铰接处发生的机械相互作用(摩擦等等)，可借助于一个数学函数予以考虑，该数学函数例如使in值改变成inc(修正的机械连接比或“实际”机械连接比)。因此，使用一个总定则(在简单情况下予以简化)以计算inc，即：
其中：A'、a'和C'相当于数字调节参数。对于理想的铰接：A'＝a'＝C'＝1。
元件n+1的运动可能也会受前一个元件的轮子对地面的性能的影响，即使后者不是牵引机(对于牵引机的轮子，根据前述相同的原理)。实际上，当可能检测到滑行角度时，牵引方向可能不同于由角度γn+1给出的方向。即使元件n的轮子不是转向轮，元件n的轮子每侧的土壤也会对转弯施加阻力。在方程中，根据与牵引机的前述情况类似的标准化数学定则，可用γn+1c取代γn+1：
其中：An、an、Bn、bn和C相当于数字调节参数。如果元件n不具有转向轮，则B为零。
即使对于复杂的情况，这些方程和前述定则也可构建用于牵引机和挂接元件的路径模拟模型。在简单情况下，不必将转向角、弯折角或机械连接比的数值改变成修正值。
下表给出所提出的一个模型实施例(牵引机2与第一挂接操作组件3之间弯折角的计算)。在该实施例中，牵引机可沿任何转弯路径行驶。“马蹄铁”形折回是这些路径的一部分。图8示出可模拟和可采用的地头折回的实施例(图8A：交叉环形折回/图8B：半圆形折回/图8C：“马蹄铁”形或曲折(en lacet)折回)。例如，为了进行马蹄铁形折回，牵引机2首先沿直线路径行驶，然后是输入过渡阶段，然后是转向角不变的圆形运动阶段，然后是输出过渡阶段，接着恢复直线路径。在所示的情况下，首先，与地面的相互作用或在铰接处的机械摩擦视为可以忽略。
在该表中，下述参数和变量已经述及：
δ2max－牵引机相对于初始方向的偏差角度；
k2－与牵引机有关的工况系数；
L2、Ln+1－元件－牵引机与挂接元件的间距；
γ2－牵引机的转向角；
γn、γn+1－两个相邻挂接元件的弯折角度；
x0、y0,－牵引机的路径的坐标；
xc、yc－圆形路径的中心的坐标；
R2min－转弯半径；
αn－使一个元件－牵引机的运动中心与瞬时转动中心连接的轴线以及使挂接桥与该转动中心连接的轴线之间形成的角度；
in－元件的直接机械连接比，如Zakin J.所述(1967)。
接着，必要时，与地面的相互作用纳入该模型，以确定借助于一个数学函数获得的路径，所述数学函数可确定地面与轮胎之间的相互作用(尤其是与轮子的转向角有关)的结果。在这种情况下，用修正的(或“实际的”)转向角γ2C取代牵引机轮子的转向角γ2，如前所述，所述修正的转向角考虑到与地面的相互作用。机械之间铰接处发生的机械相互作用(摩擦等等)，可借助于一个数学函数予以考虑，其例如使in值改变成inc值(修正的或“实际的”机械连接比)，或者例如使弯折角度γn的值改变成修正的(或实际的)弯折角度γnc。这些改变如前所述那样进行。
在该阶段，布置一个用于模拟牵引机及其挂接元件的路径的部件。
路径最佳化算法可使之根据多种原理运行。首先，可以在有限实验范围(具有极限值)，以增加每次逐次计算预先固定的步距(pas)，系统地工作。例如，对于尺寸试验来说，这意味着试验转弯速度，从0.01弧度/秒至1弧度/秒，步距为0.01弧度/秒。在计算的路径中，由最佳化算法保持的规定路径(或者称之为机械3、3'、3”与牵引机2的所有路径的规定路径)，是使操作人员固定的任务最大化的规定路径(例如在操纵期间使经过的距离最小化)。
在最佳化算法上，使用“直接最佳化方法”，可以减少计算量。直接最佳化方法指的是一系列误差试验，旨在获得试验结果，同时使要实施的试验的次数最小化。这些方法例如从下面的出版物中被公知：Fiat O.(2007)：“Utilisation et développement de la méthode du Simplexe-Nouvelles procédures d’optimisation de la démarche expérimentale”,Thèse de Doctorat,Universitéde Limoges,118p.；Porte,C.(2002),“Méthodes directes d’optimisation-Méthodesàune variable et Simplexe”,Techniquesde l’Ingénieur,P228,1-18；Porte,C.(2002),“Méthodes directes d’optimisation-Méthodes dérivées de la méthode Simplexe-Méthode de Nelder et Mead(ModifiedSimplex)”，Techniques de l’Ingénieur，P229，1-15。
