CN115404843A - 控制自行式地面压实机的行驶运行的方法以及地面压实机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助于控制单元(10)控制自行式的地面压实机(1)的行驶运行的方法,所述控制单元向地面压实机(1)的行驶驱动系统规定行驶控制信号。可以设置使地面压实机(1)在操作者模式中运行,在这个模式中由操作者通过可手动操作的输入装置(7)将给定的行驶预设发送给控制单元(10)中并由控制单元以行驶控制信号的形式将其发送地面压实机(1)的行驶驱动系统传递。本发明此外还涉及一种地面压实机,尤其是板式振动器或沟槽压路机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制自行式的地面压实机的行驶运行的方法以及地面压实机、特别是用于实施根据本发明的方法的地面压实机。
背景技术
原则上,地面压实机具有广泛的应用范围并且已知在建筑措施的范围内由于其自重(静态压实)或由于附加作用的压实装置(动态的压实装置,例如不平衡激振器)用于压实地基。自行式的地面压实机的特点在于,这种地面压实机具有驱动装置,所述驱动装置提供地面压实机的运行所需的驱动能量。在这种情况下,地面压实机本身因此例如借助于内燃机和/或电动机产生用于行驶运动和转向运动所需的驱动能量。驱动装置可以具有行驶驱动器,所述行驶驱动器驱动地面压实机沿行驶方向运动。这里,行驶方向指的是地面压实机的当前的运动方向。所述运动方向可以指向向前或向后方向。向前方向可以根据定义确定。这种地面压实机此外也是可转向的。由地面压实机本身驱动的转向运动可以通过行驶驱动器或借助转向驱动器来进行。为此,在现有技术中记载了不同的转向方案,如例如铰接式转向、履带式转向或由不平衡激振器的运动协调形成的转向。这里重要的是,在本申请中“可转向的”表示由地面压实机本身驱动的转向运动,而不是由操作者对地面压实机施加力作用而实现的转向运动。行驶驱动装置可以例如是行驶驱动马达,尤其是液压或电动马达,所述驱动马达驱动在地面上滚动的行驶装置、如车轮或碾轮绕水平的旋转轴线的旋转运动。这些机器通常包括一个或多个基本为鼓状和在地面上滚动的碾轮作为地面接触装置。例如在DE102010014902A1中公开了这种所谓沟槽压路机形式的机器。补充或备选地,驱动马达还可以驱动不平衡激振器,此时所生成的离心力也可以产生沿行驶方向的向前运动。例如在所谓的板式抖动或振动器中使用这种方式,所述板式抖动或振动器的地面接触装置通常是停放在地面上的压实板。例如在DE102012017777A1中记载了这种地面压实机。
此外还已知所谓的坐式地面压实机,所述坐式地面压实机基本特征在于,操作者在操作过程中坐在机器本身上,操作机器并与它一起行驶。这种机器例如也在DE102012017777A1中公开。备选于此,还有手持式的地面压实机,在这种地面压实机中,操作者在这种机器的运行中走在地面压实机后面,并且例如通过舵杆或导向架操纵地面压实机或者预先规定其他的操作输入,如主要在EP2947205A1中记载的那样。在现有技术中,遥控地面压实机也是已知的,这种地面压实机基本特点在于,位于地面压实机近处的操作者可以通过遥控器至少部分地在驾驶和转向预先设定方面控制机器。这例如也由DE102010014902A1中已知。这种机器通常也归入所谓的手持式地面压实机的类别。
尤其是在狭窄空间条件下和/或在长路径上作业时,地面压实作业通常对操作人员提出了更高的要求。将这两个困难特别明显地结合在一起的应用情况就是对沟槽中的地面的压实,如在长路径上建造管道、其它路线、隧道等时出现的压实。沟槽最终是伸长的地面凹陷,所述地面凹陷大部分沿其纵向延伸具有沿竖直方向从沟槽底部在一定程度上平直或倾斜突起的侧壁。这里,两个沟槽壁部相互间的水平距离限定沟槽宽度。沟槽的深度反映沟槽底部或沟槽床沿竖直方向上到侧壁上端的距离。沟槽也可以至少部分地在竖直方向上向上由沟槽盖覆盖。出于安全原因有利的是,操作者不与地面压实机同时停留在沟槽内部,则是有利的,以例如防止在同时狭窄的空间条件下地面压实机与操作者发生碰撞。此外,在使用内燃机时废气在沟槽内集聚。因此,一个典型的应用情况设定,位于沟槽外的操作者通过遥控或远程控制操作位于沟槽内的地面压实机,并经在较远的路段上与地面压实机一起移动。尤其是在作业路径长的情况下,相应的操作者会认为这是让人疲惫的。
发明内容
在此基础上,本发明的目的现在是,给出特别是在沟槽内进行压实作业时改进地面压实机运行的可能性。
所述目的通过根据独立权利要求的用于控制自行式的地面压实机的方法以及地面压实机来实现。优选的改型方案在从属权利要求中给出。
本发明的一个方面涉及一种用于借助于控制单元控制自行式的地面压实机的行驶运行的方法,所述控制单元向地面压实机的行驶驱动系统预先规定行驶控制信号。根据本发明的方法此时尤其适用于控制自行式沟槽压路机或自行式板式振动器的行驶运行。
当前相关类型的地面压实机包括地面接触装置,通过所述地面接触装置接触并压实待压实的地基。此外,还存在行驶驱动装置,所述行驶驱动装置由自己的动力驱动地面压实装置的行驶运动。为此,例如可以使用至少一个电动或液压马达或附加于主驱动机组的驱动传动装置。地面压实机自行式运行所需的驱动能量可以通过主驱动机组/例如内燃机、电动机、燃料电池等在地面压实机的运行中在地面压实机上产生或借助于蓄能器、例如电能的存储装置携带。可以理解的是,根据结构形式,可以使用中间连接的传动装置,如变速器等。也可以使用混合式主驱动机组。
由所述类型的地面压实机的这种基本结构出发,特别是沟槽压路机的特征在于,所述沟槽压路机包括至少两个分别绕水平且横向于作业方向延伸的旋转轴线可旋转的并且沿作业方向前后相继设置的地面压实滚筒/压碾,所述地面压实滚筒的外周面可以是光滑的或例如构成有所谓的羊足。一个或两个所述滚筒包括行驶驱动马达,特别是液压马达或电动机,所述行驶驱动马达驱动相应的滚筒绕旋转轴线转运。也可以将多于一个滚筒并排设置在一个所述旋转轴线的高度上。已知的沟槽压路机可以具有一体式的机架或多部分式的机架,这种多部分式机架例如包括铰接接头相互连接的前机架和后机架。这种沟槽压路机的驱动能量通常通过内燃机提供,所述内燃机在下游驱动一个或多个液压泵和/或发电机以产生液压和/或电能。也可以设想电动式的运行,在这种运行中沟槽压路机例如携带电能储存器。沟槽压路机也可以包括燃料电池,用以产生电能。在滚筒中可以设有不平衡激振器。在这种情况下,地面接触装置以鼓形滚筒的形式构成。
与此相对,板式振动器不包括在地面上滚动的压实滚筒,而是包括通常构造成基本上板状的地面接触元件作为地面接触装置。在这种机器中,通过对现有的不平衡激振器进行相应的设置按本身已知的方式产生沿行驶方向的推进运动。现有的不平衡激振器可以例如通过液压和/或电动的驱动马达和/或通过与主驱动机组处于驱动连接的驱动传动装置进行驱动。为了向所述驱动马达供应能量和/或为了驱动不平衡激振器,作为主驱动机组也可以设有内燃机,用于驱动例如发电机和/或液压泵或者用于直接驱动,或者设有用于电能的储存装置。也可以采用燃料电池或类似物。
此外,所述类型的地面压实机还包括控制单元,借助于所述控制单元将所接收的运行输入、例如行驶方向、速度和/或转向指令转换成具体的行驶控制信号,通过所述行驶控制信号由所述控制单元控制驱动系统的组件,如例如转向致动器、不平衡激振器的驱动马达和/或行驶马达等。因此,驱动控制信号是指由控制单元产生的控制信号,通过所述控制信号控制地面压实机的受驱动的组件的运行。这里,行驶控制信号综合了控制单元的控制地面压实机的行驶运行的控制信号。这例如是涉及行驶方向(例如,前进、后退、转弯行驶等)和/或行驶速度(例如,加速、制动、停止等)的变化的控制信号。
根据本发明现在可以设定,所述地面压实机允许较为传统的运行模式,在这种运行模式中,地面压实机的运行尤其是在行驶预设、例如行驶方向和/或速度和/或转向命令方面通过由操作者通过适当的输入装置手动给定的输入进行。在这个下面称为“操作者模式”的运行模式中,将由操作者将通过能手动操作的输入装置给定的行驶预设传送给地面压实机的控制单元,并由所述控制单元以行驶控制信号的形式发送给地面压实机的驱动系统,以便实际控制机器本身。为此,特别是通过输入装置的直接安装在地面压实机上的操作元件和/或借助于遥控系统来进行输入,所述遥控系统包括由操作者携带的遥控器作为输入装置,所述遥控器通过优选无线的信号传输连接与地面压实机本身信号连接。例如在DE102010014902A1中公开了这种远程控制系统。
现在,根据本发明的方法以及还有根据本发明的地面压实机的特别之处在于,尤其是除了前面所述和本身已知的操作者模式以外,这种机器控制尤其是还实现了所谓的自主模式。运行模式“自主模式”的特征在于,机器的控制单元独立于通过能手动操作的输入装置进行的输入或在没有这种手动给定的行驶指令的情况下自行产生行驶预设,并且以行驶控制信号的形式将所述行驶预设传送给地面压实机的驱动系统。因此,在自主模式中,地面压实机在行驶速度方面以及尤其是也在行驶方向方面开始进行前进运动和/或继续所述前进运动和/或改变所述前进运动,而不需要操作者为此进行输入。换句话说,在自主模式中,控制单元因此会在行驶方向和行驶速度方面自行作出决定,而不需要由操作者事先为此进行手动指令输入。现在重要的是,所述控制单元将在自主模式中运行地面压实机的可能性与以下条件相关联:在地面压实机旁边存在至少一个侧壁。由此应确保了,在理想情况下,只有当地面压实机位于地面凹陷、尤其是在沟槽中时,才由控制单元许可和许可自主模式。因此设定,只有和/或只要地面压实机的侧壁探测装置在沿横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向的区域中检测到存在相对于地面压实机的停放面突起的侧壁,控制单元才会许可地面压实机在自主模式中的运行。这可以意味着,侧壁从停放面直接突起。由此,地面压实机在自主模式中运行的可能性与外在因素、具体地与探测到地面压实机旁边存在至少一个侧壁相关。由此,只有探测到沿行驶方向观察在机器旁边存在至少一个侧壁时,才许可机器在自主模式中的运行。对于地面压实机在自主模式中的运行,沟槽或沟槽内部空间的作业环境被视为是相对安全的,因为一方面这个工作环境在地理上是明确界定的,并且通过至少一个,理想地两个彼此相对的侧壁在空间上被明确地限定,另一方面,碰撞的风险是最小的。此外,如下面详细说明的那样,也可以较为可靠地监视沟槽内部空间。由此,借助于侧壁探测装置确保了,控制单元只在这种作业环境下才允许自主模式。侧壁探测装置和控制单元为此相互通信。这里可以设定,所述侧壁探测装置自行评估一个或多个测量值,并向用信号通知控制单元存在或不存在至少一个侧壁。但备选或补充地也可以设定,这种评估由控制单元本身进行和/或侧壁探测装置是控制单元的一部分。
