DE102021200436A1

DE102021200436A1 - Control unit for a mobile working machine, mobile working machine therewith, and method for controlling the working machine

Info

Publication number: DE102021200436A1
Application number: DE102021200436.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Oschmann; Frank Bender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-21
Also published as: JP2022111101A

Abstract

Offenbart ist eine Steuereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem auslenkbaren Griffelement zur manuellen Steuerung eines Arbeitspunktes der Arbeitsmaschine, mit einer Erfassungseinheit zur Erfassung von dessen Position im Raum, und mit einer Assistenzeinheit mit einem einstellbaren Soll-Planum und zur zumindest teilautomatisierten Steuerung des Arbeitspunktes entlang diesem.Offenbart sind weiterhin eine mobile Arbeitsmaschine mit der Steuereinheit und ein Verfahren zur Steuerung der mobilen Arbeitsmaschine.Disclosed is a control unit for a mobile working machine with a deflectable handle element for manual control of a working point of the working machine, with a detection unit for detecting its position in space, and with an assistance unit with an adjustable target level and for at least partially automated control of the working point along this . Also disclosed are a mobile machine with the control unit and a method for controlling the mobile machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine mobile Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 10 und ein Verfahren zur Steuerung der Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 12.The invention relates to a control unit for a mobile working machine according to the preamble of patent claim 1, a mobile working machine according to claim 10 and a method for controlling the working machine according to claim 12.

Eine mobile Arbeitsmaschine, wie beispielsweise ein Bagger, ein Kran oder ein Stapler, hat einen im Raum positionierbaren Arbeitspunkt. Dieser ist beispielsweise ein charakteristischer Punkt an einem Arbeitsgerät, beispielsweise eine Spitze eines Grabgefäßes, eines Greifers, Hammers oder einer Gabel oder im Falle eines Krans ein Aufhängepunkt für ein Transportgut. Der Arbeitspunkt befindet sich dabei am Ende eines Segments oder einer Reihe oder Kette mehrgelenkig verbundener, starrer Segmente, das oder die von Aktoren angelenkt und somit in ihrer Position verstellbar ist oder sind.A mobile work machine, such as an excavator, a crane or a forklift, has an operating point that can be positioned in space. This is, for example, a characteristic point on a piece of equipment, for example a tip of a digging vessel, a gripper, a hammer or a fork or, in the case of a crane, a suspension point for goods to be transported. The working point is located at the end of a segment or a row or chain of multiple-articulated, rigid segments that are articulated by actuators and are therefore adjustable in their position or are.

Der räumlichen Bewegung und Positionierung kommt eine große Bedeutung zu, sodass Benutzerschnittstellen (HMI) hierfür möglichst intuitiv bedienbar sein sollten. Gebräuchlich sind Joysticks, also Griffelemente, die mehrachsig in rotatorischen Freiheitsgraden verschwenkbar sind.The spatial movement and positioning is of great importance, so that user interfaces (HMI) should be as intuitive as possible. Joysticks are commonly used, ie handle elements that can be pivoted on multiple axes in rotational degrees of freedom.

Beim Bagger sind beispielsweise vier Bewegungsfreiheitsgrade von über Aktoren angelenkten Segmenten des Baggers - dem Ausleger, dem Stiel, dem Löffel und dem Drehwerk - vier Freiheitsgrade von zwei Joysticks zugeordnet. Mit jeder Joystick-Auslenkung wird einem zugeordneten Aktor, der das jeweilige Segment anlenkt, eine Soll-Geschwindigkeit vorgegeben. Beispielsweise wird einer Auslenkung des Ausleger-Joysticks als Soll-Geschwindigkeit des Auslegeraktors, -zylinders interpretiert. Von einer Maschinensteuerung wird demgemäß eine Ansteuerung des Aktors realisiert, so dass es zur gewünschten Bewegung des Aktors kommt. Die Synchronisation von parallelen Bewegungen der Aktoren, die in der gewünschten Bewegung des Arbeitspunktes zum Graben oder Planieren resultiert, ist bei manuell angesteuerten Maschinen allein vom Bedienpersonal zu erbringen, was sehr hohe Anforderungen stellt und wenig intuitiv ist.In the case of an excavator, for example, four degrees of freedom of movement are assigned to segments of the excavator that are articulated via actuators—the boom, the stick, the bucket and the slewing gear—four degrees of freedom of two joysticks. With each joystick deflection, a target speed is specified for an associated actuator that directs the respective segment. For example, a deflection of the cantilever joystick is interpreted as the desired speed of the cantilever actuator or cylinder. Accordingly, a control of the actuator is implemented by a machine controller, so that the desired movement of the actuator occurs. In the case of manually controlled machines, the synchronization of parallel movements of the actuators, which results in the desired movement of the working point for digging or leveling, must be provided by the operating personnel alone, which places very high demands and is not very intuitive.

Eine für das Bedienpersonal weniger fordernde Steuerung stellt die Koordinatensteuerung oder Arbeitspunkt (TCP)-Steuerung oder -Regelung dar. Hier erfolgt über die Auslenkungen des Griffelements die direkte Vorgabe einer Bewegung des Arbeitspunktes. Die Maschinensteuerung errechnet aus den Auslenkungen die vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit und -Richtung des Arbeitspunktes und daraus die erforderliche synchronisierte Ansteuerung der Aktoren. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus „Robotics - Modelling, Planning and Control“ - L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, B. Siciliano, 2009 bekannt.Coordinate control or operating point (TCP) control or regulation represents a control that is less demanding for the operating personnel. Here, a movement of the operating point is directly specified via the deflections of the grip element. From the deflections, the machine control calculates the specified target speed and direction of the operating point and from this the required synchronized activation of the actuators. Such methods are known, for example, from "Robotics - Modelling, Planning and Control" - L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, B. Siciliano, 2009.