这些方法用于单变量设计和多变量设计。用于单变量设计的方法中最著名的是Fibonacci数列的方法，用于多变量设计的方法中最著名的是单形法。这些方法适用于本发明，一旦获得可接受的路径(遵循操作人员固定的最少任务)，最佳化就结束，规定路径就得到固定。
下面，作为非限制性实施例，更为详细地说明在操纵执行过程中，以操纵管理和引导(控制)系统的半自动和自动运行方式，相继控制路径。
在自动运行的情况下，主计算操控单元5本身根据其操控算法，限定要进行的修正操作，主计算操控单元5控制实施这些修正操作所需的部件。为安全起见，操作人员可手动控制牵引机-机具组装装置。
例如，由机械3的主计算操控单元5控制牵引机2的方向操纵杆(或其等同件)。管理和引导系统也可控制牵引机的前进速度。操作人员可通过一个传输界面8的显示装置获得关于由引导系统控制的操作的信息。操作人员例如可在路径终点使管理和引导操纵系统中止工作，以修正可能的偏转。
为了计算路径修正，尤其可以使用图6所示的下述公知参数：
－无路径修正的“容许带”(BT)围绕规定路径加以限定。在时刻t在机械3、3'、3”的规定路径及其理论路径之间的偏差标为Etn，其中，n为挂接中涉及的机械的相对位置(对于牵引机来说，n＝1，对于第一挂接机械来说，n＝2，等等)。如果Etn位于容许带BT，则没有路径修正。
－围绕规定路径的“路径修正带”(BC)加以限定。如果牵引机2的实际路径与规定路径之间的偏差超出该路径修正带，则牵引机最大限度地向右或向左转动。
－动态允差(d)，其表示容许带的最大容许输出时间。在偏离情况下，路径必须修正成时间小于d。
在路径修正带内，除容许带之外，路径修正可根据一种比例积分微分(PID)调节方式进行计算，其简化成其构成部分(比例作用、积分作用、微分作用)的线性组合，或者可根据一种模糊逻辑调节方式进行计算。
对于PID调节来说，位置伺服(因而继之是路径随动)的应用实施例由下述出版物给出：Jacob D.(2004)，Applications de la commande PID-Asservissement température et position,Techniques de l’Ingénieur，S 7 718，2-24。
用于车辆引导的模糊逻辑的使用例如从以下文献公知：Yung，N.H.C.&Cang Y.(1999),“An intelligent mobile vehicle navigator based on fuzzy logic andreinforcement learning”，Systems,Man,and Cybernetics，Part B:Cybernetics，IEEETransactions on，vol.29，n°2,314-321。用于农用粉碎机的引导的模糊逻辑的应用尝试由Cho S.I.&KIN.H.(1999)在下述文献中进行了描述：“Autonomous speed sprayerguidance using machine vision and fuzzy logic”，Transactions of the ASAE，Vol.42,n°4,1137-1143。一般来说，这些试验报告符合模糊逻辑调节的基本规程，例如，由Bühler H.(1994)在下述文献中提出的：“Réglage par logique floue”，Ed.PressesPolytechniques et Universitaires Romandes，181p。
