DE102020215966A1 - Method for controlling an autonomous wheel loader - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines autonomen Radladers zur Aufnahme von Schüttgut von einem Haufen mittels einer Schaufel des Radladers. Es erfolgt ein Einfahren (121) des Radladers mit gesenkter Schaufel in den Haufen. Dabei wird ein Druck (pA) in einem hydraulischen Antriebssystem des Radladers gemessen oder es wird eine Kraft, die vom Antriebssystem aufgebracht wird, gemessen. Wenn der Druck (pA) über einem Druckschwellenwert (pAS) für das Antriebssystem liegt oder wenn die Kraft über einem Kraftschwellenwert für das Antriebssystem liegt, wird die Schaufel (2) nach oben gekippt (130) und ein Ausleger der Schaufel angehoben (132). Wenn anschließend der Schaufelwinkel (a) einen ersten Winkelschwellenwert (αS1) überschreitet und die Höhe (h) des Auslegers einen Höhenschwellenwert (hs) überschreitet, oder wenn ein Druck (pZ) auf einen Stellzylinder der Schaufel über einem Druckschwellenwert (pzs) für den Stellzylinder liegt und der Schaufelwinkel (a) einen zweiten Winkelschwellenwert (αS2) erreicht, wird das Anheben des Auslegers gestoppt (140) und der Radlader aus dem Haufen gefahren (141).The invention relates to a method for controlling an autonomous wheel loader for picking up bulk material from a pile using a shovel of the wheel loader. The wheel loader is driven into the heap (121) with the shovel lowered. A pressure (pA) is measured in a hydraulic drive system of the wheel loader or a force applied by the drive system is measured. If the pressure (pA) is above a pressure threshold (pAS) for the propulsion system or if the force is above a force threshold for the propulsion system, the bucket (2) is tilted up (130) and a boom of the bucket is raised (132). Then, when the blade angle (a) exceeds a first angle threshold (αS1) and the height (h) of the boom exceeds a height threshold (hs), or when a pressure (pZ) on an actuator of the blade exceeds a pressure threshold (pzs) for the actuator and the bucket angle (a) reaches a second angle threshold value (αS2), the raising of the boom is stopped (140) and the wheel loader is driven out of the heap (141).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines autonomen Radladers zur Aufnahme von Schüttgut von einem Haufen. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The present invention relates to a method for controlling an autonomous wheel loader for picking up bulk material from a pile. Furthermore, the invention relates to a computer program that executes each step of the method when it runs on a computing device, and a machine-readable storage medium that stores the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control unit that is set up to carry out the method according to the invention.
Stand der TechnikState of the art
Radlader gibt es in verschiedenen Konfigurationen. Allen gemeinsam ist ein nach vorne ausgerichtetes Arbeitsgerät, insbesondere eine Schaufel, das über einen Ausleger (auch als Hubrahmen bezeichnet) mit dem Fahrzeug verbunden ist. Übliche Konfigurationen für den Ausleger und das Arbeitsgerät stellen die P-Kinematik (Parallel-Kinematik) und die Z-Kinematik dar. Dabei werden der Ausleger und das Arbeitsgerät über ein Hydrauliksystem mit Stellzylindern bewegt. Radlader übernehmen oft die Aufgabe mit ihrer Schaufel Schüttgut von einem Haufen aufzunehmen und zu einer Abladestelle zu transportieren. Radlader mit Rädern, Laderaupen mit einer Gleiskette, Kompaktlader und dergleichen sollen hierin als Konfigurationen des Radladers angesehen werden.Wheel loaders come in a variety of configurations. What they all have in common is a forward-facing implement, specifically a shovel, which is connected to the vehicle via a boom (also known as a lift frame). P-kinematics (parallel kinematics) and Z-kinematics are common configurations for the boom and the working device. The boom and the working device are moved via a hydraulic system with actuating cylinders. Wheel loaders often take on the task of picking up bulk material from a heap with their shovel and transporting it to an unloading point. Wheel loaders with wheels, track loaders with a crawler track, skid steer loaders and the like are to be considered herein as configurations of the wheel loader.
Es sind heutzutage Systeme und Verfahren bekannt, um einen Radlader autonom zu steuern, sodass dieser Abreitsaufträge ausführt. Die Steuerung umfasst typischerweise ein Anfahren/Einfahren beispielsweise in einen Haufen von aufzunehmenden Schüttgut, ein Aufnehmen von Gut, ein Bewegen zu einem Abladeort und ein Abladen. Weiterhin sind eine Bahnplanung und eine Hinderniserkennung bekannt. Typischerweise weist der autonome Radlader eine Vielzahl von Sensoren auf: Zum einen sind Sensoren vorgesehen, welche die Umgebung des Radladers erfassen. Zum anderen sind Sensoren für den Ausleger und/oder das Arbeitsgerät vorgesehen. Hierfür können inertiale Messeinheiten (IMU) verwendet werden, die Inertialsensoren wie z. B. Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren aufweisen.Nowadays, systems and methods are known for autonomously controlling a wheel loader so that it carries out work orders. The control typically includes moving to/running into a pile of bulk goods to be picked up, picking up goods, moving to an unloading location and unloading. Path planning and obstacle detection are also known. Typically, the autonomous wheel loader has a large number of sensors: On the one hand, sensors are provided which record the surroundings of the wheel loader. On the other hand, sensors for the boom and/or the working device are provided. For this purpose, inertial measurement units (IMU) can be used, the inertial sensors such. B. have acceleration sensors and yaw rate sensors.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das Verfahren ist bestimmt für einen autonomen Radlader, der als Arbeitsgerät eine Schaufel aufweist, die nach vorne gerichtet ist. Die Schaufel ist über einen Ausleger (auch als Hubrahmen bezeichnet) mit dem Fahrzeug verbunden. Dabei werden der Ausleger und das Arbeitsgerät über ein Hydrauliksystem mit Stellzylindern bewegt. Laderaupen, Kompaktlader und dergleichen werden hierbei ebenfalls als Radlader angesehen. Ein autonomer Radlader kann automatisch ihm zugewiesene Arbeitsaufgaben und/oder Arbeitsschritte ohne manuelle Steuerung ausführen. Dennoch kann der autonome Radlader auch manuell durch einen Bediener oder von einem Leitstand aus gesteuert werden.The method is intended for an autonomous wheel loader that has a front-facing bucket as a working implement. The bucket is connected to the vehicle via a boom (also known as a lift frame). The boom and the implement are moved via a hydraulic system with actuating cylinders. Crawler loaders, skid steer loaders and the like are also considered to be wheel loaders. An autonomous wheel loader can automatically carry out work tasks and/or work steps assigned to it without manual control. Nevertheless, the autonomous wheel loader can also be controlled manually by an operator or from a control station.
