DE102020206523A1

DE102020206523A1 - Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102020206523A1
Application number: DE102020206523.3A
Authority: DE
Inventors: Kai Liu; Horst Wagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-02
Also published as: WO2021239680A3; WO2021239680A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine (1) mit einem Werkzeug (12, 13). Im Vorhinein wird aus den Aufstandspunkten der mobilen Arbeitsmaschine (1) zumindest eine flächige Zone (Z1) mit einem sicheren Sicherheitszustand zur Beurteilung der Lage eines Gesamtschwerpunkts (GS) der mobilen Arbeitsmaschine (1) definiert. Im Betrieb wird der Gesamtschwerpunkt (GS) ermittelt. Wenn der Gesamtschwerpunkt (GS) außerhalb der Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand liegt, wird ein Steuersignal an die mobile Arbeitsmaschine (1) ausgegeben, um die mobile Arbeitsmaschine (1) und/oder das Werkzeug (12, 13) der mobilen Arbeitsmaschine (1) abhängig von der Lage des Gesamtschwerpunkts (GS) bezüglich der Zone (Z1) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine und zur Steuerung der mobilen Arbeitsmaschine abhängig von der Lage eines Gesamtschwerpunkts der mobilen Arbeitsmaschine und einer aufgenommenen Last innerhalb einer im Vorhinein definierten Zone mit einem sicheren Sicherheitszustand. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie z. B. Baggern oder Gabelstaplern, kommt es immer wieder zu Unfällen durch falsche Beladung oder Überbeladung. Vor allem, wenn ein Werkzeug der mobilen Arbeitsmaschine und/oder ein Lastschwerpunkt einer transportierten Last -als Ladung bezeichnet - eine ungünstige Lage einnimmt, kann dies zu einem Kippen der mobilen Arbeitsmaschine führen. Bei solchen Unfällen kann es sowohl zu Beschädigungen der mobilen Arbeitsmaschine als auch zu Verletzungen von Personen kommen. Neben der Masse der Last ist vor allem die Lage des Lastschwerpunkts eine wesentliche Information für den sicheren Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine.
Üblicherweise liegt es in der Verantwortung des Bedieners der mobilen Arbeitsmaschine zu prüfen, ob die Arbeitsmaschine die Last sicher anheben und transportieren kann. Hierfür nutzt er die ihm bekannten Informationen über die Last und ein Lastdiagramm für die mobile Arbeitsmaschine. Das Lastdiagramm zeigt für eine Masse der Last und einen Abstand des Lastschwerpunkts zu einer Kippkante sichere und kritische Bereiche an. Der Gesamtschwerpunkt wird aus dem Lastschwerpunkt des Objekts und dem Schwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine ermittelt. Die Informationen über die Ladung entnimmt der Bediener üblicherweise aus dem Lieferschein oder aus Aufdrucken auf der Ladung. Häufig ist die Masse der aufzunehmenden Ladung bekannt, jedoch muss die Lage des Lastschwerpunkts vom Bediener geschätzt werden. In der Regel wird dabei von einer homogenen Massenverteilung ausgegangen, d. h. der angenommene Lastschwerpunkt befindet sich in der geometrischen Mitte der Ladung. Bei inhomogenen Lasten und/oder bei nicht einsichtigen Verpackungen (z. B. Kartons) kann die Abschätzung zu falschen Ergebnissen führen.
Es sind Algorithmen zur Bestimmung der kinematischen Kette bekannt. An jedem Glied des Werkzeugarms ist hierfür eine inertiale Messeinheit (IMU, inertial measuring unit) angeordnet, welche Sensordaten an ein Rechengerät senden. Die so ermittelten Sensordaten werden für jeden Sensor individuell gefiltert und zur Zustandsschätzung der Orientierung des jeweiligen Sensors relativ zu einem ortsfesten Inertialkoordinatensystem fusioniert. Die Tool Center Point Estimation ist ein Algorithmus zur Zustandsschätzung der Orientierung und Position eines Endeffektors. Der Endeffektor ist insbesondere ein Werkzeug oder ein Teil eines Werkzeugs, das einen Werkzeugarm mit mehreren Gliedern, die über Gelenke verbunden sind, aufweist. Des Weiteren ist bekannt, aus Messungen der Kräfte auf das Werkzeug, die Masse der Last zu ermitteln. Beispielsweise bei einer Baggerschaufel, können die Kräfte auf die zur Steuerung verwendeten Hydraulikzylinder oder die darin vorhandenen Zylinder zur Messung verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Die mobile Arbeitsmaschine ist insbesondere ein Bagger und weist typischerweise ein Werkzeug auf, mit dem die mobile Arbeitsmaschine eine Last - auch als Ladung bezeichnet - aufnimmt und transportiert.
Im Vorhinein wird, z. B. durch den Hersteller oder einen Betreiber der mobilen Arbeitsmaschine, zumindest eine Zone mit einem sicheren Sicherheitszustand zur Beurteilung der Lage eines Gesamtschwerpunkts der mobilen Arbeitsmaschine und der aufgenommenen Last definiert. Es lässt sich aus den Aufstandspunkten der mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise den Gleisketten oder den Rädern, eine Ebene definieren. Zwischen bzw. entlang den Aufstandspunkten verlaufen Kippkanten (auch als Kippachsen bezeichnet) der mobilen Arbeitsmaschine. Wenn der Gesamtschwerpunkt die Kippkante überschreitet, kippt die mobile Arbeitsmaschine. In dieser Ebene definieren die Kippkanten als Seiten einer Aufstandsfläche der mobilen Arbeitsmaschine. In dieser Ebene lassen sich der Gesamtschwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine und der Last darstellen.
Die Aufstandsfläche kann als die Zone mit sicherem Sicherheitszustand definiert werden und die Kippkanten können den Zonenrand dieser Zone definieren. Liegt der Gesamtschwerpunkt außerhalb dieses Bereichs, führt dies unweigerlich zum Kippen. Die Zone kann typischerweise die Form eines Rechtecks annehmen, generell kann die Zone jede beliebige Form annehmen.
