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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer landwirtschaftlichen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine landwirtschaftliche Maschine.
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Hintergrund der Erfindung
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Resistenzen gegen chemische Pflanzenschutzwirkstoffe sind seit Jahren ein wachsendes Problem bei Ungräsern und Unkräutern. Deshalb wird vermehrt eine mechanische Unkrautbekämpfung in der Landwirtschaft eingesetzt. Beispielsweise werden Werkzeuge eingesetzt, die mit konstanter Werkzeuggeschwindigkeit Unkraut entfernen. Mit anderen Worten wird eine Geschwindigkeit des Werkzeugs derart gewählt, dass diese für den gewählten Arbeitseinsatz effektiv ist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Steuern einer landwirtschaftlichen Maschine zu schaffen, durch das eine Bearbeitung von ausgewählten Bereichen verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige landwirtschaftliche Maschine zu schaffen, durch die das Verfahren ausführbar ist.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Aufgabe hinsichtlich der landwirtschaftlichen Maschine wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Steuern einer landwirtschaftlichen Maschine vorgesehen. Die landwirtschaftliche Maschine wird auf einer landwirtschaftlichen Fläche verfahren, um über ein Werkzeug bestimmte Bereiche zu bearbeiten. Beispielsweise kann das Werkzeug ausgewählte Pflanzen in den bestimmten Bereichen beseitigen. Des Weiteren weist das Werkzeug eine Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit auf, mit der die Bereiche bearbeitbar sind. Die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit kann beispielsweise eine Arbeitsrotationsgeschwindigkeit und/oder eine Arbeitsschwingungsgeschwindigkeit sein. Des Weiteren weist die landwirtschaftliche Maschine vorzugsweise einen Sensor auf. Der Sensor kann eine Position und/oder eine Größe der zu bearbeitenden Bereichen bestimmen. Beispielsweise kann, insbesondere wenn das Werkzeug zur Unkrautbeseitigung ausgebildet ist, der Sensor Positionen von Bereichen mit zu entfernenden Pflanzen oder von zu entfernenden Pflanzen bestimmen. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird über den Sensor die Position eines zu bearbeitenden Bereiches bestimmt. In einem weiteren zweiten Schritt wird dann das Werkzeug an diese Position geführt und gleichzeitig oder im Anschluss oder zumindest zeitlich überlappend wird die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs eingestellt. Mit anderen Worten wird eine Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs derart eingestellt, dass diese im zu bearbeitenden Bereich die benötigte Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit erreicht. Außerhalb des Bereichs wird das Werkzeug vorzugsweise mit einer langsameren Bewegungsgeschwindigkeit als der Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit betrieben oder ausgeschaltet.
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Dies ist vorteilhaft, da somit die erzeugte Staubentwicklung durch Aufwirbeln von Erde und/oder Staub auf der landwirtschaftlichen Fläche durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs vermindert werden kann, da die Staubentwicklung proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit ist. Da sich das Werkzeug außerhalb des zu bearbeitenden Bereichs mit einer langsameren Bewegungsgeschwindigkeit als der Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit bewegt, das heißt beispielsweise mit einer langsameren Rotationsgeschwindigkeit, kann die Staubentwicklung minimiert werden, da, vorzugsweise ausschließlich, in den zu bearbeitenden Bereich das Werkzeug mit der Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit betrieben wird. Insgesamt lässt sich die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs durch das Verfahren vermindern, was zu einer niedrigeren Staubentwicklung führt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da somit beim Einsatz von bildgebenden Mitteln, wie beispielsweise Kameras und/oder Lidar-Systeme, die Bildgebung nicht durch die Staubentwicklung gestört ist. Des Weiteren kann durch das Verfahren die landwirtschaftliche Maschine möglichst effizient nutzbar ist. Mit anderen Worten kann durch die Verminderung die Bewegungsgeschwindigkeit außerhalb der zu bearbeitenden Bereiche Energie, das heißt beispielsweise Kraftstoff, gespart werden. Somit kann das Verfahren eine Bearbeitung von Bereichen einer landwirtschaftlichen Fläche ebenfalls vergünstigen.