Das Verfahren zur Steuerung des autonomen Radladers zur Aufnahme von Schüttgut von einem Haufen mittels der Schaufel und des Auslegers führt folgende Schritte aus:
- Der Radlader fährt mit gesenkter Schaufel in den Haufen aus beispielsweise Schüttgut ein. Die Lage des Haufens kann beispielsweise von einem Leitstand vorgegeben (siehe unten) oder selbstständig durch Sensoren des Radladers, welche die Umgebung erfassen, ermittelt werden. Dabei fährt der Radlader mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf den Haufen zu. Die Position und die Orientierung, mit denen der Radlader in den Haufen einfährt, können abhängig von der Position und/oder der Form des Haufens, vom Material des Schüttguts und/oder vom Radlader selbst bestimmt werden. Falls nötig, wird zuvor die Schaufel abgesenkt. Wenn die Schaufel den Haufen berührt, erfährt der Radlager einen Widerstand durch den Haufen. Dieser Widerstand nimmt weiter zu, umso mehr Schüttgut die Schaufel aufnimmt. Dadurch nimmt eine Last im hydraulischen Antriebssystem des Radladers beim Einfahren in den Haufen zu. Diese kann erfasst werden, indem ein Druck im hydraulischen Antriebssystem des Radladers und/oder ein Druck auf die Schaufel und/oder den Ausleger, beispielsweise mittels zumindest eines Drucksensors, gemessen wird. Alternativ oder zusätzlich wird eine Kraft, die vom Antriebssystem aufgebracht wird, oder eine Kraft auf die Schaufel und/oder auf den Ausleger gemessen. Es ist ersichtlich, dass die Messung des Drucks und die Messung der Kraft verschiedene Messgrößen für den gleichen Wirkzusammenhang sind.
- The wheel loader drives into the heap of bulk material, for example, with the shovel lowered. The position of the heap can, for example, be specified by a control station (see below) or determined independently by sensors on the wheel loader that record the surroundings. The wheel loader drives towards the heap at a specified speed. The position and the orientation with which the wheel loader enters the heap can be determined depending on the position and/or the shape of the heap, the material of the bulk material and/or the wheel loader itself. If necessary, the shovel is lowered beforehand. When the blade touches the heap, the wheel bearing experiences resistance from the heap. This resistance increases as more bulk material is picked up by the shovel. As a result, a load in the hydraulic drive system of the wheel loader increases when entering the pile. This can be detected by measuring a pressure in the hydraulic drive system of the wheel loader and/or a pressure on the shovel and/or the boom, for example by means of at least one pressure sensor. Alternatively or additionally, a force applied by the drive system or a force on the bucket and/or on the boom is measured. It can be seen that the measurement of pressure and the measurement of force are different measurement variables for the same causal relationship.
Der gemessene Druck wird mit einem ersten Druckschwellenwert verglichen. Der erste Druckschwellenwert ist abhängig davon, welcher Druck (Druck im hydraulischen Antriebssystem des Radladers und/oder Druck auf die Schaufel und/oder den Ausleger) gemessen wird, und weiter unten wird beschrieben, wie der erste Druckschwellenwert bestimmt werden kann. Wenn der gemessene Druck über dem ersten Druckschwellenwert liegt, wurde ausreichend Schüttgut aufgenommen oder es kann nicht mehr Schüttgut durch den vorliegenden Radlader aufgenommen werden, da dieser seine Leistungsgrenze erreicht hat. Es erfolgt ein Brechen des Haufens, indem die Schaufel nach oben gekippt wird und der Ausleger der Schaufel angehoben wird. Somit wird das Schüttgut in der Schaufel angehoben (Lastheben).The measured pressure is compared to a first pressure threshold. The first pressure threshold value is dependent on which pressure (pressure in the hydraulic drive system of the wheel loader and/or pressure on the bucket and/or boom) is measured, and how the first pressure threshold value can be determined is described below. If the measured pressure is above the first pressure threshold value, sufficient bulk material has been picked up or no more bulk material can be picked up by the present wheel loader because it has reached its performance limit. Heap breaking occurs by tipping up the bucket and the boom of the bucket is raised. The bulk material is thus lifted in the shovel (load lifting).
Alternativ oder zusätzlich wird die gemessene Kraft mit einem Kraftschwellenwert für das Antriebssystem verglichen. Der Kraftschwellenwert ist abhängig davon, welche Kraft (Kraft, die vom Antriebssystem aufgebracht wird, oder Kraft auf die Schaufel und/oder auf den Ausleger) gemessen wird. Wenn die gemessene Kraft über dem Kraftschwellenwert liegt, wurde genügend Schüttgut aufgenommen oder es kann nicht mehr Schüttgut durch den vorliegenden Radlader aufgenommen werden, da dieser seine Leistungsgrenze erreicht hat. Auch hier erfolgt ein Brechen des Haufens, indem die Schaufel nach oben gekippt wird und der Ausleger der Schaufel angehoben wird. Somit wird das Schüttgut in der Schaufel angehoben (Lastheben).Alternatively or additionally, the measured force is compared to a force threshold value for the drive system. The force threshold depends on what force (force applied by the propulsion system or force on the bucket and/or on the boom) is measured. If the measured force is above the force threshold, sufficient bulk material has been picked up or no more bulk material can be picked up by the present wheel loader because it has reached its performance limit. Here again, the heap is broken by tipping the bucket up and raising the boom of the bucket. The bulk material is thus lifted in the shovel (load lifting).
