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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Remotesteuerung einer Arbeitsmaschine durch einen Benutzer mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 1.
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Die Steuerung von Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Kränen, Baumaschinen oder Prozessmaschinen, erfolgt durch einen Benutzer häufig beabstandet zueinander. Eine derartige Steuerung wird auch als Remotesteuerung bezeichnet. Die Steuerung der Arbeitsmaschine erfolgt beispielsweise durch eine Steuereinrichtung, die eine datentechnische Verbindung, beispielsweise Funk oder kabelgebunden, zur Arbeitsmaschine aufweist.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 203 715 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Anordnung zur Kontrolle des Freischaltens von Funktionen einer Arbeitsmaschine. Die Anordnung umfasst ein elektronisch lesbares Identifikationsmittel, eine Schnittstelle, einen Prozessor und wenigstens eine Einrichtung der Arbeitsmaschine, deren Funktion durch den Prozessor ein und/oder aushaltbar ist. Der Prozessor ist programmiert, dass Identifikationsmittel auszulesen und über die Bedienerschnittstelle eine Eingabe und/oder Auswahl einer gewünschten in einer abgespeicherten Berechtigungsdatenbank dem Identifikationsmittel zugeordneten Funktion der Einrichtung zu erhalten und die gewünschte Funktion für eine Zeitdauer freizuschalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Remotesteuerung einer Arbeitsmaschine durch einen Benutzer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Steueranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein Speichermedium. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es wird eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Arbeitsmaschine und/oder eines Arbeitsprozesses der Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Die Steuereinrichtung ist für einen Benutzer, auch Bediener genannt, ausgebildet. Insbesondere ausgebildet, dass der Benutzer mittels der Steuereinrichtung die Arbeitsmaschine und/oder den Arbeitsprozess gezielt führt und/oder personifiziert ansteuern, einstellen und/oder regeln kann. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise eine tragbare Steuereinrichtung, beispielsweise eine Fernbedienung. Ferner kann die Steuereinrichtung als eine umhängbare Steuereinrichtung ausgebildet sein und/oder eine Steuereinrichtung zur Armauflage durch den Benutzer bilden. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise datentechnisch koppelbar und/oder gekoppelt mit der Arbeitsmaschine. Beispielsweise kann die Kopplung von Arbeitsmaschine und Steuereinrichtung funkbasiert oder kabelgebunden ausgeführt sein. Insbesondere ist die Steuereinrichtung zur Echtzeitsteuerung der Arbeitsmaschine und/oder des Arbeitsprozesses der Arbeitsmaschine ausgebildet.
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Die Arbeitsmaschine ist beispielsweise als eine Baumaschine, beispielsweise als Kran oder Bagger, als landwirtschaftliches Gerät, beispielsweise als Traktor, oder als eine Produktionsmaschine, beispielsweise Fertigungs- und/oder Montagemaschine, ausgebildet. Insbesondere ist die Arbeitsmaschine ausgebildet, mindestens einen Arbeitsprozess auszuführen. Der Arbeitsprozess kann beispielsweise eine Bewegung, ein Fahren, eine Benutzung eines Werkzeugs, beispielsweise einer Schaufel, oder eine beliebige anderweitige kinematische Bewegung sein. Insbesondere ist die Arbeitsmaschine in einem Arbeitsbereich, auch Arbeitsumgebung genannt, angeordnet und/oder ausgebildet in diesem Bereich den Arbeitsprozess auszuführen. Der Arbeitsbereich und die Arbeitsumgebung kann beispielsweise auch als ein Sicherheitsbereich ausgebildet und/oder verstanden werden, in dem, beispielsweise während des Arbeitsprozesses, keine Personen sein dürfen.
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Die Steuereinrichtung weist ein Steuerungseingabemodul auf. Das Steuerungseingabemodul umfasst und/oder bildet beispielsweise ein Touchpad, eine Blickrichtungssteuerung zur Steuerungseingabe mittels Blickrichtungen des Benutzers, einen Joy-Stick, ein Tasteneingabemodul und/oder ein Spracheingabemodul. Insbesondere kann das Steuerungseingabemodul zur Videoteleoperation ausgebildet sein. Das Steuerungseingabemodul ist ausgebildet, durch eine Benutzereingabe die Arbeitsmaschine zur Durchführung eines Arbeitsprozesses anzusteuern und/oder Befehle, insbesondere Steuersignale, zur Ansteuerung zu generieren. Die Benutzereingabe erfolgt beispielsweise als alphanumerische, akustische oder optische Eingabe des Benutzers. Die Benutzereingabe kann beispielsweise ein Lenken, ein Heben, ein Senken eines Werkzeuges oder ein Verfahren der Arbeitsmaschine bilden und/oder beschreiben. Das Steuerungseingabemodul ist beispielsweise ausgebildet Steuersignale zur Ansteuerung der Arbeitsmaschine auszugeben. Insbesondere ist das Steuerungseingabemodul ausgebildet, nicht ungeprüft und/oder bedingungslos basierend auf der Benutzereingabe den Arbeitsprozess bzw. die Arbeitsmaschine anzusteuern, beispielsweise Steuersignale ungeprüft und/oder bedingungslos an die Arbeitsmaschine bereitzustellen. Beispielsweise soll dies nicht erfolgen, wenn der Benutzer ungenügend Sicht auf die Arbeitsmaschine und/oder den Arbeitsprozess hat.
