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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Ansteuerung eines Müllfahrzeugs, eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur automatisierten Steuerung von Fahrzeugen bekannt.
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In der
DE 10 2013 213 029 A1 wird beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen einer Position einer einem Fahrzeug zugeordneten Vorrichtung bezogen auf das Fahrzeug offenbart. Bei dem Verfahren werden mehrere Ultraschallsignale in einer vorgegebenen zeitlichen Reihenfolge von mehreren unterschiedlichen Sendepositionen an dem Fahrzeug ausgesendet. Die Ultraschallsignale werden an der Vorrichtung empfangen und die Position der Vorrichtung wird in Abhängigkeit von den empfangenen Ultraschallsignalen und der vorgegebenen zeitlichen Reihenfolge bestimmt.
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In der
WO 2013/055309 A1 wird ein Müllfahrzeug offenbart, welches automatisch in Abhängigkeit einer Position einer Mülltonne in den Stillstand gebremst werden kann.
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Die
DE 10 2012 006 538 A1 offenbart ein Entsorgungsfahrzeug mit zumindest einem fahrzeuggestützten Aufnahmebehälter für Reststoffe, Wertstoffe oder dergleichen und mit zumindest einer Zuführungseinrichtung zur Aufnahme und Übergabe von zu entsorgendem Gut an den Aufnahmebehälter.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur automatisierten Ansteuerung eines Müllfahrzeugs, umfassend die Schritte:
- • Empfangen von Umfelddaten;
- • Detektieren einer Mülltonne basierend auf den empfangenen Umfelddaten;
- • Ableiten einer Trajektorie zur automatisierten Längs- und Querregelung des Müllfahrzeugs basierend auf den empfangenen Umfelddaten und der detektierten Mülltonne;
- • Aussenden eines Ansteuerungssignals zur Ansteuerung des Müllfahrzeugs entlang der abgeleiteten Trajektorie.
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Unter einem Müllfahrzeug kann in dieser Erfindung jede Form von Fahrzeugen verstanden werden, die speziell zur Beförderung von Müll ausgelegt sind. Diese weisen insbesondere eine für Müll vorgesehenen Stauraum und wenigstens eine Öffnung zu diesem Stauraum auf, durch welche Müll in das Fahrzeug befördert werden kann. Bei dem Müllfahrzeug handelt es sich insbesondere nicht um einen gängigen PKW. Das Müllfahrzeug kann automatisiert betrieben werden, insbesondere teil-, hoch- oder vollautomatisiert. Insbesondere kann es sich bei dem Müllfahrzeug um ein fahrerlos betriebenes Fahrzeug handeln, dass zumindest teilweise ohne menschlichen Eingriff betrieben werden kann. Das Müllfahrzeug kann insbesondere eine Fahrfunktion aufweisen, in welcher sich das Fahrzeug fahrerlos in einem vordefinierbaren Raum, beispielweise entlang einer vorgegebenen Straße, automatisiert von Mülltonne zu Mülltonne bewegt.
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Die Umfelddaten können beispielsweise von fahrzeugeigenen Sensoren, wie Außenkameras, NFC-, Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren erfasst werden. Diese Daten können anschließend beispielsweise von einem Steuergerät, auf welchem das Verfahren dieser Anmeldung zugrundeliegende Verfahren ablaufen kann, über entsprechende Schnittstellen empfangen werden. Die Umfelddaten können ebenfalls Daten von Sensoren weiterer Fahrzeuge und/oder Infrastruktureinrichtungen repräsentieren. Des Weiteren kann es sich bei den Umfelddaten um Daten handeln, die auf einem externen Server abgelegt sind oder von einem externen Server empfangen und entweder bearbeitet oder unbearbeitet weitergeleitet werden. Beispielsweise kann eine Aggregation von Daten auf dem Server stattfinden, bevor dieser Informationen an das Müllfahrzeug weitergibt.