Im Folgenden wird der Schaufelwinkel überwacht. Der Schaufelwinkel ist der Winkel zwischen der Schaufel und der Waagerechten oder Senkrechten (bezogen auf die Erdgravitation). Die Schaufelstellung und damit der Schaufelwinkel werden vorzugsweise mittels zumindest einer inertialen Messeinheit (IMU), bevorzugt an einem Schaufelträger zwischen der Schaufel und Ausleger, ermittelt und mittels bekannter Kinematik des Auslegers und der Schaufel berechnet. Insbesondere kann der Schaufelwinkel mittels einer inertialen Messeinheit ermittelt werden. Überschreitet der Schaufelwinkel einen ersten Winkelschwellenwert, so wird angenommen, dass das Schüttgut optimal aufgenommen wurde. Zudem wird die Höhe des Auslegers mittels beispielsweise einer inertialen Messeinheit oder einem Potentiometer gemessen. Wenn die Höhe des Auslegers einen Höhenschwellenwert übersteigt, ist die Schaufel ausreichend hoch über dem Haufen, sodass das Anheben des Auslegers gestoppt wird. Loses oder überschüssiges Schüttgut fällt gegebenenfalls zurück auf den Haufen. Schließlich wird der Radlader aus dem Haufen gefahren.In the following, the blade angle is monitored. The blade angle is the angle between the blade and the horizontal or vertical (relative to earth gravity). The blade position and thus the blade angle are preferably determined using at least one inertial measurement unit (IMU), preferably on a blade carrier between the blade and boom, and calculated using known kinematics of the boom and blade. In particular, the blade angle can be determined using an inertial measuring unit. If the blade angle exceeds a first angle threshold value, it is assumed that the bulk material has been optimally picked up. In addition, the height of the cantilever is measured using, for example, an inertial measuring unit or a potentiometer. When the height of the boom exceeds a height threshold, the bucket is sufficiently high above the pile that boom raising is stopped. Loose or excess bulk material may fall back onto the heap. Finally, the wheel loader is driven out of the heap.
Es kann vorkommen, dass der Ausleger nicht weit genug angehoben werden kann. Hierfür wird alternativ oder zusätzlich der Druck auf die Schaufel und/oder auf den Ausleger überwacht. Insbesondere kann hierfür ein Druck auf einen Stellzylinder der Schaufel, der das Kippen der Schaufel bewirkt, überwacht werden. Liegt der Druck auf die Schaufel und/oder auf den Ausleger über einem zweiten Druckschwellenwert, wird eine Überlast erkannt. Ein weiteres Anheben ist in diesem Fall nicht sicher möglich. Der Schaufelwinkel wird nun mit einem zweiten Winkelschwellenwert verglichen. Der zweite Winkelschwellenwert stellt einen Minimalwert für den Schaufelwinkel dar, bei dem das Schüttgut noch aus dem Haufen entnommen werden kann, und liegt daher unterhalb des ersten Winkelschwellenwerts. Liegt der Schaufelwinkel über dem zweiten Winkelschwellenwert, so wird angenommen, dass die Schaufel das Schüttgut halten kann und aus dem Haufen ziehen kann, ohne allzu viel Schüttgut zu verlieren. Das Anheben des Auslegers wird gestoppt und der Radlader wird schließlich aus dem Haufen gefahren. Wird der zweite Winkelschwellenwert nicht erreicht, kann vorzugsweise vorgesehen sein, die Schaufel nach unten zu kippen, um einen Teil des Schüttguts aus der Schaufel zu entleeren und somit weniger zu fassen.It may happen that the boom cannot be raised far enough. For this purpose, alternatively or additionally, the pressure on the shovel and/or on the boom is monitored. In particular, a pressure on an actuating cylinder of the shovel, which causes the shovel to tilt, can be monitored for this purpose. If the pressure on the bucket and/or boom is above a second pressure threshold, an overload is detected. In this case, further lifting is not possible with certainty. The blade angle is now compared to a second angle threshold. The second angle threshold represents a minimum value for the blade angle at which the bulk material can still be removed from the heap and is therefore below the first angle threshold. If the bucket angle is above the second angle threshold, then it is assumed that the bucket can hold the bulk material and pull it out of the pile without losing too much bulk material. The raising of the boom is stopped and the wheel loader is finally driven out of the heap. If the second angle threshold value is not reached, provision can preferably be made for the shovel to be tilted downwards in order to empty part of the bulk material out of the shovel and thus to hold less.
Die Schwellenwerte können abhängig vom Material des Schüttguts gewählt werden, sodass die Steuerung passend zum Material des Schüttguts abläuft. Hierfür kann eine Materialerkennung zur Ermittlung, um welches Material es sich handelt, z. B. Sand, Kies usw., und/oder welche Eigenschaften das Material aufweist, z. B. dessen Körnung, und/oder eine Materialzustandserkennung zur Ermittlung des Zustands, z. B. dessen Feuchte, von Sensoren des Radladers durchgeführt werden oder über die Infrastruktur erfolgen. Alternativ kann ein Bediener oder ein Leitstand die Parameter vorgeben, d.h. direkt die Schwellenwerte vorgeben oder indirekt das Material auswählen. Darüber hinaus können die Schwellenwerte vorzugsweise in Abhängigkeit von den Betriebsparametern, wie z. B. der Leistung, des Radladers gewählt werden. Als Beispiel kann der Druckschwellenwert für das hydraulische Antriebssystem in einem vorgebaren Abstand zum maximal verfügbaren Antriebsdruck gewählt werden. Ist der Abstand zwischen dem Druckschwellenwert und dem maximal verfügbaren Antriebsdruck nicht ausreichend, kann beispielsweise eine Werkzeuganpassung erfolgen, indem z. B eine Schaufel mit geringerer Breite verwendet wird. Demnach können die Form und die Größe verschiedener Schaufeln in die Schwellenwerte einfließen. Die Schwellenwerte können zusätzlich oder alternativ von weiteren Größen, die hier nicht weiter angeführt werden, abhängen, sind allerdings vorzugsweise zeitlich konstant. Es können Datenbanken, Kennlinien, funktionale Zusammenhänge oder Ähnliches vorgesehen sein, um die Abhängigkeiten der Schwellenwerten bereitzustellen.The threshold values can be chosen depending on the material of the bulk material, so that the control runs according to the material of the bulk material. For this purpose, a material recognition to determine which material is involved, e.g. B. sand, gravel, etc., and / or what properties the material has, z. B. its grain size, and / or a material condition detection to determine the condition, z. B. its moisture, be carried out by sensors of the wheel loader or via the infrastructure. Alternatively, an operator or a control station can specify the parameters, i.e. specify the threshold values directly or select the material indirectly. In addition, the threshold values can preferably be set as a function of the operating parameters, such as e.g. B. the performance of the wheel loader can be selected. As an example, the pressure threshold value for the hydraulic drive system can be selected at a predetermined distance from the maximum available drive pressure. If the distance between the pressure threshold value and the maximum available drive pressure is not sufficient, the tool can be adjusted, for example, by e.g. B a blade with a smaller width is used. Accordingly, the shape and size of different blades can influence the threshold values. The threshold values can additionally or alternatively depend on other variables that are not specified here, but are preferably constant over time. Databases, characteristic curves, functional relationships or the like can be provided in order to provide the dependencies of the threshold values.