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Die Steuereinrichtung umfasst ein Pose-Bestimmungsmodul. Das Pose-Bestimmungsmodul kann insbesondere Teil des Steuerungseingabemoduls sein. Das Pose-Bestimmungsmodul ist ausgebildet, eine Relativ-Pose zwischen Steuereinrichtung und Arbeitsmaschine und/oder zwischen Benutzer und Arbeitsmaschine und/oder die Relativ-Orientierung zwischen Steuerungsmodul und/oder Arbeitsprozess zu bestimmen. Beispielsweise sind Pose-Bestimmungsmodul Sensordaten oder GNSS-Daten der Steuereinrichtung und/oder der Arbeitsmaschine bereitgestellt. Insbesondere ist die Relativ-Pose als eine relative Position und/oder Lage im dreidimensionalen Raum ausgebildet.
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Die Steuereinrichtung und insbesondere das Pose-Bestimmungsmodul kann als Sensoren beispielsweise einen Inertial-Sensor, ein Magnetometer, ein Odometer, einen optischen oder akustischen Sensor umfassen. Ferner kann die Arbeitsmaschine dergleichen Sensoren zur Bereitstellung der Sensordaten an das Pose-Bestimmungsmodul umfassen.
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Die Steuereinrichtung weist ein Sichtprüfungsmodul auf. Dass Sichtprüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf der Relativ-Pose eine Einsehbarkeit des Arbeitsprozesses und/oder der Arbeitsmaschine durch den Benutzer zu ermitteln. Die Einsehbarkeit beschreibt beispielsweise, ob der Benutzer der Steuerungseinrichtung von seiner Position aus Blickkontakt, auch Sichtkontakt genannt, zur Arbeitsmaschine, der Arbeitsumgebung und/oder dem Arbeitsraum besitzt. Insbesondere kann die Einsehbarkeit ein Maß, beispielsweise zwischen 0 und 100 %, darstellen, inwieweit der Benutzer, basierend auf der bestimmten Relativ-Pose die Arbeitsmaschine bei der Durchführung des Arbeitsprozesses einsehen, beaufsichtigen und/oder sicherstellen kann, dass keine Personen oder Objekte in einem Gefahrenbereich sind. Insbesondere kann die Einsehbarkeit eine Ausrichtung des Benutzers umfassen und/oder beschreiben, beispielsweise die Ausrichtung des Blickwinkels des Benutzers zu der Arbeitsmaschine. Neben einer gestuften Beschreibung der Einsehbarkeit, kann auch eine digitale Einsehbarkeit ermittelt und/oder vorgesehen sein, beispielsweise einsehbar und nicht einsehbar.