原则上,借助于所述侧壁探测装置可以在地面压实机的两个侧面中的至少一个侧面实现对侧壁的存在的检测。在本申请中,“侧面”指的是地面压实机的相对于当前的向前行驶方向的右侧或左侧。当然,典型的沟槽的特征通常在于,所述沟槽具有两个、此外通常沿纵向方向基本上相互平行延伸的、伸长的、沿竖直方向上从沟槽底部突起的侧壁。因此,也优选的是,如果只有当侧壁探测装置在沿横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向的区域中检测到在地面压实机的两个侧面同时分别存在从地面压实机的停放面突起的侧壁时,才许可自主模式。因此,控制单元此时尤其是优选构造成,只有在侧壁探测装置探测到同时在两个侧面存在侧壁时,所述控制单元才允许在自主模式中行驶运行。通过在地面压实机两个彼此相对置的侧面(即“右”和“左”)上同时检测到侧壁,可以更精确地识别作业环境“沟槽”,从而实际上只有当地面压实机实际上也处于沟槽中时,控制单元才会更可靠地允许自主模式。
在地面压实机在自主模式中的实际运行中,现在可能出现的是,在沿行驶方向继续行驶运动时,由侧壁探测装置在一个侧面或两个侧面突然确定缺少侧壁,或者不再能探测到存在侧壁。此时优选设定,当地面压实机处于自主模式时,如果侧壁探测装置不再探测到从地面压实机的停放面突起的侧壁的存在,则由控制单元实现停止行驶运行。由此例如确保了,经由斜坡从沟槽中驶出的地面压实机在沟槽之外不是在自主模式中进一步继续其运动,而是此时例如停留原地(并且然后例如只能再次在操作者模式中继续运动)。
当然,在地面压实机在自主模式中的实际运行中,也可以考虑这样的状况,在这些状况中,在沟槽内部也会出现侧壁的中断,而沟槽没有结束,而是进一步继续。例如在沟槽的内部出现分支时可能就是这种情况。同样也可能存在于侧壁中的凹部、如例如引出的管线等可能导致在沟槽侧壁表面中出现过渡性中断。现在期望的是,处于自主模式的地面压实机在侧壁的面中出现这种中断时在自主模式中不是每次停下来,从而“悬停”在这种位置处。为了规避这个问题,可以设定,控制单元具有补偿功能,借助于所述补偿功能,即使在通过侧壁探测装置探测到侧壁存在的短的和过渡性的中断时,也可以使地面压实机继续在自主模式中运行。为此,例如在自主模式中行驶运行时,当突然失去由侧壁探测装置对侧壁存在的检测确认时,控制单元可以与时间和/或路径相关地继续使自主模式中的行驶运行继续进行。这意味着,首先必须发生对突然失去侧壁存在的检测确认。因此,“突然”是指瞬间的检测确认丢失。如果例如所确定的到侧壁的侧向距离在行驶方向上缓慢增加直到达到一个点,在这个点,侧壁探测装置不再检测到侧壁,因为例如侧壁朝侧面越来越平地下降,或者侧壁到所用传感器的距离超出传感器的检测范围,则不会触发补偿功能,因为这种丢失不是突然发生的。因此,在路程方面,“突然”应理解为在“几厘米之内”的含义。“与时间和/或路径相关地行驶运行继续进行”是指,在突然失去对侧壁存在的探测确认后,地面压实机在预定的时间和/或路程间隔(容差范围)内使行驶运行继续持续,所述间隔可以是出厂时预先设定的和/或可以是能由操作者调整的。如果侧壁探测装置在这个容差范围内再次探测到侧壁的存在,例如在通过沟槽分支之后,则地面压实机仍保持处于自主模式中并进一步继续其运行。相反,如果容差范围结束而没有(尤其是通过此前探测到侧壁中断的相应传感器)重新探测到侧壁的存在,则控制单元结束自主模式并且使机器例如自动停下或甚至自动关闭。此外,补充或备选地也可以设定,对于侧壁探测装置突然不再能探测到侧壁存在的情况,当并且尤其是也是只有侧壁探测装置在其它位置探测到侧壁的存在时,控制单元才仍然继续使自主模式中的行驶运行继续进行。特别具体地,这可以意味着,例如,在突然失去对地面压实机的一个侧面、例如右边的侧壁存在的探测确认时,当侧壁探测装置仍确定在另一个侧面上的、在当前示例中因此在地面压实机的左侧的侧壁仍然存在时,地面压实机的自主运行才继续进行。同样,这也可以优选路程和/或时间相关地利用容差范围限定,并且为了避免地面压实机在自主模式中的停止,由此要求在确定的时间间隔和/或确定的路程之内重新探测到地面压实机的两个侧面上的侧壁。补充或备选地,对于确定在地面压实机的两个侧面上存在的侧壁的变型方案,还可以设定,侧壁探测装置在多个沿行驶方向的相继地和/或相叠地位置上探测在至少一个侧面上侧壁的存在。在这种情况下也可以使用具有上面所述原理的补偿功能。进一步补充或备选地,还可以设定,由控制单元根据所确定的传感器数据和/或相应数据的外部设定,利用计算机生成壁和/或壁走势的虚拟模型。此时,在使用这种虚拟模型情况下,可以推导出壁中断是否处于“小的”范围或可忽略的壁中断、例如分支部的范围内。
但补偿功能也可以通过对由侧壁探测装置在行驶方向上向前和/或在竖直方向上所探测的侧壁区域进行适应性调整来实现,例如也可以通过适当地设计对侧壁探测装置的检测角度来实现。这样,例如可以设定,侧壁探测装置不仅检测位于与地面压实机行驶方向正交的水平平面中并因此位于机器高度上的侧壁区域,而且例如同时也在行驶方向上前瞻性地部分地检测还位于地面压实机之前的侧壁区域。这例如可以通过一个或多个传感器的检测范围相应的倾斜定向来实现,使得所述一个或多个传感器具有这样的检测范围,所述检测范围从地面压实机出发朝侧壁的方向和沿行驶方向向前延伸,并且由此向前和倾斜向外延伸。这里,也可以计算虚拟壁模型并将其用作决策基础。
不同的情景是可能的并且是优选的,在这些情景中可以设定,由控制单元自动触发处于自主模式中的(且行驶中的)地面压实机的停机。这样,尤其是从地面出发确定,例如在所述侧壁探测装置探测到所探测的侧壁的竖直高度低于预定的极限值时,进行自主模式中的行驶运行的停止。特别优选的、保持自主模式不应该低于的壁高至少为30cm,尤其是至少50cm。也可以设定,这样的极限值是可参数化的并且因此可由用户手动给定。由此,在这个功能中,侧壁探测装置不仅检查地面压实机旁边原则上是否存在侧壁,并且同时也检查是否存在所探测的侧壁区域预先规定的最小高度。以这种方式,例如可以确保,地面压实机在经由坡道驶出沟槽时仍自动在沟槽内部停下。补充或备选地,在所探测的侧壁沿横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向与地面压实机的水平距离超过预先规定的极限值时,可以设定自动使在自主模式中的地面压实机停止。例如在地面压实机从沟槽中驶出和/或从沟槽中驶入大型基坑时,则可能出现这种情况。这两种情景的特征在于,沟槽压路机从沟槽内部的较为均匀且空间有限的环境运动到另外的环境。在这里相应优选的是,地面压实机的控制单元此时中断自主模式中的运行,使得地面压实机的前进运动此时优选只能在操作者模式中进行,或者备选地在自主模式中逆转并且使地面压实机沿相反的方向继续行驶。最后,补充或备选地可以设定,当所探测的侧壁沿横向于地面压实机向前行驶方向的水平方向的水平距离低于预先规定的极限值时,触发在自主模式中的地面压实机的停止。这种停机也可以是能参数化的并且由此可以是能由操作者手动预设的。由此,利用这个功能尤其可以避免地面压实机在自主模式中与侧壁相撞,或与使得可以与侧壁始终保持最小或安全距离。
补充于根据本发明存在的用于通过控制单元许可地面压实机在自主模式中的运行、尤其是行驶运行的最低前提条件,可以由控制单元查询其他因素,以便首先允许在自主模式中运行。这样,例如优选的是,只有当所述侧壁探测装置确定探测到的侧壁的竖直高度超过预定的极限值(尤其是从地面出发确定)时,才由控制单元许可自主模式中的行驶运行。特别优选的至少应存在的壁高至少是30cm,尤其是至少50cm。也可以设定,这个极限值是能参数化的并且由此可以是能由用户手动预设的。这里由此确保了,当前在地面压实机旁边由侧壁探测装置确定的侧壁具有最小高度。所述最小高度例如优选以定义成,使得所述最小高度根据具体的机器至少具有这样的尺寸,即,使得地面压实机本身无法越过所述侧壁。以这种方式确保了,地面压实机在自主模式中不能朝侧面从沟槽内部冲出。补充或备选地也可以设定,只有当侧壁探测装置确定所探测到的侧壁沿横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向的水平距离低于预先规定的极限值或预定最大距离时,才会实现通过控制单元许可在自主模式中的行驶运行。所述极限值也可以在出厂时固定地确定或者优选地可以是能手动调整的。由此,借助于这个附加的限定,将在自主模式中的运行限制在确定的最大沟槽宽度上,由此这里最终还确保了,只有在地面压实机定位在沟槽中时,也才实际上由控制单元许可自主模式。也可以与最小沟槽宽度相关地补充或备选地限制自主模式中的运行。因此,可以例如要求,只有当最小沟槽宽度等于最大机器宽度加10%时,才能进行自主运行模式。
如果地面压实机在自主模式中运动,则理想地应采取用以防止机器在自主模式中发生碰撞的措施。为此,例如可以设定,探测位于沿地面压实机当前行驶方向和/或反向于行驶方向存在的障碍物,尤其是探测从地基上突起的和/或沿行驶方向位于机器的竖直高度中和/或水平宽度中的障碍物。这种探测可以借助于障碍物识别装置进行,所述障碍物识别装置例如包括距离传感器、扫描仪、带有适当的图像处理软件的摄像头等。现在设定,特别是当障碍物识别装置识别到沿行驶方向和/或反向于行驶方向存在的障碍物时,控制单元停止自主模式中的行驶运行。独立于自主模式也可以设定,至少在地面压实机处于行驶运行中时,障碍物识别装置在操作者模式中也是激活的并且例如在识别到位于行驶路径上的障碍物时也使地面压实机在操作者模式中的行驶运行中断。
根据希望的地面硬度并且根据地面材料,地面压实作业需要由地面压实机进行多次碾压,以达到希望的压实程度。因此,很常见的是,地面压实机经常反转地运行,或沿一个路段多次往复行驶,此时各个碾压轨迹具有和/或没有侧向偏移。出于这个原因,优选也可以这样来改进根据本发明的方法,即在地面压实机在自主模式中沿一个行驶方向运动时,由控制单元自动生成和控制倒车指令,通过所述倒车指令将所述行驶方向切换到相反的行驶方向。例如可以设定,当探测到沿行驶方向存在实际障碍物并且优地同时反向于当前行驶方向没有探测到障碍物时,才由控制单元启动倒车过程。
例如当地面压实机驶向例如在沟槽末端处的沟槽壁时,就会出现这种情景。补充或备选地,地面压实机也可以触及虚拟的障碍物。在这里,虚拟的障碍物是指外部或内部预先规定的路径限制,如例如可以由所谓的地理围栏应用程序预先规定的路径限制。可以理解的是,在这种情况下,地面压实机包括适当的用于识别和评估相应的预设的检测装置。在地理围栏应用程序的情况下,这例如意味着,通过卫星导航系统和/或通过移动无线电系统和/或本地定位系统对地面压实机进行的定位,并将位置确定信息与预先规定的允许的运动区域进行比较。补充或备选地,当达到手动规定的行驶线路的终点时,也可以由控制单元启动倒车指令。
此外,补充或备选地也可以设定,当识别到由地面压实机借助于探测装置可探测到的外部标记元件时,在自主模式中由控制单元启动例如倒车过程和/或其它机器功能/反应。由此在这个方法改进方案中设定,将至少一个能由地面压实机探测和评估的标记定位在场地中,所述标记以可以由地面压实机解码的形式代表不同的功能和/或指令和/或条件。这里首先重要的是,所述地面压实机包括识别装置,借助于所述识别装置地面压实机在行驶中可以识别和解码所述至少一个定位在场地中的标记。由识别装置和能通过所述识别装置识别的标记组成的系统理想地构造成,使得由此在地面压实机进行中的作业运行中可以自动和非接触式地识别一个或多个标记。所述至少一个标记和所述识别装置形成相互兼容的作用配对。所述标记例如可以是能光学检测的标记,如带有数字和/或颜色编码的铭牌、也喷涂到地面上或墙壁上的颜色标记、光电可读的代码,如QR码或条形码,或类似物。在这种情况下,地面压实机包括至少一个适当的检测装置,如例如带有适当的图像处理软件的摄像头和/或扫描仪等。所述标记也可以涉及非光学的检测原理,例如采用RFID技术的检测原理。此时,所述至少一个标记优选是RFID应答器,而机器侧的检测装置是适当的发射和接收单元。此时,所使用的外部标记元件特别是相对于行驶路段可以是点状的标记,如在场地中放置的RFID应答器和/或标牌,或者是沿行驶路段分布地延伸的标记。