Während des Anhebens des Auslegers kann eine dafür benötigte Zeit erfasst werden. Wenn die Zeit für das Anheben des Auslegers einen Zeitschwellenwert überschreitet, kann vorteilhafterweise die Schaufel entladen werden, beispielsweise indem diese nach unten gekippt wird, und das Verfahren wird wiederholt. Dadurch wird ausgeschlossen, dass der Radlader aufgrund von zu schwerem Material, das dieser nicht heben kann, festsitzt. Zusätzlich ist vorgesehen, nach einer vorgegebenen Anzahl von Wiederholungen des Verfahrens aufgrund der Überschreitung der Zeitschwellenwerte, den Radlader und die Schaufel zu stoppen und eine Meldung an den Bediener und/oder den Leitstand auszugeben.A time required for the raising of the boom can be detected. Advantageously, if the boom-raising time exceeds a time threshold, the bucket may be unloaded, for example by tilting it down, and the method repeated. This eliminates the possibility of the wheel loader getting stuck due to heavy material that it cannot lift. In addition, it is provided that after a specified number of repetitions of the method due to the exceeding of the time threshold values, the wheel loader and the shovel will be stopped and a message will be issued output to the operator and/or the control station.
Es ist bevorzugt, die Aufnahme des Schüttguts zu plausibilisieren. Hierfür wird ein Abstand des Radladers und/oder der Schaufel zum Haufen erfasst. Der Abstand kann mittels einer Kamera oder einem vergleichbaren Sensor (3D-Sensor) des Radladers erfasst werden. Die Lokalisierung kann in diesem Fall insbesondere mittels maschinellem Sehen über die Spitze, einen Fußpunkt und/oder einer Kante des Haufens erfolgen. Darüber hinaus kann der Abstand durch eine Fahrwegmessung, insbesondere mittels eines Odometriesensors, ermittelt werden. Bevorzugt werden die Varianten kombiniert, sodass anfänglich während der Anfahrt auf den Haufen, der Abstand mittels der Kamera oder dem vergleichbaren Sensor erfasst wird und ab einem vorgebbaren Abstand, bei dem die Sicht des Sensors verdeckt ist oder bei dem die Schaufel bereits in den Haufen eingetaucht ist, der verbleibende Abstand durch Subtraktion der Fahrwegmessung ermittelt wird. Alternativ kann auch ein Abstandssensor verwendet werden. Ergibt die Ermittlung des Abstands, dass der Haufen erreicht wurde, kann die Aufnahme von Schüttgut plausibilisiert werden. Durch die Plausibilisierung wird sichergestellt, dass das Übersteigen des Druckschwellenwerts bzw. des Kraftschwellenwerts von der Interaktion der Schaufel mit dem Haufen herrührt.It is preferred to check the acceptance of the bulk material for plausibility. For this purpose, a distance between the wheel loader and/or the shovel and the heap is recorded. The distance can be recorded using a camera or a comparable sensor (3D sensor) on the wheel loader. In this case, the localization can take place in particular by means of machine vision via the top, a base and/or an edge of the heap. In addition, the distance can be determined by measuring the route, in particular by means of an odometry sensor. The variants are preferably combined so that initially when approaching the heap, the distance is recorded by means of the camera or the comparable sensor and from a predeterminable distance at which the view of the sensor is obscured or at which the shovel is already immersed in the heap is, the remaining distance is determined by subtracting the travel distance measurement. Alternatively, a distance sensor can also be used. If the determination of the distance shows that the heap has been reached, the inclusion of bulk material can be checked for plausibility. The plausibility check ensures that the pressure threshold value or the force threshold value being exceeded is due to the interaction of the blade with the heap.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ermittlung des Abstands als Sicherheitsfunktion verwendet werden. Die Ermittlung des Abstands zum Haufen erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise. Unterschreitet der Abstand einen Abstandschwellenwert, wird der Radlader gestoppt. Vorteilhafterweise ist der Abstandschwellenwert negativ, was bedeutet, dass der Radlader zu weit in den Haufen oder durch den Haufen hindurch gefahren ist. Dadurch wird in Situationen, in denen der Haufen aus lockerem oder leichtem Schüttgut besteht oder der Haufen nahezu abgetragen ist und somit der Druckschwellenwert bzw. der Kraftschwellenwert für das Antriebssystem nicht erreicht wird, der Radlader anhand einer unabhängigen Sicherheitsfunktion gestoppt. Vorzugsweise wird der Abstandsschwellenwert nur abhängig von der Form und Größe des Haufens gewählt.Additionally or alternatively, determining the distance can be used as a safety function. The distance to the heap is determined in the manner described above. If the distance falls below a distance threshold, the wheel loader is stopped. Advantageously, the distance threshold is negative, meaning that the wheel loader has driven too far into or through the pile. As a result, in situations in which the pile consists of loose or light bulk material or the pile is almost eroded and the pressure threshold value or the force threshold value for the drive system is therefore not reached, the wheel loader is stopped using an independent safety function. Preferably, the distance threshold is chosen depending only on the shape and size of the heap.
