DE102020215197A1

DE102020215197A1 - Teilautonome Steuerung einer Baumaschine im Y-Zyklus

Info

Publication number: DE102020215197A1
Application number: DE102020215197.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Traub; Steffen Biel; Bastian Volpert; Jürgen Legner; Udo Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-02
Also published as: EP4256138A1; WO2022117321A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine; wobei die Baumaschine in einem ersten Schritt ihre Schaufel in einem Haufwerk belädt, in einem zweiten Schritt ausgehend von dem Haufwerk rückwärts zu einem Wendepunkt fährt, in einem dritten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu einem Muldenkipper fährt, in einem vierten Schritt die Schaufel in eine Mulde des Muldenkippers entleert, in einem fünften Schritt ausgehend von dem Muldenkipper rückwärts zu dem Wendepunkt fährt und in einem sechsten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu dem Haufwerk fährt. In dem zweiten Schritt, in dem dritten Schritt, in dem fünften Schritt und in dem sechsten Schritt werden die Fahrfunktionen der Baumaschine mindestens teilweise automatisiert gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine im Y-Zyklus nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Rechenvorrichtung nach Anspruch 6, Programmcode nach Anspruch 7 und eine Baumaschine nach Anspruch 8.
Die Druckschrift DE 20 2007 008 557 U1 offenbart ein System zum automatischen Bewegen von Material in einem Arbeitsbereich mit mindestens einem verfahrbaren Arbeitsgerät. Das System weist eine Steuerung zum automatischen Verfahren des Arbeitsgeräts mit einer automatischen Erkennung von Hindernissen auf.
Ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Schaufelsteuerungssystems während der Beladung eines Arbeitswerkzeugs einer Arbeitsmaschine ist aus der Druckschrift DE 103 53 259 A1 bekannt. Das Verfahren weist die Schritte auf, zu bestimmen, wann das Arbeitswerkzeug mit einem Materialhaufen in Eingriff kommt, weiter die Initialisierung des automatischen Schaufelsteuerungssystems, ansprechend darauf, dass das Arbeitswerkzeug mit dem Materialhaufen in Eingriff kommt, die Bestimmung einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine und die Erzeugung eines Hubbefehls basierend auf der Fahrgeschwindigkeit.
Um einen Y-Zyklus zu realisieren, erfordern die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine aufwändige Adaption. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die automatisierte oder teilautomatisierte Steuerung einer Baumaschine im Y-Zyklus zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Rechenvorrichtung nach Anspruch 6, Programmcode nach Anspruch 7 und eine Baumaschine nach Anspruch 8. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Steuerung einer Baumaschine. Die Baumaschine weist eine Schaufel auf. Entsprechend kann es sich bei der Baumaschine um einen Bagger oder einen Radlader handeln.
Mit Schaufel wird ein Werkzeug zur Aufnahme von Schüttgut bezeichnet. Die Schaufel ist ausgebildet, das Schüttgut aufzunehmen, indem sie in ein Haufwerk einsticht. Unter Haufwerk wird ein Haufen von Schüttgut verstanden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung der Baumaschine in einem Y-Zyklus. Ein Y-Zyklus zeichnet sich durch die folgenden sechs Schritte aus:

- In einem ersten Schritt belädt die Baumaschine ihre Schaufel in einem Haufwerk. Dies geschieht, indem die Baumaschine mit ihrer Schaufel in das Haufwerk einsticht.
- In einem zweiten Schritt fährt die Baumaschine ausgehend von dem Haufwerk mit beladener Schaufel rückwärts zu einem Wendepunkt.
- Hat die Baumaschine den Wendepunkt erreicht, fährt sie in einem dritten Schritt vorwärts zu einem Muldenkipper, auch Dumper genannt.
- Hat die Baumaschine den Muldenkipper erreicht, entlädt sie in einem vierten Schritt ihre Schaufel bzw. das in dem ersten Schritt in der Schaufel befindliche Schüttgut in eine Mulde des Muldenkippers.
- In einem fünften Schritt fährt die Baumaschine mit entleerter Schaufel ausgehend von dem Muldenkipper rückwärts zurück zu dem Wendepunkt. Bevorzugt fährt die Baumaschine im fünften Schritt die in dem dritten Schritt vorwärts abgefahrene Strecke in entgegengesetzter Richtung.
- Hat die Baumaschine in dem fünften Schritt den Wendepunkt erreicht, fährt sie von dort aus in einem sechsten Schritt vorwärts zurück zu dem Haufwerk. Vorzugsweise fährt die Baumaschine dabei die Strecke, die sie in dem zweiten Schritt rückwärts gefahren ist, in entgegengesetzter Richtung.