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Die Steuereinrichtung weist ein Sicherheitsprüfmodul auf. Das Sicherheitsprüfmodul ist beispielsweise zwischen Steuerungseingabemodul und Arbeitsmaschine bezüglich des datentechnisches Flusses und/oder der Steuersignale angeordnet. Beispielsweise ist das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet, die von dem Steuerungseingabemodul bestimmten und/oder ermittelten Steuersignale zur Ansteuerung des Arbeitsprozesses an die Arbeitsmaschine weiterzugeben (zuzulassen) und/oder zurückzuhalten (unterdrücken). Das Sicherheitsprüfmodul ist ausgebildet, das Ansteuern des Arbeitsprozesses durch das Steuerungseingabemodul bei gegebener Einsehbarkeit zuzulassen, beispielsweise im digitalen Fall gegebener Einsehbarkeit oder bei gestufte Einsehbarkeit überschreiten eines Schwellenwerts, zum Beispiel einer Mindesteinsehbarkeit. Ferner ist das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet, das Ansteuern des Arbeitsprozesses durch das Steuerungseingabemodul zu unterdrücken, zurückzuhalten und/oder nicht durchzuführen, wenn keine Einsehbarkeit gegeben ist oder das Maß der Einsehbarkeit zu gering ist, beispielsweise den Schwellwert der Mindesteinsehbarkeit unterschreitet. Das Sicherheitsprüfmodul ist beispielsweise als eine Art Stopp- und/oder Notaus-Modul ausgebildet. Insbesondere kann das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet sein, eine laufende Ansteuerung des Arbeitsprozesses durch die Benutzereingabe in der Ausführung des Arbeitsprozesses und/oder der Ansteuerung zu unterbrechen, anzuhalten und/oder zu stoppen, beispielsweise wenn die Einsehbarkeit nichtmehr gegeben ist. Beispielsweise wird hierzu von dem Pose-Bestimmungsmodul, dem Sichtprüfungsmodul und dem Sicherheitsprüfmodul zyklisch und/oder wiederkehrend die Relativ-Pose bestimmt, die Einsehbarkeit bestimmt und/oder so über das Zulassen oder Unterdrücken der Ansteuerung entschieden.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass für Steuereinrichtungen, die beispielsweise eine Fernbedienung bilden und/oder zur Remotesteuerung einer Arbeitsmaschine ausgebildet sind, häufig nicht sicherstellen, dass der Benutzer und/oder Bediener eine sichere Handhabung und/oder Steuerung der Arbeitsmaschine gewährleisten kann. Im Speziellen rührt das daher, dass der Benutzer bei einer solchen beabstandeten Steuerung außerhalb eines gefährlichen Bereichs der Arbeitsmaschine angeordnet ist und so nicht immer mit voller Aufmerksamkeit die Arbeitsmaschine aktiv ansteuert. Durch die vorgeschlagene Steuereinrichtung ist die Sicherheit der Ansteuerung der Arbeitsmaschine verbessert, da sichergestellt wird, dass der Benutzer auch den Arbeitsprozess und die Arbeitsmaschine bei der Durchführung einsehen und im Blick haben muss.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung, vorzugsweise das Steuerungseingabemodul, eine Frontkamera aufweist. Beispielsweise ist die Frontkamera als eine Farbkamera, als eine Infrarotkamera und/oder als eine Stereokamera ausgebildet. Beispielsweise ist die Frontkamera in der Steuereinrichtung, insbesondere dem Steuerungseingabemodul, so angeordnet, dass bei ordnungsgemäßer Verwendung der Steuereinrichtung die Blickrichtung der Frontkamera gleichgerichtet zur Blickrichtung des Benutzers und/oder auf die Arbeitsmaschine gerichtet ist. Die Frontkamera ist ausgebildet, den Bereich vor ihr als Bilddaten zu erfassen. Insbesondere ist die Frontkamera ausgebildet, die Arbeitsmaschine, den Arbeitsprozess und/oder ein Werkzeug der Arbeitsmaschine als Bilddaten zu erfassen, wenn die Arbeitsmaschine einsehbar und/oder vor der Steuereinrichtung und/oder vor dem Benutzer angeordnet ist. Das Sichtprüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf den Bilddaten der Frontkamera, gegebenenfalls mit und/oder mittels weiterer Daten und/oder Sensordaten, die Einsehbarkeit zu ermitteln. Beispielsweise kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, basierend auf den Bilddaten zu bestimmen, ob Hindernisse, versperrende Objekte und/oder Sichtbehinderungen wie Nebel, Rauch und/oder Staub, die Einsehbarkeit verhindern und/oder verschlechtern. Beispielsweise kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, die Einsehbarkeit zu verneinen selbst dann, wenn für die Relativ-Pose eine Einsehbarkeit anzunehmen wäre, basierend auf den Bilddaten aber Hindernisse und/oder Behinderungen der Einsehbarkeit entgegen spielen. Insbesondere kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, dass es sich bei der Arbeitsmaschine im Sichtbereich der Person und/oder der Frontkamera, auch um die anzusteuernde Arbeitsmaschine handelt und nicht um eine Arbeitsmaschine die der anzusteuernden ähnlich ist.
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Das Sichtprüfungsmodul ist optional ausgebildet, basierend auf den Bilddaten der Frontkamera eine Pose der Arbeitsmaschine zu bestimmen. Beispielsweise kann basierend auf der Pose und/oder von der Maschine übermittelten Kinematik-Daten von dem Sichtprüfungsmodul bestimmt und/oder abgeschätzt werden, welche Abschnitte, Bereiche und/oder Posen die Arbeitsmaschine zukünftig, beispielsweise bei Durchführung des Arbeitsprozesses, einnehmen wird und/oder könnte. Das Sichtprüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf der Pose und/oder der Kinematik die Einsehbarkeit des Arbeitsprozesses zu bestimmen, beispielsweise zum jetzigen Zeitpunkt oder für zukünftige Zeitpunkte. Dieser Ausgestaltung liegt beispielsweise die Überlegung zugrunde, dass bei bekannter Pose der Arbeitsmaschine beispielsweise eine Einsehbarkeit gegeben wäre, jedoch durch das Wissen der Pose und/oder der Kinematik selbst bei gegebener gleichbleibender Pose Bereiche des Arbeitsraums und/oder der Arbeitsumgebung nicht mehr einsehbar wären.