Beim Einfahren in den Haufen kann es aufgrund des Widerstands durch den Haufen zu einem Durchdrehen der Räder des Radladers kommen. Deshalb wird vorzugsweise eine Anti-Schlupf-Regelung (anti-slip control), bei der ein Durchdrehen der Räder erkannt wird, bereitgestellt. Beim Einfahren in den Haufen wird einerseits die Position des Radladers über ein Navigationssystem erfasst. Hierfür kann ein gängiges globales Navigationssatellitensystem (GNSS) wie GPS oder Galileo verwendet werden. Andererseits wird die Position mittels eines Odometriesensors erfasst. Drehen die Räder durch, wird vom Odometriesensor eine Bewegung erfasst, die fälschlicherweise als zurückgelegte Wegstrecke interpretiert wird, sodass sich die mittels des Odometriesensors erfasste Position ändert, während sich die tatsächliche Position, die mittels des GNSS erfasst werden kann, nicht ändert. Die beiden auf unterschiedliche Weise ermittelten Positionen werden miteinander verglichen und eine Abweichung ermittelt. Wenn die Abweichung der Positionen größer als ein Positionsschwellenwert ist, wird ein Durchdrehen der Räder erkannt. Der Positionsschwellenwert stellt ein Maß für den Radschlupf dar. Anstelle der Positionen können auch die Wegstrecken verwendet werden. In diesem Fall wird in einem vorgebbaren Zeitintervall die vom Odometriesensor ermittelte Wegstrecke in Fahrtrichtung mit einer mittels des GNSS ermittelten Wegstrecke verglichen. Ist die vom Odometriesensor ermittelte Wegstrecke in Fahrtrichtung größer als die mittels des GNSS ermittelte Wegstrecke, wird ein Durchdrehen der Räder erkannt. Auch hier kann ein Toleranzbereich vorgesehen sein. Wird durch eine der Varianten ein Durchdrehen der Räder erkannt, wird die Leistung des Antriebssystems heruntergeregelt. Die Messungen des Odometriesensors erfolgen in der Regel mit höherer Frequenz als die Ermittlung mittels des GNSS. Vorzugsweise kann der Odometriesensor als Interpolartor dienen und die Werte werden verglichen, wenn die Ermittlung mittels des GNSS erfolgt.When driving into the pile, the wheels of the wheel loader may spin due to the resistance from the pile. Therefore, an anti-slip regulation (anti-slip control) is preferably provided in which spinning of the wheels is detected. When driving into the heap, the position of the wheel loader is recorded via a navigation system. A common global navigation satellite system (GNSS) such as GPS or Galileo can be used for this. On the other hand, the position is detected by means of an odometry sensor. If the wheels are spinning, the odometry sensor detects a movement that is misinterpreted as distance traveled, so that the position detected by the odometry sensor changes, while the actual position that can be detected by the GNSS does not change. The two positions determined in different ways are compared with one another and a deviation is determined. If the deviation of the positions is greater than a position threshold value, wheel spin is detected. The position threshold represents a measure of the wheel slip. Instead of the positions, the distances can also be used. In this case, the distance determined by the odometry sensor in the direction of travel is compared with a distance determined by means of the GNSS in a predefinable time interval. If the distance determined by the odometry sensor in the direction of travel is greater than the distance determined by the GNSS, wheel spin is detected. A tolerance range can also be provided here. If one of the variants detects that the wheels are spinning, the power of the drive system is reduced. The measurements of the odometry sensor are usually carried out with a higher frequency than the determination using the GNSS. Preferably, the odometry sensor can serve as an interpolar gate and the values are compared when the determination is made using the GNSS.
Vorteilhafterweise ist der Radlader mit einem Leitstand verbunden. Im Grunde kann der Radlader seine Arbeitsaufgaben und/oder seine Arbeitsschritte, insbesondere zur Aufnahme von Schüttgut vom Haufen, direkt vom Leitstand erhalten. Insbesondere kann der Radlader Kartendaten von seinem Einsatzort erhalten. In den Kartendaten können die Lage des Haufens und zusätzlich Ladebereiche, Abladebereiche und Fahrbereiche eingetragen sein. Es wird hierzu auch auf untenstehende Beschreibung hinsichtlich Geofencing verwiesen. Zusätzlich oder alternativ kann der Radlader Zustandsfolgen für das Laden, Abladen und Fahren zusammen mit den zugehörigen Zuständen sowie die Zustandswechselbedingungen mit den Parametern für die Zustandswechsel vom Leitstand erhalten. Die Begriffe Zustandsfolgen, Zustandswechsel und Zustandswechselbedingungen und deren Verwendung sind einem Fachmann bekannt und es liegt in seinem Wissen und Können diese entsprechend anzuwenden.The wheel loader is advantageously connected to a control station. Basically, the wheel loader can receive its work tasks and/or its work steps, in particular for picking up bulk material from the heap, directly from the control station. In particular, the wheel loader can receive map data from its place of use. The location of the heap and additional loading areas, unloading areas and driving areas can be entered in the map data. In this regard, reference is also made to the description below regarding geofencing. Additionally or alternatively, the wheel loader can receive status sequences for loading, unloading and driving together with the associated statuses and the status change conditions with the parameters for the status change from the control station. The terms state sequences, state change and state change conditions and their use are known to a person skilled in the art and it is within his knowledge and ability to apply them accordingly.
Wenn eine Zustandswechselbedingung des Radladers nach einer definierten Zeit oder nach einer definierten Anzahl von Wiederholungen nicht erfüllt ist, so kann diese Information an den Leitstand übermittelt werden. Beispiele für Situationen, in denen die Zustandswechselbedingung nicht erfüllt ist, sind, wenn der Haufen bereits abgetragen wurde oder, wie oben beschrieben, wenn die Leistung des Radladers nicht ausreicht, um das Schüttgut aufzunehmen, oder der Radlader defekt ist. Der Radlader kann dann von einem Bediener über den Leitstand fernbedient werden. Dabei kann der Bediener eine oder mehrere der folgenden Informationen einsehen und/oder Funktionen ausführen:
- - die Position des Radladers im jeweiligen Bereich auf der Karte einsehen;
- - den Zustand des Radladers in der jeweiligen Zustandsfolge einsehen;
- - die Werte und Parameter, die für den Zustandswechsel mindestens notwendig sind, einsehen;
- - die Parameter ändern;
- - einen anderen Folgezustand vorgeben;
- - andere Zustandswechselbedingungen vorgeben;
- - per manueller Fernsteuerung in die Steuerung des Radladers eingreifen;
- - Bilder von Kameras an dem Radlader einsehen; und/oder
- - die autonome Steuerung für den Radlader wieder starten.
- - see the position of the wheel loader in the given area on the map;
- - view the status of the wheel loader in the respective status sequence;
- - view the minimum values and parameters required for the status change;
- - change the parameters;
- - specify a different subsequent state;
- - specify other state change conditions;
- - intervene in the control of the wheel loader by manual remote control;
- - View images from cameras on the wheel loader; and or
- - restart the autonomous control for the wheel loader.
Weiter oben wurden weitere Funktionen des Leitstands bereits beschrieben.Further functions of the control center have already been described above.
Optional ist vorgesehen, dass ein Bediener mindestens einen Zyklus des Radladers manuell durchführt. Dabei kann der Bediener z.B. mittels Touchscreen angeben, in welchem Zustand der Radlader sich gerade befindet. Wird ein Folgezustand erreicht, bestätigt der Bediener dies durch eine Eingabe. Die für den Zustandswechsel erfassten Parameter, also insbesondere die Schwellenwerte, werden gespeichert und während des manuell durchgeführten Zyklus eingelernt. Dies bietet den Vorteil, dass die Schwellenwerte für unterschiedliche Materialeigenschaften oder Materialarten einfach anhand der Steuerungen eines Bedieners bestimmt werden können. Dadurch kann auf eine automatisierte Materialerkennung mittels Sensoren verzichtet werden. Werden für bestimmte Zustandswechsel keine optimalen Resultate erreicht, können die zugehörigen Arbeitsschritte wiederholt ausgeführt werden und dabei die Parameter aktualisiert werden.It is optionally provided that an operator carries out at least one cycle of the wheel loader manually. The operator can use the touchscreen, for example, to specify the current status of the wheel loader. If a subsequent state is reached, the operator confirms this with an input. The parameters recorded for the change of state, ie in particular the threshold values, are saved and learned during the manually performed cycle. This offers the advantage that the threshold values for different material properties or material types can be easily determined using an operator's controls. This means that automated material detection using sensors can be dispensed with. If optimal results are not achieved for certain status changes, the associated work steps can be carried out repeatedly and the parameters updated in the process.