路径修正的参数选定可由操作人员调节(容许带、路径修正带、PID调节参数、模糊逻辑调节参数或其他模态(modalité))。为此，可引用逐次逼近法(CERR M.(1991)，Instrumentation industrielle,Tome 2，Col.Tec et Doc，Ed.Lavoisier，747p，enparticulier pages 273et 274)。也可实施识别程序(Méthode du Nyquist、de Strejc、dede Ziegler et Nichols、de Dindeleux)，手动进行多铰接的组装装置的操纵，然后，建立数学模型。
参数选定也可以自适应方式实施(根据规定路径与随后的路径之间的持续剩余偏差，参数选定自身最佳化)。存在许多自适应修正仪表(M'Saad M.&Chebassier J.(2000)，Commande adaptative des systèmes,Techniques de l’Ingénieur,S 7 426，1-25)。这些方法适用于PID调节以及模糊逻辑。使修正仪表的操控定则最佳化的智能“层”可使用不同的原理，其具有自学习程序(例如神经元网型)。
一般来说，建议的自动修正方式是以活动自动控制方式用于车辆引导的伺服装置大类的一部分，如例如由Fargeon C.和Quin J-P.(1993)在下述文献中描述的：“Robotiquemobile”，Ed.Teknea et DGA，358p，et en particulier dans les chapitres 5et 9。
可以提供一种误差自动调节方式。由于受到限制的方向盘转速，因此，积分作用是需要的(因为否则会出现小的剩余路径偏差)。使牵引机的自动驾驶仪传动比(校准获得或者根据制造厂的数据计算获得)与固定的方向盘转速相联系，例如可以根据CERR(1991)给出的方法，计算误差修正值PI，所述方法基于试验后获得的变量Tu和Tg。也可在本发明中使用基于相同原理的误差模糊逻辑调整方式。
其也称为半自动运行方式：
－规定值由主计算操控单元5确定，
－驱动机构(至少牵引机2)的机动性由操作人员实施，
主计算操控单元5也可以给予(紧接计算之后)元件关于修正操作及其强度的信息(根据驾驶辅助系统的发展水平)。
在进行人为监控的半自动运行方式的情况下，可使用多技术级。
在最简单的技术级，一个元件向操作人员提供关于要遵循的规定路径的信息(或者关于直接相关的一个或多个参数，例如两个挂接元件之间铰接的弯折角度值，或者转向轮的转向角值)。这相当于监控式运行，操作人员进行为了获得这种结果所需的操作。
在高级辅助级，操作人员也可处置关于规定路径(例如可对其进行计算或测量)与实际行驶路径之间的偏差的信息(或者关于直接相关的一个或多个参数的信息)。这些信息可形成操作人员必须手动使最小化的一个或多个偏差变量，进行所需的方向变化。
系统的主计算操控单元5可向操作人员提供决策，其适于通过安装的人机对话传输界面8(例如可以指示沿一定的方向较快或较慢地打方向盘)。该半自动运行方式相当于“帮助驾驶和决策”式运行。计算方式例如类似于自动运行情况下的计算方式，用以建议操作人员以“辅助驾驶”方式实施操作。但是，一种简化计算方式也可用于半自动方式。这种简化方式基于模糊逻辑修正仪表(例如参见Kaufman A.(1992)，Introductionàla logiquefloue,Techniques de l’Ingénieur,A 120,R 7 032，1-9)。
在操纵过程中，管理和引导系统的主计算操控单元5计算牵引机2的动力和转向部件上要实施的操作，以便通过操作人员沿牵引机的相关规定路径行驶并遵循选定参数的限制条件。可选地，这种计算可以借助于例如由GPS装置提供的地理定位数据进行。这种计算可根据挂接的组装装置1的独立于地理定位系统的传感器提供的信息进行。进行的计算可使牵引机和挂接机械的实际位置与其理论位置(例如由其规定路径限定)进行比较。实际路径与规定路径之间的偏差由管理和引导系统进行补偿。为此，与机械3、3'、3”有关的特征，通过界面9存储在管理和引导系统中。设备特征的获得(独立于路径修正算法的参数选定)，也可借助于实验的参数选定进行。实验的参数选定在于使牵引机进行操作(例如打方向盘，直至左右止动，随后是多铰接的组装装置的移动，存储挂接元件之间弯折角度的变化)，接着，软件确定其计算所需的参数。附加的传感器布置在农用设备上，以补充或取代地理定位装置(至少固定在挂接组件的铰接点4、4'、4”上的角度传感器，或者固定在挂接组件上的红外距离测量装置)提供的信息。