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Besonders bevorzugt ist es, dass dem Sichtprüfungsmodul eine Topologie bereitgestellt ist und/oder das Sichtprüfungsmodul ausgebildet ist, die Topologie zu bestimmen. Beispielsweise kann das Prüfungsmodul ausgebildet sein, die Topologie aus einer Datenbank abzurufen und/oder basierend auf den Bildern der Frontkamera die Topologie zu bestimmen und/oder abzuschätzen. Unter der Topologie wird beispielsweise der 3D Verlauf des Bereichs zwischen dem Benutzer und der Arbeitsmaschine verstanden, beispielsweise Hügel, Täler und/oder Objekte in diesem Bereich. Ferner kann als Topologie auch eine Kartierung dieses Bereichs und/oder der Umgebung verstanden werden, wobei die Kartierung beispielsweise Fremdobjekte wie weitere Arbeitsmaschinen, Personen und/oder Fahrzeuge umfassen und/oder beschreiben kann. Das Sichtprüfungsmodul ist in dieser Ausgestaltung beispielsweise ausgebildet, basierend auf der Topologie die Einsehbarkeit des Arbeitsprozesses zu bestimmen. Beispielsweise ist das Prüfungsmodul ausgebildet basierend auf der Relativ-Pose, den Bilddaten der Frontkamera, der Pose, der Kinematik und/oder der Topologie die Einsehbarkeit des Arbeitsprozesses zu bestimmen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass bei einer reinen Betrachtung von Relativ-Posen es Konstellationen gibt, für die, die Einsehbarkeit anzunehmen wäre, jedoch unter Berücksichtigung der Topologie beispielsweise von Hügeln und/oder Tälern, die Einsehbarkeit doch nicht gegeben ist. Beispielsweise kann die Topologie eine Baugrube beschreiben und/oder umfassen, in welcher die Arbeitsmaschine angeordnet ist, wobei der Benutzer sich außerhalb dieser Baugrube befindet, sodass unter Berücksichtigung der Baugrube bzw. der Vertiefung der Topologie Bereiche außerhalb der Baugrube bestimmt werden können, für die eine Einsehbarkeit des Arbeitsprozesses gegeben ist und/oder nicht gegeben ist.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung, im Speziellen das Steuerungseingabemodul eine Rückkamera aufweist. Die Rückkamera ist beispielsweise eine Farbkamera, eine Infrarotkamera und/oder eine Stereokamera. Insbesondere ist die Kamera angeordnet, bei einer ordnungsgemäßen Benutzung der Steuereinrichtung und/oder des Steuerungseingabemoduls, den Benutzer, insbesondere das Gesicht und/oder Kopf des Benutzers zu erfassen. Beispielsweise sind Frontkamera und Rückkamera in entgegengesetzte Richtungen angeordnet. Das Sichtprüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf den Bilddaten der Rückkamera eine Blickrichtung des Benutzers zu bestimmen. Beispielsweise ist über die Anordnungen der Aufnahmerichtungen von Rückkamera und Frontkamera vom Sichtprüfungsmodul bestimmbar, ob die Blickrichtung des Benutzers auf die Arbeitsmaschine gerichtet ist und/oder ob der Arbeitsraum und/oder die Arbeitsumgebung bei Ausführung des Arbeitsprozesses für die Blickrichtung des Benutzers einsehbar ist. Beispielsweise kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, basierend auf den Bilddaten der Rückkamera und der bestimmten Relativ-Pose zwischen Steuerungseinrichtung und Arbeitsmaschine zu bestimmen, ob der Benutzer bei gegebener Blickrichtung die Arbeitsmaschine und/oder Arbeitsraum bzw. Arbeitsumgebung einsehen kann. Im Speziellen kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, basierend auf den Bilddaten der Rückkamera und/oder der Blickrichtung des Benutzers zu bestimmen, ob der Blick des Benutzers auf die anzusteuernde Arbeitsmaschine gerichtet ist und beispielsweise nicht fälschlicherweise auf eine ähnliche Arbeitsmaschine die jedoch nicht angesteuert wird. Im Speziellen kann die Steuereinrichtung, beispielsweise das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet sein, basierend auf den Bilddaten der Rückkamera eine Gesichtserkennung des Benutzers auszuführen, wobei die Erlaubnis zur Ansteuerung der Arbeitsmaschine basierend auf der Gesichtserkennung erlaubt oder versagt wird.