因此,也优选的是,当能由地面压实机借助于检测装置探测到的外部标记元件的探测去;确认中断时,由控制单元启动地面压实机的倒车过程或使行驶运动停止。由此,在这个实施方案中,如果连续或者在确定的时间段和/或路程段之内检测到标记,则设定,使地面压实机进一步继续其行驶运行。如果所述检测确认中断或至少关于确定的时间和/或路程段没有及时地进一步接续,则优选相应地设定,此时使机器停止或甚至启动倒车过程。
关于启动自主模式中的地面压实机的倒车过程的具体控制流程,原则上也可以采用不同的处理方案。可以例如直线地启动倒车过程,只要地面压实机在启动的倒车过程中沿相反的行驶方向在相同的行驶路段上运动返回。备选地也可以设定,地面压实机随着倒车过程的启动以这样的方式引入轨迹偏移,使得地面压实机的运动轨迹在向后方向上持续,这个运动轨迹水平于和垂直于行驶方向地相对于地面压实机在向前方向上的运动轨迹横向偏移例如预先规定的量。在这种情况下,由此,倒车过程同时也包括由地面压实机的控制装置控制的转向运动。
补充或备选地也可以设定,例如在中央站、遥控器上,通过网络界面,在智能手机和/或平板电脑上等,对行驶轨迹和/或一个或多个与地面硬度相关的测量值进行记录、存档和/或显示。也可以在机器本身上设置显示器。
对于根据本发明的方法,现在特别优选地设定,对于由地面压实机自主地启动和/或执行的功能,或对于处于自主模式的地面压实机,始终设定,由地面压实机或最终由控制单元接收的手动操作输入相对于所有自主功能具有等级上的优先权。由此,以这种方式,借助于能手动操作的输入装置提供了一般性的超控,这种超控确保了,在最终结果上,操作者始终可以否决(überstimmen)自主模式。对地面压实机当前处于自主模式的情况,现在可以设想不同的变型方案,即:在这种运行状态下如何由用于控制地面压实机的控制装置处理所接收的手动输入。这样例如控制装置可以实施这个实际的具体的手动操作输入。如果操作者例如在地面压实机在自主模式中运行时通过能手动操作的输入装置规定了向左的转向运动,则控制装置就会执行这个指令并导入地面压实机向左的转向运动。另一方面,至少只要在地面压实机在自主模式中运行时,任何通过手动输入装置进行的输入都由机器侧的控制装置解释为外部停止命令,例如关于纯行驶运动的或者也伴随这同时关闭驱动马达的停止命令并相应地启动。也可以设定,当地面压实机处于自主模式时,操作者给出“高等级的”指令。特别具体地,这例如可以意味着,操作者启动轨迹转换,在所述轨迹转换中,地面压实机以确定的方式和形式运动,例如以精确并排的行驶轨迹或以确定的重叠宽度重叠的行驶轨迹运动,此时由地面压实机自主实施轨迹转换。补充或备选地也可以设定,通过这种“高等级的”指令实现侧向转入到从第一沟槽走势分支出来的第二沟槽走势中,或转入从一个沟槽分支出来的另一个沟槽中。独立于此,尤其是还可以设定,在自主模式中的运行时,地面压实机不必总是与可手动操作的输入设备、例如遥控器处于信号连接。有利的是,此时,当地面压实机处于自主模式时,与遥控器的信号连接的中断由此不会导致地面压实机的运行中断。相反,对于操作者模式有利的是,在与遥控器的信号连接中断时,为安全起见,自动停止处于行驶运行中的地面压实机。
对地面压实机的操作者可能有利的是,操作者尤其是在地面压实机处于自主模式时能够理想地基本上与地点无关地获得关于地面压实机的当前运行状态的图像。因此也优选的是,至少在以自主模式运行期间并且优选也在控制单元在操作者模式中确认存在许可自主模式的外部前提条件时,控制单元控制显示装置,所述显示装置构造成,使得所述显示装置成向操作者显示地面压实机的运行信息。所述运行信息理想至少部分是实际值信息或实时信息。当然,控制单元由此也可以向显示装置发送关于地面压实机的完整运行、即包括自主模式和操作模式的运行信息的显示。运行信息本身的显示可以直接在地面压实机本身的显示设备上进行,和/或通过由控制单元和适当的传输装置(优选无线地,例如通过无线电连接)将相应的信息传送到定位在地面压实机外部的显示装置上来实现,所述显示装置例如是在中央调度台和/或移动遥控器的范围内的显示装置。这里可以显示的相关信息优选涉及例如以下显示内容:是否满足在自主模式中运行的许可前提条件和/或不再满足在自主模式中运行的许可前提条件。由此,借助于这样的显示,操作者例如可以确定,操作者本来是否可以从操作者模式切换到自主模式,和/或确定,机器例如由于不再满足许可前提条件的情况已经停止了原本处于自主模式的地面压实机,这例如是因为,不再探测到侧壁。补充或备选地,控制单元可以这样控制显示装置,使得所述显示装置显示,地面压实机是否正在自主模式中和/或操作者模式中运行。此外补充或备选地,借助于所述显示装置可以由控制单元显示,是否存在和/或不再存在与遥控器的有效信号传输连接。还可以显示当前的运行参数。这涉及到例如显示当前的行驶方向、行驶速度、油箱加注液位、激振器单元的激活状态等。此外补充或备选地,也可以由控制单元将借助于侧壁探测装置和/或障碍物识别装置所确定的数据和评估结果发送给显示装置,如例如当前的摄像头图像、尤其是沿横向于地面压实机的行驶方向的水平方向上的距离数据等。最后,此外补充或备选地,也可以显示地面压实机的当前位置,例如相对于通常由操作者携带的遥控器和/或在地图系统中例如基于GPS的位置。
关于显示运行信息的具体方式和形式,根据信息的具体类型,可以使用不同显示方式,也可以组合使用这些显示方式。在此,例如在使用相应的信号灯和/或显示器、例如触摸屏情况下,尤其是光学显示已经得到验证。但补充或备选地,也可以同时包括使用声学显示方式,尤其是当意外事件发生时,尤其是中断正在进行的自主模式或至少停止处于自主模式中的地面压实机的行驶运动的事件(例如当碰到障碍物时)。此外,补充或备选地,尤其是当操作者使用遥控器时,例如借助于布置在遥控器中的触觉可感知的信号装置,如振动装置,也可以使用触觉可感知的显示。
控制单元也可以具有预测功能。预测功能的特征在于,自主模式中,所述预测功能与路径和/或时间相关地预测地面压实机未来可能的运行行为。这尤其可以基于当前可用的运行信息来完成,尤其是关于通过侧壁探测装置所确定的信息,和/或基于沿行驶方向向前和/或向后检测的提供沿行驶方向和/或反向于行驶方向的距离信息和/或其他环境信息的传感器进行,和/或基于虚拟的壁模型或甚至环境模型进行。因此,这种预测功能使得能够例如预测在自主模式中的地面压实机的行为和向操作者提供相应提早的信息。以这种方式,可以例如与路径和/或时间相关地,在实际到达位于行驶路径上的障碍物之前通知操作者,并且操作者准备其相应的反应。补充或备选地,这种预测功还使得能够例如显示地面压实机未来的行驶路径,尤其是叠加到当前由地面压实机所记录的摄像头图像中。总体上,借助于所述预测功能,例如可以降低自主模式中发生中断的潜在比例。
此外,根据本发明的方法可以包括计划步骤,在所述计划步骤中,确定由控制单元确定的到待压实的地面场地上的行驶计划。这个要行驶完成的运动计划实现了高效的且有针对性的作业过程。这里可以确定其他的标准,如重叠路线、要达到的地面硬度等。要压实的地面场地可以从外部给定,例如由操作者根据位置数据给定,或者由地面压实机本身确定。
本发明还涉及一种自行式的地面压实机,所述地面压实机包括驱动单元,通过所述驱动单元至少提供地面压实机的行驶运行所需的驱动能量。因此,所述驱动单元在当前情况下是指地面压实机的主驱动机组。所述主驱动机组例如可以是内燃机或电动机。为了给主驱动机组供应能量,所述地面压实机可以携带燃料箱和/或电能储存单元。地基的实际压实借助于地面接触装置进行,例如利用在地面上滚动的滚筒或地面接触板进行。根据本发明的地面压实机此外还包括控制单元,所述控制单元控制地面压实机的行驶运行。由此,所述控制单元是指这样的装置,所述装置向地面压实机要控制的各个机组,如例如行驶马达、激励装置、转向致动器等发送相应的控制指令。这种地面压实机由前面提及的文献已知。所述地面压实机优选是板式振动器或沟槽压路机。
当然,典型的沟槽的特征通常在于,所述沟槽具有两个、此外通常沿纵向方向基本上相互平行延伸的、伸长的、沿竖直方向上从沟槽底部突起的侧壁。因此,也优选的是,如果只有当侧壁探测装置在沿横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向的区域中检测到在地面压实机的两个侧面同时分别存在从地面压实机的停放面突起的侧壁时,才许可自主模式。因此,控制单元此时尤其是优选构造成,只有在侧壁探测装置探测到同时在两个侧面存在侧壁时,所述控制单元才允许在自主模式中行驶运行。通过在地面压实机两个彼此相对置的侧面(即“右”和“左”)上同时检测到侧壁,可以更精确地识别作业环境“沟槽”,从而实际上只有当地面压实机实际上也处于沟槽中时,控制单元才会更可靠地允许自主模式。
根据本发明的地面压实机此外还包括一个侧壁探测装置。所述侧壁探测装置构造成,使得所述侧壁探测装置在横向于地面压实机的向前行驶方向的水平方向上的一个区域中可以检测到相对于地面压实机的停放面在竖直方向上突起的、尤其从地面出发在竖直方向上突起的侧壁的存在。因此,在本申请中,地面压实机的“侧面”指的是相对于当前的向前行驶方向水平观察地面压实机的右侧或左侧。相应地,“侧壁”是指位于地面压实机右侧或左侧的壁部,从而地面压实机在行驶方向上沿所述侧壁行驶。借助于所述侧壁探测装置,地面压实机或控制单元可以检查,在地面压实机的当前位置上,参照地面压实机的行驶方向在地面压实机旁边是否存在侧壁。换句话说,所述侧壁探测装置构造成用来探测地面压实机旁边的侧壁的存在。在此基础上,控制单元此外还构造成,使得所述控制单元控制地面压实机在自主模式中的行驶运行。可以设定,备选地也可以在操作者模式中运行地面压实机。在操作者模式中,由操作者通过控制单元的能手动操作的输入装置给定行驶预设,并由控制单元将所述行驶预设传输给要控制的机组。相反,在自主模式中,由控制单元本身给定行驶预设,并将其发送给要控制的机组。由此,在自主模式中,地面压实机自主或自动运动,而不需要操作者的主动指令输入。在这种情况下是由控制单元本身做出关于行驶运行的决定。现在重要的是,根据本发明的地面压实机此外还包括许可装置,所述许可装置构造成,使得所述许可装置许可或禁用自主模式。许可装置可以是控制单元的一部分,由此所述许可装置构成一种上级的虚拟决策机制。许可装置的任务在于,检查是否存在为地面压实机在自主模式中运行确定的最低前提条件。由此确保了,自主模式原则上只在下面还将详细说明的地面压实机的周边环境条件中才能实现。这里非常具体地设定,许可装置构造成,使得通过许可装置仅在以下运行状况下许可自主模式,在所述运行状况中,侧壁探测装置探测到同时存在至少一个横向于地面压实机的向前方向的侧壁。由此确保了,地面压实机在自主模式中不能任意地运行,而只能在这样的运行环境中运行,在这个运行环境中,所述地面压实机当前位于至少一个侧壁旁边,理想地位于两个相对置的侧壁之间,例如在沟槽中就是这种情况。
