-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Reinigungsfahrzeugs, insbesondere einer automatisiert betreibbaren Kehrmaschine, ein Steuergerät, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
-
Stand der Technik
-
Es sind derzeit angetriebene Kehrmaschinen zum Reinigen von Fahrbahnen und Gehwegen im Einsatz. Derartige Kehrmaschinen bestehen üblicherweise aus einem Fahrzeug und einer Reinigungsvorrichtung. Die Reinigungsvorrichtung kann relativ zum Fahrzeug bewegt werden und dient zum Aufnehmen von Verunreinigungen. Die Verunreinigungen können beispielsweise Staub, Laub, Gestein oder Müll sein.
-
Üblicherweise wird die Position der Reinigungsvorrichtung relativ zum Fahrzeug im Vorfeld eingestellt. Der Fahrer regelt anschließend die Position der Reinigungsvorrichtung auf die Position der Verschmutzung durch die Längsführung und Querführung des Fahrzeugs. Hierfür weist das Fahrzeug üblicherweise eine manuelle Fahrzeugsteuerung auf, die an einer dem Fahrbahnrand zugewandten Seite des Fahrzeugs positioniert ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und ein Steuergerät zum optimalen Reinigung der Fahrbahnoberfläche, bis an die Grenzen der Fahrbahnoberfläche, vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
-
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Reinigungsfahrzeugs, insbesondere einer automatisiert betreibbaren Kehrmaschine, bereitgestellt. Das Verfahren kann insbesondere durch ein Steuergerät ausgeführt werden.
-
In einem Schritt wird eine Trajektorie berechnet. Dabei werden Steuerbefehle für eine Längsführung und Querführung des Reinigungsfahrzeugs bei einem Befahren der berechneten Trajektorie erzeugt. Die Längsführung und Querführung des Reinigungsfahrzeugs kann durch Aktuatoren des Reinigungsfahrzeugs und eine Ansteuerung der Aktuatoren durch das Steuergerät realisiert werden.
-
Es werden Messdaten von mindestens einem Sensor zum Ermitteln eines Reinigungsbereichs vom Steuergerät empfangen. Hierzu kann das Steuergerät mit dem mindestens einen Sensor direkt oder über eine Schnittstelle datenleitend verbunden sein.
-
In einem weiteren Schritt wird mindestens ein Aktuator zum Positionieren einer Reinigungsvorrichtung des Reinigungsfahrzeugs zum Reinigen des Reinigungsbereichs basierend auf den empfangenen Messdaten in Längsrichtung und/oder Querrichtung relativ zu einer Fahrtrichtung des Reinigungsfahrzeugs angesteuert.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät zum Betreiben eines Reinigungsfahrzeugs bereitgestellt. Das Steuergerät ist mit mindestens einem Sensor zum Auswerten von Messdaten verbindbar, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist das Verfahren auszuführen.
-
Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
-
Durch das Verfahren und das Steuergerät kann ein automatisiert betreibbares Reinigungsfahrzeug gesteuert werden. Dabei kann eine Trajektorie durch das Steuergerät berechnet werden. Bevorzugterweise entspricht die Trajektorie einem Streckenabschnitt, welcher gereinigt werden soll. Das Reinigungsfahrzeug wird hierbei entlang eines Fahrbahnrands und/oder entlang des Reinigungsbereichs durch eine Umfeldsensorik geführt.
-
Bevorzugterweise kann die Trajektorie des Fahrzeugs einer groben Führung bzw. Positionierung der Reinigungsvorrichtung des Reinigungsfahrzeugs dienen. Die Steuerung der Aktuatoren kann hierbei eine Feinausrichtung der Reinigungsvorrichtung ermöglichen.
-
Die Feinausrichtung der Reinigungsvorrichtung erfolgt hierbei derart, dass ein seitlicher Fahrzeugrand von Reinigungswerkzeugen der Reinigungsvorrichtung optimal gereinigt wird.
