DE102020215825A1

DE102020215825A1 - Method for operating a mobile working machine

Info

Publication number: DE102020215825A1
Application number: DE102020215825.8A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Oschmann; Frank Bender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine (200) aufweisend wenigstens einen bewegbaren Aktor (230), umfassend ein Erfassen (110) einer Bedieneingabe (310) umfassend einen Bewegungsanteil zum Bewegen des wenigstens einen Aktors (230), sowie in einem ersten Betriebsmodus (1), ein Bestimmen einer Sollvorgabe (120, 320) umfassend einen Bewegungsanteil für den wenigstens einen Aktor (230) aus der Bedieneingabe (310) auf Grundlage einer Transformationsvorschrift und ein Betreiben (140) der mobilen Arbeitsmaschine (200) nach Maßgabe der Sollvorgabe; und in einem zweiten Betriebsmodus (2), ein Betreiben (140) der mobilen Arbeitsmaschine (200) nach Maßgabe der Bedieneingabe (310).The invention relates to a method (100) for operating a mobile work machine (200) having at least one movable actuator (230), comprising detecting (110) an operator input (310) comprising a movement component for moving the at least one actuator (230), and in a first operating mode (1), determining a target specification (120, 320) comprising a movement component for the at least one actuator (230) from the operator input (310) on the basis of a transformation rule and operating (140) the mobile work machine (200) in accordance with the target specification; and in a second operating mode (2), operating (140) the mobile working machine (200) in accordance with the operator input (310).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogrammprodukt zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for operating a mobile work machine, as well as a computing unit and a computer program product for carrying it out.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Mobile Arbeitsmaschinen, beispielsweise Bagger, Radlader, Gabelstapler o.ä., zeichnen sich dadurch aus, dass sie während einer lateralen Bewegung der Maschine als Ganzes (z.B. Fahren des Baggers) Bewegungen einer oder mehrerer Arbeitskomponenten ausführen können (bspw. den Baggerarm beugen, Löffel senken, ...). In einem teilautomatisierten Betrieb oder Assistenzmodus kann ein Teil dieser Funktionen automatisch ausgeführt werden oder der Nutzer der Maschine bei der Ausführung der entsprechenden Bewegungen unterstützt werden. Wird beispielsweise der Löffel eines Baggers während der Fahrt bewegt, so ergibt sich in Relation zu Objekten, die sich nicht zusammen mit dem Bagger bewegen, eine andere Relativbewegung als in Situationen, in denen das Fahrwerk des Baggers ortsfest verbleibt.Mobile work machines, such as excavators, wheel loaders, forklifts, etc., are characterized by the fact that they can perform movements of one or more work components (e.g. bend the excavator arm, bucket) during a lateral movement of the machine as a whole (e.g. driving the excavator). reduce, ...). In a partially automated operation or assistance mode, some of these functions can be carried out automatically or the user of the machine can be supported in carrying out the corresponding movements. For example, if the bucket of an excavator is moved while driving, there is a different relative movement in relation to objects that do not move together with the excavator than in situations in which the chassis of the excavator remains stationary.

Es ist daher wünschenswert, Assistenzfunktionen oder Funktionen der Teilautomatisierung einer mobilen Arbeitsmaschine (insb. Automatisierungs-Level 0-2, angelehnt an entsprechende Klassifizierung im PKW-Bereich), intelligent an die Maschinensteuerung anzubinden.It is therefore desirable to intelligently connect assistance functions or functions of the partial automation of a mobile work machine (especially automation level 0-2, based on the corresponding classification in the passenger car sector) to the machine control.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vor diesem Hintergrund werden erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, according to the invention, a method for operating a mobile work machine and a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Zum verbesserten Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine werden im Rahmen der Erfindung zwei Betriebsmodi bereitgestellt, wobei in einem ersten Betriebsmodus Bedieneingaben eines Benutzers gemäß einer Transformationsvorschrift (welche auch als Assist-Funktion bezeichnet werden kann) in Sollvorgaben zum Betreiben der Maschine umgesetzt werden, und in einem zweiten Betriebsmodus die Maschine direkt nach Maßgabe der Bedieneingaben betrieben wird. Der Umfang bzw. Grad der Transformationsvorschrift, d.h. wie stark wird der Benutzer unterstützt, kann insbesondere variabel und vom Benutzer auswählbar sein.To improve the operation of a mobile working machine, two operating modes are provided within the scope of the invention, in a first operating mode operator input according to a transformation rule (which can also be referred to as an assist function) being converted into target specifications for operating the machine, and in a second Operating mode the machine is operated directly according to the operator inputs. The scope or degree of the transformation rule, i.e. how much the user is supported, can in particular be variable and selectable by the user.