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Des Weiteren ist die landwirtschaftliche Maschine vorzugsweise derart zu betreiben, dass über das Werkzeug ausgewählte Pflanzen, wie beispielsweise Unkräuter und/oder Ungräser, entfernbar sind. In diesem Fall, kann der Sensor Bereiche bestimmten, in denen die zu entfernenden Pflanzen, also insbesondere Unkräuter und/oder Ungräser, angeordnet sind. Das Werkzeug wird dann zu dem Bereich, in dem die zu entfernenden Pflanze angeordnet ist, mit einer langsamen Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, und innerhalb des Bereiches ist die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit vorgesehen, so dass die Pflanze beseitigbar ist. Insbesondere ist eine Größe des Bereichs um die zu entfernende Pflanze derart gewählt, das zumindest bei einer Berührung der Pflanze das Werkzeug die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit aufweist. Vorzugsweise wird das Werkzeug derart angesteuert, dass das Werkzeug die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit früher erreicht, beispielsweise eine Sekunde, bevor eine Berührung mit der Pflanze stattfindet. Ist der Bereich bearbeitet und/oder die Pflanze beseitigt, so kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs vermindert werden und/oder eine Bewegung des Werkzeugs relativ zu der Maschine kann gestoppt werden.
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Damit die zu entfernenden Pflanzen nicht nur zerschnitten, sondern längerfristig von der landwirtschaftlichen Fläche entfernt werden können, kann das Werkzeug vorzugsweise durch den Boden geführt werden. Mit anderen Worten dringt das Werkzeug vorzugsweise in den Boden ein, so dass insbesondere die Pflanzen aus dem zu bearbeitenden Bereich vollständig entfernt werden. Das Werkzeug kann dabei vorzugsweise kontinuierlich im Boden geführt werden. Mit anderen Worten wird das Werkzeug vorzugsweise nicht ausgehoben und für jedes einzelne zu entfernende Pflanze eingeführt, da dies zu einer sehr hoch frequenten Bewegung führen könnte, die in Bezug auf die Staubentwicklung nachteilig wäre. Des Weiteren kann ein Einführen und Ausheben des Werkzeugs für jede einzelne zu entfernende Pflanze eine erhöhte Steuerkomplexität des Werkzeugs erfordern. Ist Einführen und Ausheben jedoch für den gewählten Arbeitseinsatz vorteilhaft, und für die gewählte Bearbeitung in dem Bereich sinnvoll, so kann dies ebenfalls umgesetzt werden.
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Um ein Steckenbleiben des Werkzeugs, während die landwirtschaftliche Maschine sich auf der landwirtschaftlichen Fläche bewegt, zu verhindern, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs außerhalb der Bereiche vorzugsweise derart eingestellt, dass das Werkzeug durch den Boden führbar ist. Mit anderen Worten kann das Werkzeug vorzugsweise auch zwischen den Bereichen mit einer niedrigen Relativgeschwindigkeit zu der landwirtschaftlichen Maschine bewegt sein. Durch die Bewegungsgeschwindigkeit, die eingestellt wird, damit das Werkzeug durch den Boden führbar ist, kann keine effektive Bearbeitung der Bereiche ermöglicht sein, allerdings wird die Staubentwicklung somit zwischen den Bereichen minimiert.
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Des Weiteren verläuft eine Trajektorie der landwirtschaftlichen Maschine vorzugsweise entlang einer Nutzpflanzenreihe oder zwischen einer Nutzpflanzenreihe. Mit anderen Worten wird die landwirtschaftliche Maschine entlang einer Nutzpflanzenreihe bewegt, so dass das Werkzeug vorzugsweise auf einer Seite der Nutzpflanzenreihe verbleibt. Dies ist vorteilhaft, da somit die Bearbeitung der Bereiche schnell und effizient realisierbar ist. Weist die landwirtschaftliche Maschine beispielsweise zwei Werkzeuge auf, die unabhängig voneinander bewegbar sind, so kann ein Werkzeug Bereiche auf der einen Seite der Nutzpflanzenreihe bearbeiten und das andere Werkzeug Bereiche auf der anderen Seite der Nutzpflanzenreihe. Es ist jedoch auch möglich, dass das Werkzeug beidseitig der Nutzpflanzenreihe zu Bereichen geführt wird und diese bearbeitet. Mit anderen Worten kann sowohl ein Werkzeug pro Nutzpflanzenreihe oder zwei Werkzeuge pro Nutzpflanzenreihe eingesetzt sein.