-
Beispielsweise kann eine optimale Reinigung eines ebenen Fahrbahnrands durch ein bereichsweises Überlappen des Fahrbahnrands mit einer rotierenden Bürste umgesetzt werden. Bei einem Bordstein als Fahrbahnrand können optimale Reinigungsergebnisse bei einem zumindest geringfügigen Gegenpressen der mindestens einen rotierenden Bürste gegen den Bordstein realisiert werden.
-
Der seitliche Fahrbahnrand kann hierbei in Form eines Reinigungsbereichs durch den mindestens einen Sensor detektiert werden. Der mindestens eine Sensor kann ein Sensor der Reinigungsvorrichtung und/oder ein Sensor des Reinigungsfahrzeugs sein.
-
Der mindestens eine Sensor kann ein LIDAR-Sensor, ein Radarsensor, ein Videosensor, ein Kamerasensor, ein Ultraschallsensor und dergleichen sein.
-
Die Reinigungsvorrichtung kann mindestens ein Reinigungswerkzeug aufweisen. Das mindestens eine Reinigungswerkzeug kann eine rotierende Bürste, Druckluftdüse, Druckwasserdüse, Schaufel, Saugvorrichtung und dergleichen sein. Das mindestens eine Reinigungswerkzeug und/oder die gesamte Reinigungsvorrichtung können durch den Aktuator ausrichtbar sein. Der Aktuator kann hierbei hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. Di Reinigungswerkzeuge können ebenfalls hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch antreibbar sein. Dabei können die Reinigungswerkzeuge als eine Einheit oder einzeln positioniert werden.
-
Das Reinigungsfahrzeug kann als ein automatisiert und/oder teilautomatisiert betreibbares Fahrzeug ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Reinigungsfahrzeug gemäß der SAE J3016 Norm teilautomatisiert, bedingt automatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein. Das Reinigungsfahrzeug kann als eine Kehrmaschine ausgeführt sein.
-
Durch das Verfahren kann eine Pfadplanung für das automatisierte Reinigungsfahrzeug dahingehend umgesetzt werden, dass die Bürsten bzw. die gesamte Reinigungsvorrichtung der Straßenkehrmaschine den seitlichen Fahrbahnrand optimal erfassen. Die Trajektorien können derart vorausberechnet werden, dass die Geometrie der Fahrbahnrandgrenze damit zumindest näherungsweise abgebildet wird. Insbesondere kann die Reinigung des Reinigungsbereichs bis an die Grenzen der Fahrbahnfläche ermöglicht werden.
-
Das Steuergerät der Reinigungsvorrichtung und/oder des Reinigungsfahrzeugs kann einen oder mehrere Algorithmen zur Ansteuerung der Längs- und Querführung des Reinigungsfahrzeugs auf Basis der berechneten Trajektorien aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird die Reinigungsvorrichtung abhängig von dem ermittelten Reinigungsbereich aktiviert oder deaktiviert. Hierdurch kann das Reinigungsfahrzeug besonders effizient betrieben werden. Insbesondere kann die Reinigungsvorrichtung zuerst ausgerichtet und anschließend in Betrieb genommen werden, um Verschmutzung einer Fahrbahn oder eines Gehwegs aufzunehmen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Positionierung der Reinigungsvorrichtung durch die Längsführung und Querführung des Reinigungsfahrzeugs und/oder durch den mindestens einen Aktuator durchgeführt. Dabei wird neben der automatisierten Steuerung des Reinigungsfahrzeugs eine vom Fahrzeug unabhängige oder zumindest bereichsweise abhängige Steuerung der Reinigungsvorrichtung bereitgestellt. Dabei kann eine grobe Positionierung der Reinigungsvorrichtung durch die Steuerung bzw. Ausrichtung des Reinigungsfahrzeugs und eine feine bzw. endgültige Positionierung der Reinigungsvorrichtung durch den mindestens einen Aktuator der Reinigungsvorrichtung durchgeführt werden. Durch die Ansteuerung des Aktuators kann eine situationsabhängige Anpassung der Reinigungsvorrichtung an einen Fahrbahnrand oder eine Verschmutzung ermöglicht werden. Dabei kann die Positionierung der Reinigungsvorrichtung die gesamte Reinigungsvorrichtung oder die Positionierung einzelner Reinigungswerkzeuge umfassen. Insbesondere kann die Positionierung der Reinigungsvorrichtung schneller erfolgen als eine Grobpositionierung der Reinigungsvorrichtung über die Ausrichtung des Fahrzeugs entlang der berechneten Trajektorie.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Positionierung der Reinigungsvorrichtung derart durch das Steuergerät durchgeführt, dass ein Anteil der Längsführung und/oder Querführung des Reinigungsfahrzeugs an der Positionierung der Reinigungsvorrichtung minimal ist. Hierdurch kann der Steuerungsaufwand bzw. der Regelungsaufwand zur Umsetzung der Querführung des Reinigungsfahrzeugs reduziert werden. Insbesondere können Abweichungen des Fahrbahnrands von der berechneten Trajektorie durch Einstellung bzw. Anpassung der Position der Reinigungsvorrichtung kompensiert werden.