Die Sicherheitszustände repräsentieren die Stabilität der mobilen Arbeitsmaschine inklusive der Last und bewerten die Möglichkeit bzw. das Risiko eines Kippens der mobilen Arbeitsmaschine, wenn sich der Gesamtschwerpunkt innerhalb der entsprechenden Zone befindet. Beispielsweise können eine Zone um den Schwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine herum mit einem sicheren Sicherheitszustand, bei dem keine Gefahr des Kippens besteht, und eine Zone, welche die vorhergenannte umschließt und einen größeren Abstand zum Schwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine aufweist, mit einem kritischen Sicherheitszustand, bei der eine akute Gefahr des Kippens besteht, vorgesehen sein. Optional kann eine weitere Zone, die zwischen den vorhergenannten Zonen angeordnet ist, mit einem bedingt kritischen Sicherheitszustand vorgesehen sein, bei dem noch keine akute Gefahr des Kippens besteht, aber bereits eine Tendenz zu einer Gefahrensituation erkennbar ist. Im bedingt kritischen Sicherheitszustand arbeitet die mobile Arbeitsmaschine an der Stabilitätsgrenze.
Der Gesamtschwerpunkt kann folgendermaßen ermittelt werden: Aus den bekannten Massen und/oder Massenträgheitsmomenten, aus den Schwerpunkten und aus der Geometrie der mobilen Arbeitsmaschine und des Werkzeugs wird ein Schwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine inklusive Werkzeug ermittelt. Die Lage der Schwerpunkte der mobilen Arbeitsmaschine und des Werkzeugs können mittels einer an sich bekannten Tool Center Point Estimation unter Verwendung von inertialen Messeinheiten an der mobilen Arbeitsmaschine und am Werkzeug ermittelt werden.
Des Weiteren kann die Masse der Last, die mittels dem Werkzeug transportiert wird, und der Schwerpunkt der Last (Lastschwerpunkt) geschätzt werden. Die geschätzte Masse der Last und der geschätzte Schwerpunkt der Last fließen in die Ermittlung des Gesamtschwerpunkts ein. Es sind unterschiedliche Verfahren zur Schätzung der Masse der Last und des Lastschwerpunkts bekannt.
Die Schätzung kann bei einer angehobenen Last, die nicht (mehr) bewegt wird, aus Kräften am Endeffektor des Werkzeugs mittels eines Modells, bei dem die Last als Punktmasse angenommen wird, erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann im Betrieb eine dynamische Schätzung angewendet werden, bei der Bewegungsgleichungen für die Arbeitsmaschine und für die Last aufgestellt werden. Die in den Bewegungsgleichungen verwendeten, unbekannten Größen für die Last - also die Masse, der Masseschwerpunkt und das Massenträgheitsmoment - werden durch einen Näherungsalgorithmus während der Bewegung abgeschätzt. Hierfür kann z. B. ein Least-Square Verfahren verwendet werden.
Optional kann der Lastschwerpunkt in bestimmten Fällen auch ohne Modell geschätzt werden. Dies kann vor allem dann zur Anwendung kommen, wenn der Lastschwerpunkt durch die obengenannten Verfahren nicht geschätzt werden kann oder die Schätzung eine zu große Ungenauigkeit aufweist. Ein solcher Fall ist ein Bagger, der mit seiner Baggerschaufel eine sich homogen verteilende Last, wie z. B. Sand oder Erdboden, aufnimmt. Eine solch homogen verteilte Last weist auch eine homogene Dichteverteilung auf. Die Position des Lastschwerpunkts ist für unterschiedliche sich homogen verteilende Lasten jeweils ähnlich und kann in Bezug auf die Baggerschaufel gespeichert werden. Diese Schätzung kann dann in ein Näherungsverfahren einfließen.
Bei der Ermittlung des Gesamtschwerpunkts wird zudem ein Kraftvektor im Gesamtschwerpunkt mitermittelt. Der Gesamtschwerpunkt kann in die obengenannte Ebene, in der die Aufstandsfläche liegt, projiziert werden. Hierfür wird der Durchstoßpunkt des Kraftvektors im Gesamtschwerpunkt durch die Ebene verwendet.
Schließlich wird, wenn der Gesamtschwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine und der Last außerhalb der Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand liegt, ein Steuersignal an die Arbeitsmaschine ausgegeben. Insbesondere kann das Steuersignal ausgegeben werden, wenn sich der Gesamtschwerpunkt aus der Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand heraus über den Zonenrand hinweg bewegt. Durch dieses Steuersignal wird die mobile Arbeitsmaschine und/oder ein Werkzeug der mobilen Arbeitsmaschine abhängig von der Lage des Gesamtschwerpunkts bezüglich der Zone gesteuert. Das heißt, mit anderen Worten, die mobile Arbeitsmaschine und/oder das Werkzeug der mobilen Arbeitsmaschine wird in Abhängigkeit von der Lage des Gesamtschwerpunkts gesteuert, wobei die Lage des Gesamtschwerpunkts eine Relativlage des Gesamtschwerpunkts zu der Zone ist.
Vorzugsweise kann die mobile Arbeitsmaschine und/oder das Werkzeug gestoppt werden, wenn der Gesamtschwerpunkt außerhalb der Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand liegt. Optional oder können z. B. die zulässige Bewegungsgeschwindigkeit und/oder die Auslenkung der mobilen Arbeitsmaschine und/oder des Werkzeugs beschränkt werden. Zudem können Signale an den Bediener und/oder die Umgebung ausgegeben werden. Besonders die Lage des Gesamtschwerpunkts in Vorwärtsrichtung und die Vermeidung des Kippens nach vorne ist bei einem Bagger, der die Last mit einer vorne angeordneten Schaufel aufnimmt, von besonderer Bedeutung.