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Des Weiteren bestimmt der Sensor zumindest die Position und/oder die Größe eines Bereiches, der insbesondere zumindest eine zu entfernende Pflanze aufweist, der in einer Bewegungsrichtung des Werkzeugs am nächsten an dem Werkzeug angeordnet ist. Mit anderen Worten bewegt sich die landwirtschaftliche Maschine entlang der Trajektorie und der Sensor erfasst die Position des zu bearbeitenden Bereiches der in Bewegungsrichtung am nächsten an dem Werkzeug angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da so eine Bearbeitung der Bereiche effizient ist.
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Vorgesehen ist außerdem eine landwirtschaftliche Maschine, die zumindest den Sensor und das Werkzeug aufweist. Die landwirtschaftliche Maschine ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese die Verfahren und Vorgänge die oben beschrieben sind, ausführen kann.
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Des Weiteren ist das Werkzeug an der landwirtschaftlichen Maschine vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieses mit einer Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit, die relativ zu der landwirtschaftlichen Maschine ist, bewegbar ist, so dass mit dieser die ausgewählten Bereiche zu bearbeitbar sind.
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Des Weiteren ist der Sensor vorzugsweise ein bildgebender Sensor. Der Sensor kann beispielsweise eine Kamera und/oder ein LIDAR-System (light detection and ranging System) sein. Dadurch, dass durch das Verfahren ein Aufwirbeln von Staub und Erde vermieden ist, können durch den Sensor die Bereiche sehr gut erfasst werden.
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Des Weiteren kann die landwirtschaftliche Maschine einen Manipulator-Arm aufweisen mit dessen Hilfe das Werkzeug am Boden geführt ist. Mit dem Manipulator-Arm kann das Werkzeug vorzugsweise relativ zu der landwirtschaftlichen Maschine bewegbar sein. Mit anderen Worten kann durch den Manipulator-Arm das Werkzeug schnell und effizient ohne eine Veränderung der Bewegungsrichtung der landwirtschaftlichen Maschine zu den zu bearbeitenden Bereichen geführt sein.
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Die landwirtschaftliche Maschine ist vorzugsweise teilautonomer oder autonome, insbesondere ein autonomer Feldroboter oder ein intelligentes Anbaugerät für die Bodenbearbeitung und Pflanzenschutz im Gemüse-, Garten- und Ackerbau oder ein Traktor. Es ist jedoch auch möglich, das die landwirtschaftliche Maschine nicht autonom ist.
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Offenbart ist ein Verfahren zum Steuern einer landwirtschaftlichen Maschine, die auf einer landwirtschaftlichen Fläche verfahren wird. Über ein Werkzeug werden bestimmte Bereiche bearbeitet, wobei das Werkzeug mit einer Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit betreibbar ist, mit der die Bereiche bearbeitbar sind. Des Weiteren weist die landwirtschaftliche Maschine einen Sensor auf, der eine Position der Bereiche bestimmen kann. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird die Position eines zu bearbeitenden Bereiches bestimmt. In einem zweiten Schritt wird das Werkzeug an diese Position geführt, wobei die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs eingestellt ist, wenn sich das Werkzeug in dem Bereich befindet und in einem weiteren dritten Schritt wird das Werkzeug außerhalb des Bereichs mit einer langsameren Bewegungsgeschwindigkeit betrieben oder ausgeschaltet. Des Weiteren ist eine landwirtschaftliche Maschine offenbart.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Zeichnung einer Trajektorie einer landwirtschaftlichen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Zeichnung einer landwirtschaftlichen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Trajektorie 1, die entlang einer Nutzpflanzenreihe 2 mit einer Vielzahl von Nutzpflanzen 4 verläuft. Damit die Nutzpflanzen 4 einen besseren Ertrag bringen, sollen Unkräuter 6, die zwischen den Nutzpflanzen wachsen, entfernt werden. Mit anderen Worten, soll, damit der Ertrag der Nutzpflanzen 4 erhöht ist, Bereiche 8, die die Unkräuter 6 enthalten, bearbeitet werden. Durch eine landwirtschaftliche Maschine, die hier nicht dargestellt ist und die sich entlang der Nutzpflanzenreihe 2 bewegen kann, und die ein Werkzeug aufweist, das mit einer Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit, die insbesondere eine Arbeitsrotationsgeschwindigkeit ist, bewegt ist, können die Unkräuter 6 entfernt werden. Dazu kann das Werkzeug beispielsweise über einen Manipulator-Arm entlang der Trajektorie 1 bewegt werden. Um die Bereiche 8, die die Unkräuter 6 enthalten, zu erfassen, kann die landwirtschaftliche Maschine, die hier nicht aufgeführt ist, einen Sensor aufweisen, der die Bereiche 8 mit den Unkräutern 6 erfassen kann.