Eine typische Arbeitsaufgabe ist das Erstellen eines Planums, das heißt, es soll eine Fläche mit definiertem Böschungswinkel oder allgemein ausgedrückt, definierter Lage und Neige, erzeugt werden. Bei bestehenden Ansätzen erfolgt die Vorgabe eines Soll-Planums durch Vorgabe einer Soll-Bahn über ein Display. Das Planum wird dabei relativ zum Maschinen-Koordinatensystem oder, bei Vorhandensein eines GNSS-Positioniersystems, in Welt-Koordinaten definiert. Eine Assistenzfunktion kann den Arbeitspunkt auf das Soll-Planum regeln. Bei ihrer Aktivierung wird der Arbeitspunkt automatisiert aus seiner zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Position auf die zuvor eingestellte Soll-Bahn gebracht/geregelt.A typical work task is the creation of a planum, that is, an area with a defined slope angle or, generally speaking, a defined position and slope is to be created. With existing approaches, a target subgrade is specified by specifying a target path via a display. The planum is defined relative to the machine coordinate system or, if a GNSS positioning system is available, in world coordinates. An assistance function can regulate the working point to the target subgrade. When it is activated, the operating point is automatically brought/controlled from its current position to the previously set target path.

Nachteilig hieran ist zum einen, dass die Einstellung basierend auf Koordinateneingabe wenig intuitiv und praktikabel ist, und zum anderen, dass sich der Arbeitspunkt BEIM Anfahren des Planums zumindest zeitweise in eine Richtung bewegt, die nicht vom Bedienpersonal explizit vorgegeben wurde, sondern allein unter Kontrolle der Assistenzfunktion erfolgt. Eine Unterscheidung, wann die Bewegung nun manuell verursacht erfolgt und wann die Assistenzfunktion eingreift, ist dann nicht klar ersichtlich. Das führt zum Eindruck des Kontrollverlustes.The disadvantage here is, on the one hand, that the setting based on entering coordinates is not very intuitive and practicable, and, on the other hand, that the operating point WHEN approaching the subgrade moves at least temporarily in a direction that was not explicitly specified by the operating personnel, but solely under the control of the Assistance function takes place. A distinction as to when the movement is now manually caused and when the assistance function intervenes is not clearly evident. This leads to the impression of a loss of control.

Bei bekannten Umsetzungen dient ein interaktives Display der Vorgabe oder Einstellung des Soll-Planums und der Aktvierung oder Deaktivierung der Assistenzfunktion. Ein Wechsel zwischen manueller und teilautomatisierter Steuerung ist dabei nicht möglich, ohne im Display die Assistenzfunktion an-, beziehungsweise auszuschalten. Bei einer zu ändernden Position des Soll-Planums (es soll beispielsweise noch eine weitere Schicht abgetragen werden), ist eine erneute Änderung des Soll-Planums im Display erforderlich. Hierzu muss das Bedienpersonal die Hand vom Griffelement oder Joystick nehmen und die eingestellten Werte im Display modifizieren. Das Verhalten erschwert es, zwischen manuellem Betrieb und teilautomatisierter Steuerung zu wechseln, was ebenso als Kontrollverlust empfunden werden kann.In known implementations, an interactive display is used to specify or set the target subgrade and to activate or deactivate the assistance function. It is not possible to switch between manual and semi-automated control without switching the assistance function on or off on the display. If the position of the target subgrade has to be changed (e.g. another layer is to be removed), the target subgrade has to be changed again on the display. To do this, the operating personnel must take their hand off the grip element or joystick and modify the values set on the display. The behavior makes it difficult to switch between manual operation and semi-automated control, which can also be perceived as a loss of control.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Steuereinheit zu schaffen, über die ein Soll-Planum intuitiver einzustellen ist. Des Weiteren liegt die Aufgabe zu Grunde, eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen, deren Soll-Planum intuitiver einzustellen ist und zuletzt soll ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen Arbeitsmaschine geschaffen werden, über das ein Soll-Planum einer Arbeitsmaschine intuitiver einzustellen ist.In contrast, the invention is based on the object of creating a control unit via which a target subgrade can be set more intuitively. Furthermore, the underlying task is to create a mobile working machine whose target level can be set more intuitively, and finally a method for controlling a mobile working machine is to be created via which a target level of a working machine can be set more intuitively.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zweite durch eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und die letzte durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12.The first object is achieved by a control unit having the features of claim 1, the second by a mobile machine having the features of claim 10 and the last by a method having the features of claim 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the respective dependent claims.

Eine Steuereinheit für eine mobile Arbeitsmaschine weist wenigstens ein auslenkbares Griffelement zur manuellen Steuerung eines Arbeitspunktes der Arbeitsmaschine auf. Dabei ist eine Erfassungseinheit zur insbesondere fortwährenden Erfassung und/oder Ermittlung einer Position des Arbeitspunktes im Raum vorgesehen. Zudem hat die Steuereinheit eine Assistenzeinheit, an oder in der ein Soll-Planum einstellbar und insbesondere speicherbar ist. Die Assistenzeinheit dient der zumindest teilautomatisierten Steuerung einer Bewegung und/oder Positionierung des Arbeitspunktes entlang dem Soll-Planum. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass ein Punkt des Soll-Planums, insbesondere ein Start- oder Ankerpunkt, in Abhängigkeit einer erfassten Position des Arbeitspunktes einstellbar ist. A control unit for a mobile working machine has at least one deflectable handle element for manually controlling an operating point of the working machine. In this case, a detection unit is provided for, in particular, continuous detection and/or determination of a position of the working point in space. In addition, the control unit has an assistance unit, on or in which a target level can be set and, in particular, stored. The assistance unit is used for the at least partially automated control of a movement and/or positioning of the working point along the target subgrade. According to the invention, the control unit is designed in such a way that a point on the target subgrade, in particular a starting point or anchor point, can be set as a function of a detected position of the working point.