原则上,所述侧壁探测装置可以构造成,使得所述侧壁探测装置在地面压实机的两个侧面中的至少一个侧面上检查侧壁的存在。在一些情况下,这已经可以用作用于以下情况足够可靠的检查标准,例如地面压实机位于沟槽中,以便许可自主模式。但优选的是,侧壁探测装置构造成,使得所述侧壁探测装置同时地或交替地探测在地面压实机两侧是否分别存在一个侧壁,并且理想地此时由控制单元也将在地面压实机两侧的同时分别存在一个侧壁用作许可自主模式所要满足的标准。在此,同时探测是指,在地面压实机的两个侧面同时探测侧壁的存在。相反,交替检测是指在时间上交替地探测在地面压实机的两个侧面上侧壁的存在,如对于绕轴线摆动或旋转的传感器、例如2D和3D激光雷达传感器就可以是这种情况。下面还将更为详细地说明侧壁探测装置的可能具体设计方案。
现在有利的是,侧壁探测装置具有至少一个距离传感器,所述距离传感器在地面压实机上设置成,使得所述距离传感器在其观察方向和/或其检测范围上至少部分地倾斜于或平行于水平平面朝地面压实机的侧面定向。其中还包括这样的距离传感器,所述距离传感器的观察方向和/或检测范围水平地且垂直于地面压实机的行驶方向地延伸。由此,设置在地面压实机上的距离传感器首先是指这样的装置,所述装置优选构造成,使得所述装置从地面压实机本身出发沿确定的方向在的所定义区域内能够确定与从距离传感器、即从地面压实机出发沿所述确定的方向位于所述确定的区域内的物体的距离。这里,所述方向可以说是指距离传感器的观察或检测方向。从距离传感器出发,所述方向例如可以是基本上线性的,具体而言主要是测量射线的形式,或者例如基本上是圆锥形、扇形的等。在使用扫描的距离传感器情况下,根据定义,这里以所扫描的区域为基础。所述确定的区域尤其是在最大和/或最小的侧面距离上可以确定为到要探测的侧壁的最小允许的和/或最大允许的距离。一方面,这可以由所使用的距离传感器本身的测量能力来确定和/或在出厂时或由操作者通过相应的控制预设来限定。
为了检测在地面压实机的两个侧面上各一个侧壁的存在,现在有多种可能性。一方面,可以使用距离传感器,所述距离传感器的检测范围水平环绕地构成。在这种情况下适宜的是,将距离传感器定位在上侧,在一些情况下通过适当的支承装置、如例如支承杆在竖直方向上相对于其余的地面压实机向上偏移地定位。但为了在可靠的侧壁探测的同时中实现地面压实机希望的整体紧凑度,优选的是,所述侧壁探测装置具有至少两个距离传感器,所述距离传感器的检测范围至少部分地分别在朝地面压实机的两个侧面中的一个侧面的方向上定向。由此,给地面压实机的两个侧面中的每个侧面因此分别设置至少一个自己的距离传感器,从而通过彼此分开的距离传感器来实现在右侧和左侧是否存在侧壁的检测。这种实施行驶特别是带来这样的优点,即距离传感器在结构上不是沿竖直方向显露的,而是可以定位在地面压实机相应的侧壁的高度上。
为了使地面压实机在自主模式中的运行无故障地进行,有利的是,侧壁探测装置能够获得关于所述侧壁/各所述侧壁的存在的尽可能全面的信息。因此,在一个根据本发明优选的改进方案中还设定,侧壁探测装置在地面压实机的至少一个侧面具有至少两个距离传感器,所述距离传感器相对于彼此设置成,使得它们的检测范围沿地面压实机的行驶方向观察至少部分地前后相继地分布。在结构上这例如可以通过所述至少两个距离传感器的检测范围的相应定向和/或其在行驶方向上前后相继的定位来实现。补充或备选地,也可以设定,所述至少两个距离传感器相对于彼此设置成,使得它们的探测区域沿地面压实机的竖直方向观察至少部分地相叠地分布。为此,所述至少两个距离传感器的探测区域可以再次相应地定向,和/或所述距离传感器沿竖直方向观察相叠地定位地面压实机上。
对于地面压实机关于其检测范围、尤其是在朝向地面压实机的侧面方向上具有多个距离传感器的情况,所述距离传感器原则上可以基于相同的功能原理并且甚至也结构相同地构成。但也可能有利的是,所述至少两个距离传感器以彼此不同的方式执行距离测量,就是说,在这种情况下,不同的功能原理和/或例如测量波长范围(例如超声波和红外线)并且由此还有不同的任务相互组合,尤其是甚至检测至少相同的方向和/或彼此至少部分重叠的空间区域。这可以增加根据本发明的地面压实机的潜在使用范围,因为一些距离传感器可以更容易受到确定环境条件的影响,如亮度条件、空气中可能的灰尘负荷等,这在理想情况下通过与以另外的方式工作的距离传感器相结合而几乎可以得到补偿。非常具体地,为此例如可以设定,具有较大的楔形检测范围的超声波传感器检测较大的尤其是也沿竖直方向延伸的区域,并且同时设有检测至少部分重叠的区域的二维LRF(激光测距)传感器,这种传感器具有例如水平定向,这种传感器例如实现了较为准确的壁建模,并且由此例如使得能够检测到壁中断。
关于所使用的距离传感器的具体设计方案,可以采用广泛的范围。例如原则上这里可以使用机械式或以接触起作用的距离传感器,例如相对于地面压实机能摆入的测距臂或类似装置。在此,这个原理的基础是,机械式的距离传感器具有侧壁接触元件,所述侧壁接触元件相对于地面压实机的其余部分可相对运动地支承在地面压实机上,并在行驶运行中沿侧壁滑动。由此,在这种情况下,侧壁相对于地面压实机其余部分向侧壁接触元件施加移位压力,和/或触发侧壁接触元件相对于地面压实机其余部分的移位运动。此时,例如通过位置传感器、位移传感器/位移记录器等可以确定这个移位压力和/或这个移位运动。这可以由侧壁探测装置解释为确认侧壁的存在。但优选使用构造成用于非接触式地确定到侧壁的距离的距离传感器。所述传感器无接触地或没有物理接触地确定传感器和测量对象、在当前情况下是侧壁之间的距离。在当前情况下,这尤其可以是激光传感器、超声波传感器、雷达传感器、激光雷达传感器或者一个或多个相机,例如立体视觉相机或三维相机,所述相继具有适当的图像处理软件,使用结构光等,以便非接触式地确定距离。控制单元尤其是也可以包括用于评估图像数据的装置,并且以这种方式例如根据颜色和/或对比度和/或结构信息识别通过相机所拍摄的沟槽壁图像。这种对于沟壁壁特征性的信息可以是与地面材料、使得、地面材料的组成等相关的,并可以用于由控制单元由所拍摄的图像中对沟壁进行实际的计算机识别。
前面所述的侧壁探测装置的目的主要在于,确保地面压实机在自主模式中靠近至少一个侧壁并且理想地定位在两个沿行驶方向延伸的侧壁之间。但对于地面压实机在自主模式中的实际行驶运行有利的是,补充地存在构造成用于检测在行驶方向上位于地面压实机前面和/或后面的区域、尤其是检测地面压实机的行驶路径中的区域的至少一个传感器。由此,所述传感器是行驶路径检测装置或障碍物检测装置的一部分,其目的是检测和评估地面压实机的行驶路径,并识别位于行驶路径中的可能的障碍物,例如以便避免地面压实机与障碍物发生碰撞。这可以例如是在沟槽里的人等。关于这个传感器的具体设计方案,原则上可以参考前面关于侧壁探测装置的说明。这样,这里尤其是适当的距离传感器和/或照相机系统也已经得到验证。除了上面已经描述过的沿竖直方向显露地设置的适当的传感器的可能性之外,这里适宜的是,将所使用的至少一个传感器以其探测区域至少部分地在行驶方向上向前或向后定向,并且尤其是设置在地面压实机的前侧和/或后侧上。优选的是,相应使用的传感器以其检测范围这样定向,使得所述传感器检测在地面压实机前面位于行驶路径中的地面的至少一部分。补充或备选地有利的是,所述至少一个在行驶方向上定向的传感器与所述至少一个朝向右侧或左侧定向的传感器相比具有更小的张角/视角。
可以设定,障碍物识别装置的所述至少一个传感器和侧壁探测装置的至少一个传感器是一个共同的传感器或者是两个或多个单独的传感器,此时,这些传感器优选这样定位,即,使得其检测范围相互重叠地设置。这提供了这样的优点,即,冗余地检查关于行驶路径和/或侧壁的结论,从而更可靠地得出结论。各传感器的检测范围甚至可以这样相对于彼此定向,使得总体上获得尤其是在地面压实机的高度上环绕地面压实机的检测范围。此外,补充或备选地,尤其是在使用一个或多个照相机的情况下,借助于适当的软件,这里可以生成一个鸟瞰视角(“Birdview”)的虚拟图。
如已经针对根据本发明的方法说明的那样,本发明的一个优选的改进方案在于,所述地面压实机构造成,使得所述地面压实机在自主模式中自行识别、评估外部和/或虚拟的标记,并相应地由控制单元控制。因此,在装置方面优选的是,地面压实机包括一个用于理想地非接触式检测至少一个外部和/或虚拟标记的装置。关于外部和/或虚拟标记的可能的具体设计,请参考上述关于根据本发明的方法的解释。一个特别适当的检测装置可以例如是照相机、RFID扫描仪、光学扫描仪等等。
此外,根据本发明的地面压实机的一部分可以是用于显示以下运行参数中的至少一个或多个的显示装置,所述显示装置尤其是遥控器和/或调度站的一部分:
-自主模式打开和/或关闭;(同样适用于操作者模式);
-自主模式激活和/或停用;
-自主模式可用和/或不可用;
-当前识别到和/或未识别到侧壁的存在;
-至少一个当前确定的到由侧壁探测装置探测到的侧壁的距离(两侧等);
-识别到和/或未识别到沿行驶方向存在于地面压实机之前和/或之后的障碍物;
-存在活动和/或非活动的与遥控器的信号连接。
对于显示装置直接设置在地面压实机上并与其一起移动的情况,例如可以使用相应的显示灯/信号灯等。除了视觉显示外,尤其是也可以例如借助于警报器和/或喇叭发出声音信号。在遥控器和/或调度站的情况下,地面压实机通过适当的优选无线的信号传输连接与遥控器优选持续地或至少是间歇性地进行通信,并将相应的上述信息传输给遥控器。补充或备选地,这也可以根据要求由操作者进行。尤其是对于“遥控器”的情况,还可以设定,当在地面压实机和遥控器之间(或至少沿两个方向中的一个方向)不再存在建立中的信号传输连接时,则中止自主模式。对于具体的设计方案,为此可以连同本申请的进一步修改一起使用由DE102010014902A1已知的系统,即,地面压实机在遥控器和地面压实机之间的信号连接中断情况下至少停止,或由控制单元强行执行自主模式的中止。后者的后果是,在遥控器和地面压实机之间重新建立信号连接不会导致地面压实机在自主模式中的行驶运行继续,而是必须首先由操作者通过遥控器从操作者模式出发再次重新启动自主模式。但控制单元也可以构造成,使得在遥控器和地面压实机之间存在信号连接仅对于操作者模式是必要的,并且当地面压实机在自主模式中运行时,不需要从遥控器到地面压实机存在基本上处于备用状态的信号传输连接。
此外,还可以在地面压实机上设置一个或多个用于人员识别和/或显示已识别到人员的装置。
根据本发明的地面压实机优选是沟槽压路机或板式振动器,特别优选地分别具有一个遥控器。对于沟槽压路机尤其优选的是,所述沟槽压路机设计成铰接式的,并相应地具有通过铰接接头相互连接的前机架和后机架。此时进一步有利的是,侧壁探测装置构造成,至少在沟槽压路机的一侧分别在前车和后车上设有用于探测侧壁的存在的距离传感器。相反,对于板式振动器有利的是,所述板式振动器在每个侧面,即在右侧和左侧以及在前侧和后侧分别具有一个距离传感器。但有利的是,为了相对于关于行驶方向的右侧和左侧确定距离而设有至少两个传感器。