Die Transformationsvorschrift kann somit insbesondere Steuersignale z.B. von Joysticks oder anderen Bediengeräten entgegennehmen und insbesondere gemäß variablen bzw. einstellbaren Assistenzfunktionen adaptierte Steuersignale an einen oder mehrere Aktoren des Arbeitsgerätes ausgeben. Aufgrund dieser Architektur kann einfach zwischen einem Normalbetrieb und einem assistierten oder autonomen Betrieb umgeschaltet werden.The transformation specification can thus in particular receive control signals, e.g. from joysticks or other operating devices, and in particular output control signals adapted according to variable or adjustable assistance functions to one or more actuators of the working device. Because of this architecture, it is easy to switch between normal operation and assisted or autonomous operation.

Im Einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer mobilen Arbeitsmaschine, aufweisend wenigstens einen bewegbaren Aktor, ein Erfassen einer Bedieneingabe, die einen Bewegungsanteil zum Bewegen des wenigstens einen Aktors beinhaltet, sowie, in einem ersten Betriebsmodus, ein Bestimmen einer Sollvorgabe, die einen Bewegungsanteil für den wenigstens einen Aktor umfasst, beispielsweise einen Sollvolumenstrom im Falle eines hydraulisch betreibbaren Aktors, aus der Bedieneingabe, auf Grundlage einer Transformationsvorschrift und ein Betreiben der mobilen Arbeitsmaschine nach Maßgabe der Sollvorgabe. Die Transformationsvorschrift kann dabei beispielsweise so ausgestaltet sein, dass ein Einhalten von vorbestimmten geometrischen Randbedingungen beim Betreiben der mobilen Arbeitsmaschine gewährleistet wird, was eine erhebliche Unterstützung eines Nutzers der Maschine darstellt. In einem zweiten Betriebsmodus umfasst das Verfahren ein Betreiben der mobilen Arbeitsmaschine nach Maßgabe der Bedieneingabe. Dadurch können in dem ersten Betriebsmodus zumindest einige Funktionen der mobilen Arbeitsmaschine automatisiert ausgeführt werden, während in dem zweiten Betriebsmodus ein im Wesentlichen manueller Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine realisiert werden kann.In detail, a method according to the invention for operating a mobile working machine, having at least one moveable actuator, includes detecting an operator input that includes a motion component for moving the at least one actuator, and, in a first operating mode, determining a target specification that includes a motion component for includes the at least one actuator, for example a target volume flow in the case of a hydraulically operable actuator, from the operator input, based on a transformation rule and operating the mobile machine according to the target specification. The transformation rule can be designed, for example, in such a way that compliance with predetermined geometric boundary conditions when operating the mobile working machine is ensured, which represents a significant support for a user of the machine. In a second operating mode, the method includes operating the mobile working machine based on the operator input. As a result, at least some functions of the mobile working machine can be performed automatically in the first operating mode, while essentially manual operation of the mobile working machine can be implemented in the second operating mode.

Beispielsweise kann in dem durch die Bedieneingabe bestimmten Bewegungsanteil eine gewünschte Relativbewegung der Löffelspitze eines Baggers zu einem Objekt, das von dem Bagger unabhängig ist, beispielsweise einem Felsbrocken auf einer Straße vor dem Bagger, umfasst sein. In dem ersten Betriebsmodus würde in diesem Beispiel auf Grundlage der Relativbewegung ermittelt, welche Komponenten des Baggers, also beispielsweise welche Hydraulikzylinder, bewegt und daher mit Antriebsenergie, beispielsweise Öldruck, versorgt werden müssen. Auf Basis der ermittelten erforderlichen Antriebsenergie und deren Empfänger wird dann in diesem Betriebsmodus die Arbeitsmaschine gesteuert. Demgegenüber nimmt der Nutzer in dem zweiten Betriebsmodus die Ansteuerung der einzelnen Antriebskomponenten (bspw. Hydraulikzylinder) selbst vor, so dass jeweils gemäß der Steuerung durch den Nutzer Ventile geöffnet oder geschlossen bzw. anderweitig die angeforderte Antriebsenergie an den betreffenden Aktor geliefert wird, ohne dass dazu eine Ermittlung des zu bewegenden Aktors oder der benötigten Energie erfolgen müsste.For example, a desired relative movement of the bucket tip of an excavator to an object that is independent of the excavator, for example a boulder on a road in front of the excavator, can be included in the movement component determined by the operator input. In the first operating mode, in this example, based on the relative movement, it would be determined which components of the excavator, for example which hydraulic cylinders, are moved and therefore have to be supplied with drive energy, for example oil pressure. The work machine is then controlled in this operating mode on the basis of the determined required drive energy and its receiver. In contrast, in the second operating mode, the user controls the individual drive components (e.g. hydraulic cylinders) himself, so that valves are opened or closed according to the control by the user or the required drive energy is otherwise supplied to the actuator in question without to do this, the actuator to be moved or the energy required would have to be determined.