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Basierend auf den empfangenen Umfelddaten werden in diesem Verfahren Mülltonnen detektiert. Hierfür können gängige Algorithmen zur Objektdetektion und -klassifikation eingesetzt werden. Insbesondere kommen zur Klassifizierung der Mülltonnen neuronale Netzwerke oder weiterer Verfahren des maschinellen Lernens zum Einsatz. Für die Detektion der Mülltonnen können auch Daten von einem externen Sensor verwendet werden, auf welchem beispielsweise die Positionen oder die Anzahl von zu leerenden Mülltonnen abgespeichert sind. Diese Daten können auch bei jedem Leerprozess aktualisiert werden, indem entsprechende Informationen, beispielsweise vom Müllfahrzeug, zurück an den Server gesendet werden.
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Basierend auf der detektierten Mülltonne wird ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Müllfahrzeugs ausgesendet. Dieses Ansteuerungssignal kann eine direkte Ansteuerung von Aktuatoren bewirken, kann aber auch lediglich ein weiterverarbeitbares Signal zur Steuerung des Müllfahrzeugs darstellen. Insbesondere erfolgt basierend auf dem Ansteuerungssignal eine Längs- und/oder Querführung des Müllfahrzeugs.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass eine zumindest teilautomatisierte Fahrt eines Müllfahrzeugs ermöglicht wird, sodass die Müllmänner ihre Effizienz beim Abholen von Müll steigern können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den zusätzlichen Schritt des Ableitens einer Trajektorie zur automatisierten längs- und/oder Querregelung des Müllfahrzeugs basierend auf den empfangenen Umfelddaten. In einer weiteren Ausführungsform kann dies auch basierend auf der detektierten Mülltonne erfolgen. Die Ansteuerung des Müllfahrzeugs erfolgt hierbei basierend auf dem Ansteuerungssignal derart, dass das Müllfahrzeug entlang der abgeleiteten Trajektorie gesteuert wird.
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Das Müllfahrzeug weist insbesondere eine Umfelderfassung mit mehreren Umfeldsensoren auf. Zudem kann das Müllfahrzeug Zugriff auf Karteninformationen haben, die zur Ableitung vorausliegender Straßengeometrien verwendet werden können und zudem Informationen über statische als auch dynamische Objekte beinhalten können.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Müllfahrzeug basierend auf dem Ansteuerungssignal derart in einen Stillstand verzögert, dass im Stillstand der Abstand von einer vordefinierten Position am Müllfahrzeug, insbesondere dem Heck des Müllfahrzeugs, zu einer detektierten Mülltonne minimiert wird.
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Bei der vordefinierten Position kann es sich insbesondere um für Müllmänner vorgesehene Plattformen zum schnellen Auf- und Absteigen handeln, auf welchen die Müllmänner vom Müllfahrzeug transportiert werden.
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Insbesondere kann für eine nächstgelegene Mülltonne eine Anfahrtrajektorie derart gewählt werden, dass das Heck des Müllfahrzeugs derart mit der Mülltonne abschließt, dass für das mitfahrende Bordpersonal die Laufwege minimiert werden. Hierbei kann insbesondere eine longitudinale Halteposition derart gewählt werden, dass das Heck auf Höhe der detektierten Mülltonne liegt und eine laterale Halteposition derart gewählt werden, dass der Laufweg zur Bordstein reduziert bzw. minimiert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird bei einer Detektion mehrerer, sich in einem vordefinierten Abstand zueinander befindlichen Mülltonnen, ein Zentrum der Mülltonnen ermittelt und das Müllfahrzeug basierend auf dem Ansteuerungssignal derart in einen Stillstand verzögert, dass im Stillstand der Abstand von einer vordefinierten Position am Müllfahrzeug zu dem ermittelten Zentrum minimiert wird.