Die sechs Schritte werden in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Die Baumaschine führt also zuerst den ersten Schritt, dann den zweiten Schritt, dann den dritten Schritt, dann den vierten Schritt, dann den fünften Schritt und zuletzt den sechsten Schritt aus. Nach Ausführung des sechsten Schritts befindet sich die Baumaschine wieder an dem Haufwerk, sodass sie dieselbe Schrittfolge beginnend mit dem ersten Schritt erneut ausführen kann. Es ergibt sich eine iterative Ausführung der sechs Schritte.
Erfindungsgemäß werden in dem zweiten Schritt, in dem dritten Schritt, in dem fünften Schritt und in dem sechsten Schritt die Fahrfunktionen der Baumaschine mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig automatisiert gesteuert. Im vierten Schritt lassen sich die Fahrfunktionen wahlweise mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig manuell oder mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig automatisiert ausführen.
Unter den Fahrfunktionen werden Gas, Bremse und Lenkung zusammengefasst. Fahrfunktionen sind also Funktionen, welche die jeweilige Bewegungstrajektorie der Baumaschine beeinflussen.
Unter automatisierter Steuerung ist eine Steuerung der Baumaschine durch eine entsprechende technische Vorrichtung zu verstehen, etwa durch ein Rechenvorrichtung und von der Rechenvorrichtung angesteuerte Aktoren.
Durch die automatisierte oder teilautomatisierte Steuerung wird ein Fahrer der Baumaschine entlastet. Der Y-Zyklus lässt sich dadurch effizienter ausführen. Die erfindungsgemäße Wahl des zweiten Schritts, des dritten Schritts, des fünften Schritts und des sechsten Schritts für die Automatisierung oder Teilautomatisierung ist von Vorteil, da die Steuerung dieser Schritte besonders einfach ist. Entsprechend einfach gestaltet sich die Einrichtung bzw. das Training der automatisierten oder teilautomatisierten Steuerung.
Die Beladung der Schaufel in einem Haufwerk setzt seitens des Fahrers viel Erfahrung voraus. Zudem ändert sich die Gestalt des Haufwerks mit jedem Beladevorgang. In bevorzugten Weiterbildungen werden die Fahrfunktionen der Baumaschine und/oder die Schaufel daher in dem ersten Schritt mindestens teilweise manuell gesteuert. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung vollständig manuell. Eine aufwändige, fehleranfällige Automatisierung des ersten Schritts, die zudem das Risiko mangelnder Effizienz birgt, lässt sich so umgehen.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung werden die oben beschriebenen sechs Schritte iterativ ausgeführt. Dabei wird die Baumaschine in einem ersten Durchlauf der sechs Schritte manuell gesteuert. Dies dient dazu, die automatisiert oder teilautomatisiert auszuführenden Schritte zu trainieren.
Bei mindestens einer darauf folgenden Ausführung der sechs Verfahrensschritte wird die Baumaschine dann erfindungsgemäß oder gemäß einer der oben beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen gesteuert.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird bei der erstmaligen, manuellen Ausführung der sechs Schritte ein selbstlernender Algorithmus trainiert.
Eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen. Die Rechenvorrichtung ist also ausgebildet, die Baumaschine derart zu steuern, dass sie einen erfindungsgemäß mindestens teilweise automatisierten Y-Zyklus abfährt. Insbesondere kann es sich bei der Rechenvorrichtung um ein Steuergerät der Baumaschine handeln.
Eine Rechenvorrichtung ist erfindungsgemäß, wenn sie erfindungsgemäßen Programmcode aufweist. Der erfindungsgemäße Programmcode veranlasst die Rechenvorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung. Insbesondere kann der Programmcode die Rechenvorrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens veranlassen, wenn der Programmcode in einen Arbeitsspeicher der Rechenvorrichtung geladen wird und auf einem Prozessor der Rechenvorrichtung zur Ausführung kommt.
Eine erfindungsgemäße Baumaschine ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen. Die erfindungsgemäße Baumaschine wird also erfindungsgemäß gesteuert. Eine Baumaschine ist etwa dann erfindungsgemäß, wenn sei ein erfindungsgemäßes Steuergerät aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007008557 U1 [0002]
DE 10353259 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine; wobei die Baumaschine - in einem ersten Schritt ihre Schaufel in einem Haufwerk belädt, - in einem zweiten Schritt ausgehend von dem Haufwerk rückwärts zu einem Wendepunkt fährt, - in einem dritten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu einem Muldenkipper fährt, - in einem vierten Schritt die Schaufel in eine Mulde des Muldenkippers entleert, - in einem fünften Schritt ausgehend von dem Muldenkipper rückwärts zu dem Wendepunkt fährt und - in einem sechsten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu dem Haufwerk fährt; dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt, in dem dritten Schritt, in dem fünften Schritt und in dem sechsten Schritt die Fahrfunktionen der Baumaschine mindestens teilweise automatisiert gesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrfunktionen der Baumaschine in dem ersten Schritt mindestens teilweise manuell gesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel in dem ersten Schritt mindestens teilweise manuell gesteuert wird.
Verfahren zur Steuerung einer Baumaschine; wobei die Baumaschine - in einem ersten Schritt ihre Schaufel in einem Haufwerk belädt, - in einem zweiten Schritt ausgehend von dem Haufwerk rückwärts zu einem Wendepunkt fährt, - in einem dritten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu einem Muldenkipper fährt, - in einem vierten Schritt die Schaufel in eine Mulde des Muldenkippers entleert, - in einem fünften Schritt ausgehend von dem Muldenkipper rückwärts zu dem Wendepunkt fährt und - in einem sechsten Schritt ausgehend von dem Wendepunkt vorwärts zu dem Haufwerk fährt; wobei die Schritte iterativ ausgeführt werden; wobei die Baumaschine bei einer erstmaligen Ausführung der Schritte manuell gesteuert wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine bei einer darauffolgenden Ausführung gemäße einem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass bei der erstmaligen Ausführung der Schritte ein selbstlernender Algorithmus trainiert wird.
Rechenvorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Programmcode, der eine Rechenvorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche veranlasst.
Baumaschine, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche auszuführen.