Die Kenntnis der Koordinaten des Punktes, insbesondere Start- oder Ankerpunktes, eines Soll-Planums, wie dies im Stand der Technik noch verlangt wird, ist somit nicht mehr erforderlich. Bedienpersonal kann stattdessen den Arbeitspunkt der Arbeitsmaschine mit dem Griffelement oder Joystick manuell auf einen gewünschten Punkt im Raum steuern und diesen dann als Start- oder Ankerpunkt des Soll-Planums definieren. Ausgehend von diesem Punkt erstreckt sich dann das Soll-Planum. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung erweist sich bei jeder Änderung des Soll-Planums - beispielsweise, wenn noch eine weitere Schicht abgetragen werden soll - als hilfreich. Es ist nämlich keine Änderung mehr des Punktes des Soll-Planums an einem externen Display erforderlich. Das Bedienpersonal kann stets die Hand am Griffelement behalten und den Punkt des Soll-Planums alleine durch Ansteuern eines neuen - beispielsweise tieferen - Punktes neu einstellen. Dabei ist natürlich zu beachten, dass ggf. noch die Neigung des Soll-Planums einzustellen ist, was weiter unten erläutert wird.Knowledge of the coordinates of the point, in particular the starting point or anchor point, of a target subgrade, as is still required in the prior art, is therefore no longer necessary. Instead, operating personnel can manually control the working point of the working machine with the grip element or joystick to a desired point in space and then define this as the starting or anchor point of the target subgrade. The target planum then extends from this point. This configuration according to the invention proves to be helpful whenever there is a change in the target subgrade, for example if another layer is to be removed. It is no longer necessary to change the point of the target subgrade on an external display. The operating personnel can always keep their hand on the grip element and reset the point of the target subgrade simply by activating a new - for example deeper - point. Of course, it should be noted that the inclination of the target subgrade may still have to be set, which is explained below.

Die Steuereinheit ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass auch bei Ausfall der Erfassungseinheit oder der Assistenzeinheit jederzeit manuell gearbeitet werden kann.The control unit is preferably designed in such a way that manual work can be carried out at any time even if the detection unit or the assistance unit fails.

Der Arbeitspunkt ist vorzugsweise ein charakteristischer Punkt eines Arbeitswerkzeugs der Arbeitsmaschine. Diese ist insbesondere ein Raupenbagger, Mobilbagger, Minibagger, Miningbagger, Backhoe-Loader, LKW-Ladekran oder eine Betonpumpe.The working point is preferably a characteristic point of a working tool of the working machine. This is in particular a crawler excavator, mobile excavator, mini excavator, mining excavator, backhoe loader, truck loading crane or a concrete pump.

Das Griffelement ist vorzugsweise in mehreren, insbesondere drei oder vier, Freiheitsgraden auslenkbar. Es ist vorzugsweise als Joystick ausgestaltet. Mehrere Griffelemente können vorgesehen sein, insbesondere zwei, eines für jede Bedien-Hand.The grip element can preferably be deflected in several, in particular three or four, degrees of freedom. It is preferably designed as a joystick. Several handle elements can be provided, in particular two, one for each operating hand.

Auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ist die Einstellung des Punktes möglich, wenn in einer Weiterbildung ein Betätigungselement vorgesehen ist, über das der Punkt in Abhängigkeit der erfassten Position einstellbar ist.The point can be set in a simple manner in terms of device technology if, in a further development, an actuating element is provided, via which the point can be set as a function of the detected position.

Dabei ist in einer Weiterbildung über die Betätigung des Betätigungselementes dem Punkt die erfasste Position zuordenbar. Die Zuordnung ist in einer Weiterbildung mit oder ohne einen Offset möglich. In einer Weiterbildung ist der Offset in der Assistenzeinheit voreinstellbar, also als Default ablegbar.In a further development, the detected position can be assigned to the point by actuating the actuating element. In a further development, the assignment is possible with or without an offset. In a further development, the offset can be preset in the assistance unit, that is to say it can be stored as a default.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann über diese Betätigung zudem die zumindest teilautomatisierte Steuerung aktiviert werden.In a preferred development, the at least partially automated control can also be activated via this actuation.

Damit die teilautomatisierte Steuerung ansonsten - also bei nicht Betätigung - deaktiviert ist, hat das Betätigungselement in einer Weiterbildung eine unbetätigte Grundstellung, in die es vorgespannt oder -eingestellt ist.So that the semi-automated control is otherwise deactivated--that is, when it is not actuated--the actuating element has, in a further development, an unactuated basic position into which it is prestressed or set.

Besonders ergonomisch und effizient ist die Einstellung des Punktes, oder ergänzend die Aktivierung der teilautomatisierten Steuerung, wenn in einer Weiterbildung das Betätigungselement an dem Griffelement tastbar angeordnet ist, insbesondere unter Beibehaltung einer bestimmungsgemäßen Greifhaltung. So ist ein schneller und einfacher Wechsel zwischen manueller und teilautomatisierter oder assistierter Steuerung durch Betätigen und Loslassen des Betätigungselements möglich, ohne den Griff vom Griffelement lösen zu müssen.The setting of the point, or additionally the activation of the partially automated control, is particularly ergonomic and efficient if, in a further development, the actuating element is arranged in a tactile manner on the gripping element, in particular while maintaining an intended gripping position. It is thus possible to switch quickly and easily between manual and partially automated or assisted control by actuating and releasing the actuating element without having to detach the grip from the grip element.

Das Betätigungselement kann beispielsweise als Sensorfeld oder als Taster, Schalter, Rad oder dergleichen ausgestaltet sein.The actuating element can be designed, for example, as a sensor field or as a button, switch, wheel or the like.

In einer Weiterbildung hat die Steuereinheit eine an dem Griffelement angeordnete oder eine davon gesondert angeordnete Schnittstelle, über die wenigstens eine Neigung des Soll-Planums einstellbar ist. Nach Einstellung der wenigstens einen Neigung ist das Soll-Planum in jedem Falle vollständig eingestellt oder definiert.In a further development, the control unit has an interface which is arranged on the gripping element or is arranged separately therefrom and via which at least one inclination of the target subgrade can be adjusted. After the at least one incline has been set, the target level is in any case completely set or defined.

Alternativ oder ergänzend ist die Assistenzeinheit ausgestaltet, dass insbesondere über die Schnittstelle, eine Standardneigung im Sinne eines Defaults voreinstellbar ist.Alternatively or additionally, the assistance unit is designed such that a standard inclination in the sense of a default can be preset, in particular via the interface.

Um die Neigung wunschgemäß einstellen zu können, kann die Schnittstelle als ein graduell oder stetig verstellbares Betätigungselement oder Touchelement ausgebildet sein.In order to be able to set the inclination as desired, the interface can be designed as a gradually or continuously adjustable actuating element or touch element.