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Zur Sicherstellung, dass der Benutzer den Blick auf die von ihm angesteuerte Arbeitsmaschine gerichtet hat, kann das Sichtprüfungsmodul ausgebildet sein, basierend auf den Bilddaten der Rückkamera ein Blickerfassungsobjekt zu ermitteln und/oder einen Blickerfassungsbereich zu bestimmen. Das Sicherheitsprüfmodul kann beispielsweise das Ansteuern des Arbeitsprozesses durch das Steuerungseingabemodul zulassen, wenn das Blickerfassungsobjekt gleich der Arbeitsmaschine ist und/oder der Blickerfassungsbereich gleich der Arbeitsumgebung ist. Wird eine Ungleichheit von Blickerfassungsobjekt und Arbeitsmaschine und/oder eine Ungleichheit von Arbeitsbereich und Blickerfassungsbereich festgestellt, kann das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet sein, die Ansteuerung zu unterdrücken.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung, beispielsweise das Steuerungseingabemodul einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung einer physikalischen, mechanischen, elektrischen und/oder magnetischen Größe als Sensordaten aufweist. Beispielsweise ist der Sensor als ein Beschleunigungssensor oder ein Kompass ausgebildet. Die Sensordaten sind beispielsweise Lage-, Position-, Stabilitäts-, Bewegungs-, Temperatur- und/oder Personendaten. Insbesondere kann der Sensor als ein Sensor zur Bestimmung des Pulses, der Körpertemperatur, der Anstrengung und/oder Aufmerksamkeit des Benutzers ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung weist insbesondere ein Auswertemodul auf. Das Auswertemodul ist ausgebildet, basierend auf den Sensordaten ein Korrektheitsmaß zu bestimmen. Das Korrektheitsmaß bestimmt und/oder beschreibt beispielsweise die Korrektheit des Haltens der Steuereinrichtung durch den Benutzer, eine gesundheitliche Verfassung und/oder Kondition des Benutzers, ein Aufmerksamkeitsmaß, beispielsweise Müdigkeitsmaß, des Benutzers. Das Sicherheitsprüfmodul ist beispielsweise ausgebildet, das Ansteuern des Arbeitsprozesses durch das Steuerungseingabemodul bei Vorliegen und/oder Erfüllen eines Mindestkorrektheitsmaßes durch das bestimmte Korrektheitsmaß zuzulassen. Wird das Mindestkorrektheitsmaß von dem bestimmten Korrektheitsmaß nicht erreicht ist das Steuerungseingabemodul beispielsweise ausgebildet, den Arbeitsprozess zu stoppen, anzuhalten und/oder die Ansteuerung des Arbeitsprozesses durch das Steuerungseingabemodul zu unterdrücken. Beispielsweise kann zur Bestimmung des Korrektheitsmaßes von dem Auswertemodul basierend auf den Bilddaten der Rückkamera eine Müdigkeit, ein Lidschlag und/oder eine Blickrichtung und/oder eine Blickart bestimmt werden, beispielsweise, ob der Benutzer einzuschlafen droht und/oder ob der Benutzer aktiv beobachtet oder unaufmerksam starrt.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Steueranordnung. Die Steueranordnung umfasst die Steuereinrichtung wie vorher beschrieben und mindestens einen Zusatzsensor. Insbesondere umfasst die Steueranordnung die Steuereinrichtung und einen ersten Zusatzsensor zur Anordnung am Benutzer und einen zweiten Zusatzsensor zur Anordnung an der Arbeitsmaschine. Ferner kann ein Zusatzsensor zur Anordnung an einer Infrastruktur, beispielsweise in einem Zwischenbereich zwischen Benutzer bzw. Steuereinrichtung und Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Der Zusatzsensor ist ausgebildet Zusatzsensordaten zu erfassen und der Steuereinrichtung bereitzustellen. Das Sichtprüfungsmodul ist beispielsweise ausgebildet, basierend auf den Zusatzsensordaten die Einsehbarkeit zu bestimmen. Durch die Verwendung weiterer Sensoren, die beispielsweise an dem Benutzer selbst, der Arbeitsmaschine und/oder der Infrastruktur angeordnet sind, kann die Einsehbarkeit genauer und detaillierter bestimmt werden, wobei insbesondere Zusatzparameter und/oder Zusatzfaktoren, die die Einsehbarkeit verschlechtern und/oder verbessern können, zu berücksichtigen sind.