显然，本发明不局限于所述和附图所示的实施方式。尤其是在各种元件的组成方面，或者通过技术等同件的置换，可以进行一些改进，而这并不超出本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种挂接装置，作为构成的操作组件，其包括牵引机(2)和至少一个被牵引的或半悬挂的农用的挂接机械(3、3'、3”)，所述挂接机械直接挂接于所述牵引机(2)，或者通过至少一个铰接连接件(4、4'、4”)挂接于挂接装置中前一个挂接机械(3、3')，所述挂接装置(1)也具有用于管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导操纵系统，所述管理和引导操纵系统具有至少一个计算操控单元(5、5')，所述计算操控单元集装于挂接机械(3、3'、3”)之一，并且所述计算操控单元一方面连接于至少一个传感器(6、6'、6”)，所述传感器检测挂接装置中通过一个铰接连接件(4、4'、4”)彼此连接的每对操作组件(2、3、3'、3”)中两个组件(2、3；3、3'；3'、3”)的当前彼此相对位置，所述计算操控单元另一方面连接于牵引机(2)的管理操控单元(7)和/或连接于与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要进行操控的传输界面(8)，最后，所述计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计部件(9)，前述计算操控单元(5、5')连接的这些附加功能组件(6、6'、6”、7、8、9)也是管理和引导操纵系统的组成部分，
所述挂接装置(1)的特征在于，农用的挂接机械(3)或者农用的挂接机械(3'、3”)之一的计算操控单元(5、5')构成管理和引导操纵系统的主计算操控单元，优选地，是挂接装置(1)的主计算操控单元；以及
所述计算操控单元适于在适当的管理操纵程序的控制下用于：
一方面，计算自动起动或由驾驶员起动的用于至少一要实施的操纵的规定路径，这以与牵引机(2)和挂接机械(3、3'、3”)的物理变量和特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置(1)的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法进行，以及
另一方面，自动执行所述操纵或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过牵引机的管理操控单元(7)控制牵引机(2)，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，以自动修正该偏差或者以半自动方式向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过一种适当的算法计算要实施的路径修正操纵之后向驾驶员指出该偏差。
2.根据权利要求1所述的挂接装置，其特征在于，所述挂接装置还包括位于牵引机(2)处的至少一个附加传感器(10)，所述传感器适于用于提供关于转向轮(2')的转向角、驱动轮(2”)的转速、绝对前进速度、其三点挂接的高度位置和/或动力输出装置的驱动速度的信息。
3.根据权利要求1或2所述的挂接装置，其特征在于，所述挂接装置包括一前一后串联地挂接于牵引机(2)的至少两个农用的挂接机械(3、3')，串联的第一挂接机械(3)直接连接于被牵引的、悬挂的或半悬挂的牵引机(2)，第二挂接机械(3')以及如有必要后面的挂接机械(3”)铰接地连接于分别地位于其前面的挂接机械(3、3')；并且，至少一个传感器(6、6'、6”)连接于或安装于所述铰接连接件(4、4'、4”)，提供指示通过所述铰接连接件(4、4'、4”)彼此连接的两个操作组件(2、3、3'、3”)的彼此相对位置的信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的挂接装置，其特征在于，所述铰接连接件(4、4'、4”)具有呈围绕竖直的和