Insbesondere kann die Schnittstelle als am Griffelement, unter Beibehaltung der Greifposition, tastbar angeordnetes oder als separat angeordnetes Rad oder angeordneter Roller ausgestaltet sein.In particular, the interface can be embodied as a tactile arrangement on the gripping element, while maintaining the gripping position, or as a separately arranged wheel or roller.

Vorzugsweise hat die Assistenzeinheit ein Display, insbesondere ein Touchdisplay mit der zuletzt genannten Schnittstelle, über das das Soll-Planum, insbesondere dessen räumliche Anordnung und Neigung, dem Bedienpersonal zur Ansicht und/oder zur Änderung anzeigbar sind. So hat das Bedienpersonal die volle Kontrolle über das aktuell eingestellte Soll-Planum.The assistance unit preferably has a display, in particular a touch display with the last-mentioned interface, via which the target subgrade, in particular its spatial arrangement and inclination, can be displayed to the operating personnel for viewing and/or modification. In this way, the operating personnel have full control over the currently set target subgrade.

Die zumindest teilautomatisierte Steuerung entlang dem Soll-Planum, in anderen Worten die Assistenzfunktion, ist vorzugsweise nur dann aktivierbar, wenn, wie oben erwähnt, das Betätigungselement betätigt wird.The at least partially automated control along the target subgrade, in other words the assistance function, can preferably only be activated if, as mentioned above, the actuating element is actuated.

Insbesondere ist der Wechsel zur teilautomatisierten Steuerung nur dann möglich, wenn dazu ein Sicherheitskriterium erfüllt ist. Dieses ist insbesondere eine von der Erfassungseinheit erfasste Neutralstellung des Griffelements, in der es keinerlei Auslenkung aufweist. Nach Loslassen des Betätigungselements steht jederzeit die rein manuelle Steuerung zur Verfügung.In particular, the switch to partially automated control is only possible if a safety criterion is met. This is in particular a neutral position of the gripping element detected by the detection unit, in which it has no deflection whatsoever. After releasing the actuating element, purely manual control is available at all times.

In einer Weiterbildung ist eine Geschwindigkeit des Arbeitspunktes entlang dem Soll-Planum mittels erfassten Auslenkungen des Griffelements steuerbar.In a further development, a speed of the working point along the target subgrade can be controlled by means of detected deflections of the gripping element.

In einer Weiterbildung ist die Assistenzeinheit hierfür derart ausgestaltet, dass über sie eine über das Griffelement gemäß dessen Auslenkungen angeforderte Geschwindigkeit des Arbeitspunktes in einen Geschwindigkeitsvektor des Arbeitspunktes entlang dem eingestellten Soll-Planum umrechenbar ist, und dass über sie in Abhängigkeit davon ein Aktor oder Aktoren der Arbeitsmaschine, von dem oder denen der Arbeitspunkt mittelbar oder unmittelbar anlenkbar ist, ansteuerbar ist oder sind.In a further development, the assistance unit is designed for this in such a way that it can be used to convert a speed of the working point requested via the grip element according to its deflections into a speed vector of the working point along the set target subgrade, and that it can be used to activate an actuator or actuators of the Working machine, from which the working point can be directly or indirectly linked, is or are controllable.

Um eine Abweichung des Arbeitspunktes vom Soll-Planum zu minimieren, ist eine Positionsregelung in der Assistenzeinheit oder einer anderen, mit der Assistenzeinheit signalverbundenen Maschinensteuerung der Steuereinheit oder der Arbeitsmaschine, vorgesehen.In order to minimize a deviation of the operating point from the target level, a position control is provided in the assistance unit or in another machine control system of the control unit or the work machine that is signal-connected to the assistance unit.

Eine Bahn des Arbeitspunktes entlang dem Soll-Planum resultiert insbesondere aus dem zuvor eingestellten Punkt und einer Integration des durch Auslenkung des Griffelements angeforderten Geschwindigkeitsvektors.A trajectory of the working point along the target subgrade results in particular from the previously set point and an integration of the speed vector requested by the deflection of the gripping element.

Eine mobile Arbeitsmaschine hat einen von wenigstens einem Aktor mittel- oder unmittelbar angelenkten Arbeitspunkt und eine Steuereinheit, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgebildet ist.A mobile working machine has a working point that is directly or indirectly articulated by at least one actuator and a control unit that is designed in accordance with at least one aspect of the preceding description.

Der wenigstens eine Aktor ist vorzugsweise hydrostatisch, insbesondere ein Hydrozylinder. Alternativ oder ergänzend ist eine elektrische Bauweise des Aktors möglich. Mischformen unterschiedlicher Aktoren, hydrostatischer, elektrisch oder anderweitiger Bauweise, sind möglich.The at least one actuator is preferably hydrostatic, in particular a hydraulic cylinder. Alternatively or additionally, an electrical design of the actuator is possible. Mixed forms of different actuators, hydrostatic, electric or other types of construction are possible.

In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine eine Maschinensteuerung, die wahlweise unmittelbar mit dem Griffelement oder über die Assistenzeinheit mit dem Griffelement signalverbindbar oder signalverbunden ist. Von der Maschinensteuerung ist der wenigstens eine Aktor in Abhängigkeit von Auslenkungen des Griffelements und von einer Betätigung des Betätigungselements ansteuerbar. Dabei sind Eingangssignale der Maschinensteuerung bei der Betätigung des Betätigungselementes, also bei aktivierter teilautomatischer Steuerung, von der Assistenzeinheit abhängig. Bei nicht vorliegender Betätigung sind die Eingangssignale direkt vom Griffelement abhängig, ohne dass die Assistenzeinheit Einfluss nimmt.In a further development, the work machine has a machine controller which can be signal-connected or is signal-connected either directly to the grip element or via the assistance unit to the grip element. The at least one actuator can be controlled by the machine control as a function of deflections of the grip element and of an actuation of the actuating element. In this case, input signals of the machine control are dependent on the assistance unit when the actuating element is actuated, ie when the semi-automatic control is activated. If there is no actuation, the input signals are directly dependent on the handle element, without the assistant unit having any influence.