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Besonders bevorzugt ist es, dass mindestens ein Zusatzsensor als ein Benutzersensor ausgebildet ist. Der Benutzersensor ist zur Anordnung, Befestigung und/oder zum Tragen durch den Benutzer ausgebildet. Beispielsweise ist der Benutzersensor in einem Helm, beispielsweise Schutzhelm, angeordnet. Bei Anordnung des Benutzersensors ist es vorzugsweise vorgesehen, dass dieser bei korrektem Tragen und/oder Anwendung gleichgerichtet zur Blickrichtung des Benutzers ist. Beispielsweise ist der Zusatzsensor als Kamera ausgebildet, wobei bei Integration in den Helm die Kamera mit Erfassungsrichtung nach vorne angeordnet ist. Der Benutzersensor ist ausgebildet, Benutzersensordaten als Zusatzsensordaten zu erfassen und der Steuereinrichtung bereitzustellen. Das Pose-Bestimmungsmodul der Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Relativ-Pose zwischen dem Benutzer und der Arbeitsmaschine und/oder die Relativ-Pose zwischen Benutzer und Steuerungseinrichtung basierend auf den Benutzersensordaten zu bestimmen. Beispielsweise kann das Pose-Bestimmungsmodul ausgebildet sein, bei Anordnung des Benutzersensors mit Erfassungsrichtung in Blickrichtung des Benutzers zu überprüfen, ob in den Benutzersensordaten die Arbeitsmaschine erfasst wird. Beispielsweise ist hierbei der Benutzersensor als eine Kamera ausgebildet. Das Prüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf der Relativ-Pose die Ansteuerung des Arbeitsprozesses und/oder der Arbeitsmaschine durch die Steuereinrichtung, insbesondere durch das Steuerungseingabemodul, zuzulassen und/oder zu unterdrücken.
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Alternativ und/oder ergänzend ist es vorgesehen, dass mindestens ein Zusatzsensor als ein Arbeitsmaschinensensor ausgebildet ist. Der Arbeitsmaschinensensor ist angeordnet und/oder ausgebildet zur Anordnung an der Arbeitsmaschine. Der Arbeitsmaschinensensor ist ausgebildet, Arbeitsmaschinensensordaten als Zusatzsensordaten zu erfassen und der Steuereinrichtung bereitzustellen. Beispielsweise ist der Arbeitsmaschinensensor als ein Positionssensor, als ein Kompass oder als eine Kamera mit Blickrichtung beispielsweise zum Benutzer, ausgebildet. Das Pose-Bestimmungsmodul ist ausgebildet, die Relativ-Pose zwischen dem Benutzer und der Arbeitsmaschine und/oder die Relativ-Pose zwischen dem Benutzer und der Steuereinrichtung und/oder eine Blickrichtung des Benutzers basierend auf den Arbeitsmaschinensensordaten zu bestimmen. Das Sichtprüfungsmodul ist ausgebildet, basierend auf der bestimmten Relativ-Pose die Einsehbarkeit zu bestimmen, wobei das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet ist, basierend auf der Einsehbarkeit die Ansteuerung des Arbeitsprozesses und/oder die Ansteuerung der Arbeitsmaschine durch das Steuerungseingabemodul zuzulassen und/oder zu unterdrücken.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine durch einen Benutzer. Insbesondere ist der Benutzer beabstandet zur Arbeitsmaschine, wobei die Steuerung als eine Fernbedienung Steuerung und/oder als eine Remotesteuerung ausgebildet ist. Der Benutzer kann, beispielsweise durch ein Steuerungseingabemodul, einen Arbeitsprozess der Arbeitsmaschine ansteuern, insbesondere durch eine Benutzereingabe. Damit die Arbeitsmaschine von dem Benutzer angesteuert werden kann und/oder die Arbeitsmaschine den Arbeitsprozess durchführt, wird eine Einsehbarkeit bestimmt und auf Vorliegen der Einsehbarkeit und/oder genügender Einsehbarkeit geprüft. Hierzu wird eine Relativ-Pose zwischen Benutzer und/oder Steuereinrichtung und der Arbeitsmaschine bestimmt. Beispielsweise basierend auf Posedaten und/oder Entfernungsdaten und/oder Positionsdaten die bspw. mittels GNSS, und/oder Kamera und/oder IMU ermittelt werden können. Basierend auf der Relativ-Pose wird die Einsehbarkeit ermittelt. Hierbei wird geprüft, ob beispielsweise für die gegebene Relativ-Pose die Arbeitsmaschine einsehbar ist für den Benutzer von der Position der Ansteuerung durch den Benutzer. Die Ansteuerung durch den Benutzer erfolgt und/oder wird zugelassen, wenn die Einsehbarkeit gegeben ist. Liegt keine oder eine zu geringe Einsehbarkeit vor, wird die Ansteuerung der Arbeitsmaschine und/oder des Arbeitsprozesses unterdrückt und/oder nicht ausgeführt. Durch das Verfahren wird beispielsweise sichergestellt, dass ein Sichtkontakt zwischen Arbeitsmaschine und Benutzer während der Ansteuerung gegeben ist und auch alle Arbeitsprozesse sicher ausgeführt werden können.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Computerprogramm, insbesondere mit Programmcodemitteln. Das Computerprogramm ist ausgebildet, bei Ausführung auf einem Computer, der Steuereinrichtung und/oder der Steueranordnung, das Verfahren wie vorher beschrieben auszuführen oder abzuarbeiten.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein maschinenlesbares Speichermedium, beispielsweise CD, DVD oder Datenträger, wobei auf dem Datenträger das Computerprogramm wie vorher beschrieben gespeichert ist.