Vorteilhafterweise umfasst die Bedieneingabe auch einen Kraftanteil zum Bewegen des wenigstens einen Aktors, wobei die Sollvorgabe entweder auch einen Kraftanteil, z.B. einen Hydraulikdruck im Falle eines hydraulisch betreibbaren Aktors, umfasst, so dass die mobile Arbeitsmaschine nach Maßgabe der Bewegungs- und Kraftanteile der Sollvorgabe gesteuert werden kann, oder die mobile Arbeitsmaschine wird nach Maßgabe des Bewegungsanteils der Sollvorgabe und des Kraftanteils der Bedieneingabe betrieben. So kann der Automatisierungsgrad flexibel gestaltet werden, bzw. die Steuerung der durch den Aktor aufgebrachten Kraft weiterhin dem Nutzer überlassen bleiben.Advantageously, the operator input also includes a force component for moving the at least one actuator, with the target specification either also including a force component, e.g. a hydraulic pressure in the case of a hydraulically operable actuator, so that the mobile work machine is controlled in accordance with the movement and force components of the target specification can, or the mobile work machine is operated according to the movement component of the setpoint and the force component of the operator input. In this way, the degree of automation can be designed flexibly, or the control of the force applied by the actuator can continue to be left to the user.

In dem ersten Betriebsmodus kann vorteilhafterweise ferner eine Information, beispielsweise ein erwarteter zeitlicher Verlauf, über bereitzustellende Energie auf Grundlage der Sollvorgabe ermittelt werden und eine Energiequelle der mobilen Arbeitsmaschine unter Berücksichtigung dieser Information betrieben werden. So kann die Energieerzeugung, beispielsweise in einer Brennkraftmaschine oder einem Hydraulik- oder Pneumatikaggregat, proaktiv an den ermittelten Energiebedarf angepasst werden.In the first operating mode, information, for example an expected course over time, about energy to be provided can advantageously also be determined on the basis of the target specification and an energy source of the mobile working machine can be operated taking this information into account. In this way, the generation of energy, for example in an internal combustion engine or a hydraulic or pneumatic unit, can be proactively adapted to the determined energy requirement.

Ferner kann in dem ersten Betriebsmodus eine Information, z.B. ein erwarteter zeitlicher Verlauf, über bereitstellbare Energie von einer Energiequelle der mobilen Arbeitsmaschine ermittelt und in der Transformationsvorschrift zum Bestimmen der Sollvorgabe berücksichtigt werden. So kann bereitstehende bzw. ohnehin erzeugte Antriebsenergie optimal genutzt werden, was insgesamt zu einer Effizienzsteigerung beitragen kann. Eine mögliche Überlastung der Energiequelle oder das Ausgeben nicht erfüllbarer Sollvorgaben wird damit wirksam verhindert.Furthermore, in the first operating mode, information, e.g. an expected progression over time, about energy that can be provided by an energy source of the mobile working machine can be determined and taken into account in the transformation specification for determining the target specification. In this way, drive energy that is available or generated in any case can be optimally used, which can contribute to an overall increase in efficiency. This effectively prevents a possible overload of the energy source or the output of target values that cannot be met.

Ein vorteilhafter Aspekt betrifft somit die Einbindung der Transformationsvorschrift in das Power-Management der Arbeitsmaschine mit der Möglichkeit einer prädiktiven Energieanforderung oder umgekehrt einer Planung des Arbeitsablaufes anhand der zur Verfügung stehenden Leistungsreserven oder Leistungsdynamik.An advantageous aspect thus relates to the integration of the transformation rule into the power management of the working machine with the possibility of a predictive energy requirement or, conversely, planning the work process based on the available power reserves or power dynamics.

Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen des aktuellen Betriebsmodus auf Basis einer Nutzervorgabe und/oder unter Berücksichtigung von verfügbaren Komponenten der mobilen Arbeitsmaschine. Dadurch kann der Nutzer den Betriebsmodus flexibel je nach Anforderung wählen bzw. es werden nur Betriebsmodi verwendet, die mit der verfügbaren Hardware auch ausführbar sind.The method advantageously also includes determining the current operating mode on the basis of a user specification and/or taking into account available components of the mobile work machine. As a result, the user can flexibly select the operating mode depending on the requirements or only operating modes that can also be executed with the available hardware are used.