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Auch hier kann es sich bei der vordefinierten Position beispielsweise um Plattformen zum Transport des Personals handeln. Die longitudinale Halteposition kann hierbei jedoch derart gewählt werden, dass die vordefinierte Position auf Höhe eines ermittelten Zentrums eines detektierten Mülltonnenclusters liegt. Für die Ermittlung dieses Zentrums können gängige Verfahren verwendet werden. Der vordefinierte Abstand kann je nach Vorliebe der Müllmänner variiert werden. Als vordefinierter Abstand kann beispielsweise ein Abstand kleiner als 50 m, insbesondere 20 m, weiter insbesondere 10 m, weiter insbesondere 5 m, weiter insbesondere 3 m gewählt werden. Der Abstand kann beispielsweise von Mülltonne zu Mülltonne bestimmt werden, oder in Abhängigkeit eines berechneten Zentrums von erkannten Mülltonnen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens verändert sich bei der auf dem Ansteuerungssignal basierenden Ansteuerung in den Stillstand die Fahrtrichtung des Müllfahrzeugs nicht. Insbesondere fährt das Müllfahrzeug während des Verzögerungsprozesses nicht rückwärts.
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Zwar kann sich das Müllfahrzeug in anderen Ausführungsformen auch rückwärts zu einer bevorzugten Halteposition bewegen, jedoch wird das Müllfahrzeug in dieser Ausführungsform beim Verzögern in den Stillstand aus Effizienzgründen lediglich in einer Fahrtrichtung betrieben. Hierdurch können Unfälle vermieden und ggf. Sensoren eingespart werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Empfangens eines Anfahrtsfreigabesignals nach erfolgtem Aussenden eines Ansteuerungssignals zum automatisierten Verzögern des Müllfahrzeugs in einen Stillstand, wobei eine automatisierte Weiterfahrt des Müllfahrzeugs basierend auf dem empfangenen Anfahrtsfreigabesignal initiiert wird.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Müllfahrzeug ferner eine Anfahrfreigabe für die Weiterfahrt umfassen. Diese kann durch das hinten, ggf. auf entsprechenden Plattformen mitfahrende Bordpersonal bedient werden und signalisiert den Abschluss des Müllladevorgangs im aktuell bedienten Cluster, bzw. bei der aktuell bedienten Mülltonne. Hierfür kann beispielweise ein entsprechender Knopf oder Schalter am Müllfahrzeug angebracht sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Empfangens eines Haltesignals, wobei basierend auf dem Haltesignal, insbesondere unabhängig von einer detektierten Mülltonne, ein Halteansteuerungssignal zur Verzögerung des Müllfahrzeugs in einen Stillstand ausgesendet wird.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass im Falle einer nicht vom Müllfahrzeug detektierten Mülltonne ein manueller Stopp durch das Bordpersonal einleitbar ist. In dieser Ausführungsform besitzt das System einen Stopp-Button am Heck des Müllfahrzeugs, welcher zur Bedienung durch das Bordpersonal ausgelegt ist. Dieser kann betätigt werden, wenn das Müllfahrzeug eine Mülltonne oder ein Mülltonnencluster übersehen haben sollte und ohne Eingriff weiterfahren würde. In einer solchen Situation können die Mitfahrer einen komfortablen Stopp anfordern.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung setzt das Ego zum Ort zurück, an dem das Bordpersonal den Stopp-Knopf bedient hatte, um die Laufdistanzen zu reduzieren. Bei dieser Ausführungsform verfügt das Müllfahrzeug über entsprechende Umfeldsensoren, welche in der Lage sind, eine sichere Rückwärtsfahrt des Müllfahrzeugs zu gewährleisten.