-
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Positionierung der Reinigungsvorrichtung durch die Längsführung und Querführung des Reinigungsfahrzeugs und/oder durch den mindestens einen Aktuator basierend auf einem Algorithmus des Steuergeräts durchgeführt. Der Algorithmus kann vorzugsweise aus einer Solltrajektorie des Reinigungsfahrzeugs einen Arbeitsbereich bzw. einen Reinigungsbereich generieren.
-
Dabei kann ein Anteil der Positionierung des mindestens einen Reinigungswerkzeugs quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs mittels Positionierung des Fahrzeugs und ein Anteil mittels Positionierung der Reinigungsvorrichtung oder mittels der Ansteuerung des Aktuators umgesetzt werden.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Messdaten zum Ermitteln einer Position des als eine Verschmutzung oder als ein Fahrbahnrand ausgestalteten Reinigungsbereichs durch das Steuergerät verwendet. Hierdurch kann die Position des zu reinigenden Bereichs durch den mindestens einen Sensor ermittelt werden. Die Position des Reinigungsbereichs kann in Form eines Verlaufs ausgestaltet sein.
-
Der Verlauf des Reinigungsbereichs kann beispielsweise einem Fahrbahnverlauf folgen oder von dem Fahrbahnverlauf abweichen. Des Weiteren kann der Reinigungsbereich von einem Verlauf eines Fahrbahnrands abhängen. Beispielsweise können Ausfahrten und entsprechend abgesenkte Bordsteine einen Reinigungsbereich unterbrechen oder verändern. Sich verändernde Fahrbahnränder können ebenfalls eine Veränderung des Reinigungsbereichs verursachen.
-
Insbesondere kann durch den mindestens einen Sensor mindestens ein Fahrbahnrand detektiert werden. Dabei können die Messdaten des Sensors dazu eingesetzt werden, die Reinigungsvorrichtung an den detektierten Fahrbahnrand einzustellen bzw. auszurichten. Der Fahrbahnrand kann hierbei durch Bordsteine oder Rinnsteine ausgestaltet sein. Des Weiteren kann der Fahrbahnrand durch ebene Grenzen, wie beispielsweise durch Linienmarkierungen, Texturunterschiede, Kopfsteinpflaster, Rasennarben und dergleichen definiert sein.