Bevorzugt wird der zumindest eine Aktor elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder rotationskinetisch und/oder federelastisch und/oder hebelmechanisch und/oder magnetisch bewegt. Dadurch ist eine Vielzahl unterschiedlicher Aktorelemente bzw. Maschinenkomponenten im Rahmen der Erfindung nutzbar.The at least one actuator is preferably moved electrically and/or hydraulically and/or pneumatically and/or rotationally kinetically and/or resiliently and/or mechanically and/or magnetically. As a result, a large number of different actuator elements or machine components can be used within the scope of the invention.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer mobilen Arbeitsmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a mobile work machine, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control device is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

1 shows an advantageous embodiment of a method according to the invention in the form of a schematic flow chart.
2 FIG. 12 shows an exemplary mobile construction machine as may be used in connection with the present invention in a schematic block diagram representation.
3 shows an exemplary embodiment of a work machine according to the invention in a schematic view.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in Form eines Flussdiagramms dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Verfahren 100 ist in Verbindung mit mobilen Baumaschinen, beispielsweise in einer mobilen Baumaschine, wie sie in 2 vereinfacht in Form eines Blockdiagramms dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet ist, anwendbar.In 1 An advantageous embodiment of a method according to the invention is shown schematically in the form of a flow chart and is denoted by 100 overall. The method 100 is in connection with mobile construction machines, for example in a mobile construction machine, as in 2 simplified in the form of a block diagram and denoted overall by 200, applicable.

In der folgenden Beschreibung beziehen sich Verweise auf Maschinenkomponenten insbesondere auf 2, während sich Verweise auf Verfahrensschritte insbesondere auf das in 1 veranschaulichte Verfahren beziehen.In the following description, references to machine components refer in particular to 2 , while references to procedural steps relate in particular to the in 1 refer to illustrated procedures.

Die mobile Arbeitsmaschine 200, beispielsweise ein Bagger, kann Bedienelemente 210, Aktoren 230, Sensoren 220 und ein Fahrwerk 260 aufweisen. Ein solcher Bagger 200 weist typischerweise einen Baggerarm 240 auf, an dem ein Arbeitsgerät 250, beispielsweise ein Löffel oder auch andere Arbeitsgeräte wie Sieblöffel, Hydraulikmeißel, Greifzangen oder Ähnliches, angebracht sein kann.The mobile work machine 200, for example an excavator, can have operating elements 210, actuators 230, sensors 220 and a chassis 260. Such an excavator 200 typically has an excavator arm 240 to which an implement 250, for example a bucket or other implements such as a sieve bucket, hydraulic chisel, grab tongs or the like, can be attached.

Eine Recheneinheit 280, beispielsweise ein Steuergerät, wie sie in 3 vereinfacht in Form eines Blockdiagramms dargestellt ist, ist dazu eingerichtet, den Betrieb des Baggers 200 zu steuern. Dazu ist sie mit einer Antriebseinheit 272, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, und einer Arbeitseinheit 274, beispielsweise einem Hydraulikaggregat, verschaltet und empfängt Signale von Sensoren 220 und Bedienelementen 210 und sendet Signale an Aktoren 230.A computing unit 280, for example a control unit, as is shown in 3 1, shown in a simplified block diagram form, is configured to control the operation of the excavator 200. FIG. To do this, it is connected to a drive unit 272, such as an internal combustion engine, and a working unit 274, such as a hydraulic unit, and receives signals from sensors 220 and operating elements 210 and sends signals to actuators 230.

Insbesondere ist das Steuergerät 280 dazu eingerichtet, ein Verfahren 100 durchzuführen, wie es eingangs und nachfolgend näher beschrieben ist.In particular, control unit 280 is set up to carry out a method 100 as described in more detail at the outset and below.

In einem Schritt 110 des Verfahrens 100 wird eine Bedieneingabe erfasst. Dazu können beispielsweise Signale von Bedienelementen 210 durch das Steuergerät 280 ausgewertet werden. Insbesondere umfasst eine Bedieneingabe dabei einen Bewegungs- und einen Kraftanteil, die zur Steuerung einer Bewegung zumindest eines Aktors 230 dienen. Ein Beispiel für eine Bedieneingabe mit dominierendem Bewegungsanteil ist ein Planiervorgang mit geringem Widerstand am Löffel. Demgegenüber ist ein Beispiel für eine Bedieneingabe mit dominierendem Kraftanteil eine Bewegung gegen Widerstand durch entsprechend festes Material, z.B. beim Graben. Auch eine Bedieneingabe zur Steuerung des Fahrwerks 260 kann als eine Bedieneingabe mit überwiegendem Bewegungsanteil angesehen werden.In a step 110 of the method 100, an operator input is recorded. For this purpose, for example, signals from operating elements 210 can be evaluated by control device 280 . In particular, an operator input includes a movement component and a force component, which are used to control a movement of at least one actuator 230 . An example of an operator input with a dominant movement component is a grading operation with little resistance on the bucket. On the other hand, an example of an operator input with a dominant force component is a movement against resistance from correspondingly solid material, e.g. when digging. An operator input for controlling the chassis 260 can also be viewed as an operator input with a predominant movement component.