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Die nicht dargestellte landwirtschaftliche Maschine bewegt sich entlang der Nutzpflanzenreihe und der Sensor erfasst die Bereiche 8. Das Werkzeug wird dann, beispielsweise durch einen Manipulator-Arm, entlang der Trajektorie 1 zu den Bereichen 8 geführt und mit der Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit betrieben, sodass die Unkräuter 6 beseitigt werden und die Bereiche 8 somit bearbeitet werden. In der Zeit, in der das Werkzeug zwischen den Bereichen 8 bewegt ist, weist dieses eine niedrigere Bewegungsgeschwindigkeit, insbesondere eine niedrigere Rotationsgeschwindigkeit auf, als die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit. Dies hat zur Folge, dass zwischen den Bereichen 8 die Staubentwicklung minimiert ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Maschine 10, wobei diese vereinfacht als Rechteck dargestellt ist. Die landwirtschaftliche Maschine weist einen Sensor 12 auf, der zum Bestimmen der Bereiche 8, siehe 1, und somit der Unkräuter 6 konfiguriert ist. Des Weiteren ist an der landwirtschaftlichen Maschine 10 ein Manipulator-Arm 14 angeordnet, der ein Werkzeug 16 relativ zu der landwirtschaftliche Maschine 10 bewegen kann. Mit anderen Worten kann die landwirtschaftliche Maschine 10 beispielsweise mit einem gleichen Abstand an der Nutzpflanzenreihe 2 entlangfahren und der Manipulator-Arm 14 kann das Werkzeug 16 entlang der Trajektorie 1 in die Bereiche 8 zu den Unkräutern 6 führen.
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In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer landwirtschaftlichen Maschine, beispielsweise der landwirtschaftlichen Maschine 10 aus 2, aufgezeigt. In einem ersten Schritt 18 kann durch einen Sensor, beispielsweise durch den Sensor 12, eine Position von Bereichen, beispielsweise von Bereichen 8, die die Unkräuter 6 enthalten, bestimmen. In einem weiteren Schritt 20 wird ein Werkzeug, beispielsweise das Werkzeug 16, beispielsweise über den Manipulator-Arm 14, an die Bereiche 8 herangeführt. Dazu kann das Werkzeug 16 durch den Manipulator-Arm 14 insbesondere entlang der Trajektorie 1 bewegt werden, während sich die landwirtschaftliche Maschine insbesondere entlang der Nutzpflanzenreihe 2 bewegt. In einem Schritt 22 wird der Bereich bearbeitet, indem das Werkzeug in den Bereich mit einer Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit geführt wird. Mit anderen Worten weist das Werkzeug die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit auf, wenn dieses in dem Bereich eindringt. Beispielsweise kann das Werkzeug 16 in dem Bereich 8 mit der Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit die Unkräuter 6 entfernen. In einem weiteren Schritt 24 wird dann, wenn das Werkzeug 16 den Bereich 8 verlassen hat, eine langsamere Bewegungsgeschwindigkeit eingestellt als die Arbeitsbewegungsgeschwindigkeit, so dass eine Staubentwicklung zwischen Bereichen 8 minimiert ist.