In einer Weiterbildung ist die Assistenzeinheit von der Maschinensteuerung modular abgegrenzt. Diese Strukturierung ermöglicht es, herkömmliche Arbeitsmaschinen auf einfache Weise um die erfindungsgemäß Steuereinheit zu ergänzen, also umzurüsten.In a further development, the assistance unit is modularly separated from the machine control. This structuring makes it possible to easily add the control unit according to the invention to conventional working machines, ie to convert them.

Die Maschinensteuerung kann alternativ Teil der Steuereinheit sein.Alternatively, the machine control can be part of the control unit.

Ein Verfahren zur manuellen und zur zumindest teilautomatisierten Steuerung eines Arbeitspunktes einer mobilen Arbeitsmaschine, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist, entlang einem einstellbaren Soll-Planum hat Schritte „Einstellen des Soll-Planums“ und „Zumindest teilautomatisiertes Steuern des Arbeitspunktes (TCP) entlang dem Soll-Planum“. Erfindungsgemäß weist der Schritt „Einstellen des Soll-Planums“ ein „Ansteuern und Erfassen einer Position des Arbeitspunktes (TCP)“, mittels dem Griffelement und der Erfassungseinheit, und ein „Einstellen eines Punktes des Soll-Planums in Abhängigkeit der erfassten Position des Arbeitspunktes (TCP)“ auf.A method for the manual and at least partially automated control of an operating point of a mobile working machine, which is designed in accordance with at least one aspect of the preceding description, along an adjustable target level has the steps "Setting the target level" and "At least partially automated control of the operating point (TCP ) along the target planum". According to the invention, the step “setting the target subgrade” includes “controlling and detecting a position of the operating point (TCP)” using the grip element and the detection unit, and a “setting of a point of the target planum depending on the detected position of the working point (TCP)”.

Die Vorteile eines derartigen Vorgehens wurden bereits ausführlich im Zuge der vorangegangenen Beschreibung der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit dargelegt. Letztgenannte ermöglicht insbesondere die Ausführung des Verfahrens. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren in der genannten Steuereinheit zur Ausführung gespeichert.The advantages of such a procedure have already been explained in detail in the course of the preceding description of the configuration of the control unit according to the invention. The latter in particular enables the method to be carried out. In particular, the method according to the invention is stored in the named control unit for execution.

In einer Weiterbildung erfolgt der Schritt „Einstellen des Punktes des Soll-Planums in Abhängigkeit der erfassten Position des Arbeitspunktes (TCP)“ mittels Betätigen eines, insbesondere am Griffelement, insbesondere unter Beibehaltung einer bestimmungsgemäßen Greifhaltung tastbar angeordneten, Betätigungselements.In a further development, the step “adjustment of the point of the target subgrade as a function of the detected position of the working point (TCP)” is carried out by actuating an actuating element arranged in a palpable manner, in particular on the gripping element, in particular while maintaining an intended gripping position.

In einer Weiterbildung weist der Schritt „Einstellen des Soll-Planums“ einen Schritt „Einstellen einer Neigung des Soll-Planums“ auf. Insbesondere erfolgt dieser mittels einer am Griffelement oder davon gesondert angeordneten Schnittstelle der Steuereinheit.In a further development, the step “setting the target subgrade” has a step “setting an inclination of the target subgrade”. In particular, this takes place by means of an interface of the control unit which is arranged on the grip element or separately from it.

In einer Weiterbiodung erfolgt ein Wechsel zwischen dem „Manuellen Steuern des Arbeitspunktes (TCP)“ und dem „Zumindest teilautomatisierten Steuern des Arbeitspunktes (TCP) entlang dem Soll-Planum“ durch Betätigen und Loslassen des Betätigungselementes.In a further biodung, there is a change between the "manual control of the working point (TCP)" and the "at least partially automated control of the working point (TCP) along the target subgrade" by actuating and releasing the actuating element.

Vorzugsweise weist das Verfahren eine Sicherheitsabfrage auf, dergemäß der Wechsel nur umsetzbar ist, wenn die Sicherheitsabfrage ergibt, dass Auslenkungen des Griffelements gleich null sind.The method preferably has a security query, according to which the change can only be implemented if the security query shows that deflections of the grip element are equal to zero.

Im Folgenden werden ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, einer mobilen Arbeitsmaschine, sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße mobile Arbeitsmaschine mit ihrem Arbeitspunkt und dessen Freiheitsgraden bei manueller Steuerung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, in einer Seitenansicht,
2 die mobile Arbeitsmaschine gemäß 1 mit ihrem Arbeitspunkt und dessen Freiheitsgraden bei teilautomatisierter Steuerung, in einer Seitenansicht,
3 eine erfindungsgemäße Steuereinheit der mobilen Arbeitsmaschine gemäß 1 und 2, mit davon angesteuerten Aktoren in schematischer Darstellung,
4 eine Assistenzeinheit der Steuereinheit gemäß 3 in schematischer Darstellung, und
5 ein erfindungsgemäßes Verfahren.

An exemplary embodiment of a control unit according to the invention, a mobile work machine and a method according to the invention are explained in more detail below in drawings. Show it:

1 a mobile work machine according to the invention with its operating point and its degrees of freedom with manual control, according to an embodiment, in a side view,
2 the mobile work machine according to 1 with its working point and its degrees of freedom with partially automated control, in a side view,
3 according to an inventive control unit of the mobile working machine 1 and 2 , with actuators controlled by it in a schematic representation,
4 an assistant unit according to the control unit 3 in schematic representation, and
5 a method according to the invention.

Gemäß 1 ist eine mobile Arbeitsmaschine als Bagger 1 mit Unterwagen 2 ausgeführt, auf dem ein Oberwagen 4. An diesem setzt ein Ausleger 6 drehgelenkig an, der zusammen mit einem an ihm drehbar gelagert Stiel 8 einen Arbeitsarm des Baggers 1 bildet. An dessen Ende ist ein als Löffel 12 ausgebildetes Arbeitsgerät schwenkbar betätigbar gelagert. Eine Spitze des Löffels 12 stellt den Arbeitspunkt TCP der Arbeitsmaschine 1 dar.According to 1 is a mobile working machine designed as an excavator 1 with an undercarriage 2 on which an upper carriage 4. A boom 6 is pivoted to this, which forms a working arm of the excavator 1 together with a stick 8 rotatably mounted on it. At its end designed as a bucket 12 work tool is pivotally mounted operable. A tip of bucket 12 represents the working point TCP of working machine 1.