Alternativ kann vorgesehen sein, die Parameter bei dem manuell durchgeführten Zyklus aufzuzeichnen und einem Bediener entweder vor Ort oder im Leitstand zur Verfügung zu stellen. Der Bediener wählt dann nach der Aufzeichnung die passenden Parameter aus. Dadurch muss der Bediener nicht gleichzeitig den Radlader bedienen und den Zustandswechsel eingeben. Die Parameter können dabei als Kennlinie oder als Tabelle vorliegen und vom Bediener eingesehen und verändert werden.Alternatively, it can be provided that the parameters are recorded during the cycle that is carried out manually and made available to an operator either on site or in the control station. The operator then selects the appropriate parameters after recording. As a result, the operator does not have to operate the wheel loader and enter the status change at the same time. The parameters can be available as a characteristic curve or as a table and can be viewed and changed by the operator.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Zustandswechsel statt von dem Radlader selbst durch den Bediener im Leitstand oder durch Sensoren in der Infrastruktur oder durch Sensoren auf anderen Maschinen erkannt werden. Der Zustandswechsel kann dann an den Radlader beispielsweise per Funk übermittelt werden. Für den Fall, dass nur Teile der Arbeitsaufgabe und/oder Arbeitsschritte automatisiert werden und die anderen Teile manuell oder per Fernsteuerung erfolgen (Mischbetrieb), kann der Bediener einen Zustandswechsel von dem Radlader übernehmen oder an den Radlader übergeben und damit die Steuerungsfunktionen im nächsten Zustand ausführen bzw. ausführen lassen.According to a further aspect, the state change can be detected by the operator in the control center or by sensors in the infrastructure or by sensors on other machines instead of by the wheel loader itself. The change in status can then be transmitted to the wheel loader, for example by radio. In the event that only parts of the work task and/or work steps are automated and the other parts are carried out manually or by remote control (mixed operation), the operator can accept a status change from the wheel loader or hand it over to the wheel loader and thus execute the control functions in the next status or let it run.
Optional können im Vorhinein geographische Bereiche festgelegt werden, in denen bestimmte Steuerungen, Bewegungen und/oder Zustandswechsel für den Radlader erlaubt und verboten sind. Dies wird als Geofencing bezeichnet. Das heißt, für jeden Zustand und Zustandswechsel des Radladers wird überprüft, ob dieser auch in einem dafür zugelassenen geographischen Bereich erfolgt. Als Beispiel dürfen alle Zustände des Beladens, wie z. B. das Anheben des Auslegers, nur im Ladebereich stattfinden. Außerdem wird geprüft, ob der Radlader in den geographischen Bereich einfahren darf bzw. ob er sich mit seinem Ausleger und Schaufel in diesen Bereich hineinbewegen darf. Analog wird überprüft, ob der Radlader den geographischen Bereich wieder verlassen darf. Soll der Zustand bzw. der Zustandswechsel in einem nicht dafür zugelassenen geographischen Bereich stattfinden, wird der Radlader stattdessen sicher gestoppt. Dadurch wird erreicht, dass bestimmte Arbeitsaufgaben bzw. Arbeitsschritte nur in dafür vorgesehenen Bereichen ausgeführt werden.Optionally, geographic areas can be defined in advance in which certain controls, movements and/or status changes for the wheel loader are permitted and prohibited. This is known as geofencing. This means that for each status and status change of the wheel loader, it is checked whether this also takes place in an approved geographical area. As an example, all loading states, such as e.g. B. raising the boom, take place only in the loading area. In addition, it is checked whether the wheel loader is allowed to enter the geographical area or whether it is allowed to move into this area with its boom and shovel. Similarly, it is checked whether the wheel loader is allowed to leave the geographical area again. If the status or the status change takes place in a geographical area that is not permitted for this, the wheel loader is safely stopped instead. This ensures that certain work tasks or work steps are only carried out in the areas provided for them.
Die geographischen Bereiche können in einer Karte hinterlegt sein und der Radlader lokalisiert sich in dieser Karte, beispielsweise über ein Navigationssystem, insbesondere GNSS und/oder über die Umgebung bzw. Umgebungsmerkale mittels Abstandssensoren (bspw. Kamera- und/oder LIDAR- und/oder Radar- und/oder Ultraschall-Sensoren). Die Position und Ausrichtung der Schaufel und des Auslegers kann über ein kinematisches Modell bestimmt werden.The geographical areas can be stored on a map and the wheel loader locates itself on this map, for example via a navigation system, in particular GNSS and/or via the environment or environmental features using distance sensors (e.g. camera and/or LIDAR and/or radar - and/or ultrasonic sensors). The position and orientation of the bucket and boom can be determined using a kinematic model.
Die bestimmten Steuerungen, Bewegungen und/oder Zustandswechsel können für den Radlader in den geographischen Bereichen zeitlich begrenzt erlaubt oder verboten werden. Beispielsweise kann das Einfahren des Radladers in den Haufen verboten werden, wenn eine andere Arbeitsmaschine den gleichen geographischen Bereich nutzt. Die Kommunikation, insbesondere das Erlauben und Verbieten bzw. das Eintragen in die Karte, kann dabei zwischen den Arbeitsmaschinen selbst oder über den Leitstand erfolgen. Dadurch werden Kollisionen der Arbeitsmaschinen untereinander sowie mit der Umgebung vermieden. Zudem kann über eine Priorisierung der Arbeitsschritte der Arbeitsfluss der Arbeitsmaschinen optimiert werden.The specific controls, movements and/or state changes can be temporarily permitted or prohibited for the wheel loader in the geographic areas. For example, driving the wheel loader into the heap can be prohibited if another machine is entering the pile uses the same geographic area. The communication, in particular allowing and prohibiting or entering into the card, can take place between the working machines themselves or via the control station. This avoids collisions between the working machines and with the environment. In addition, the work flow of the work machines can be optimized by prioritizing the work steps.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.The computer program is set up to carry out each step of the method, in particular when it is carried out on a computing device or control device. It enables the method to be implemented in a conventional electronic control unit without having to make structural changes to it. For this purpose, it is stored on the machine-readable storage medium.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, einen autonomen Radlader zur Aufnahme von Schüttgut von einem Haufen zu steuern.By loading the computer program onto a conventional electronic control unit, the electronic control unit is obtained, which is set up to control an autonomous wheel loader for picking up bulk material from a pile.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Radladers mit einer Schaufel und einem Ausleger. -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems desRadladers aus 1 . -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems des Auslegers und der Schaufel. -
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
5a, b zeigen schematische Darstellungen eines Einsatzgebiets für den Radlader.