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In dieser Ausführungsform empfängt das Müllfahrzeug ein Haltesignal und speichert den Ort des Müllfahrzeugs zum Zeitpunkt des Empfangens des Haltesignals zwischen. Hierfür können vom Müllfahrzeug empfangene GPS oder GNSS-Daten verwendet werden. Alternativ kann der Ort auch dadurch ermittelt werden, dass die Bewegung des Müllfahrzeugs nach dem Empfangen des Haltesignals aufgezeichnet und ausgewertet werden. Beispielsweise anhand von Odometrie. Wurde das Fahrzeug nach dem Empfangen des Haltesignals in einen Stillstand versetzt, kann der Rückwärtsgang eingelegt werden und die nach dem Empfangen des Haltesignals zurückgelegte Strecke wieder Rückwärts abgefahren werden. Alternativ kann der mittels GPS oder GNNS-Daten ermittelte Ort wieder rückwärts angefahren werden.
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Durch dieses Verfahren können die Laufwege des Personals, insbesondere mit den Mülltonnen, verkürzt werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es werden auch ein entsprechendes Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium beansprucht, auf welchem das Computerprogramm abgespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Beispielhaften Einsatz eines Müllfahrzeugs.
- 2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm.
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Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Müllfahrzeug 101 aus einem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet. Das Müllfahrzeug 101 wird automatisiert betrieben und ist mit Umfeldsensorik zur Ermittlung von Infrastrukturinformationen, wie einer Straßenführung, Mülltonnen und weiteren Fahrzeugen ausgestattet. Als Sensoren kommen Video-, Radar-, Lidar- und Ultraschallsensoren sowie Mikrofone zum Einsatz. Das Müllfahrzeug 101 verfügt zudem über Pfadplanungsverfahren zur Ableitung einer Trajektorie von der aktuellen Position zur einer Zielposition, ein Vehicle-Motion Verfahren zur Umsetzung dieser Trajektorien im Müllfahrzeug 101 und wenigstens ein Steuergerät zur Durchführung dieser algorithmischen Verfahren. Im Steuergerät läuft zudem ein Verfahren ab, welches die Aufgabe hat, das Müllfahrzeug 101 basierend auf detektierten Mülltonnen 102 in den Stand zu bringen.
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In dem Müllfahrzeug 101 läuft das in 2 schematisch skizzierte Verfahren ab, welches in Schritt 201 startet.
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In Schritt 202 wird vom Steuergerät Umfelddaten empfangen, die in diesem Ausführungsbeispiel von dem Umfeldsensoren des Müllfahrzeugs 101 erfasst wurden.
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In Schritt 203 werden basierend auf den empfangenen Umfelddaten eine Mülltonne 102 detektiert. Hierfür kommt ein Objektklassifizierungsalgorithmus zum Einsatz, der mittels eines z.B. entsprechend trainierten neuronalen Netzes Mülltonnen basierend auf Video- und Ultraschallsignalen detektiert.
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Basierend auf der detektierten Mülltonne 102 wird in Schritt 204 ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Müllfahrzeugs 101 ausgesendet. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Müllfahrzeug basierend auf diesem Ansteuerungssignal derart betrieben, dass es derart in den Stillstand gebremst wird, dass sich das Heck des Müllfahrzeugs 101, an welchem sich eine Plattform für mitfahrende Müllmänner 103 befindet und eine Öffnung zum Einfüllen von Müll in das Müllfahrzeug 101 befindet, auf Höhe der detektierten Mülltonne 102 befindet.
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Das Verfahren endet in Schritt 205.
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Durch dieses Verfahren wird das automatisiert fahrenden Müllfahrzeug 101 dazu in die Lage versetzt, eine Halteposition derart zu bestimmen, dass eine hintere Ladeluke des Müllfahrzeugs 101 so gelegen ist, dass mitfahrendes Bordpersonal 103 die an der Straßenseite stehenden Mülltonen 102 mit minimalen Laufwegen auf dafür vorgesehene Hebevorrichtung am Müllfahrzeug 101 stellen können.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel befinden sich am Heck eines Müllfahrzeugs zwei Schalter. Ein Schalter zur Freigabe einer Weiterfahrt des Müllfahrzeugs und ein Schalter zur Einleitung eines Haltemanövers.