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Weitere Vorteile Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Steueranordnung;
- 2 eine Steuereinrichtung.
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1 zeigt eine Steueranordnung 1, wobei die Steueranordnung 1 eine Steuereinrichtung 2 sowie Zusatzsensoren 3a, b, c. Die Steueranordnung 1 und insbesondere die Steuereinrichtung 2 ist ausgebildet und/oder eingerichtet zur Steuerung einer Arbeitsmaschine 4. Die Arbeitsmaschine 4 ist hierbei als eine Baumaschine in Form eines Baggers mit einer Baggerschaufel als Werkzeug 5 ausgebildet. Die Arbeitsmaschine 4 ist zur Durchführung eines Arbeitsprozesses ausgebildet, wobei der Arbeitsprozess hier beispielsweise als ein Fahren, im Speziellen nach vorne, hinten, rechts und/oder links, und/oder als ein Benutzen, beispielsweise Heben, Senken und/oder Kippen, des Werkzeugs 5 ausgebildet ist. Die Arbeitsmaschine 4 befindet sich in einer Baugrube 6, wobei sich der Benutzer 7 der Steuereinrichtung 2 außerhalb der Baugrube 6 befindet.
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Der Benutzers 7 hält die Steuereinrichtung 2 zur Remotesteuerung der Arbeitsmaschine 4 in seinen Händen. Bei ordnungsgemäßer Benutzung dieser, ist die Steuereinrichtung 2 vor dem Benutzers 7, insbesondere auf Kopf- und/oder Brusthöhe. Der Benutzers 7 verfügt über einen Sichtbereich 8, der in Blickrichtung nach vorne gerichtet ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 2 teilweise oder zeitweise im Sichtbereich 8 angeordnet, beispielsweise wenn der Benutzer 7 aktiv ansteuern und/oder einstellen will.
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Die Arbeitsmaschine 4 definiert durch das Verfahren und das Werkzeug 5 definiert durch das Heben, Senken und Kippen eine Arbeitsumgebung 9, welche als potentieller gefährlicher Bereich für Personen und Gegenstände aufgefasst wird. Der Benutzers 7 kann definiert durch seinen Sichtbereich 8 nicht die gesamte Arbeitsumgebung 9 einsehen, sodass die Arbeitsumgebung 9 geschnitten mit dem Sichtbereich 8 in drei Abschnitte I, II und III zerfällt. Der Abschnitt I ist hierbei vom Benutzer 7 einsehbar, wobei die Abschnitte II und III vom Benutzer 7 nicht einsehbar sind.
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Die Steuereinrichtung 2 ist ausgebildet, eine vom Benutzer 7 zur Steuerung der Arbeitsmaschine 4 eingegebene Benutzereingabe zur Durchführung an die Arbeitsmaschine 4 zu übergeben und/oder damit die Arbeitsmaschine 4 anzusteuern, wenn der Bereich der Arbeitsumgebung 9, in welchem der Arbeitsprozess ausgeführt werden soll ein einsehbarer Bereich, beispielsweise I, ist. Soll der Arbeitsprozess oder ein Teil des Arbeitsprozesses in einem nicht einsehbaren Bereich, beispielsweise II oder III, ausgeführt werden, ist die Steuereinrichtung 2 ausgebildet, die Ansteuerung der Arbeitsmaschine 4 nicht durchzuführen und/oder nicht zu übertragen. Beispielsweise kann bei Nichtdurchführung die Steuereinrichtung 2 ausgebildet sein, dem Benutzer 7 eine Warnung auszugeben, dass die Einsehbarkeit nicht gegeben ist und keine Ansteuerung erfolgt.
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Die Steuereinrichtung 2 ist ausgebildet, eine Relativ-Pose zwischen Steuereinrichtung 2, damit dem Benutzer 7, und der Arbeitsmaschine 4 zu bestimmen. Basierend auf der Relativ-Pose sowie gegebenenfalls einer bereitgestellten oder bestimmten Topologie, zum Beispiel Baugrube, wird die Einsehbarkeit bestimmt und darauf basierend entschieden, ob die Arbeitsmaschine 4 zur Durchführung des Arbeitsprozesses angesteuert wird.