Unterwagen 2, Oberwagen 4, Ausleger 6, Stiel 8 und das Arbeitsgerät des Löffels 12 bilden eine Kette von Segmenten, die vom jeweils vorherigen Segment ausgehend von einem Aktor angelenkt sind. So ist der Oberwagen 4 von einem am Unterwagen 2 angeordneten hydrostatischen Drehmotor (nicht dargestellt) drehend betätigbar. Der Ausleger 6 ist von einem am Oberwagen 4 ansetzenden, hydrostatischen Auslegerzylinder 14 schwenkend oder drehend betätigbar, der Stiel 8 ist von einem am Ausleger 6 ansetzenden, hydrostatischen Stielzylinder 16 schwenkend oder drehend betätigbar und der Löffel 12 ist über einen am Stiel 8 ansetzenden Löffelzylinder 18 über eine Schwinge und eine Koppel um eine Drehachse verschwenkbar betätigbar. Die Summe der Bewegungen der Segmente 4, 6, 8, 12 führt zur Bewegung des Arbeitspunktes TCP im dreidimensionalen Raum und ermöglicht dessen Positionierung darin. Zur Erfassung einer Ist-Position des Arbeitspunktes TCP ist am jeweiligen Segment 4, 6, 8, 12 ein Neigungssensor einer Erfassungseinheit (nicht dargestellt) vorgesehen. Alternativ oder ergänzend können Winkel und/oder Wegsensoren vorgesehen sein.Undercarriage 2, superstructure 4, boom 6, arm 8 and the working implement of the bucket 12 form a chain of segments which are articulated from the previous segment, starting from an actuator. Thus, the superstructure 4 can be actuated in rotation by a hydrostatic rotary motor (not shown) arranged on the undercarriage 2 . Boom 6 can be pivoted or rotated by a hydrostatic boom cylinder 14 attached to superstructure 4, stick 8 can be pivoted or rotated by a hydrostatic stick cylinder 16 attached to boom 6, and bucket 12 can be activated by a bucket cylinder 18 attached to stick 8 Actuated via a rocker and a coupler so as to be pivotable about an axis of rotation. The sum of the movements of the segments 4, 6, 8, 12 leads to the movement of the working point TCP in three-dimensional space and enables it to be positioned therein. An inclination sensor of a detection unit (not shown) is provided on the respective segment 4, 6, 8, 12 to detect an actual position of the operating point TCP. Alternatively or additionally, angle and/or path sensors can be provided.

Eine Steuereinheit verarbeitet Signale von mindestens zwei der Sensoren zur Bestimmung der Position des Arbeitspunktes TCP und regelt dadurch mittels Berechnung notwendiger Zylinderverfahrwege einen jeweiligen Volumenstrom für die Hydraulikzylinder 14, 16, 18. So kann eine Ist-Position des Arbeitspunktes TCP gemäß manueller Sollwert-Vorgabe über ein auslenkbares Griffelement (Joystick) eingeregelt werden.A control unit processes signals from at least two of the sensors to determine the position of the working point TCP and thereby regulates a respective volume flow for the hydraulic cylinders 14, 16, 18 by calculating the necessary cylinder travel distances a deflectable grip element (joystick) can be adjusted.

Gemäß 1 unten weist eine Steuereinheit der Arbeitsmaschine 1 zwei greifbare, ergonomisch ausgestaltete Griffelemente 26, 28 - im Folgenden Joysticks - auf, die jeweils einen Auflageabschnitt 30 für eine Bedienhand haben. Die Joysticks 26, 28 sind jeweils in zwei rotatorischen Freiheitsgraden, symbolisiert durch die Pfeile, verschwenkbar auslenkbar gelagert.According to 1 below, a control unit of the work machine 1 has two tangible, ergonomically designed gripping elements 26, 28—hereinafter joysticks—which each have a support section 30 for an operating hand. The joysticks 26, 28 are each pivotally deflected in two rotational degrees of freedom, symbolized by the arrows.

Gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Steuereinheit, bzw. der Arbeitsmaschine 1, ist wahlweise eine rein manuelle Steuerung des Arbeitspunktes TCP vorgesehen, die in 1 dargestellt ist. Dazu sind in der Steuereinheit Zuordnungen der Freiheitsgrade der Joysticks 26, 28 zu Bewegungen der Segmente 4, 6, 8, 12 wie folgt definiert:

Ein Verschwenken des linken Joysticks 26 gemäß dem Pfeil nach unten, was ein Ziehen des Joysticks 26 hin zum Bedienpersonal repräsentiert, bewirkt ein Ausfahren des Stielzylinders 16 und damit ein Ziehen des Stiels 8 hin zum Oberwagen 4. Das Verschwenken des Joysticks 26 in entgegengesetzter Richtung bewirkt das Einfahren des Stielzylinders 16 und somit ein Drücken des Stiels weg vom Oberwagen 4.
Ein Verschwenken des Joysticks 26 gemäß dem Pfeil nach links, bewirkt ein Drehen des Oberwagens 4, und mit ihm des Arbeitspunktes TCP, um eine Hochachse des Oberwagens 4 entgegen dem Uhrzeigersinn „nach links“, und umgekehrt.

According to a possible embodiment of the control unit, or the work machine 1, a purely manual control of the operating point TCP is optionally provided, which in 1 is shown. For this purpose, assignments of the degrees of freedom of the

joysticks

26, 28 to movements of the

segments

4, 6, 8, 12 are defined as follows in the control unit:

Pivoting the left joystick 26 downwards according to the arrow, which represents a pulling of the joystick 26 towards the operator, causes the stick cylinder 16 to extend and thus the stick 8 to be pulled towards the superstructure 4. Pivoting the joystick 26 in the opposite direction causes this retracting the stick cylinder 16 and thus pushing the stick away from the superstructure 4.
Pivoting the joystick 26 to the left according to the arrow causes the superstructure 4, and with it the working point TCP, to rotate counterclockwise “to the left” about a vertical axis of the superstructure 4, and vice versa.