In dem in 1 dargestellten Beispiel ist ein Schritt 112 vorgesehen, in dem der Nutzer einen gewünschten ersten 1 oder zweiten 2 Betriebsmodus auswählen kann. Dazu können ihm beispielsweise auf einem Anzeigemittel die möglichen ersten 1 und zweiten 2 Betriebsmodi angezeigt und zur Auswahl präsentiert werden. Basierend auf einer daraufhin erfassten entsprechenden Bedieneingabe wird dann die mobile Arbeitsmaschine in dem gewählten Betriebsmodus gesteuert. Es sei hierbei betont, dass der Schritt 112 nicht zwangsläufig an der dargestellten Stelle im Ablauf des Verfahrens 100 durchgeführt werden muss. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, zu Beginn einer Betriebsphase den gewünschten Betriebsmodus 1 oder 2 bis zu einer späteren Umschaltung festzulegen.in the in 1 In the example shown, a step 112 is provided in which the user can select a desired first 1 or second 2 operating mode. For this purpose, for example, the possible first 1 and second 2 operating modes can be displayed and presented to him for selection on a display means. The mobile work machine is then controlled in the selected operating mode on the basis of a corresponding operator input that is then detected. It should be emphasized here that step 112 does not necessarily have to be carried out at the point shown in the course of method 100 . In particular, it can be advantageous to specify the desired operating mode 1 or 2 at the beginning of an operating phase until a later switchover.

Beispielsweise kann also in dem oben erläuterten zweiten Betriebsmodus 2 der Nutzer der Maschine 200 diese mittels der vorhandenen Bedienelemente 210 manuell steuern oder in dem ersten Betriebsmodus 1 assistiert steuern, wobei das Steuergerät auf Grundlage der in Schritt 110 erfassten Bedieneingabe in einem Transformationsschritt 120 eine Sollvorgabe ermittelt, auf deren Grundlage die mobile Arbeitsmaschine 200 in einem Schritt 140 gesteuert wird. Im Falle einer manuellen Steuerung würde dementsprechend die erfasste Bedieneingabe direkt als Sollvorgabe verwendet, so dass die Steuerung der Maschine 200 in Schritt 140 lediglich ein Umsetzen der mittels der Bedieneingabe erteilten Befehle umfasst.For example, in the second operating mode 2 explained above, the user of the machine 200 can control it manually using the existing operating elements 210 or in the first operating mode 1 with assistance, with the control unit determining a target specification in a transformation step 120 on the basis of the operating input recorded in step 110 , on the basis of which the mobile working machine 200 is controlled in a step 140 . In the case of manual control, the detected operator input would accordingly be used directly as a target specification, so that the control of the machine 200 in step 140 only includes implementing the commands issued by means of the operator input.

In dem ersten Betriebsmodus 1 kann die vorhandene Sensorik 220 beispielsweise auch ein Arbeitsumfeld der Arbeitsmaschine 200 erfassen und nur solche Steuerbefehle des Nutzers freigeben, die gemäß dem assistierten Modus 2 erlaubt sein sollen. In dem vorgenannten Beispiel kann dabei in dem ersten Betriebsmodus insbesondere eine Bewegungsfreiheit des Baggerarms 240 eingeschränkt werden, so dass nur ein bestimmter geometrischer Raum für den Baggerarm 240 zugänglich ist. Würde eine Bedieneingabe des Nutzers über die Bedienelemente 210 in einem solchen Fall dazu führen, dass der Baggerarm 240 den freigegebenen geometrischen Bereich verlässt, kann das Steuergerät 280 in diesem ersten Betriebsmodus auf das Hydraulikaggregat 274 einwirken, so dass ab Erreichen einer Grenze des freigegebenen geometrischen Bereichs nur noch Steuerbefehle ausgeführt werden, die den Baggerarm 240 wieder zurück Richtung innerhalb des freigegebenen Bereichs führen, nicht jedoch solche, die den Baggerarm zu einem Verlassen des freigegebenen Bereichs veranlassen. Eine derartige Funktionalität würde dabei in die Ermittlung der Sollvorgabe in Schritt 120 einfließen.In the first operating mode 1, the existing sensor system 220 can, for example, also detect a working environment of the work machine 200 and only release those control commands from the user that are to be permitted according to the assisted mode 2. In the aforementioned example, in the first operating mode, in particular, a freedom of movement of the excavator arm 240 can be restricted, so that only a specific geometric space is accessible to the excavator arm 240 . If an operator input via operating elements 210 in such a case would result in excavator arm 240 leaving the released geometric area, control unit 280 can act on hydraulic unit 274 in this first operating mode, so that once a limit of the released geometric area is reached only control commands are still executed which lead the excavator arm 240 back in the direction within the released area, but not those which cause the excavator arm to leave the released area. A functionality of this type would flow into the determination of the target value in step 120 .