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Die Zusatzsensoren 3a-c sind ausgebildet Zusatzsensordaten an die Steuereinrichtung 2 bereitzustellen, wobei die Steuereinrichtung 2 ausgebildet ist, basierend auf den Zusatzsensordaten die Einsehbarkeit und/oder die Relativ-Pose zu bestimmen und/oder zu verfeinern. Der Zusatzsensor 3a ist hierbei ein Benutzersensor, der in einem Helm des Benutzers 7 angeordnet ist, und hier beispielsweise als eine Kamera ausgebildet ist, die Bilddaten in Sichtrichtung des Benutzers 7 als Zusatzsensordaten bereitstellt. Der Zusatzsensor 3b ist als ein Arbeitsmaschinensensor ausgebildet und an der Arbeitsmaschine 4 angeordnet. Der Arbeitsmaschinensensor ist beispielsweise ein Positionssensor der die Position, Bewegung, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Arbeitsmaschine 4 als Zusatzsensordaten an die Steuereinrichtung 2 bereitstellt. Der Zusatzsensor 3c ist ein Umgebungssensor, der beispielsweise an einem Arbeitsscheinwerfermast angeordnet ist, wobei der Zusatzsensor 3c beispielsweise eine Kamera ist, der als Zusatzsensordaten Bildaufnahmen der Arbeitsumgebung 9, der Arbeitsmaschine 4 und des Benutzers 7 bereitstellt.
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2 zeigt beispielhaft die Steuereinrichtung 2 aus 1. Die Steuereinrichtung 2 ist beispielsweise als ein handgehaltenes Eingabegerät, beispielsweise Tablett-Computer, ausgebildet. Die Steuereinrichtung 2 weist eine Anzeige-Eingabeeinrichtung 10 und eine Frontkamera 11 auf. Die Frontkamera 11 ist bei ordnungsgemäßer Handhabung der Steuereinrichtung 2 ausgebildet, das Gesicht des Benutzers 7 zu erfassen. Basierend auf dem erfassten Gesicht kann beispielsweise die Blickrichtung des Benutzers 7 bestimmt werden und vorzugsweise herangezogen werden zur Bestimmung der Einsehbarkeit. Ferner ist die Steuereinrichtung 2, insbesondere ein Sicherheitsprüfmodul, ausgebildet basierend auf den Bilddaten der Frontkamera 11 und einer Gesichtserkennung die Identität des Benutzers 7 zu erkennen und darauf basierend zu entscheiden ob der Benutzer berechtigt ist die Maschine anzusteuern. Dies wird beispielsweise von der Steuereinrichtung 2 als Sicherheitsfreigabe verwendet, wobei die Berechtigung und/oder Verweigerung in einem IDCheck 12 angezeigt werden kann. Insbesondere kann das Sicherheitsprüfmodul ausgebildet sein, bei erkannter Identität des Benutzers 7 festzustellen, ob dieser bereits ein Lernprogramm 13 zur Ansteuerung absolviert hat, wobei bei gegebener Absolvierung die Ansteuerung freigegeben ist und bei fehlender Absolvierung das Lernprogramm 13 aktiviert wird zur Durchführung durch den Benutzer 7.
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Die Ansteuerung der Arbeitsmaschine 4 und/oder des Arbeitsprozesses erfolgt durch ein Steuerungseingabemodul 14, mittels dem der Benutzer 7 durch Benutzereingaben die Arbeitsmaschine 4 und/oder den Arbeitsprozess ansteuern kann. Das Sicherheitsprüfmodul ist beispielsweise ausgebildet, das Steuerungseingabemodul 14 nur dann zu aktivieren, dass der Benutzer 7 die Arbeitsmaschine 4 ansteuern kann, wenn die Einsehbarkeit der Arbeitsmaschine 4, der Arbeitsumgebung 9 und/oder des Arbeitsbereiches gegeben ist.
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Die Steuereinrichtung 2 weist einen Fingersensor 15 auf, der beispielsweise den Fingerabdruck einer Person erkennt und/oder dessen Puls und/oder Vitalfunktionen bestimmt. Das Sicherheitsprüfmodul ist beispielsweise ausgebildet basierend auf diesen Daten des Sensors 15 und/oder basierend auf weiteren Daten einen Zustand 16, beispielsweise Gesundheitszustand, zu bestimmen und/oder anzuzeigen. Basierend auf dem Zustand 16 kann beispielsweise eine Müdigkeit und/oder Unkonzentriertheit des Benutzers 7 bestimmt werden und beispielsweise das Steuerungseingabemodul 14 deaktiviert werden, um so Unfälle zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016203715 A1 [0003]