Ein Verschwenken des rechten Joysticks 28 gemäß dem Pfeil nach unten, also hin zum Bedienpersonal (s.o.), bewirkt ein Ausfahren des Auslegerzylinders 14, und damit ein Heben des Auslegers 6. Das Verschwenken des Joysticks 28 in entgegengesetzter Richtung bewirkt das Einfahren des Auslegerzylinders 14 und ein Absenken des Auslegers 6.Pivoting the right-hand joystick 28 downwards according to the arrow, i.e. towards the operator (see above), causes the boom cylinder 14 to extend and thus raise the boom 6. Pivoting the joystick 28 in the opposite direction causes the boom cylinder 14 and to retract a lowering of the boom 6.

Ein Verschwenken des rechten Joysticks 28 gemäß dem Pfeil nach links, bewirkt ein Ausfahren des Löffelzylinders 18 und damit ein Schließen des Löffels 12, und umgekehrt.Pivoting the right joystick 28 to the left according to the arrow causes the bucket cylinder 18 to be extended and thus the bucket 12 to be closed, and vice versa.

Der Arbeitspunkt TCP folgt kinematisch gekoppelt den Bewegungen der Segmente 4, 6, 8, 12.The working point TCP follows the movements of segments 4, 6, 8, 12 in a kinematically coupled manner.

Um Bewegungen des Arbeitspunktes entlang eines Soll-Planums 32 gemäß 2 zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß in dem Ausführungsbeispiel der Steuereinheit, bzw. der Arbeitsmaschine 1, eine assistierte, teilautomatische Steuerung vorgesehen. Diese sorgt dafür, dass der Arbeitspunkt TCP stets, bis auf eine Ausnahme, auf das Soll-Planum 32 eingeregelt wird.To movements of the working point along a target subgrade 32 according to 2 To simplify, an assisted, semi-automatic control is provided according to the invention in the exemplary embodiment of the control unit, or the work machine 1 . This ensures that the operating point TCP is always adjusted to the target level 32, with one exception.

Diese Assistenzfunktion ist mittels einem im Bereich des Griffabschnitts 30 des linken Joysticks 26 tastbar angeordneten Betätigungselementes 31 aktivierbar und bei anhaltender Betätigung beibehaltbar. Für die teilautomatische Steuerung sind in der Steuereinheit den Auslenkungen der Joysticks 26, 28 überwiegend Bewegungen des Arbeitspunktes TCP entlang dem eingestellten Soll-Planum 32 definiert.This assistance function can be activated by means of an actuating element 31 arranged in the area of the handle section 30 of the left joystick 26 so that it can be felt and can be maintained if the actuation is sustained. For the semi-automatic control, the deflections of the joysticks 26, 28 are predominantly defined as movements of the operating point TCP along the set target subgrade 32 in the control unit.

Unverändert zur manuellen Steuerung bewirkt auch bei teilautomatischer Steuerung ein Verschwenken des Joysticks 26 gemäß dem Pfeil nach links ein Drehen des Oberwagens 4, und mit ihm des Arbeitspunktes TCP, um eine Hochachse des Oberwagens 4 entgegen dem Uhrzeigersinn „nach links“, und umgekehrt. Dabei kann das Soll-Planum vom Arbeitspunkt TCP „verlassen“ werden.Unchanged from the manual control, even with semi-automatic control, pivoting the joystick 26 according to the arrow to the left rotates the upper carriage 4, and with it the working point TCP, about a vertical axis of the upper carriage 4 counterclockwise "to the left", and vice versa. In doing so, the working point TCP can “leave” the target planum.

Ein Verschwenken des linken Joysticks 26 gemäß dem Pfeil in 2 nach unten bewirkt ein Heranziehen des Arbeitspunktes TCP zum Oberwagen 4, und zwar auf dem Soll-Planum 32, genauer gesagt auf einer Bahn des Soll-Planums 32. Das Verschwenken des Joysticks 26 in entgegengesetzter Richtung bewirkt das Wegdrücken des Arbeitspunktes TCP vom Oberwagen 4 auf der Bahn. Die Auslenkung des Joysticks definiert dabei die Geschwindigkeit, mit der der Arbeitspunkt auf der Bahn gezogen oder gedrückt wird.Pivoting the left joystick 26 according to the arrow in 2 downward causes the working point TCP to be drawn closer to the superstructure 4, namely on the target level 32, more precisely on a path of the target level 32. Pivoting the joystick 26 in the opposite direction causes the working point TCP to be pushed away from the superstructure 4 the train. The deflection of the joystick defines the speed at which the working point on the track is pulled or pushed.

Über ein Verschwenken des rechten Joysticks 28 gemäß dem Pfeil nach unten, also hin zum Bedienpersonal (s.o.), wird ein vertikales Abheben des Arbeitspunktes TCP vom Soll-Planum 32 bewirkt, in entgegengesetzter Richtung erfolgt ein Absenken vom Soll-Planum 32 nach unten (also ins Erdreich hinein).Pivoting the right joystick 28 downwards according to the arrow, i.e. towards the operator (see above), causes the working point TCP to be lifted vertically from the target subgrade 32; in the opposite direction, it is lowered from the target subgrade 32 downwards (i.e into the ground).

So ist ein manuelles Korrigieren der Arbeitspunktbewegung auch bei assistierter Steuerung möglich.In this way, manual correction of the working point movement is also possible with assisted control.

Ein Verschwenken des rechten Joysticks 28 gemäß dem Pfeil nach links, bewirkt ein Fixieren des Arbeitspunktes TCP auf der Bahn und ein Drehen des Löffels 12 um den Arbeitspunkt TCP, im dargestellten Drehsinn. Bei Verschwenkung nach rechts erfolgt dies mit entgegengesetztem Drehsinn.Pivoting the right joystick 28 to the left according to the arrow causes the working point TCP to be fixed on the path and the bucket 12 to rotate about the working point TCP in the direction of rotation shown. When swiveling to the right, this takes place with the opposite direction of rotation.