Die in Schritt 120 ermittelte Sollvorgabe kann ferner dazu verwendet werden, in einem Prognoseschritt 130 eine Information über bereitzustellende Energie, beispielsweise einen zeitlichen Verlauf eines zukünftigen Energiebedarfs, zu ermitteln. Diese Information kann dann in einem Steuerschritt 105 für eine proaktive Steuerung einer Energiequelle, beispielsweise einer Brennkraftmaschine 272, der Arbeitsmaschine 200 genutzt werden. Dazu wird zum Beispiel bei einer vorhergesagten Steigerung des Energiebedarfs aufgrund der Sollvorgabe eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 272 erhöht. Es kann auch vorgesehen sein, dass in dem Schritt 105 eine Leistung des Hydraulikaggregats gesteigert wird, wenn ein steigender Energiebedarf in dem Schritt 130 ermittelt wird.The target specification determined in step 120 can also be used in a prognosis step 130 to determine information about energy to be provided, for example a time profile of a future energy requirement. This information can then be used in a control step 105 for proactive control of an energy source, for example an internal combustion engine 272, of work machine 200. For this purpose, a speed of internal combustion engine 272 is increased, for example, in the event of a predicted increase in the energy requirement based on the setpoint specification. Provision can also be made for the power of the hydraulic unit to be increased in step 105 if an increasing energy requirement is determined in step 130 .

Aufgrund von Steuerparametern in dem Steuerschritt 105, der gegebenenfalls auch unabhängig von der Prognose 130 durchgeführt werden kann, kann auch in einem Schritt 115 eine Information über eine bereitstellbare Energie ermittelt werden. Beispielsweise kann aufgrund einer aktuell eingestellten Drehzahl der Brennkraftmaschine 272 und einer aktuell abgerufenen Last eine aktuell (und auch zumindest innerhalb eines kurzen zukünftigen Zeitraums) zur Verfügung stehende Energiemenge bestimmt werden. Diese Information kann wiederum in die Ermittlung der Sollvorgabe in Schritt 120 einfließen, so dass beispielsweise eine Bewegung des Baggerarms 240 schneller und/oder kraftvoller erfolgen kann, wenn überschüssige Energie vorhanden ist.Based on control parameters in control step 105, which can optionally also be carried out independently of forecast 130, information about an energy that can be provided can also be determined in step 115. For example, based on a currently set speed of internal combustion engine 272 and a currently requested load, a currently (and also at least within a short future period of time) available amount of energy can be determined. This information can in turn flow into the determination of the setpoint in step 120 so that, for example, the excavator arm 240 can move faster and/or more powerfully when excess energy is available.

In 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Steuergeräts schematisch dargestellt und insgesamt mit 280 bezeichnet. Das Steuergerät 280 ist Teil einer Anordnung 300, wie sie in Verbindung mit einer mobilen Arbeitsmaschine 200 verwendet werden kann. Die Anordnung 300 umfasst neben dem Steuergerät 280 weitere Komponenten, insbesondere einen in einer Recheneinheit implementierten Energiemanager 305 und eine oder mehrere Energiequellen 372, 374, die beispielsweise in Form von Brennkraftmaschinen, Hydraulikaggregaten, Kompressoren, elektrischen Maschinen, Batterien, Druckspeichern oder Ähnlichem ausgestaltet sein können.In 3 an exemplary embodiment of a control unit is shown schematically and denoted overall by 280 . The control device 280 is part of an arrangement 300 as can be used in connection with a mobile working machine 200 . In addition to control unit 280, arrangement 300 includes other components, in particular an energy manager 305 implemented in a computing unit and one or more energy sources 372, 374, which can be designed, for example, in the form of internal combustion engines, hydraulic units, compressors, electrical machines, batteries, pressure accumulators or the like .

In dem Steuergerät 280 ist in dem dargestellten Beispiel eine Assistenzfunktion 320 implementiert, die aus empfangenen Bedieneingaben 310 gemäß einer Transformationsvorschrift eine Sollvorgabe, beispielsweise einen Arbeitsbefehl, berechnen kann. Über einen Wähler 312 kann ein Betriebsmodus eingestellt werden, so dass die Assistenzfunktion in einem ersten Betriebsmodus aktiviert wird, während sie in einem zweiten Betriebsmodus deaktiviert wird. Der Arbeitsbefehl, der durch die Assistenzfunktion 320 berechnet wird, simuliert insbesondere manuelle Bedieneingaben 310, so dass eine Arbeitssteuerung 340 unabhängig von dem eingestellten Betriebsmodus identische Signaltypen empfängt. Der Wähler 312 kann somit beispielsweise in Form einer Signalweiche ausgestaltet sein, so dass die Bedieneingabe in dem zweiten Betriebsmodus direkt als Arbeitsbefehl an die Arbeitssteuerung durchgeleitet werden kann, während in dem ersten Betriebsmodus der Arbeitsbefehl aus der Bedieneingabe berechnet wird. In einigen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Assistenzfunktion nur einen Anteil der Bedieneingabe zur Berechnung des Arbeitsbefehls verwendet, während ein anderer Anteil unmittelbar an die Arbeitssteuerung durchgeleitet werden kann. Dies ist in Bezug auf 2 bereits näher erläutert worden, und in 3 in Form eines gestrichelten Pfeils, der die Assistenzfunktion umgeht, angedeutet.In the example shown, an assistance function 320 is implemented in control unit 280, which can calculate a target specification, for example a work command, from received operating inputs 310 according to a transformation rule. An operating mode can be set via a selector 312, so that the assistance function is activated in a first operating mode, while it is deactivated in a second operating mode. The work command, which is calculated by the assistance function 320, in particular simulates manual operator inputs 310, so that a work controller 340 receives identical signal types independently of the set operating mode. The selector 312 can thus be designed, for example, in the form of a signal switch, so that the operator input in the second operating mode can be passed through directly as a work command to the work controller, while in the first operating mode the work command is calculated from the operator input. In some configurations it can be provided that the assistance function uses only part of the operator input to calculate the work command, while another part can be passed directly to the work controller. This is in relation to 2 already explained in more detail, and in 3 indicated in the form of a dashed arrow that bypasses the assistance function.