最后,本发明的另一个方面在于由根据本发明的地面压实机和移动遥控器组成的系统,所述地面压实机能通过移动遥控器手动地远程控制。本发明构思的主要方面在于,地面压实机优选构造成,使得所述地面压实机至少在自主模式中将信息发送给遥控器,如前面说明的那样。对此,相应地参考上述的解释。
最后,根据本发明的地面压实机和由根据本发明的地面压实机和遥控器组成的系统特别优选地构造成用于实施根据本发明的方法连同其优选的改进方案。
附图说明
下面将参照在附图中示出的实施例详细说明本发明。其中示意性地示出:
图1A示出沟槽压路机型的地面压实机的侧视图;
图1B示出图1A中的沟槽压路机的正视图;
图2A示出板式振动器型的地面压实机的侧视图;
图2B示出图2A中的板式振动器的正视图;
图3示出具有传感器的不同布置方案的地面压实机的示意性俯视图;
图4A示出具有传感器的检测范围的不同布置方案的地面压实机的示意性俯视图;
图4B示出具有传感器的检测范围的另外的不同布置方案的地面压实机的示意性俯视图;
图5示出在沟槽之内的地面压实机的正视图;
图6示出在沟槽之内的地面压实机的正视图;
图7A示出地面压实机在沟槽中的运动流程的俯视图;
图7B示出图7A中运动流程沿I-I线的侧视图;
图7C示出通过图7A中的沟槽沿II-II线的横向剖视图;
图8A至8C示出不同的运动方案;
图9示出遥控器的俯视图;
图10示出操作者模式中地面压实机的运行流程图;
图11示出地面压实机在自主模式中的运行流程图;和
图12示出补偿功能的流程图。
具体实施方式
结构相同的和/或功能相同的部件在附图中可以用相同的附图标记来表示。但不是每个在图中重复的部件或每个在图中重复的方法步骤都必须在每个图中单独地标注。
图1A和1B示出沟槽压路机1A型的地面压实机1。在这种情况下,地面压实机1的主要元件是例如具有前机架2A和后机架2B的机架2,所述前机架和后机架可以通过铰接接头3相互连接。地面压实机1包括主驱动机组4,例如内燃机或电动机,通过所述主驱动机组提供用于地面压实机1的行驶运行所需的驱动能量。所述地面压实机借助于在地面上滚动的压实滚筒5进行,所述压实滚筒相应地是地面接触元件6。可以设有一个或多个行驶驱动马达、尤其是电动或液压马达,用于压实滚筒5的行驶驱动。为了手动操作地面压实机1,可以在地面压实机1上直接设置用于手动输入控制指令的装置(如在图1A中按阴影线设置的转向舵杆示出的那样)或设有遥控器7。在这种情况下,遥控器7包括至少一个发射器8,而地面压实机1包括接收器9。
此外,所述地面压实机1还包括控制单元10,所述控制单元主要控制包括行驶驱动器尤其是至少一个行驶驱动马达的主驱动机组4的运行以及在当前实施例中控制铰接接头3的转向致动器3'。但也可以构成没有铰接转向和转向致动器的带有连续刚性机架的沟槽压路机。在这种情况下,转向是通过前滚筒对和后滚筒对的行驶运动的协调来进行的(“履带式转向”)。此外,控制单元10接收通过遥控器7和/或直接设置在地面压实机1上的手动操作的输入装置输入的操作指令并将其转换为相应的控制指令或在地面压实机1之内转换为行驶控制信号。
图2A和2B示出板式振动器1B型的地面压实机1。为了说明各个元件基本上可以参考针对图1A和1B的相应说明。与沟槽压路机1A不同,板式振动器1B有振动板11作为地面接触元件6。因此,板式振动器1B的前进运动通过一个或多个不平衡激振器12按本身已知的方式实现。
为了地面压实机1的运行,设有操作者模式和自主模式。在操作者模式中,对作业运行、尤其是行驶运行、转向运行和/或激振器运行的控制是通过例如经由在地面压实机1上的手动操作的输入装置或遥控器由操作者手动输入相应的运行预设来实现的。相反,地面压实机1在自主模式中的运行只有在确定的前提条件下才是可能的。
这可以包括,尤其是对探测地面压实机1旁边的至少一个侧壁的存在的要求,如在下面还将示例性详细说明的那样。出于这个原因,此外,侧壁探测装置13也是地面压实机1的一部分,所述侧壁探测装置的原理性结构首先示例性地参考图3详细说明。在自主模式中,地面压实机1或控制单元10自己产生运行预设,或自己做出有关行驶和/或转向指令的决定。因此,地面压实机在这种模式中自主地或自动地并且不是基于各个手动操作的行驶和/或转向预设运动。
图3示意性地示出地面压实机1的俯视图。侧壁探测装置13包括至少一个这样的装置,所述装置构造成用于检测相对于地面压实机1停放所在的地面突出的侧壁SW,所述侧壁在行驶方向A上观察在地面压实机1旁边。从功能上看,侧壁探测装置3的任务和功能因此在于,尤其是用于许可自主模式和/或在自主模式中的行驶运行中检查,当前在地面压实机1的旁边是否存在侧壁SW。这里“旁边”是指在竖直方向上处于地面压实机的停放面之上的并且处于垂直于行驶方向的水平平面中的空间,所述空间尤其是至少部分处于地面压实机的高度上。行驶方向A表示地面压实机1的当前行驶方向,这里包括向前行驶方向和相反的向后方向。这些方向在相应的地面压实机1上可以基本上自由定义。在这些图中,示例性地向前方向指定为行驶方向A。因此,在当前情况下重要的侧壁SW相对于向前行驶方向A垂直地向右和/或向左位于水平平面中。为了探测位于机器旁边的至少一个侧壁,可以在地面压实机1上设置一个或多个适当的传感器14。在根据图3的当前实施例中,侧壁探测装置13总共包括四个单个传感器14VL(前左)、14HL(后左)、14VR(前右)和14HR(后右)。在本发明的范围内,这里每个侧面的传感器数量是可变的。这样,例如在每个侧面上有一个传感器也可能已经足够了。所述传感器14将其测量值传送给许可装置15,所述许可装置在结构以及功能上可以是与控制单元10分开的模块,或者,如在当前实施例中那样,可以是集成到控制单元10中的元件。许可装置15检查,一个或多个所述传感器14是否探测到侧壁的存在。为此,每个传感器包括一个测量范围M1。测量范围表示相应的传感器可以在其中进行距离确定的空间。这个空间例如通常具有到相应传感器的最大和/或最小距离。在图3中,为了清楚起见,例如只示例性标注了传感器14VL和14HL的单个测量范围。通常并且独立于当前实施例,事先对于每个传感器都定义一个测量范围(例如通过软件),所述传感器应在这个测量范围之内进行距离测定。这个测量范围优选地小于相应传感器的理论上最大可能的测量范围。
在图3中利用传感器14VR详细说明对侧壁SW的实际探测。当前在其测量范围M内检测侧壁(或物体)的存在的传感器在该图和下图中以加粗印刷地突出显示。这在图3中在带有示例性的侧壁SW的右侧上示出。传感器14VR感应/触及到侧壁SW,并将这种情况相应地传送给控制单元10的许可装置15。相反,在图3中其它传感器14HR、14VL和14HL当前在其测量范围内却没有感应到侧壁。在这种情况下,许可装置15现在可以构造成,使得所述许可装置阻止自主模式的许可,因为对于在一个侧面最大可能的侧面检测范围,只有在该侧面进行探测的传感器的一部分探测到侧壁SW。在这种情况下,如果操作者希望将地面压实机1置于自主模式,这被许可装置15相应地阻止。在这种情况下,由此,许可装置15构造成,为了许可自主模式,所有的在机器的一个侧面进行探测的传感器14必须同时探测到侧壁SW的存在。但在图3中所示的情况下,许可装置15已经可以许可自主模式。此时,由此装置15构造成,为了许可自主模式,在侧面探测的传感器中的至少一个传感器要检测到当前侧壁SW的存在。在这个基本原则的改进方案中,为了许可自主模式也可能的是,分别由至少一个、优选多个传感器同时探测到地面压实机的两个侧面上的各一个侧壁,或为了许可自主模式,要求所有传感器14都探测到侧壁的存在。如果在地面压实机的一个侧面存在多于两个的用于侧壁探测的传感器,则也有可能的是,只有当至少两个(或更多)但不是所有设置在这个侧面的传感器同时探测到在地面压实机旁边存在侧壁时,许可装置15才许可自主模式。
由此,独立于具体实施例优选的是,许可装置15是在等级上控制单元10的(其他)控制功能的上级机制,它根据通过侧壁检测装置13检测到的结果(即,根据当前是否确认在地面压实机旁边存在至少一个侧壁)来许可或阻止自主模式。
控制单元10控制主驱动机组4和其它元件3,尤其是作业和控制装置,如例如控制一个或多个不平衡激振器和/或转向致动器3'(如果存在)的运行。许可装置15此外可以如在图3中所示通过电缆连接与手动操作的输入装置连接或无线地通过接收器9与遥控器7连接,或者连接到直接设置在地面压实机1上的输入装置。此外,接收器9也可以构造成发射和接收单元,使得许可装置15和/或控制单元10可以将数据发送给遥控器。也可以将数据传输到显示装置15。所述显示装置可以设置在地面压实机1和/或在遥控器7上。
补充于侧壁探测装置13的所述至少一个传感器14,地面压实机1此外还可以包括一个或多个障碍物传感器16,所述障碍物传感器至少部分地与其各自的检测范围M2沿行驶方向和反向于行驶方向A定向。由此,所述至少一个障碍物传感器16(在图3中障碍物传感器16f向前,16r向后)的检测范围M2包括从地面压实机1出发沿机器的行驶方向或反向于行驶方向A在机器前面的空间区域。最佳的是,尤其是这些传感器的检测范围M2沿行驶方向或反向于行驶方向从地面压实机1出发至少也部分地沿竖直方向向下朝地面定向地倾斜延伸。由此,借助于所述至少一个障碍物传感器16可以实现检测在地面压实机1的行驶路径A中相对于地面压实机的当前停放面沿竖直方向向下和/或向上延伸的障碍物,如例如位于行驶路径中的物体、人员、凹坑等。除了保护在机器附近的人员之外,借助于障碍物传感器16尤其还可以根据位于机器前面的行驶路径上的沟槽壁来确定例如沟槽的末端,并且如下面更详细说明的那样,使处于自主模式的机器停止或也倒车。
也可以将所述传感器14、16设置成,使得所述传感器以其检测范围M1/M2既朝侧壁SW的或朝地面压实机1的侧面定向,也沿行驶方向A或反向于行驶方向定向,如在图3中示例性地用设置在机器1角部上的传感器14e所给出的那样。可以理解的是,这种定位可以设置在多个和尤其是所有的相对于行驶方向A的侧面区域与机器1的前部或尾部区域之间的过渡区域上。根据检测范围,这种传感器可以既用作障碍物识别装置17的障碍物传感器,也用作侧壁探测装置13的传感器。
关于侧壁探测装置13的传感器14的检测范围M的设计方案和具有障碍物传感器的障碍物检测装置17的设计方案以及它们相对于彼此的定向,同样也存在不同的备选可能性。原则上这些传感器可以设置成,使得这些传感器的各个检测范围基本上是没有相互重叠的,如例如在图3示出的那样。特别是当相应传感器的检测范围不是圆锥形、扇形或球形,而是基本为射线形时,如示例性地在图3中针对传感器14HL用测量光束MS示出的那样时,就是这种情况。
但也可能有利的是,相应的传感器的测量范围至少部分地相互重叠地延伸。这在图4A和4B中示例性地详细示出。在图4A中,地面压实机例如包括传感器14和16,如上面在图3中详细说明的那样。侧壁探测装置13的每个传感器14都有一个检测范围M1(其彼此之间也可以是不同的)。障碍物传感器16的检测范围用M2表示。检测范围M1、M2例如可以是锥形的,如在图4A中示出的那样。补充或备选地,可以存在至少一个传感器14z,所述传感器相对于机器1的水平延展设置在机器的外边缘之内,尤其是相对于机器外边缘在水平平面中基本上设置在作用于,该传感器的检测范围用“M1,M2”表示。这种布置形式可以例如通过将该传感器14z定位在机器外壳的上侧上或定位在沿竖直方向上突出的杆上来实现。这种传感器14z可以构造成进行扫描的和/或以其检测范围绕竖直轴线旋转。现在,传感器14z优选设置成,使得其检测范围M1,M2可以同时用于侧壁检测和障碍物识别。这个传感器例如可以是3D激光雷达传感器。在当前实施例中,补充于传感器14和/或16还设有传感器14z。为此,可能最佳的是,传感器14z的检测范围M1,M2至少部分地与侧壁探测装置13和/或障碍物识别装置17的一个或多个或所有检测范围M1、M2重叠。