-
1 shows a schematic side view of a wheel loader with a bucket and a boom. -
2 shows a schematic representation of a drive system of thewheel loader 1 . -
3 Fig. 12 shows a schematic representation of a drive system of the boom and bucket. -
4 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention. -
5a, b show schematic representations of an area of application for the wheel loader.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Ferner sind inertiale Messeinheiten (IMU) 43, 53, 54 entlang der kinematischen Kette vom Fahrzeug über den Ausleger 3 bis zur Schaufel 2 vorgesehen. Eine erste IMU 53 ist am Fahrzeug nahe dem Ausleger 3 angeordnet, eine zweite IMU 54 ist am Ausleger 3 angeordnet und eine dritte IMU 43 ist an einem Schaufelträger für die Schaufel 2 angeordnet. Die Stellung (Position und Neigung) der Schaufel und damit der Schaufelwinkel α werden mittels der IMU 43, 53 und 54 entlang der bekannten kinematischen Kette vom Fahrzeug zur Schaufel 2 berechnet. Die Stellung (Position und Neigung) des Auslegers 3 und damit die Höhe h des Auslegers 3 werden mittels der IMU 43 und 53 entlang der bekannten kinematischen Kette vom Fahrzeug zum Ausleger 3 berechnet. Die obengenannten Seilzugsensoren 42, 52 können alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der Stellung der Schaufel 2 und/oder des Auslegers 3 verwendet werden. Zudem können beispielsweise Ultraschallsensoren, Magnetsensoren usw. in den Zylindern 4, 5 vorgesehen sein, um den Zylinderweg bzw. deren Auslenkung zu messen und über die bekannte Kinematik die Stellung der Schaufel 2 und/oder des Auslegers 3 zu bestimmen. Des Weiteren weist der Radlader 1 ein elektronisches Steuergerät S auf, das mit den Sensoren 41, 42, 43, 51, 52, 53, 54 verbunden ist und von diesen Messdaten empfängt. Das elektronische Steuergerät S ist ferner eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren an dem Radlader 1 auszuführen. Es wird bezüglich der Stellzylinder 4, 5 sowie die Sensoren 41, 42, 43, 51 52, 53, 54 auch auf die
- - einen Arbeitsauftrag und/oder Arbeitsschritte;
- - Kartendaten vom Einsatzort;
- - Zustandsfolgen für das Laden, Abladen und Fahren zusammen mit den zugehörigen Zuständen; und/oder
- - Zustandswechselbedingungen mit den Parametern für die Zustandswechsel.
- - a work order and/or work steps;
- - Map data from the place of action;
- - State sequences for loading, unloading and driving together with the associated states; and or
- - State change conditions with the parameters for the state change.
In den Kartendaten ist die Lage des Haufens eingetragen. Zusätzlich sind in dieser Ausführungsform Ladebereiche, Abladebereiche und Fahrbereiche eingetragen, die für ein Geofencing 110 verwendet werden. Das Geofencing 110 wird weiter unten im Zusammenhang mit den
Der Radlader 1 erkennt 120 mittels Sensoren, die an dem Radlader 1 angeordnet sind, wie z. B. einer optischen Kamera (nicht gezeigt), den Haufen. Dabei wird die Form und Größe des Haufens mittels maschinellem Sehen erkannt. Ferner wird eine Materialerkennung durchgeführt und das Material des Schüttguts, wie z. B. Sand, Kies usw. sowie die Eigenschaften des Materials, z. B. dessen Körnung, ermittelt. Außerdem wird eine Materialzustandserkennung durchgeführt und der Zustand, z. B. dessen, Feuchte ermittelt. In weiteren Ausführungsformen können diese Informationen von Sensoren in der Intrastruktur aufgenommen und an den Radlader 1 übertragen werden. In noch weiteren Ausführungsformen werden die nachfolgend beschriebenen Parameter von einem Bediener am Leitstand L vorgegeben und bei der Übertragung 101 vom Leitstand L übermittelt.The
Wurde die Erkennung des Haufens 120 ausgeführt, fährt der Radlader 1 in den Haufen ein 121. Zuvor wird die Schaufel 2 auf Bodenniveau abgesenkt. Während des Einfahrens 121 wird eine Anti-Schlupf-Regelung 122 (anti-slip control) durchgeführt. Dabei wird einerseits die Position des Radladers 1 über ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS). Andererseits wird die Position mittels eines Odometriesensors erfasst. Die beiden auf unterschiedliche Weise ermittelten Positionen werden miteinander verglichen und eine Abweichung ermittelt. Wenn die Positionen um mehr als einen Positionsschwellenwert voneinander abweichen, wird ein Durchdrehen der Räder erkannt. Falls ein Durchdrehen der Räder erkannt wird, wird die Leistung des Motors 6 im Antriebssystem heruntergeregelt.If the recognition of the
Außerdem wird während des Einfahrens kontinuierlich der Abstand A der Schaufel 2 zur Spitze, zu einem Fußpunkt oder zu einer Kante des Haufens gemessen 123. Hierfür wird bei einem großen Abstand die obengenannte Kamera verwendet. Erreicht der Radlader einen vordefinierten Abstand, der so gering ist, dass die Kamera keine Sichtlinie auf den Messpunkt des Haufens hat, wird eine Fahrwegmessung mittels dem obengenannten Odometriesensor durchgeführt, um den Abstand A zu ermitteln. Dabei wird die zurückgelegte Wegstrecke vom vordefinierten Abstand subtrahiert und so der Abstand A erhalten. Im Folgenden wird der Abstand A mit zwei Werten verglichen 124. Zum einen wird, wenn der Abstand A zum Haufen null erreicht, plausibilisiert, dass der Radlader 1 den Haufen erreicht hat. Zum anderen wird im Vorhinein ein negativer Abstandschwellenwert AS definiert. Fährt der Radlader 1 über den Haufen hinaus wird der Abstand A negativ. Erreicht der Abstand A den negativen Abstandschwellenwert AS, so befindet sich der Radlader 1 bereits hinter dem Haufen und der Radlader 1 wird in Folge gestoppt 150. Die Information wird an den Leitstand L übermittelt, sodass der Radlader 1 nun von einem Bediener im Leitstand L ferngesteuert werden kann. Schließlich wird das Verfahren beendet 160.In addition, the distance A of the