Vorteilhafterweise kann als Gegenmaßnahme die mobile Arbeitsmaschine und/oder das Werkzeug durch das Steuersignal so bewegt werden, dass der Gesamtschwerpunkt wieder in die Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand zurückgeführt wird.
Um eine geeignete Bewegung zu ermitteln, können die bei der oben ausgeführten Schätzung beschriebenen Bewegungsgleichungen verwendet werden.
Bezüglich der eingangs genannten Zone, kann für jede Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine und/oder des Werkzeugs die räumliche Veränderung des Gesamtschwerpunkts prädiktiert werden. Aus der Bewegungsrichtung der mobilen Arbeitsmaschine und/oder des Werkzeugs kann die Richtung der Veränderung des Gesamtschwerpunkts ermittelt werden und die Bewegungsgeschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit der Veränderung. Die Veränderung des Gesamtschwerpunkts kann dann mit der ermittelten Richtung und Geschwindigkeit in die Ebene der Zone projiziert werden. Geht aus der Prädiktion hervor, dass der Gesamtschwerpunkt die Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand verlassen wird, also den Zonenrand überschreitet, wird ein Steuersignal ausgegeben.
Bevorzugt wird in diesem Fall durch das Steuersignal eine zulässige Bewegungsgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine und/oder eine zulässige Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs beschränkt. Vorteilhafterweise wird dabei nur die Geschwindigkeit von Bewegungen der mobilen Arbeitsmaschine und/oder von Bewegungen des Werkzeugs beschränkt, welche zu einer Verschiebung des Gesamtschwerpunkts hin zu einem äußeren Zonenrand der jeweiligen Zone führen würden. Dadurch werden Bewegungen der mobilen Arbeitsmaschine und/oder von Bewegungen des Werkzeugs, welche zu einer Stabilisierung der mobilen Arbeitsmaschine beitragen könnten, nicht beschränkt.
Vorzugsweise wird die jeweilige zulässige Bewegungsgeschwindigkeit weiter eingeschränkt umso kleiner der Abstand des Gesamtschwerpunkts zum Zonenrand der Zone mit dem sicheren Sicherheitszustand ist. Optional kann die mobile Arbeitsmaschine und/oder das Werkzeug gestoppt werden. Insbesondere wird die mobile Arbeitsmaschine und/oder das Werkzeug gestoppt, wenn der Gesamtschwerpunkt auf dem Zonenrand liegt oder nahe an diesem liegt.
Außerdem kann der Bediener der mobilen Arbeitsmaschine gewarnt werden, dass ein Kippen droht, wenn die Bewegung derart fortgeführt wird. Dadurch wird dem Bediener ermöglicht, in die Bewegung einzugreifen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal die Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine und/oder des Werkzeugs direkt ändern, um ein drohendes Kippen abzuwenden.
Es kann eine oder mehrere inertiale Messeinheiten (IMU, inertial measuring unit) an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet sein, bevorzugt je eine inertiale Messeinheit an jedem Glied einer kinematischen Kette der mobilen Arbeitsmaschine und des Werkzeugs. Ein beginnendes Kippen der mobilen Arbeitsmaschine kann durch die inertiale(n) Messeinheit(en) erfasst werden. Hierbei wird ein beginnendes Kippen anhand der Messwerte der inertiale(n) Messeinheit(en) Beschleunigungen und/oder Drehraten erkannt, wenn diese nicht mit der gewünschten Bewegung korrelieren oder nicht typischen Werten für die Bewegung entsprechen. Dadurch kann zusätzlich zum oben genannten Aspekt die Gefahrensituation des Umkippens direkt erkannt werden.
Das vorstehend beschriebene direkte Erkennen der Gefahrensituation ist besonders relevant, wenn sich die Lage des Gesamtschwerpunkts oder die Aufstandsfläche sprungartig ändert. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn der (weiche) Boden unter der mobilen Maschine nachgibt und sich somit die Aufstandsfläche verkleinert. Ein weiteres Beispiel ist eine sich ändernde Neigung beim Einfahren in einen Hang bzw. ein Gefälle, wodurch der Gesamtschwerpunkt sich verschiebt und gegebenenfalls außerhalb der Aufstandsfläche liegt, genauer die Projektion des Gesamtschwerpunkts, dargestellt durch den Durchstoßpunkt des Kraftvektors im Gesamtschwerpunkt durch die Ebene der Aufstandsfläche, außerhalb der Aufstandsfläche liegt. Ein noch weiteres Beispiel ist eine von außen auf die mobile Arbeitsmaschine einwirkende Kraft, welche diese zum Kippen bringt.
Vorzugsweise werden Gegenmaßnahmen zur Stabilisierung der mobilen Arbeitsmaschine eingeleitet, wenn das Kippen direkt erkannt wird. Hierzu kann die mobile Arbeitsmaschine eine Gegenbewegung ausführen, die das Kippen verhindert. Um dies zu erreichen, können die oben bereits genannten bekannten Massen und/oder Massenträgheitsmomente, die Schwerpunkte und die Geometrie der mobilen Arbeitsmaschine und des Werkzeugs verwendet werden. Zudem kann eine Umfeldsensorik verwendet werden um die Gegenbewegung abzusichern.
Eine nicht-ebene Standfläche der mobilen Arbeitsmaschine, z. B. ein unebener Untergrund, verschiebt die Schwerpunkte im (3D-)Raum. Die Verschiebungen können in die (2D-)Ebene projiziert werden und in Bezug auf die Aufstandsfläche dargestellt werden. Dazu kann die Neigung der mobilen Arbeitsmaschine direkt gemessenen werden, z.B. mittels der inertialen Messeinheiten (IMU), oder indirekt bestimmt werden, z.B. aus einer Karten und einer Lokalisierung in dieser.