换句话说,传感器14z和14和/或16此时设置成,使得利用检测范围M1(传感器14)和M2(传感器16)以及M1,M2(传感器14z)至少部分地检测或覆盖相同的空间部分。这在很多方面都可以是有利的。一方面,由此实现了冗余,这种冗余尤其是在自主模式中提高了地面压实机1的运行可靠性。另一方面,由此可以实现对一个或多个侧壁和/或障碍物更可靠和精确的检测和探测,因为由此对于相同的空间区域可以通过两个传感器使用两个不同的视角。
传感器14z也可以独立地或单独地用于障碍物监测和侧壁识别,并且因此在极端情况下可以单独地同时形成用于侧壁探测装置13和障碍物检测设备17的传感器。也可以设定,使用多个这样的传感器14z,用于侧壁识别和/或障碍物识别。这里,尤其是对于沟槽压路机可能最佳的是,将一个这种传感器定位在沿行驶方向机器前半部的区域中,并且将另一个这种传感器定位在机器后半部的区域中。尤其是由此,对于铰接接头式沟槽压路机优选的是,一个这种传感器14z设置在前车上,而另一个这种传感器14z设置在后车上。
图4B示出至少部分彼此重叠的传感器区域的另一个可能示例。这里,从图4B可以看出,侧壁探测装置13的这些传感器14这里可以不垂直于行驶方向A地设置在水平平面中,相反,关于所述传感器各自的检测范围M1沿行驶方向和反向于行驶方向A以角度α倾斜地设置。这个角度在所述水平平面中由行驶方向A和从相应传感器14引出的相应检测范围M1的中轴线定义(在图4B中分别用虚线箭头给出)。例如在所述水平平面中的倾斜具体来说这样实现,即,使得所述中轴线在所述水平平面中分别朝在地面压实机的纵向方向上观察更靠近相应传感器的机器端部倾斜。在机器1的一个侧面上彼此相邻的传感器14可以具有基本上彼此不重叠的或者也相互重叠的检测范围M1。但通过这种布置形式尤其是也可以获得侧壁探测装置13的至少一个传感器14与障碍物识别装置的至少一个传感器16的检测范围的重叠。这样的重叠区域UB1在图4B中示例性地针对一个关于行驶方向A位于左后方的区域用虚线边框突出显示。应该理解的是,这只是用于示例性地显示这种布置原理,而不能理解为,传感器14/16的检测范围例如必须突然结束。通过传感器14的检测范围M1的倾斜,在当前情况下实现了,例如特别是最佳地检测机器环境的角部区域,这例如对于准确的侧壁识别可能是特别有利的。此时可能最佳的是,检测所有四个角部区域(相对于一个水平平面)。通过在当前实施例中优选关于在行驶方向A上延伸的机器纵轴线L镜像对称地设置侧壁探测装置13和障碍物识别装置17的传感器,这例如可以利用如在图4B中所示的布置形式来实现。
图5和图6现在示出关于竖直延伸的参考平面其他可能的布置细节。在这两个视图中,行驶方向A根据定义从图平面中出发朝观察者延伸。虽然在图中作为地面压实机1的示例给出沟槽压路机,但以下说明尤其是也以同样的方式适用于构造成板式振动器的地面压实机。
图5首先示出传感器14的与在竖直平面中检测范围的定向有关的两种可能的布置形式。例如在右边给出一个水平延伸的测量射线MS。所述测量射线与地面有竖直距离H地延伸。由于这种布置形式,由此,可探测的侧壁SW的前提条件是基本上等于H的最小高度。如果侧壁SW低于H,则该侧壁无法被识别。这在图5中用右侧的侧壁SW示出。这个侧壁具有从地面出发小于H的高度。由此,在这种情况下,侧壁探测装置13的这种变型方案也不会探测到侧壁SW的存在,并相应地(本身)使得能够许可自主模式。由此,在这种情况下,可探测的侧壁SW必须具有等于高度H的最小高度(从地面出发观察)。
相反,在左侧示出侧壁探测装置13的传感器14,这个传感器具有基本上锥形的检测范围。检测锥的轴线(M1中的虚线箭头)在竖直方向上从传感器14出发向上倾斜(相对于水平方向以角度β倾斜)。这种斜角例如可以这样来实现,即使得检测范围M1的下边缘或检测范围M1的上边缘基本上水平地延伸。以这种方式,一方面可以再次在结构上确定可探测的侧壁SW的“最小高度”,或者可以有针对性地实现相应传感器向上和/或向下的“观察方向”。根据相应传感器14在机器上的定位,这可能是有利的。当然,相应的定向也可以向下或者说倾斜地指向地面地来实现。
图6示出关于侧壁探测装置13的传感器定向的另外的备选方案。右侧的传感器14例如以这样的方式在机器侧面上定位,使得其检测范围M1以其纵向中轴线基本上水平地延伸。相反,在左侧示出一个传感器对,这个传感器对具有两个沿竖直方向相叠设置的传感器14。也可以在竖直方向上相叠地定位多于两个的传感器。此外,相叠设置的传感器14在其各个检测范围M1的定向上同样也可以彼此重叠或相互不重叠地定位。此外,如图6所示,所述传感器可以在竖直方向上相对于彼此沿相反的方向倾斜定向。沿竖直方向上面的传感器14倾斜向上定向,而沿竖直方向下面的传感器14倾斜向下定向。
此外,图6还示出中央传感器14z的可能的定向选项,例如可以补充或备选于一个或多个所述传感器14和16设置这个传感器。传感器14z可以例如定位在机器的上侧或甚至可以借助于间隔装置18相对于机器的其余部分沿竖直方向向上偏移地定位。间隔装置18、例如支承杆可以是可拆卸的,或是可以在节省空间的存放位置与运行位置之间调节的。传感器14z在其检测范围M1,M2上这样定向,使得该传感器至少部分地从该传感器出发检测机器1前面和/或旁边的沿竖直方向向下的空间区域。
补充或备选地,地面压实机也可以例如在机器外壳上或内部(图1A至2B)或者在间隔装置18上(图6)包括GPS接收器19。因此可以对机器1进行位置确定,这种位置确定例如可以用于控制和/或定位目的。
关于上面给出的尤其是涉及一个或多个传感器的定向的实施变型方案,这里应预见性地确认,除了所给出的实施例之外,还可以实现大量其他布置方案并且这些布置方案包括在本发明中。一个尤其是在侧壁探测装置13的传感器14的布置中重要的方面在于,在地面压实机1旁边存在侧壁是可能的。此外,在竖直平面和/或水平平面中的各个定向选项可以相互组合,或应用于侧壁探测装置13和/或障碍物识别装置17的所有存在的传感器。
为了在一些情况下能够更好地识别和/或定位作业环境中的机器,可以设有例如视觉(尤其是信号灯)和/或声音(特别是信号喇叭)的信号装置20形式的显示装置,如例如在图1A和6中给出的那样。
图7A至7C现在示出可能的运行流程。这里,图7A是沟槽G的俯视图,所述沟槽具有入口坡道E以及侧壁SW和端壁W。图7B是沿在图7A中I-I线的竖直剖视图,并且图7C是沿在图7A中II-II线的竖直剖视图。在三种运行状态下示例性示出地面压实机1。
如果在图7A至7C中仅示例性示出的侧壁探测装置的传感器14和障碍物识别装置17的传感器16恰好没有检测到侧壁或位于行驶路径中的障碍物,则这些传感器在图中用细线给出,并且如果这些传感器检测到侧壁或位于行驶路径中的障碍物,则这些传感器用粗线给出。此外,只是为了清楚起见,在这些图中只给出了一个沿行驶方向A定向的障碍物检测传感器16并且在每个侧面分别只给出侧壁探测装置13的一个传感器14。可以理解的是,这些各个传感器可以在类型、定位和定向方面变化和/或组合,如在前面的图中说明的那样。
在位置1A中,地面压实机1A恰好越过斜坡E驶入沟槽中。在这种状态中,地面压实机1处于操作者模式。因为传感器14在地面压实机旁边没有检测到侧壁SW,许可装置15阻止自主模式的激活。因此,在这个运行阶段,地面压实机1的控制只能在操作者模式中进行。同时,障碍物识别装置17通过传感器16没有检测到位于地面压实机1的行驶路径A中的障碍物。因此,地面压实机1在由操作者输入相应的行驶指令后沿行驶方向A运动,在当前情况下,继续驶入沟槽,直到地面压实机例如到达位置1B。
位置1B现在示出一个运行状态,在这个运行状态中,侧壁探测装置13通过传感器14(具体是14HL和14HR,即同时在两侧)探测到在地面压实机的两个侧面存在侧壁SW。这使得许可装置15许可自主模式中的运行。操作者现在可以激活这种运行模式,并且地面压实机1在沟槽中沿行驶方向A自主地向前运动,而为此不需要操作者的运行输入。这以障碍物检测设备17在地面压实机的行驶路径中未检测到位于行进方向A上的障碍物为前提。在理想情况下,自主模式可以设计成,使得地面压实机1完全独立地或自主地在沟槽中沿驾驶方向A运动,并做出相同的行驶方向、行驶速度和转向方向决策。此时,不需要例如通过所谓的“心跳信号”向操作者提供连续的或不连续的反馈,和/或遥控器与机器之间的目视联系,尽管这是完全可以实现的。
如果在位置1B中激活自主模式,地面压实机继续在沟槽之内沿行驶方向A自主运动到位置1C。此时,可以设定,该侧壁探测装置定期检查侧壁SW的存在。此时,可以仅对于以下情况设置自主模式的继续保持,即,基本上连续地探测到一个或两个侧壁SW的存在。如果侧壁探测装置在运行状态下不能确认这种情况,则可以设定,至少停止地面压实机的行驶运行。但备选地例如也可能的是,许可装置允许短期出现对侧壁SW存在探测的一侧和/或两侧的中断,如例如当存在侧向的通道分支时,可以发生这种中断,如在图7A中用通道下坡A给出的那样。尽管失去了肯定的侧壁探测确认但自主模式的这种过渡性继续是可行的所依据的这些标准可以是变化的。这例如可以与时间和/或路程相关地进行。补充或备选地,最低的前提条件例如在于,此时,在这个时刻至少在相对置的侧面检测到侧壁的存在,和/或另一个在相同机器侧面进行检测的传感器探测到在这个侧面存在侧壁SW(但沿行驶方向和/或高度方向在不同的位置),所述另一个传感器例如在行驶方向上更靠前、更靠后、更低或更高地设置和/或具有另外的检测范围。
在位置1B至1C之间,障碍物识别装置17没有检测到位于地面压实机1的行驶路径A中的障碍物。但最终在位置1C本身处,沟槽端壁E最后在地面压实机前面靠近地突出,以至于障碍物由障碍物识别装置17将其检测为位于行驶路径中的障碍物。为了避免与沟槽壁(或其它障碍物)相撞,控制单元10会自动停止地面压实机1的向前运动或在这个方向上的行驶运动的继续。现在可以设定,由此也结束自主模式并且由此地面压实机1等待手动输入,因为地面压实机此时再次处于操作者模式。但备选地也可以设定,随着在自主模式中识别到沟槽端壁,控制单元10输出倒车指令,从而启动地面压实机沿相反的方向(即沿位置1B的方向)行驶运行。
存在不同的独立于单独的手动输入影响机器在沟槽内的行驶和作业行为的可能性。这可以例如通过在机器之外的并且能够由机器检测到的标记装置24来实现。这种标记可以设置在沟槽之内、沟槽之外,尤其是沟槽的边缘上,或者也可以例如在使用GPS和/或本地定位系统的情况下虚拟地设置。