Des Weiteren wird während des Einfahrens 121 des Radladers 1 in den Haufen der Druck pA im Antriebssystem, wie im Zusammenhang mit
Beim Brechen des Haufens wird die Schaufel 2 nach oben gekippt 130. Während des Kippens 130 wird kontinuierlich der Schaufelwinkel α gemessen 131. Zeitgleich wird der Ausleger angehoben 132. Wenn die Zeit t, die der Radlader 1 für das Anheben 132 des Auslegers 3 benötigt, in einem Vergleich 133 einen Zeitschwellenwert ts übersteigt, wird festgestellt, dass der Radlader 1 das Schüttgut in der Schaufel 2 nicht heben kann. In diesem Fall wird die Schaufel 2 nach unten gekippt 134 und entleert. Anschließend fährt der Radlader 1 nochmals in den Haufen ein 121 und das Verfahren wird an dieser Stelle wiederholt. Wird auch nach einer vorgebbaren Anzahl von Wiederholungen der Zeitschwellenwert ts im Vergleich 133 nicht unterschritten, so wird der Radlader 1 gestoppt 150, die Informationen an einen Leitstand L übermittelt und dort eine andere Arbeitsmaschine angefordert und das Verfahren beendet 160. Der Zeitschwellenwert tS kann in gleicher Abhängigkeit wie der Druckschwellenwert pAS gewählt werden und in gleicher Weise bereitgestellt werden.When the heap is broken up, the
Der Schaufelwinkel α, der beim Kippen 130 der Schaufel 2 und beim Anheben 132 des Auslegers 3 gemessen 131 wird, wird mit zwei Winkelschwellenwerten αS1 und αS2 verglichen 135. Der erste Winkelschwellenwert αS1 repräsentiert eine optimale Aufnahme des Schüttguts. Der zweite Winkelschwellenwert αS2 repräsentiert einen Minimalwert, bei dem das Schüttgut aus dem Haufen entnommen werden kann. Der zweite Winkelschwellenwert αS2 liegt unter dem ersten Winkelschwellenwert αS1. Erreicht der Schaufelwinkel α nicht den zweiten Winkelschwellenwert αS2 - und somit auch nicht den ersten Winkelschwellenwert αS1 - wird die Schaufel 2 nach unten gekippt 136 sodass das Schüttgut entleert wird. Anschließend fährt der Radlader 1 nochmals in den Haufen ein 121 und das Verfahren wird an dieser Stelle wiederholt.The blade angle α, which is measured 131 when the
Übersteigt der Schaufelwinkel α den ersten Winkelschwellenwert αS1, wird die Höhe h des Auslegers 3 mit einem Höhenschwellenwert hs verglichen 137. Der Höhenschwellenwert hs wird abhängig von der Höhe des Haufens und der Konfiguration des Radladers 1 gewählt. Wenn die Höhe h des Auslegers 3 den Höhenschwellenwert hs übersteigt, hat die Schaufel 2 den Haufen nach oben hin verlassen. Die Schaufel 2 und der Ausleger 3 werden in ihrer Stellung gehalten 140. Dabei fährt der Radlader 1 aus dem Haufen heraus 141 und führt eine weitere Arbeitsaufgabe aus, wie z. B. ein Bewegen zu einem Abladeort und ein dortiges Abladen des Schüttguts. Schließlich wird das Verfahren beendet 160.If the blade angle α exceeds the first angle threshold value α S1 , the height h of the
Liegt der Schaufelwinkel α zwischen dem ersten Winkelschwellenwert αS1 und dem zweiten Winkelschwellenwert αS2, also erreicht er den zweiten Winkelschwellenwert αS2, übersteigt aber nicht den ersten Winkelschwellenwert αS1, so wird ein Druck pZ auf den Stellzylinder 4 der Schaufel 2, wie im Zusammenhang mit
In den
In
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202007006501U1 (en) | 2007-01-25 | 2008-06-05 | Liebherr-Werk Bischofshofen Ges.M.B.H. | Working machine, preferably wheel loader |
US20090043462A1 (en) | 2007-06-29 | 2009-02-12 | Kenneth Lee Stratton | Worksite zone mapping and collision avoidance system |
US8160783B2 (en) | 2008-06-30 | 2012-04-17 | Caterpillar Inc. | Digging control system |
US20160110878A1 (en) | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Caterpillar Inc. | Motion estimation in real-time visual odometry system |
US20160176338A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Caterpillar Inc. | Obstacle Detection System |
US20160349733A1 (en) | 2015-05-29 | 2016-12-01 | Caterpillar Inc. | Machine Performance Evaluation and Feedback System |
US20170037594A1 (en) | 2015-08-07 | 2017-02-09 | Komatsu Ltd. | Working Vehicle |
US9850639B2 (en) | 2015-07-02 | 2017-12-26 | Caterpillar Inc. | Excavation system having velocity based work tool shake |
-
2020
- 2020-12-15 DE DE102020215966.1A patent/DE102020215966A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202007006501U1 (en) | 2007-01-25 | 2008-06-05 | Liebherr-Werk Bischofshofen Ges.M.B.H. | Working machine, preferably wheel loader |
US20090043462A1 (en) | 2007-06-29 | 2009-02-12 | Kenneth Lee Stratton | Worksite zone mapping and collision avoidance system |
US8160783B2 (en) | 2008-06-30 | 2012-04-17 | Caterpillar Inc. | Digging control system |
US20160110878A1 (en) | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Caterpillar Inc. | Motion estimation in real-time visual odometry system |
US20160176338A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Caterpillar Inc. | Obstacle Detection System |
US20160349733A1 (en) | 2015-05-29 | 2016-12-01 | Caterpillar Inc. | Machine Performance Evaluation and Feedback System |
US9850639B2 (en) | 2015-07-02 | 2017-12-26 | Caterpillar Inc. | Excavation system having velocity based work tool shake |
US20170037594A1 (en) | 2015-08-07 | 2017-02-09 | Komatsu Ltd. | Working Vehicle |
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Legal Events
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