Es kann zumindest eine Zone mit einem kritischen Sicherheitszustand definiert werden, bei dem der Abstand des Gesamtschwerpunkts zu den Kippkanten so groß ist, dass eine akute Gefahr des Kippens der mobilen Arbeitsmaschine besteht. Wenn der Gesamtschwerpunkt innerhalb der Zone(n) mit dem kritischen Sicherheitszustand liegt, kann ein Alarmsignal ausgegeben werden. Das Alarmsignal signalisiert den kritischen Sicherheitszustand, also die Gefahr des Kippens, und kann an den Bediener der mobilen Arbeitsmaschine ausgegeben werden. Dadurch wird der Bediener vor der Gefahr des Kippens gewarnt. Zusätzlich kann das Alarmsignal an Personen, andere Arbeitsmaschinen und/oder die Infrastruktur in der Umgebung ausgegeben werden, um die Warnung zu verbreiten. Darüber hinaus kann ein Managementsystem, z. B. ein Flottenmanagementsystem oder ein Lagerhallenmanagementsystem, informiert werden und insbesondere eine mobile Arbeitsmaschine mit höherer Traglast angefordert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass, wenn der Gesamtschwerpunkt innerhalb der Zone(n) mit dem kritischen Sicherheitszustand liegt, die mobile Arbeitsmaschine so gesteuert wird, dass diese gestoppt wird. Abhängig von der Gefahr kann beim Stoppen die Ladung sicher abgestellt werden. Dadurch kann ein Unfall durch Kippen verhindert werden.
Es kann ferner zumindest eine Zone mit einem bedingt kritischen Sicherheitszustand definiert werden, bei der die mobile Arbeitsmaschine an der bzw. in der Nähe der Stabilitätsgrenze arbeitet. Wenn der Gesamtschwerpunkt innerhalb der Zone(n) mit dem bedingt kritischen Sicherheitszustand liegt, kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Das Warnsignal signalisiert den bedingt kritischen Sicherheitszustand und kann an den Bediener der mobilen Arbeitsmaschine ausgegeben werden. Dadurch wird dem Bediener mitgeteilt, dass die mobile Arbeitsmaschine an der Stabilitätsgrenze agiert und er wird sensibilisiert, zu prüfen, ob der aktuelle Arbeitsschritt sicher durchführbar ist. Zusätzlich kann das Warnsignal an Personen, andere Arbeitsmaschinen und/oder die Infrastruktur in der Umgebung ausgegeben werden, um diese zu informieren, dass die mobile Arbeitsmaschine an der Stabilitätsgrenze agiert. Es kann auch vorgesehen sein, dass, wenn der Lastschwerpunkt des Objekts oder der Gesamtschwerpunkt innerhalb der Zone(n) mit dem bedingt kritischen Sicherheitszustand liegt, die mobile Arbeitsmaschine so gesteuert wird, dass deren Bedienung eingeschränkt wird. Es können z. B. eine oder mehrere der folgenden Einschränkungen (oder weitere) vorgesehen sein:

• Begrenzung der Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine;
• Begrenzung der Geschwindigkeit eines Werkzeugs der mobilen Arbeitsmaschine;
• Begrenzung einer Beschleunigung bzw. Verzögerung;
• Beschränkung der maximalen Auslenkung des Werkzeugs, insbesondere der maximalen Hubhöhe;
• Begrenzung eines Lenkwinkels und/oder eines Kurvenradius; oder
• Vermeidung des weiteren Einfahrens in zu hohe Steigungen.

Die Stabilität ist abhängig von dem Betriebsmodus, in dem sich die mobile Arbeitsmaschine befindet. Beispiele für unterschiedliche Betriebsmodi sind Fahren (z. B. Geradausfahrt, Kurvenfahrt, Beschleunigungsfahrt, Konstantfahrt, usw.), Stehen, Aufladen, Abladen usw. So ist z. B. beim Fahren die Gefahr des Kippens größer als beim Stehen. Vorteilhafterweise werden daher die unterschiedlichen Betriebsmodi bei der Definition der Zonen, bei der Ermittlung des Gesamtschwerpunkts und/oder bei der Steuerung der Arbeitsmaschine berücksichtigt. Bei der Definition der Zonen kann beispielsweise für die Betriebsmodi Fahren, Aufladen und Abladen die Zone mit sicherem Sicherheitszustand kleiner gewählt werden und in einem kleineren Abstand zum Schwerpunkt der mobilen Arbeitsmaschine positioniert werden; die Zone mit bedingt sicherem Sicherheitszustand wird entsprechend angepasst. Darüber hinaus kann die mobile Arbeitsmaschine mitsamt dem Werkzeug in den unterschiedlichen Betriebsmodi verschieden angesteuert werden. Nur als Beispiel ist im Betriebsmodus Aufladen ein direktes Abladen der Ladung als Sicherheitsmaßnahme im Allgemeinen eher möglich als im Betriebsmodus Fahren.