为此,图7B用标记元件21a示例性示出这样的可能性,即,在沟槽之内,例如在沟槽的端部处放置机器能检测到的指示器,所述指示器向机器1指示沟槽的端部。这例如可以是RFID应答器、光电子可读的代码、喷涂到壁部或地面上的彩色标记或类似物。显然,地面压实机1此时还包括用于对外部的标记元件进行识别和解码的相应装置,如例如扫描仪、发射和接收器单元、摄像头等。但通过这种标记以地面压实机1不仅可以以可识别和可解读的形式提供路径线路信息,例如作业路段的末端,而且补充或备选地还可以提供行驶和作业信息。具体而言,借助于标记元件21a也可以设置倒车标记,使得在靠近运动中当检测到并识别到标记元件21a时,机器不仅自动停止,而且接着自动倒车,重新开始行驶运行,并且沿相反方向重新远离标记元件21a。显然,这可以在沟槽之内的任意位置进行,不是必须在沟槽端壁处发生。补充或备选地,这种标记也可以用来确定行驶路段或允许的运动场地,如在图7B中借助于标记元件21b、21c和21d示例性给出的那样。这里,标记元件沿行驶路段设置,并在其整体上形成一种虚拟的引导线。此时,例如可以设定,地面压实机1与至少一个(或多个)标记元件21具有实际接触,以便继续行驶运动。但这里与路径和/或时间相关,也可以容忍在对标记元件21b、21c和21d之一的探测中的过渡性中断,而不中断行驶运行。
此外,补充或备选地,例如也可以使用纯虚拟地设置的标记。为此优选的是,补充于此地存在一种可能性,即使用机器在场地中的位置,这可以是相对于参考点的位置,或者例如在使用GPS情况下绝对地用具体位置数据表达的位置。在图8A中为了进一步说明给出虚拟围栏21e。装有GPS接收器19的机器1在自动运行模式中的作业运行中持续地确定和监测自己的位置,并检查,所述机器是否处于由21e界定的区域内,或控制控制其行驶轨迹F,使得它不离开这个区域。可以理解的是,这里也可以使用其它所谓的“地理围栏”方案。
此外,图8A、8B和8C还示出不同的运动模式,地面压实机1可以以这些运动模式为基础在自主模式中确定自身的行驶轨迹F。为此,分别在起始点处示出地面压实机1。此时,行驶轨迹F反映了在自主操作模式中从这个起始位置出发由地面压实机1所驶过的轨迹。
这里,图8A示出最简单的情况。因此,地面压实机1在倒车运行中至少基本上行驶过相同的路径。
备选于此地,如例如在图8B所示,地面压实机1可以随着每次行驶方向变换以水平的和横向于主行驶方向分布的偏移距离ΔA实施轨迹偏移。从其起始位置出发,地面压实机1首先基本上平行于沟槽壁运动,直到它在右边到达沟槽的末端。在这里,地面压实机使其行驶方向反转(例如,由于识别到沟槽端壁和/或掉头标志),并转向到以距离ΔA横向于行驶方向A偏移的平行的返回行驶轨迹上。这个过程可以重复多次,如在图8B中示出的那样。
相反,在图8C中示出所记录的如在混沌式行驶路径规划中出现的行驶路径F。在这里,地面压实机1直线运动,直到所述地面压实机在行驶路径中遇到障碍物。此时地面压实机1向一个方向转向,并重新直线地继续其行驶路径,直到它再次遇到障碍物,如沟槽壁。可以理解的是,这里可以实现不同的改进方案。例如,这里混沌式的行驶路径规划的类型可以是变化的。补充或备选地,也可以设定,在这种模式中,首先对要压实的场地进行测绘,并且只有当该场地被完全测绘后,地面压实机1才系统地驶过该场地,如例如在图8B中给出的那样。
此外,地面压实机在自主模式中的运行也可以基于一个规划进行,具体而言是压实规划。这个规划可以根据所规划的碾压行驶的数量和/或希望的地面硬度来进行。此时,按规划行驶通过要压实的地面区域这里可以包括系统性的和/或混沌式的行驶通过。尤其是在系统性地行驶通过要压实的地面区域时,可以由地面压实机的控制单元确定滚压规划,使得并排地和/或部分重叠地、彼此平行分布地行驶通过行驶轨迹。补充或备选地,也可以设定,为了确定地面压实机的运动规划,尤其是从外部预先规定要压实的地面场地,或者地面压实机例如在初始阶段通过混沌式的运动模式可以首先自己确定要压实的地面区域,并且一旦在例如由侧壁确定的边界之内确定了闭合的地面场地,则然后由地面压实机根据自己所确定的、通常已优化的运动规划行驶通过所述地面场地。这个改进方案涉及根据本发明的方法和根据本发明的地面压实机的构成,而与具体的实施例无关。
图9示出遥控器7的有利的改型方案,所述遥控器特别适合于与上述类型的地面压实机1一起使用。此时,遥控器7的特殊之处尤其是涉及到在处于自主模式的地面压实机1中向操作者提供信息的可能性。
遥控器7的主要元件首先是输入元件,通过所述输入元件可以在操作者模式中操作地面压实机。为此,可以设有相应的输入元件22,所述输入元件使得能够输入例如行驶输入和转向输入。此外也可能存在其他的、对于当前类型的地面压实机1常见的输入元件,如例如紧急关闭开关、启动开关等。此外,所述遥控器也可以具有有线的信号传输连接,但或者优选可以构造成用于在地面压实机和遥控器之间进行无线信号传输。相应的装置本身在现有技术中是已知的,例如记载在DE102010014902A1中。
当前的遥控器的特殊之处在于,所述遥控器还考虑到了在自主模式中运行地面压实机的可能性。如前面已经提及的那样,许可地面压实机1在自主模式中的运行的基本前提条件优选是,例如利用上述的一种或多种可能性实现,使得在地面压实机1附近存在至少一个侧壁。如果是这种情况,则可以激活自主模式。由此,遥控器可以例如具有显示器,所述显示器显示,可以激活自主模式。补充或备选地,还可以设置例如这样的显示器,这个显示器向操作者反馈,侧壁探测装置13和/或障碍物识别装置17的哪些区域正好检测到或者没有检测到侧壁和/或障碍物。在图9中,为此设有探测显示器22,所述探测显示器在当前情况下以图标式地显示所述信息。此外,补充或备选地,所述遥控器还可以具有位置显示器23,所述位置显示器在所储存的地图中(例如可以通过相应的互联网服务在线获得)和/或参照本地参考系统显示地面压实机1相对于遥控器7的当前位置。当地面压实机尤其是在沟槽中行驶时快速行驶离开操作者的视野时,这尤其对相对较长的路径线路来说可以是有利的。补充或备选地,另一个有利的可能性在于,在相应的显示器24中在遥控器上间歇式或者实时地显示来自一个或多个设置在地面压实机1上的作为侧壁探测装置13的一部分的照相机14k(图5)和作为障碍物检测设备17的一部分的照相机16k(图1A)的相机图像。这可以包括向前(24A)、向后(24B)、向右(24C)和向左(24D)的照相机视图。也可以使用由软件组合的一个或多个视图,例如以便提供所谓的“鸟瞰”视角。此外,所显示的图像可以在所述或各所述显示器中与其它信息、尤其是传感器的评估结果一起叠映,所述其他信息例如是所识别的侧壁边界、当前行驶路径的投影、所识别的物体,例如标记21等。当然,遥控器7也可以包括声学和/或触觉上可感知的装置,例如用于用信号指示危险情况等。
此外备选地,遥控器还可以具有“呼叫功能”25。通过操作这个元件,在地面压实机1上例如触发一个喇叭声和/或其他信号,以便能够在场地中较快地定位地面压实机1。
最后,可以设有输入元件26,借助于所述输入元件可以激活和/或停用自主模式。补充或备选地,这也可以通过如下显示器进行扩展,所述显示器给出,地面压实机是正在自主模式中还是在操作者运行模式中运行。此外,补充或备选地,最后还可以设有这样的显示器,所述显示器给出,遥控器7是否正与地面压实机1处于信号连接中。
当操作者模式激活时,图10示例性示出根据本发明方法的流程。这个在现有技术中本身已知的方法的特征在于,尤其是由操作者手动给定行驶和转向预设。在机器启动30后,这种方法的特征主要在于,在步骤31中手动输入行驶和/或转向指令,所述行驶和/或转向指令在步骤32中由机器的控制单元在地面压实机之内转换成相应控制预设。这里还可以设置上级的监测系统,例如监测地面压实机和遥控器之间是否存在信号连接和/或监测位于地面压实机行驶路径中的障碍物。此时机器控制对此类事件的反应通常就是停止和/或关闭机器。
相反,图11示出地面压实机在自主模式中可能运行方法。在地面压实机1的启动30之后,可以设定,侧壁探测装置在步骤33中检查,它是否在一侧或在两侧借助于设定用于侧壁识别的传感器中的一个或多个识别到在地面压实机旁边存在的侧壁。这个步骤33可以随地面压实机1每次启动自动进行,或者例如可以应操作者通过相应的操作输入发出的请求被请求地进行。如果侧壁探测装置没有识别到侧壁,在步骤34中可以设定,循环进行新的检查。备选地,这里例如也可以等待由操作者提出的下一个请求。相反,如果一个或多个传感器确认、尤其是同时在地面压实机的一个侧面或根据具有实施形式在两个侧面存在侧壁,则在步骤35中可以通过许可装置进行自主模式的许可,所述许可装置本身也可以是机器控制器的一部分。补充地,这也可以发出信号,例如在地面压实机1本身上和/或在遥控器上发出声学和/或光学信号。为此,在一个中间步骤中还可以设定,地面压实机不仅要显示自主运行的可能性,而且还显示待定的行驶方向(通过手动规定或者通过由机器本身确定)和/或探测到侧壁存在所在的侧面。
在步骤35中,现在可以设定,操作者激活自主模式。然后在步骤36中根据上述预设对侧壁的存在进行重新检查。如果侧壁探测装置识别到存在至少一个侧壁(优选在机器的两个侧面各有一个侧壁),地面压实机在步骤37中转换到准备进行自主运行的自主模式,并且然后可以例如在自主模式中开始行驶和作业运行。相反,如果没(再)识别到侧壁,或者至少没有以在具体的个别情况下所规定的程度识别到侧壁,则可以设定,相应地优选地以声学和/或光学的方式用信号将这种情况发生给操作者。然后可以设定根据步骤34进行重新检查。对是否存在侧壁的检查可以在后台循环地重复进行。
根据步骤38在自主模式中的进行中的作业运行中,对一个或多个侧壁的存在进行连续检查,可能是间歇式地或无中断地检查。同时,尤其是在这个运行阶段,还可以检查至少位于地面压实机当前行驶路径中的障碍物(如原则上也在前面的步骤的范围内进行的那样)。如果这里确定没有障碍物和/或在侧壁探测中的没有中断,则在步骤39中保持自主模式,并启动新的检查步骤38。这循环地持续进行,直到例如出现障碍物和/或侧壁探测确认丢失。此时可以在步骤40中例如设定,引入机器停止(发动机关闭或不关闭)和/或向操作者发出相应的信号和/或使地面压实机倒车,等等。
例如对于侧壁探测装置的传感器不再探测到侧壁存在的情况,图12示出补偿功能的方法流程。现在可能会出现不同的状况,对于这些状况在这种情况下仍希望继续保持自主模式。例如如果地面压实机位于沟槽内并经过沟槽分支部,但其后沿沟槽继续延续,则就可以是这种情况。该方法可以接续在图11中的步骤38上,如在图12中示例性示出的那样。如果在步骤38中确定,侧壁探测装置的传感器之一不再探测到侧壁,则可以在步骤41中设定,例如检查,在地面压实机同一侧的另一个传感器当前是否仍检测到侧壁的存在。如果是,可以根据步骤42设定自主模式的继续。但此时优选的就是,与时间和/或路程相关地限制这种继续。这意味着随着步骤38中至少一个传感器对侧壁检测确认的丢失以及根据步骤41的检查,在步骤42之后,在步骤43中实际上同时地开始对过渡窗口进行路程和/或时间倒计时,这个过渡窗口例外地允许自主模式继续,尽管由于至少一个传感器丢失了对侧壁存在的探测确认,自主模式的启动前提条件没有得到满足。因此,同样重要的是,这个补偿功能尤其是设定为用于在自主模式中正在进行中的作业运行,而不是用于启动自主模式。如果在倒计时期间再次探测到侧壁的存在,则例如根据步骤38在正常运行中继续自主模式。相反,如果在倒计时中没有重新探测到侧壁的存在,则可以例如根据步骤40启动机器停止。