Die Arbeitssteuerung 340 kann basierend auf dem eingehenden Arbeitsbefehl entsprechende Steuersignale an eine Energieumsatz-Steuereinheit 350 übermitteln. Diese Energieumsatz-Steuereinheit 350 ermittelt daraufhin einen Energiebedarf, insbesondere erforderliche Volumenströme, Drücke usw., und fordert diese von dem Energiemanager 305 an. Dazu gehören insbesondere eine von der Arbeitshydraulik minimal akzeptierbare Drehzahl nmin 351, eine von der Arbeitshydraulik maximal akzeptierbare Drehzahl nmax 352, eine benötigte bzw. vom System angeforderte Leistung P_req 355 und eine vom System aktuell tatsächlich verbrauchte Leistung P_Cns 356.The work controller 340 can transmit corresponding control signals to an energy expenditure control unit 350 based on the incoming work command. This energy conversion control unit 350 then determines an energy requirement, in particular required volume flows, pressures, etc., and requests these from the energy manager 305 . These include, in particular, a minimum acceptable speed nmin 351 for the working hydraulics, a maximum acceptable speed nmax 352 for the working hydraulics, a power required or requested by the system P _req 355 and a power P _Cns 356 actually consumed by the system.

Der Energiemanager 305 steuert dann die Energiequellen 374, 372 gemäß den Anforderungen P_req sowie nmin und nmin an. Die Energiequellen 374, 372 stellen Informationen über die Leistung P_Cns sowie eine theoretisch bereitstellbare Leistung P_Cpby (Leistungsfähigkeit) bereit. Basierend auf den ihm vorliegenden Informationen übermittelt der Energiemanager 305 Informationen über eine obere und untere Grenzen für die abrufbare bzw. rückspeisbare Leistung P_limUp, P_limLow 353, und über eine Leistung, die vom System (insgesamt oder zusätzlich) verbraucht werden sollte P_{Cns_dem} 354, z.B. als Anforderung einer Retarderbremse, an die Energieumsatz-Steuereinheit 350.The energy manager 305 then controls the energy sources 374, 372 according to the requirements P _req and nmin and nmin. The energy sources 374, 372 provide information about the power P _Cns and a power P _Cpby (performance) that can theoretically be provided. Based on the information available to it, the energy manager 305 transmits information about an upper and lower limit for the power that can be called up or fed back P _limUp , P _limLow 353, and about a power that should be consumed by the system (total or additional) P _{Cns_dem} 354 , e.g. as a request from a retarder brake, to the energy conversion control unit 350.

Die Energieumsatz-Steuereinheit 350 steuert die Verteilung der Leistung auf die in Bezug auf 2 beschriebenen Aktoren 230. Dazu kann die Energieumsatz-Steuereinheit 350 eine Ventilsteuerung 364 und/oder eine Pumpensteuerung 362 entsprechend ansteuern. In diese Ansteuerung können auch Betriebsparameter 346 der mobilen Arbeitsmaschine 200, insbesondere der Energiequellen 372, 374 der Anordnung 300 einbezogen werden. Beispielsweise kann ein aktueller Systemdruck eines Hydraulikaggregats 374, ein aktueller Ladezustand einer Batterie, eine Temperatur oder andere relevante Parameter berücksichtigt werden.The energy expenditure control unit 350 controls the distribution of power to the respect 2 actuators 230 described. For this purpose, the energy conversion control unit 350 can control a valve control 364 and/or a pump control 362 accordingly. Operating parameters 346 of the mobile working machine 200, in particular of the energy sources 372, 374 of the arrangement 300, can also be included in this control. For example, a current system pressure of a hydraulic unit 374, a current state of charge of a battery, a temperature or other relevant parameters can be taken into account.