/或垂直于地面的旋转轴线枢转的性能的形式的至少一自由度；并且，连接于所述铰接连接件(4、4'、4”)的所述传感器(6、6'、6”)提供指示围绕涉及的旋转轴线的相应的铰接连接件(4、4'、4”)的构型的信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挂接装置，其特征在于，牵引机(2)和/或被牵引的农用的挂接机械(3、3'、3”)或者至少其中之一配有地理定位天线(11、11')，该地理定位天线的数据传送到主计算操控单元(5)、由该主计算操控单元以自动运行方式处理和/或显示在传输界面(8)上。
6.根据权利要求3或者权利要求4和5中任一项但取决于权利要求3所述的挂接装置，其特征在于，主计算操控单元(5)以及必要时地理定位天线(11)，安装在被牵引或半悬挂时直接连接于牵引机(2)的农用的第一挂接机械(3)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的挂接装置，其特征在于，主计算操控单元(5)通过一传输总线(13)连接于牵引机(2)的动力操控界面(12)或者连接于牵引机的管理操控单元(7)，该传输总线(13)也确保该主计算操控单元(5)与如有必要装备牵引机(2)的管理和引导操纵系统的其他功能组件(8、10、11')之间的数据传送。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的挂接装置，其特征在于，与驾驶员进行数据传输的传输界面(8)具有选择部件，所述选择部件在全自动操控运行、半自动操控运行或手动操控运行之间选择运行方式。
9.一种用于自动或半自动管理铰接的或多铰接的挂接装置(1)的操纵尤其是折回的方法，所述挂接装置(1)包括牵引机(2)和至少一个被牵引的或半悬挂的农用的挂接机械(3、3'、3”)，所述挂接机械直接挂接于所述牵引机(2)，或者通过至少一个铰接连接件(4、4'、4”)挂接于挂接装置中的前一个挂接机械，所述挂接装置(1)还包括管理和引导操纵尤其是折回的管理和引导操纵系统，所述管理和引导操纵系统具有计算操控单元(5、5')，所述计算操控单元集装于所述挂接机械之一，并且所述计算操控单元一方面连接于至少一个传感器(6、6'、6”)，所述传感器检测挂接装置(1)中通过一个铰接连接件(4、4'、4”)彼此连接的每对操作组件(2、3、3'、3”)中两个组件的当前彼此相对位置，所述计算操控单元另一方面连接于牵引机(2)的管理操控单元(7)和/或连接于与驾驶员进行数据传输、尤其是显示和如有必要进行操控的传输界面(8)，最后，所述计算操控单元连接于至少一个选定参数或程序设计的部件(9)，这些附加功能元件(6、6'、6”、7、8、9)也是管理和引导操纵系统的组成部分，
其特征在于，所述方法在于：通过涉及的农用机械(3)的计算操控单元(5)，作为挂接装置(1)的管理和引导操纵系统的主计算操控单元进行作用，以及通过执行适于管理操纵的程序，计算用于自动起动或由驾驶员起动的至少一要实施的操纵的规定路径，这以与牵引机(2)和挂接机械(3、3'、3”)有关的结构、功能性和尺寸特征相关的、与要实施的农作和待处理土地有关的任务和/或限制条件相关的、以及与挂接装置(1)的功能选择相关的预程序设计参数为基准并使用路径预测算法和路径规定值最佳化算法进行，
然后，自动执行所述操纵，或者辅以半自动执行所述操纵，这如有必要重复进行，直接或者通过管理操控单元(7)控制牵引机(2)，在操纵过程中，测定预定规定路径与实际或通常是估计的路径之间的偏差，以自动修正该偏差或者以半自动方式向驾驶员指出该偏差，如有必要在通过使用一种适当的算法计算要实施的路径修正测量结果之后向驾驶员指出该偏差。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在操纵的半自动管理方式，优选地，通过一个是传输界面(8)的组成部分的显示装置，向坐在牵引机(2)中的操作人员显示推荐的规定路径，如有必要，在操纵过程中根据牵引机(2)、农用的挂接机械(3、3'、3”)和/或挂接装置(1)的位置的变化，调整或刷新推荐的规定路径；允许操作人员在环境条件、安全性以及挂接装置(1)的物理、运动和机械可能性的限度内进行操纵，农用的挂接机械(3)的计算操控单元(5)提供呈推荐路径形式的决策的帮助，如有必要提供用于实施关于操纵控制和/或路径修正的操作的大致详细的指示。