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Das Aktivieren des Schalters zur Freigabe einer Weiterfahrt bewirkt, dass das Müllfahrzeug nach einem automatisierten Haltevorgang die Freigabe für eine automatisierte Weiterfahrt erhält. Diese wird insbesondere dann erteilt, wenn die sich in der Nähe befindlichen Mülltonnen geleert wurden und von den Müllmännern eine automatisierte Weiterfahrt des Müllfahrzeugs zu den nächsten Mülltonnen gewünscht wird. Der Schalter befindet sich bevorzugt in der Nähe in der Nähe einer Ladeluke des Müllfahrzeuges, sodass das Bordpersonal den Abschluss des Ladeprozesses durch Betätigen des Schalters quittieren kann und eine Weiterfahrt eingeleitet wird.
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Das Aktivieren des Schalters zur Einleitung eines Haltemanövers bewirkt, dass das Müllfahrzeug, insbesondere unabhängig von detektierten Mülltonnen, in den Stillstand verzögert wird. Das Betätigen dieses Schalters bietet sich insbesondere in Situationen an, in denen das Müllfahrzeug eine Mülltonne nicht detektieren konnte und folglich nicht eigenständig in den Stillstand verzögert, oder alternativ andere Gründe für ein Einleiten eines Haltevorgangs des Müllfahrzeugs sprechen.
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Zusätzlich zur Reduktion des relevanten Bordpersonals und einer Minimierung der Laufstrecken des Bordpersonal bietet dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil einer bequemen und effizienten Anfahrfreigabe der Weiterfahrt durch das Bordpersonal.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Müllfahrzeug ebenfalls einen Schalter zur Einleitung eines Haltemanövers auf. Anstelle jedoch lediglich in den Stillstand zu verzögern, bewegt sich das Müllfahrzeug nach dem Drücken des Schalters an den Ort zurück, an welchem dieser aktiviert wurde. Hierfür wird die Position zum Zeitpunkt des Aktivierens des Schalters aufgezeichnet und anschließend vom Müllfahrzeug angesteuert. Das Müllfahrzeug weist in diesem Ausführungsbeispiel entsprechende Sensorik auf, die eine sichere Rückwärtsfahrt des Müllfahrzeugs gewährleisten.
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Durch dieses Verfahren lassen sich die Laufdistanzen weiter reduzieren.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Müllfahrzeug mit einer Umfelderfassung ausgestattet und hat Zugriff auf Karteninformationen zur Ableitung vorausliegender Straßengeometrien und sowohl statischer als auch dynamischer Objekte. Zudem weist das Müllfahrzeug eines Computerprogramms zur Ermittlung der Relationen der Objekte mit den Verkehrswegen auf. Darüber hinaus läuft in dem Müllfahrzeug ein Verfahren zur Ableitung von Trajektorien zur automatisierten längs- und Querregelung des Müllfahrzeugs. Das Müllfahrzeug verfügt ferner ein System zur Objektdetektion und -klassifikation zur Ermittlung von Mülltonnen. Diese Objekte werden mit den Verkehrswegen assoziiert und deren Relation zum Müllfahrzeug bestimmt. Für die nächstgelegene Mülltonne wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Anfahrtrajektorie derart gewählt, dass das Heck des Müllfahrzeugs derart mit der ermittelten Mülltonne abschließt, dass für auf entsprechenden Vorrichtungen am Heck des Müllfahrzeugs mitfahrendes Bordpersonal die Laufwege minimiert werden. Die longitudinale Halteposition (in Fahrtrichtung) ist derart ausgelegt, dass das Heck auf Höhe der ermittelten Mülltonne oder einem ermittelten Zentrum eines ermittelten Mülltonnenclusters liegt. Die laterale Halteposition wird derart ausgelegt, dass ein Laufweg des Personals zum Bordstein reduziert wird (möglichst dicht am Rand).