-
Der entsprechende Fahrbahnrand kann beispielsweise durch optische Sensoren detektiert werden. Insbesondere kann ein Abstand zwischen dem Fahrbahnrand und dem Reinigungsfahrzeug durch das Steuergerät ermittelt und die Position der Reinigungsvorrichtung entsprechend der Entfernung eingestellt werden, wodurch beispielsweise die Reinigungsbürsten den Fahrbahnrand zumindest bereichsweise überdecken oder formschlüssig am Fahrbahnrand anliegen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Messdaten zur Ermittlung der Position des Reinigungsbereichs durch den mindestens einen Sensor und/oder durch mindestens einen Umfeldsensor des Reinigungsfahrzeugs ermittelt. Das Reinigungsfahrzeug kann hierbei eine Umfeldsensorik ausweisen, um die befahrbare Straße, andere Verkehrsteilnehmer, dynamische und statische Objekte, Fußgänger, Verkehrsregeln und dergleichen wahrzunehmen. Beispielsweise kann das Reinigungsfahrzeug Radarsensoren, LIDAR-Sensoren, Kamerasensoren, GPS-Sensoren und dergleichen aufweisen. Somit kann das Reinigungsfahrzeug automatisiert eine berechnete Trajektorie befahren.
-
Die Umfeldsensorik des Reinigungsfahrzeugs kann alternativ oder zusätzlich zum mindestens einen Sensor dazu eingesetzt werden, einen Fahrbahnrand zu detektieren und eine entsprechende Positionierung bzw. Ausrichtung der Reinigungsvorrichtung vorzunehmen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Reinigungsvorrichtung durch die Aktuatoren abhängig von einer Art des ermittelten Reinigungsbereichs relativ zum Reinigungsfahrzeug angeordnet. Hierdurch kann eine Feineinstellung der Position der Reinigungsvorrichtung durch das Steuergerät vorgenommen werden, durch welche eine optimierte Reinigung des Fahrbahnrands möglich ist. Insbesondere kann die optimierte Reinigung auch an unterschiedliche und sich verändernde Fahrbahnränder schnell und flexibel angepasst werden.
-
Über die bekannten Abmessungen des Fahrzeuges einschließlich der Reinigungsinstrumente bzw. der Reinigungswerkzeuge kann von einem aktuellen Standpunkt eine Trajektorie berechnet werden, die den Verkehrsregeln entspricht und es ermöglicht, dass die Reinigungsinstrumente beispielsweise an ebenen Fahrbahngrenzen diese komplett überdecken und an erhabenen Grenzen, die Reinigungsinstrumente direkt an die Randsteingrenze heranführen
-
Des Weiteren kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrbahnrand ein oder mehrere definierte Reinigungsinstrumente der Reinigungsvorrichtung zum Reinigen des Reinigungsbereichs eingesetzt werden.
-
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs zum Veranschaulichen des Verfahrens an einer ebenen Fahrbahngrenze gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs zum Veranschaulichen des Verfahrens an einer ebenen Fahrbahngrenze gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
- 3 eine schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs zum Veranschaulichen des Verfahrens an einem Bordstein als Fahrbahngrenze gemäß einer Ausführungsform.
-
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs 1 zum Veranschaulichen des Verfahrens an einer ebenen Fahrbahngrenze 2 gemäß einer Ausführungsform.
-
Das Reinigungsfahrzeug 1 ist als eine Großkehrmaschine ausgestaltet und weist eine Reinigungsvorrichtung 4 auf. In der Figur ist ein Reinigungswerkzeug 6 der Reinigungsvorrichtung 4 dargestellt. Das Reinigungswerkzeug 4 ist als eine rotierende Bürste ausgeführt.
-
Die Reinigungsvorrichtung 4 weist einen Sensor 8 auf. Der Sensor 8 ist ein zweidimensional wirkender LIDAR-Sensor, der den Fahrbahnrand 2 abtasten kann. Durch den Sensor 8 kann ein relativer Abstand in Querrichtung Q zwischen dem Reinigungsfahrzeug 1 und dem Fahrbahnrand 2 gemessen werden. Des Weiteren kann anhand von Messwerten des Sensors 8 eine Art des Fahrbahnrands 2 ermittelt werden.
-
Zusätzlich zum Fahrbahnrand 2 wird ein Reinigungsbereich 9 mit Hilfe der Messdaten des Sensors 8 ermittelt. Der Reinigungsbereich 9 stellt einen Bereich dar, der durch das Reinigungswerkzeug 6 im Verlauf der Trajektorie T gereinigt wird.