Bei der Ermittlung des Gesamtschwerpunkts können zusätzliche Kräfte, die beim Fahren auf die Achsen wirken, berücksichtigt werden. Diese dynamischen Kräfte werden gemessen, da diese auf die gesamte Arbeitsmaschine und damit auch auf die Achsen und die Sensoren wirken. Die Zonen können in Abhängigkeit der dynamischen Kräfte angepasst werden, d.h. in Abhängigkeit von Steigungsänderungen, Geschwindigkeitsänderungen/Beschleunigungen, Richtungsänderungen, Kurvengeschwindigkeiten, Lenkwinkeln usw.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, einen Gesamtschwerpunkt zu bestimmen, Zonen mit Sicherheitszuständen zu definieren und ein Steuersignal an die mobile Arbeitsmaschine auszugeben, um die mobile Arbeitsmaschine und/oder ein Werkzeug der mobilen Arbeitsmaschine abhängig vom Gesamtschwerpunkt und den Zonen zu steuern.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Baggers von der Seite, dargestellt mit Schwerpunkten und einer Aufstandsfläche
2 zeigt eine schematische Darstellung des Baggers aus 1 von unten, dargestellt mit einem projizierten Schwerpunkten und Zonen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3a,b zeigen schematische Darstellungen jeweils einer Situation, in der der Bagger aus 1 zu Kippen droht, dargestellt mit dem Gesamtschwerpunkt und der Aufstandsfläche.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
5 zeigt ein Diagramm einer zulässigen Geschwindigkeit für den Bagger aus 1 und/oder das Werkzeug bei einer Veränderung des Gesamtschwerpunkts in Abhängigkeit des Abstands des Gesamtschwerpunkts zum Rand der Aufstandsfläche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt als Beispiel für eine mobile Arbeitsmaschine einen Bagger 1 in einer Seitenansicht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann allerdings auch auf andere mobile Arbeitsmaschinen angewendet werden. Der Bagger 1 weist einen Unterwagen 10 und einen drehbar mit diesem verbundenen Oberwagen 11 auf. An der Vorderseite des Oberwagens 11 ist ein zweigeteilter Arm 12 mit einer Schaufel 13 als Werkzeug angeordnet. In dieser Ausführungsform weist der Bagger 1 Gleisketten 14 auf, die am Unterwagen 10 angeordnet sind und die Aufstandspunkte des Baggers 1 auf dem Boden B bilden. In anderen Ausführungsformen sind Räder vorgesehen, welche die Aufstandspunkte bilden. Die Aufstandspunkte umschließen eine Aufstandsfläche AF des Baggers 1. Die Seiten der Aufstandsfläche AF sind die Kippkanten des Baggers 1.
Es sind inertiale Messeinheiten (IMU) 20, 21, 22, 23 an den Komponenten der kinematischen Kette zwischen dem Unterwagen 10 und der Schaufel 13 angeordnet. Eine erste IMU 20 ist am Unterwagen 10 angeordnet, eine zweite IMU 21 ist am Oberwagen 11 nahe dem Gelenk zum Arm 12 angeordnet, eine dritte IMU ist am Gelenk des Arms 12 angeordnet und eine vierte IMU 23 ist am Gelenk zur Schaufel 13 am Ende des Arms 12 angeordnet. Die inertialen Messeinheiten 20, 21, 22, 23 messen eine Beschleunigung a_lMU und eine Drehrate Ω_IMU der jeweiligen Komponente.
In 1 sind zudem die Schwerpunkte S1 bis S5 der Komponenten des Baggers 1 dargestellt. S1 bezeichnet den Schwerpunkt des Unterwagens 10, S2 bezeichnet den Schwerpunkt des Oberwagens 11, S3 und S4 bezeichnen die Schwerpunkte der zwei Teile des Arms 12 und S5 bezeichnet den Schwerpunkt der Schaufel 13. Die Lage der Schwerpunkte S1 bis S5 des Baggers 1 und des Werkzeugs 12, 13 können mittels einer an sich bekannten Tool Center Point Estimation unter Verwendung der am Bagger 1 und am Werkzeug 12, 13 angeordneten inertialen Messeinheiten 20 bis 23 ermittelt werden.
Ferner ist der Lastschwerpunkt LS für die von der Schaufel 13 aufgenommene Last dargestellt. Die Masse m_L der Last und der Lastschwerpunkt LS können durch eine Schätzung ermittelt werden, wie im Zusammenhang mit dem Ablaufdiagramm in 4 beschrieben wird.
Des Weiteren ist der resultierende Gesamtschwerpunkt GS des Baggers 1 dargestellt. Am Gesamtschwerpunkt GS kann eine resultierende Kraft F als Vektor für die auf die einzelnen Komponenten des Baggers 1 wirkenden Gewichtskräfte ermittelt werden. In diesem Fall zeigt die resultierende Kraft F entlang der Erdanziehungskraft senkrecht nach unten. Für die Ermittlung des Gesamtschwerpunkts GS und der resultierenden Kraft F wird auf das Ablaufdiagramm in 4 und die dazugehörige Beschreibung verwiesen. Der Gesamtschwerpunkt GS wird in die Ebene der Aufstandsfläche AF projiziert, indem der Durchstoßpunkt des Vektors der resultierenden Kraft F durch die Ebene der Aufstandsfläche ermittelt wird. Der projizierte Gesamtschwerpunkt wird mit GS_AF bezeichnet. Wenn der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF den Rand der Aufstandsfläche AF überschreitet, d. h. die Aufstandsfläche AF verlässt, kippt der Bagger 1 in die entsprechende Richtung.
Des Weiteren weist der Bagger 1 ein elektronisches Steuergerät 15 auf, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Zudem ist ein Touchscreen 16 als Mensch-Maschine-Schnittstelle vorgesehen, welche mit dem elektronischen Steuergerät 15 verbunden ist. Über den Touchscreen 16 können Befehle an das elektronische Steuergerät 15 übertragen werden und auf dem Touchscreen 16 können Alarmmeldungen und Warnmeldungen angezeigt werden. Zudem kann auf dem Touchscreen 16 die Lage des Gesamtschwerpunkts GS und dessen prädiktierte Verschiebung GS_P (siehe unten) angezeigt werden. Der Bagger 1 verfügt über weitere Warn- und Alarmeinrichtungen, wie z. B. eine Leuchte 17 und ein Lautsprecher 18. Des Weiteren kann der Bagger 1 über eine hier nicht gezeigte Funkverbindung mit dem Umfeld und dessen Infrastruktur in Kontakt stehen.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Baggers 1 aus 1 von unten. Für den Bagger 1 sind beispielhaft Zonen Z1, Z2, Z3 definiert. Die Zonen Z1, Z2, Z3 sind durch unterschiedliche Sicherheitszustände bestimmt, welche die Stabilität des Baggers 1 inklusive einer Last repräsentieren und die Möglichkeit eines Kippens des Baggers 1 bewerten, wenn sich der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF innerhalb der entsprechenden Zone Z1, Z2, Z3 befindet.