Claims (26)
1.用于借助于控制单元(10)控制自行式的地面压实机(1)行驶运行的方法,所述控制单元向所述地面压实机(1)的行驶驱动系统规定行驶控制信号,
所述方法包括:
在自主模式中运行地面压实机(1),在自主模式中,所述控制单元(10)本身产生行驶预设,并且以行驶控制信号的形式将所述行驶预设传送给地面压实机(1)的行驶驱动系统,
其中,只有地面压实机(1)的侧壁探测装置(13)检测到,尤其是在横向于地面压实机(1)行驶方向的水平方向上的区域中存在相对于地面压实机(1)的停放面突起的侧壁时,控制单元(10)才会许可地面压实机(1)在自主模式中的运行,并且在自主模式中行驶运行时,当突然失去侧壁探测装置(13)对侧壁存在的检测确认时,控制单元(10)与时间和/或路径相关地继续使自主模式中的行驶运行继续进行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,备选地,所述地面压实机(1)的运行在操作者模式中进行,在所述操作者模式中,由操作者通过能手动操作的输入装置(7)将预先规定的行驶预设传送给控制单元(10)并由所述控制单元以行驶控制信号的形式将所述行驶预设传送给地面压实机(1)的行驶驱动系统。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,仅当侧壁探测装置(13)在横向于地面压实机(1)的行驶方向的水平方向上的区域中检测到在地面压实机(1)的两个侧面尤其是同时分别存在一个从地面压实机(1)的停放面突起的侧壁时,才进行自主模式的许可。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,对在地面压实机(1)的两个侧面的侧壁的检测交替或同时地进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,当地面压实机(1)处于自主模式时,如果侧壁探测装置(13)不再探测到存在从地面压实机(1)的停放面突起的侧壁,则由控制单元(10)进行行驶运行的停止。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,当在自主模式中行驶运行时,在突然失去由侧壁检测装置(13)对侧壁的存在的检测确认时,则当(并且只要)在不同的位置(前面/后面;另一个侧面)由侧壁探测装置(13)检测到侧壁的存在时,控制单元(10)才继续使自主模式中的行驶运行继续进行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,只有当侧壁探测装置(13)探测到以下情景中的至少一个时,才进行自主模式中的行驶运行的停止:
-检测到的侧壁的竖直高度低于预先规定的极限值(尤其是从地面出发);和/或
-检测到的侧壁在横向于地面压实机(1)的向前行驶方向的水平方向上的水平距离超过预先规定的极限值;和/或
-所检测到的侧壁在横向于地面压实机(1)的向前行驶方向的水平方向上的水平距离低于预先规定的极限值;
和/或
当侧壁探测装置(13)探测到以下情景中的至少一个时,实现在自主模式中的行驶运行的许可:
-检测到的侧壁的竖直高度超过预先规定的极限值(尤其是从地面出发);和/或
-检测到的侧壁在横向于地面压实机(1)的向前行驶方向的水平方向上的水平距离低于预先规定的限值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,借助于障碍物识别装置(17)对位于沿和/或反向于地面压实机(1)的当前行驶方向的障碍物进行探测,特别是当障碍物识别装置(17)识别到沿行驶方向(A)和/或反向于行驶方向存在的障碍物时,控制单元(10)停止自主模式中的行驶运行。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在地面压实机(1)在自主模式中沿行驶方向(A)运动时,在以下情况下由控制单元(10)产生倒车指令,通过所述倒车指令将行驶方向(A)切换到相反的行驶方向:
-检测到位于行驶方向(A)中的障碍物;
-到达预先规定的行驶路段的终点;
-识别到能由地面压实机(1)通过探测装置(14k、16k)探测到的外部标记元件(21a、21b、21c、21d、21e);
-对能由地面压实机(1)通过探测装置(14k、16k)探测到的外部标记元件(21b、21c、21d、21e)的探测确认中断;
-通过能由操作者手动操作的输入装置(7)进行输入。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述控制单元(10)控制显示装置(15),使得
a)显示,是否满足在自主模式中运行的许可前提条件和/或
b)显示,是否不再满足在自主模式中运行的许可前提条件和/或
c)显示,地面压实机(1)是否正在自主模式中运行和/或
d)显示,是否存在和/或不再存在与遥控器的活动的信号传输连接;
e)显示其他运行参数,如尤其是激振器的开/关状态、油箱的液位等;
f)显示地面压实机(1)的当前位置。
11.自行式的地面压实机(1),所述地面压实机包括:
-驱动单元(4),通过所述驱动单元提供用于行驶驱动地面压实机(1)所需的驱动能量,
-地面接触装置(6),通过所述地面接触装置对地面进行压实,
-控制单元(10),所述控制单元控制地面压实机(1)的行驶运行,
其特征在于,
所述地面压实机具有侧壁探测装置(13),所述侧壁探测装置构造成,使得所述侧壁探测装置在横向于地面压实机(1)行驶方向的水平方向上的区域中检测相对于地面压实机(1)的停放面在竖直方向上突起的侧壁的存在,
并且所述控制单元(10)构造成,使得所述控制单元控制地面压实机(1)在自主模式中的行驶运行,在所述自主模式中由控制单元(10)预先规定地许可行驶预设,
此外还设有许可装置,所述许可装置许可或阻止自主模式,所述许可装置构造成,使得仅在以下运行状态中许可自主模式:在所述运行状态中侧壁探测装置(13)探测到横向于地面压实机(1)的向前方向存在的侧壁的同时存在。
12.根据权利要求11所述的地面压实机(1),其特征在于,除了自主模式,所述地面压实机也能在操作者模式中运行,在所述操作者模式中,由操作者通过控制单元(10)的能手动操作的输入装置预先规定行驶预设。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)构造成,使得所述侧壁探测装置探测地面压实机(1)的两个侧面分别一个侧壁的存在。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)具有至少一个距离传感器(14),所述距离传感器在地面压实机(1)上设置成,使得所述距离传感器在其观察方向和/或其检测范围方面至少部分地倾斜于或平行于所述水平平面朝向地面压实机(1)的侧面定向。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)具有至少两个距离传感器(14),两个距离传感器的检测范围至少部分地分别在朝向地面压实机(1)的两个侧面之一的方向定向。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)在地面压实机(1)的至少一个侧面具有至少一个距离传感器(14),通过所述距离传感器能够确定地面压实机(1)到在地面压实机(1)旁边突起的侧壁的距离。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)在地面压实机(1)的两个侧面分别具有至少一个距离传感器(14),通过所述距离传感器能够分别确定地面压实机(1)到在地面压实机(1)旁边在两个侧面中的一个侧面突起的侧壁的距离。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)在地面压实机(1)的至少一个侧面具有至少两个距离传感器(14),所述距离传感器相对于彼此设置成,使得所述距离传感器的检测范围沿地面压实机(1)的行驶方向观察至少部分前后相继地延伸。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述地面压实机具有至少两个以其检测范围朝地面压实机(1)的一个侧面定向的距离传感器(14),所述距离传感器这样定向,使得所述距离传感器的检测范围沿地面压实机(1)的竖直方向观察至少部分相叠地延伸。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述侧壁探测装置(13)在地面压实机(1)的至少一个侧面具有至少两个距离传感器(14),所述距离传感器(14)以彼此不同的方式实施距离测量。
21.根据权利要求11至20中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,存在至少一个传感器(16),所述传感器构造成用于检测沿行驶方向(A)位于地面压实机(1)前面和/或后面的区域,尤其是地面压实机(1)的行驶路径(F)上的区域。
22.根据权利要求11至21中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,存在用于检测至少一个外部的和/或虚拟的标记的装置(14k、16k)。
23.根据权利要求11至22中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,存在显示装置,用于显示以下运行参数中的至少一个:
-自主模式打开和/或关闭;(同样适用于操作者模式)
-自主模式处于激活状态和/或停用状态;
-当前识别到和/或未识别到侧壁的存在;
-识别到和/或未识别到沿行驶方向存在于地面压实机(1)前面和/或后面的障碍物;
-存在与遥控器的有效和/或无效信号连接。
24.根据权利要求11至23中任一项所述的地面压实机(1)和能手动操作的输入装置、尤其是遥控器(7),其特征在于,所述能手动操作的输入装置具有显示装置,用于显示以下运行参数中的至少一个:
-自主模式打开和/或关闭;
-自主模式处于激活状态和/或停用状态;
-当前识别和/或未识别到侧壁的存在;
-到由侧壁探测装置(13)探测到的侧壁的至少一个当前确定的距离(两个侧面等);
-识别和/或未识别到沿行驶方向存在于地面压实机(1)前面和/或后面的障碍物;
-存在与遥控器的有效和/或无效信号连接。
25.根据权利要求11至24中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述地面压实机(1)是沟槽滚压机或板式振动器。
26.根据权利要求11至25中任一项所述的地面压实机(1),其特征在于,所述地面压实机构造成用于实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
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