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在通过主计算操控单元(5)的操纵的自动管理方式，使用装备牵引机(2)或至少挂接机械(3、3'、3”)之一的至少一地理定位天线(11、11')提供的数据。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在处理一个作业区之前，优选地在根据简单作业或复杂作业构成挂接装置(1)之后立即选定路径计算算法的参数，向主计算操控单元(5)指示牵引机(2)和涉及的挂接装置(1)的其他农用的挂接机械(3'、3”)的不同的功能性、结构和尺寸特征。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在所述铰接连接件(4、4'、4”)处具有呈围绕一竖直的和/或垂直于地面的旋转轴线枢转的性能的形式的至少一自由度，所述传感器(6、6'、6”)连接于所述铰接连接件(4、4'、4”)，提供指示围绕涉及的分别的旋转轴线的相应的铰接连接件(4、4'、4”)的构型的信号。
14.根据权利要求12和13所述的方法，其特征在于，下述特征和变量在路径的计算算法的选定参数阶段被提供：
－牵引机(2)的最大转向角，
－挂接装置(1)的组件(2、3、3'、3”)的最大宽度，
－操纵时所希望的前进速度，
－牵引机(2)的转向轮的最大转弯角速度，
－挂接装置的组件(2、3、3'、3”)之间的最大弯折或枢转角，
－挂接装置(1)的一个组件的后桥与下一个与之连接的组件的挂接点之间的距离，
－一个挂接组件的后桥与其挂接于前一个组件的挂接点之间的距离，
－由挂接装置(1)形成的运动装置的组件的间距，
－转弯方向(右转弯方向或左转弯方向)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：选定路径最佳化算法的参数，指定所希望的最佳化任务，如例如作业时间最小化、挂接装置(1)的组件(2、3、3'、3”)之一在操纵期间经过的距离最小化、和/或以操纵空间为特征的至少一个几何尺寸最小化，至少一个几何尺寸如例如在折回情况下存放场的宽度。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在折回管理的情况下，通过指示执行限制条件，如例如指定整地或耕作区域的入口处和/或出口处，或者指定存放场的相当于挂接装置(1)的最宽的农用的挂接机械(3、3'、3”)的作业宽度的一定倍数例如2倍或3倍的最大允许宽度，选定路径最佳化算法的参数。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在根据计算的最佳规定路径执行控制操纵时，使用不同的传感器(6、6'、10)提供的数据，所述传感器安装在牵引机(2)和/或农用的挂接机械(3、3'、3”)上，和/或连接于挂接装置(1)的组件(2、3、3'、3”)之间的不同的铰接连接件(4、4'、4”)。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在根据计算的最佳规定路径执行控制操纵时，使用地理定位系统提供的数据，所述地理定位系统中至少一个相应的天线(11、11')安装在具有主计算操控单元(5)的农用的挂接机械(3)上、挂接装置(1)的另一个农用的挂接机械(3'、3”)上或者牵引机(2)上；如有必要测定与推荐的规定路径的偏差并显示所述偏差，甚至必要时进行计算和向操作人员指示补偿测量结果和/或自动修正所述偏差。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在于：在主计算操控单元(5)的控制下，通过向牵引机(2)的动力操控界面(12)传送所述主计算操控单元的指令，实施所述操纵，尤其是控制使所述牵引机(2)转弯、加速和制动的系统。
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