Die Zonen Z1, Z2, Z3 mitsamt den entsprechenden Sicherheitszuständen sind im Vorhinein durch den Hersteller oder einen Betreiber des Baggers 1 entsprechend der Stabilität festgelegt worden. Um die Größe, die Form und den Abstand der Zonen Z1, Z2, Z3 festzulegen, werden unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt:

• Die Form und Kontur des Baggers 1;
• die Aufstandspunkte, also die Gleisketten 14, und die Aufstandsfläche AF; und
• die Kippkanten des Baggers 1.

Darüber hinaus können die Zonen Z1, Z2, Z3 für unterschiedliche Betriebsmodi des Baggers 1, wie z. B. Fahren (z. B. Geradausfahrt, Kurvenfahrt, Beschleunigungsfahrt, Konstantfahrt, usw.), Stehen, Aufladen, Abladen usw., verschieden definiert werden.
Die erste Zone Z1 ist zentral angeordnet und repräsentiert einen sicheren Sicherheitszustand, bei dem keine Gefahr des Kippens ausgeht, wenn der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF innerhalb dieser ersten Zone Z1 liegt. Die zweite Zone Z2 ist um die erste Zone Z1 herum angeordnet und umschließt diese. Der zweiten Zone Z2 ist ein bedingt kritischer Sicherheitszustand zugeordnet, bei dem die Stabilität nicht mehr vollständig sichergestellt ist oder aufgrund geringer dynamischer Kräfte eine Instabilität droht, wenn der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF innerhalb dieser zweiten Zone Z2 liegt. Die beiden inneren Zonen Z1 und Z2 entsprechen zusammen der Aufstandsfläche AF des Baggers 1. Außerhalb dieser beiden Zonen Z1 und Z2, also außerhalb der Aufstandsfläche AF, ist eine weitere Zone Z3 mit einem kritischen Sicherheitszustand definiert. Wenn der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF innerhalb dieser dritten Zone Z3 liegt oder dazu tendiert, sich dorthin zu verschieben, droht ein unmittelbares Kippen des Baggers 1.
Es kann für jede Bewegung des Baggers 1 und/oder des Werkzeugs 12, 13 die räumliche Veränderung des Gesamtschwerpunkts GS prädiktiert werden. Die Veränderung des Gesamtschwerpunkts GS wird als prädiktierte Verschiebung GS_P des Gesamtschwerpunkts in die Ebene der Aufstandsfläche AF projiziert und ist in 2 in Form eines Pfeils dargestellt.
Die 3a und 3b zeigen den Bagger 1 aus 1, in zwei Situationen, in denen der Bagger 1 zu Kippen droht. In 3a fährt der Bagger 1 über einen Abhang. Da der Boden B abfällt, wird die Aufstandsfläche AF des Baggers 1 kleiner. Die in 2 definierten Zonen Z1, Z2, Z3 werden ohne zusätzlichen Sensor nicht angepasst. Der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF liegt in dieser Situation außerhalb der Aufstandsfläche AF. Demzufolge droht ein Kippen des Baggers 1 nach vorne, was durch den Pfeil 30 verdeutlicht wird. Die inertialen Messeinheiten 20 bis 23 messen eine Beschleunigung a_IMU und eine Drehrate Ω_IMU für jede Komponente der kinematischen Kette. Ein beginnendes Kippen lässt sich direkt aus diesen Messwerten a_IMU , Q_IMU der inertialen Messeinheiten 20 bis 23 ermitteln. Hierfür wird auf das Ablaufdiagramm in 4 und die dazugehörige Beschreibung verwiesen.
In 3b fährt der Bagger einen steilen Abhang hinunter. Der Boden B ist also gegenüber der waagerechten geneigt. Die resultierende Kraft F im Gesamtschwerpunkt GS zeigt weiterhin entlang der Erdanziehungskraft senkrecht nach unten. Der Durchstoßpunkt der resultierenden Kraft F und damit der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF liegen in dieser Situation vor der Aufstandsfläche AF. Demzufolge droht ein Kippen des Baggers nach vorne, was durch den Pfeil 31 verdeutlicht wird. Die inertialen Messeinheiten 20 bis 23 messen eine Beschleunigung a_lMU und eine Drehrate Ω_IMU für jede Komponente der kinematischen Kette. Ein beginnendes Kippen lässt sich auch hier direkt aus diesen Messwerten a_IMU , Q_IMU der inertialen Messeinheiten 20 bis 23 ermitteln. Hierfür wird auf das Ablaufdiagramm in 4 und die dazugehörige Beschreibung verwiesen. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Zonen Z1, Z2, Z3 entsprechend den Messwerten a_IMU , Q_IMU der inertialen Messeinheiten 20 oder eines nicht gezeigten Neigungssensor angepasst werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Vorhinein werden die drei Zonen Z1, Z2 und Z3 für den Gesamtschwerpunkt GS mit den entsprechenden Sicherheitszuständen, wie in 2 beschrieben, definiert 100. Im Betrieb wird zu Beginn wird der aktuelle Betriebsmodus ermittelt 101. Die Bestimmung 110 des Gesamtschwerpunkts GS, die Auswahl der Zonen Z1, Z2, Z3 für die Prüfung 120, die gewünschte Bewegung und typische Werten für die Bewegung beim Erkennen 200 eines Kippens mittels der inertialen Messeinheiten 20, 21, 22, 23. und die Ausgabe des Steuersignals 130, 140, 141, 150, 151, 160 werden in Abhängigkeit des Betriebsmodus durchgeführt.