Zusammenfassend stellt also der Energiemanager 305 sicher, dass die Leistungsbilanz für das Gesamtsystem eingehalten wird (mehrere Leistungsquellen, mehrere Leistungssenken). In summary, the energy manager 305 ensures that the power budget for the entire system is maintained (multiple power sources, multiple power sinks).

Die Energieumsatz-Steuereinheit 350 priorisiert und verteilt die gemäß 305 verfügbare Leistung dann für die verschiedenen Verbraucher 364, 362. Der Energiemanager 305 priorisiert zudem die Auswahl der Energiequellen 372, 374, d.h. steuert, von wo wieviel Leistung beigesteuert wird.The energy conversion control unit 350 then prioritizes and distributes the power available according to 305 for the various consumers 364, 362. The energy manager 305 also prioritizes the selection of the energy sources 372, 374, i.e. controls how much power is contributed from where.

Wie bereits mehrfach erwähnt, kann der Energiemanager 305 unter Verwendung aktueller Betriebsparameter der Arbeitsmaschine 200, beispielsweise einer aktuellen Drehzahl einer Brennkraftmaschine 272, 372, jeweils ermitteln, welche Energiemengen in einem zukünftigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen werden. Diese Information kann von der Assistenzfunktion zur Planung von Arbeitsabläufen verwendet werden. Daher kann in einigen Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der Energiemanager 305 ein entsprechendes Signal 315 an die Assistenzfunktion 320 bzw. das diese Funktion ausführende Steuergerät 280 übermittelt.As already mentioned several times, the energy manager 305 can use current operating parameters of the work machine 200, for example a current speed of an internal combustion engine 272, 372, to determine which amounts of energy will be available at a future point in time. This information can be used by the assistance function to plan workflows. Therefore, in some configurations it can be provided that the energy manager 305 transmits a corresponding signal 315 to the assistance function 320 or the control unit 280 executing this function.

Umgekehrt kann auch die Assistenzfunktion auf der Basis von geplanten Bewegungen Informationen über einen zukünftigen Energiebedarf in Form eines Informationssignals 330 an den Energiemanager übermitteln, um diesen in die Lage zu versetzen, proaktiv die Energiebereitstellung mittel der Energiequellen 372, 374 an den zu erwartenden Energiebedarf anzupassen.Conversely, the assistance function can also transmit information about a future energy requirement in the form of an information signal 330 to the energy manager on the basis of planned movements, in order to enable the energy manager to proactively adapt the energy supply by means of the energy sources 372, 374 to the expected energy requirement.

Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung damit äußerst flexible Möglichkeiten zum Betrieb einer mobilen Arbeitsmaschine 200 zur Verfügung. Die Energieeffizienz im Betrieb kann damit erheblich gesteigert werden und der Bedienkomfort und -sicherheit profitieren ebenfalls durch die flexible Ausgestaltung der Assistenzfunktionalität.Overall, the present invention thus provides extremely flexible options for operating a mobile work machine 200 . The energy efficiency during operation can thus be significantly increased and the ease of use and safety also benefit from the flexible design of the assistance functionality.

Claims

Method (100) for operating a mobile working machine (200) having at least one movable actuator (230), comprising: Detection (110) of an operator input (310) comprising a movement component for moving the at least one actuator (230), and in a first operating mode (1), determining a target specification (120, 320) comprising a movement component for the at least one actuator (230) from the operator input (310) on the basis of a transformation rule and operating (140) the mobile working machine (200) in accordance with this the target; and in a second operating mode (2), operating (140) the mobile working machine (200) in accordance with the operator input (310).

Method (100) according to claim 1 , wherein the operator input (310) comprises a force component for moving the at least one actuator (230), and the target specification either additionally comprises a force component, or the mobile working machine (200) is operated in accordance with the target specification and the force component of the operator input (310). becomes.

Method (100) according to claim 1 or 2 , further comprising in the first operating mode (1): determining (130) information about energy to be provided (330) based on the target specification and operating an energy source (272, 274, 372, 374) of the mobile working machine (200) taking into account the information about energy to be provided (330).

Method (100) according to one of the preceding claims, further comprising in the first operating mode (1): Determining (115) information about energy (315) that can be made available from an energy source (272, 274, 372, 374) of the mobile working machine (200) and Taking into account the information about the energy that can be provided (315) in the transformation specification for determining (120, 320) the target specification.

A method (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: Determining (112) the current operating mode on the basis of a user specification and/or taking into account available components of the mobile working machine (200).

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the movement of the at least one actuator (230) is effected electrically and/or hydraulically and/or pneumatically and/or rotationally kinetically and/or resiliently and/or mechanically and/or magnetically.

Arithmetic unit (280) which is set up to carry out a method (100) according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a computing unit (280) to use a method (100) according to one of Claims 1 until 6 to be performed when it is executed on the computing unit (280).

Machine-readable storage medium with a computer program stored on it claim 8 .