-
Der Sensor 8 ist datenleitend mit einem Steuergerät 10 des Reinigungsfahrzeugs 1 verbunden. Des Weiteren ist mindestens ein weiterer Sensor 12 mit dem Steuergerät 10 datenleitend verbunden. Der Sensor 12 ist ein Kamerasensor und ist als ein Umfeldsensor 12 des Reinigungsfahrzeugs 1 ausgeführt. Mit Hilfe des Umfeldsensors 12 kann das Reinigungsfahrzeug 1 entlang einer Trajektorie T durch das Steuergerät 10 geführt werden.
-
Während das Reinigungsfahrzeug 1 entlang der Trajektorie T geführt bzw. gesteuert wird, detektiert der Sensor 8 den Fahrbahnrand 2 und die Entfernung des Reinigungswerkzeugs 6 zum Fahrbahnrand 2. Das Steuergerät 10 generiert hierbei abhängig von den empfangenen Messdaten des Sensors 8 Steuerbefehle zum Ansteuern eines Aktuators 14. Mittels des Aktuators 14 kann die rotierende Bürste 6 in ihrer Position eingestellt werden, um ein optimales Reinigungsergebnis zu erzielen.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist eine optimale Position der rotierenden Bürste 6 eingestellt. Hierbei überdeckt die rotierende Bürste 6 den ebenen Fahrbahnrand 2, der als eine Fahrbahnmarkierung ausgeführt ist.
-
In der 2 ist eine schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs 1 zum Veranschaulichen des Verfahrens an einer ebenen Fahrbahngrenze 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Im Unterschied zum in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist hier die Fahrbahngrenze 2 in Form einer Rasenkante ausgestaltet.
-
Die Rasenkante und ihre Position wird hier durch den Sensor 8 detektiert und das Reinigungswerkzeug 6 bis zu der in 2 gezeigten Position durch den Aktuator 14 eingestellt.
-
Die 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Reinigungsfahrzeugs 1 zum Veranschaulichen des Verfahrens an einem Bordstein 3 als eine unebene Fahrbahngrenze 3 gemäß einer Ausführungsform.
-
Im Unterschied zu den bereits dargestellten Ausführungsbeispielen weist das Reinigungsfahrzeug 1 eine Reinigungsvorrichtung 4 mit zwei Reinigungswerkzeugen 6, 7 auf. Die Reinigungswerkzeuge 6, 7 sind als rotierende Bürsten 6, 7 ausgestaltet. Eine erste rotierende Bürste 6 ist in Längsrichtung L zwischen den Rädern seitlich am Reinigungsfahrzeug 1 angeordnet und über einen ersten Aktuator 14 in ihrer Position einstellbar.
-
Eine zweite rotierende Bürste 7 ist in Fahrtrichtung bzw. Längsrichtung L des Reinigungsfahrzeugs 1 vor dem Fahrzeug 1 angeordnet und über einen zweiten Aktuator 15 in ihrer Position einstellbar.
-
Die Aktuatoren 14, 15 sind beide mit dem Steuergerät 10 derart verbunden, dass das Steuergerät 10 basierend auf Messdaten des Sensors 8 die Positionen der Reinigungswerkzeuge 6, 7 unabhängig voneinander einstellen kann.
-
Hierbei ist die Position der ersten Bürste 6 derart eingestellt, dass eine straßenseitige bzw. niedrigere Fläche des Bordsteins 3 gereinigt wird. Die zweite Bürste 7 weist eine zum Reinigen optimale Position auf, die höher eingestellt ist, als die Position der ersten Bürste 6. Hierdurch reinigt die zweite Bürste 7 eine obere Fläche bzw. eine straßenferne Seite des Bordsteins 3. Durch die dargestellte Konfiguration der Reinigungswerkzeuge 6, 7 kann automatisiert eine optimale Reinigung des Bordsteins 3 umgesetzt werden.