Aus den Schwerpunkten S1 bis S5, der Masse m_F und der Geometrie des Baggers 1 und des Werkzeugs 12, 13 sowie der Masse m_L und dem Lastschwerpunkt LS einer aufgenommenen Last wird durch Vektoraddition die Lage des Gesamtschwerpunkts GS und die resultierende Kraft F am Gesamtschwerpunkt GS ermittelt 110. Die Schwerpunkte S1 bis S5, die Masse m_F und die Geometrie des Baggers 1 und des Werkzeugs 12, 13 werden bei der Herstellung des Baggers 1 für den Unterwagen 10, den Oberwagen 11, den Arm 12 und die Schaufel 13 ermittelt und sind im Vorhinein bekannt. Die Masse m_L der Last und der Lastschwerpunkt LS werden aus einer Schätzung ermittelt. Für die Schätzung wird die Last angehoben und daraufhin für die Dauer der Schätzung nicht bewegt. Dabei werden die Kräfte auf die Schaufel 13 gemessen, z. B. mittels der inertialen Messeinheit 22. Die Kräfte fließen in ein Modell ein, bei dem die Last als Punktmasse angenommen wird. Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen statischen Schätzung erfolgt im Betrieb eine dynamische Schätzung, bei der Bewegungsgleichungen für die Arbeitsmaschine und für die Last aufgestellt werden. Während der Bewegung wird ein Näherungsalgorithmus - z. B. ein Least-Square Verfahren - für die Masse m_L der Last, den Lastschwerpunkt LS und ein Masseträgheitsmoment durchgeführt. Alternativ kann der Lastschwerpunkt LS in bestimmten Fällen, wie z. B. einer sich homogen verteilenden Last, auch ohne Modell geschätzt werden, wobei der Lastschwerpunkt LS in solchen Fällen aus gespeicherten Daten abgerufen werde kann.
Wie in Zusammenhang mit 1 bereits beschrieben, wird der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF aus dem Durchstoßpunkt der resultierenden Kraft F am Gesamtschwerpunkt GS durch die Ebene der Aufstandsfläche AF ermittelt 111.
Darüber hinaus erfolgt, wie in Zusammenhang mit 2 bereits beschrieben, für die Bewegung des Baggers 1 und/oder des Werkzeugs 12, 13 eine Prädiktion 115 der räumlichen Veränderung des Gesamtschwerpunkts GS. Aus der Bewegungsrichtung des Baggers 1 und/oder des Werkzeugs 12, 13 wird die Richtung der Veränderung des Gesamtschwerpunkts GS ermittelt und die Bewegungsgeschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit der Veränderung. Die Veränderung des Gesamtschwerpunkts GS wird dann in die Ebene der Aufstandsfläche AF projiziert und die in 2 dargestellte prädiktierte Veränderung GS_P des Gesamtschwerpunkts erhalten.
Im Anschluss erfolgt eine Prüfung 120, in welcher der Zonen Z1, Z2 oder Z3 der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF und/oder in welche der Zone Z1, Z2, Z3 die prädiktierte Veränderung GS_P des Gesamtschwerpunkts tendiert. Im Fall 1 liegt der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF und die prädiktierte Veränderung GS_P in der ersten Zone A1 mit dem sicheren Sicherheitszustand. In diesem Fall 1 kann der Bagger 1 und das Werkzeug 12, 13 in normal vorgesehener Weise angesteuert werden 130. Der sichere Betrieb ist auch ohne speziellen Eingriff in die Steuerung sichergestellt.
Im Fall 2 liegt der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF und/oder die prädiktierte Veränderung GS_P in der zweiten Zone A2 mit dem bedingt kritischen Sicherheitszustand. Es wird ein Warnsignal 140 ausgegeben. Hierbei wird eine Warnmeldung auf den Touchscreen 16 angezeigt, die Leuchte 17 leuchtet einmalig auf und es wird ein einmaliger Warnton über den Lautsprecher 18 ausgegebenen. Zudem wird das Warnsignal durch die Funkverbindung an Personen, andere Arbeitsmaschinen und die Infrastruktur in der Umgebung übertragen. Des Weiteren wird in Fall 2 ein Steuersignal ausgegebenen, das zu Beschränkungen 141 in der Bedienung des Baggers 1 und/oder des Werkzeugs 12, 13 führt. Vor allem wird die zulässige Geschwindigkeit v beim Fahren des Baggers 1 und/oder beim Bewegen des Arms 12 und der Schaufel 13 (siehe 5) begrenzt. Auch wird die Kraft beim Bewegen des Arms 12 und der Schaufel 13 zur Aufnahme der Ladung begrenzt.
Im Fall 3 liegt der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF und/oder die prädiktierte Veränderung GS_P in der dritten Zone A3 mit dem kritischen Sicherheitszustand. Es wird ein Alarmsignal 150 ausgegeben. Hierbei wird eine Alarmmeldung auf dem Touchscreen 16 angezeigt, die Leuchte 17 leuchtet durchgehend auf und es wird ein durchgehender Alarmton über den Lautsprecher 18 ausgegebenen. Dadurch werden Personen im Umfeld des Baggers 1 gewarnt werden. Des Weiteren wird in Fall 3 ein Steuersignal ausgegebenen, das zu einem Stopp 151 des Baggers 1 führt. Dabei wird der Bagger 1 angehalten und, wenn möglich, der Arm 12 und die Schaufel 13 angesteuert, um die Ladung abzusetzen.
Im Fall 2 und im Fall 3 wird schließlich der Bagger 1 und/oder das Werkzeug 12, 13 durch das Steuersignal so bewegt 160, dass der projizierte Gesamtschwerpunkt GS_AF wieder in die Zone Z1 mit dem sicheren Sicherheitszustand zurückgeführt wird. Hierfür werden die bei der Schätzung der Masse m_L der Last und des Lastschwerpunkts LS ermittelten Bewegungsgleichungen für die Arbeitsmaschine und für die Last zur Ermittlung einer geeigneten Trajektorie verwendet.
Neben der Ermittlung des Gesamtschwerpunkts GS und der Prüfung 120 werden die Messwerte a_IMU , Ω_IMU der inertialen Messeinheiten 20, 21, 22, 23 kontinuierlich überwacht 200. Korrelieren die Beschleunigung a_lMU und/oder die Drehrate Ω_IMU , die durch die inertialen Messeinheiten 20, 21, 22, 23 gemessen werden, nicht mit der gewünschten Bewegung oder entsprechen sie nicht typischen Werten für die Bewegung, wird ein beginnendes Kippen erkannt. Es wird ein Alarmsignal 250 ausgegeben und der Bagger 1 und/oder das Werkzeug 12, 13 durch das Steuersignal so bewegt 260, dass der Bagger 1 stabilisiert wird und das Kippen verhindert wird.
5 zeigt ein Diagramm einer zulässigen Geschwindigkeit v für den Bagger 1 und/oder das Werkzeug 12, 13 bei der prädiktierten Veränderung GS_P des Gesamtschwerpunkts in Abhängigkeit des Abstands d_GSAF des Gesamtschwerpunkts GS zum Rand der Aufstandsfläche AF. Die Null markiert den Rand der Aufstandsfläche AF. Zudem sind die Zonen Z1, Z2, Z3 und die Gegenmaßnahmen 140, 141, 150, 151 für den Abstand d_GSAF gezeigt. Bewegt sich der Gesamtschwerpunkt GS von der ersten Zone Z1 in die zweite Zone Z2, so wird ein Warnsignal 140 ausgegeben. Die zulässige Geschwindigkeit v entspricht der Höchstgeschwindigkeit v_h für den Bagger 1. Es ist eine Begrenzung v_b für die zulässige Geschwindigkeit v des Baggers 1 bzw. des Werkzeugs 12, 13 in Abhängigkeit vom Abstand des Gesamtschwerpunkts GS zum Rand der Aufstandsfläche AF eingetragen, welche mit kleiner werdendem Abstand d_GSAF sinkt. Innerhalb der zweiten Zone wird die zulässige Geschwindigkeit v auf die jeweilige Begrenzung v_b begrenzt 141. Am Rand der Zone wird die zulässige Geschwindigkeit v auf null reduziert, sodass der Bagger 1 und/oder das Werkzeug 12, 13 stoppt 151, bevor die prädiktierte Veränderung GSP des Gesamtschwerpunkts in die dritte Zone Z3 reicht.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine (1) mit einem Werkzeug (12, 13), dadurch gekennzeichnet, dass im Vorhinein aus den Aufstandspunkten der mobilen Arbeitsmaschine (1) zumindest eine flächige Zone (Z1) mit einem sicheren Sicherheitszustand zur Beurteilung der Lage eines Gesamtschwerpunkts (GS) der mobilen Arbeitsmaschine (1) definiert (100) wird, dass der Gesamtschwerpunkt (GS) ermittelt (110) wird und dass, wenn der Gesamtschwerpunkt (GS) außerhalb der Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand liegt, ein Steuersignal an die mobile Arbeitsmaschine (1) ausgegeben wird, um die mobile Arbeitsmaschine (1) und/oder das Werkzeug (12, 13) der mobilen Arbeitsmaschine (1) abhängig von der Lage des Gesamtschwerpunkts (GS) bezüglich der Zone (Z1) zu steuern (130, 140, 141, 150, 160).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Arbeitsmaschine (1) gestoppt wird, wenn der Gesamtschwerpunkt (GS) außerhalb der Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine räumliche Veränderung (GS_P) des Gesamtschwerpunkts (GS) prädiktiert (115) wird und ein Steuersignal ausgegeben wird, wenn aus der Prädiktion (115) hervorgeht, dass der Gesamtschwerpunkt (GS) die Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand verlassen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zulässige Bewegungsgeschwindigkeit (v) der mobilen Arbeitsmaschine (1) und/oder eine zulässige Bewegungsgeschwindigkeit (v) des Werkzeugs (12, 13) beschränkt wird, wenn aus der Prädiktion (115) hervorgeht, dass der Gesamtschwerpunkt (GS) die Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand verlassen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine inertiale Messeinheit (20, 21, 22, 23), die an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet ist, ein beginnendes Kippen der mobilen Arbeitsmaschine erfasst (200), und wenn das beginnende Kippen erfasst wurde, Gegenmaßnahmen (260) zur Stabilisierung der mobilen Arbeitsmaschine (1) eingeleitet werde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zone (Z2) mit einem bedingt kritischen Sicherheitszustand definiert wird und ein Warnsignal (150) ausgegeben wird, wenn der Gesamtschwerpunkt (GS) innerhalb der Zone (Z2) mit dem bedingt kritischen Sicherheitszustand liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienung der mobilen Arbeitsmaschine (1) und/oder des Werkzeugs (12, 13) eingeschränkt (140) wird, wenn der Gesamtschwerpunkt (GS) innerhalb der Zone (Z2) mit dem bedingt kritischen Sicherheitszustand liegt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Arbeitsmaschine (1) und/oder das Werkzeug (12, 13) durch das Steuersignal so bewegt (160) wird, dass der Gesamtschwerpunkt (GS) wieder in die Zone (Z1) mit dem sicheren Sicherheitszustand zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (m_L) einer Ladung, die mittels dem Werkzeug transportiert wird, geschätzt wird und die geschätzte Masse (m_L) der Ladung bei der Ermittlung (110) des Gesamtschwerpunkts (GS) einfließt.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (15), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 einen Gesamtschwerpunkt (GS) zu bestimmen, Zonen (Z1, Z2, Z3) mit Sicherheitszuständen zu definieren und ein Steuersignal an die mobile Arbeitsmaschine (1) auszugeben, um die mobile Arbeitsmaschine (1) und/oder ein Werkzeug (12, 13) der mobilen Arbeitsmaschine (1) abhängig vom Gesamtschwerpunkt (GS) und den Zonen (Z1, Z2, Z3) oder einem beginnenden Kippen (200) zu steuern (130, 140, 141, 150, 151, 160, 250, 260).