3 zeigt die Arbeitsmaschine schematisiert dargestellt, mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit 34. Diese hat eine Erfassungseinheit 36 zur Erfassung der Positionen der oben Segmente 4, 6, 8, 12 oder der Aktoren Drehwerkantrieb, Hydrozylinder 14, 16, 18. 3 shows the work machine in a schematic representation, with the control unit 34 according to the invention. This has a detection unit 36 for detecting the positions of the top segments 4, 6, 8, 12 or the actuators of the slewing gear drive, hydraulic cylinders 14, 16, 18.

Die Steuereinheit 34 ist mit einer Maschinensteuerung 38 der Arbeitsmaschine 1 signalverbunden, von der in Abhängigkeit der oben beschriebenen Auslenkungen der Joysticks 26, 28, und ggf. der aktivierten, teilautomatisierten Steuerung mittels der Assistenzeinheit 40, die Aktoren angesteuert werden.The control unit 34 is signal-connected to a machine control 38 of the working machine 1, from which the actuators are controlled depending on the above-described deflections of the joysticks 26, 28 and possibly the activated, partially automated control by means of the assistance unit 40.

Weiterhin hat die Steuereinheit 34 als Ein- und Ausgabe-Schnittstelle ein Touchdisplay 42, an dem eine Neigung oder ein Planierwinkel des Soll-Planums 32 einstellbar ist, die oben beschriebene teilautomatische Steuerung nebengeordnet zum Betätigungselement 31 aktivierbar ist, eine Pitch-Kompensation aktivierbar ist und eine Skalierung einer Planiergeschwindigkeit einstellbar ist. Die vier genannten Einstellungen bzw. Aktivierungen sind über Signalverbindungen 44, 46, 48, 50 an die Assistenzeinheit 40 übergebbar. Die von der Erfassungseinheit 36 erfassten Positionen sind über die Signalverbindung 52 an die Assistenzeinheit 40 übergebbar. Die Assistenzeinheit 40 liefert an die Schnittstelle 42 als anzeigbare Informationen die Neigung/den Planierwinkel, die Position des Arbeitspunktes TCP, den Status (Aktivität ja/nein) der teilautomatischen Steuerung und generell deren Verfügbarkeit, beispielsweise in Abhängigkeit einer Sicherheitsabfrage, über die Signalverbindungen 54, 56, 58 und 60. Der Status (Aktivität ja/nein) der teilautomatischen Steuerung wird ebenso an die Maschinensteuerung 38 übergeben.Furthermore, the control unit 34 has a touch display 42 as an input and output interface, on which an inclination or a planing angle of the target planum 32 can be set, the semi-automatic control described above is juxtaposed to the Actuating element 31 can be activated, pitch compensation can be activated and scaling of a leveling speed can be set. The four settings or activations mentioned can be transmitted to the assistance unit 40 via signal connections 44 , 46 , 48 , 50 . The positions detected by the detection unit 36 can be transmitted to the assistance unit 40 via the signal connection 52 . The assistance unit 40 delivers to the interface 42 as displayable information the inclination/the leveling angle, the position of the working point TCP, the status (activity yes/no) of the semi-automatic control and generally its availability, for example depending on a security query, via the signal connections 54, 56, 58 and 60. The status (activity yes/no) of the partially automatic control is also transferred to the machine control 38.

Die vom Bedienpersonal durch entsprechende Auslenkung der Joysticks 26, 28 vorgegebenen Geschwindigkeitsanforderungen werden über die Signalverbindung 62 unmittelbar an die Maschinensteuerung 38 und über die Signalverbindung 64 an die Assistenzeinheit 40 übergeben. Das Signal des Betätigungselementes 31 zur Aktivierung/Deaktivierung der teilautomatischen Steuerung wird über die Signalverbindung 66 an die Assistenzeinheit 40 übergeben.The speed requirements specified by the operating personnel by deflecting the joysticks 26, 28 accordingly are transmitted directly to the machine control 38 via the signal connection 62 and to the assistance unit 40 via the signal connection 64. The signal from the actuating element 31 for activating/deactivating the semi-automatic control is transmitted to the assistance unit 40 via the signal connection 66 .

Bei aktivierter teilautomatisierter Steuerung, also bei positiven Signal über den Eingang 66, wird die Signalverbindung 62 von der Maschinensteuerung 38 ignoriert und die Assistenzeinheit 40 ändert die Rohsignale der Signalverbindung 64 so ab, dass das eingestellte Soll-Planum 32 gemäß der anhand 2 beschriebenen Zuordnungen eingehalten werden kann. Hierzu werden über die Signalverbindung 62' die abgeänderten Signale an die Maschinensteuerung 38 übergeben.When the semi-automated control is activated, i.e. with a positive signal via the input 66, the signal connection 62 is ignored by the machine control 38 and the assistant unit 40 changes the raw signals of the signal connection 64 so that the set target subgrade 32 according to the basis 2 assignments described can be complied with. For this purpose, the modified signals are transferred to the machine control 38 via the signal connection 62'.

4 zeigt die Assistenzeinheit 40 und ihre Funktionen in detaillierterer Darstellung. 4 shows the assistance unit 40 and its functions in a more detailed representation.

Die Assistenzeinheit 40 hat einen Zustandskoordinator 68 mit den oben beschriebenen Signaleingängen Aktivierung der teilautomatischen Steuerung ja/nein 46, erfasste Position der Segmente oder Aktoren 52, erfasste Auslenkungen der Joysticks 64 und Betätigungselement 31 betätigt ja/nein 66. Zudem hat sie eine Assistenzeinrichtung 70 mit den genannten Signaleingängen 52, 64, 66, sowie den Signaleingängen der Pitch-Kompensation 48 und der Skalierung der Arbeitspunktgeschwindigkeit 50.The assistance unit 40 has a status coordinator 68 with the signal inputs described above: activation of the semi-automatic control yes/no 46, detected position of the segments or actuators 52, detected deflections of the joysticks 64 and actuating element 31 actuates yes/no 66. It also has an assistance device 70 with it the mentioned signal inputs 52, 64, 66, as well as the signal inputs of the pitch compensation 48 and the scaling of the operating point speed 50.

Der Zustandskoordinator 68 ermittelt aus den Eingängen 46, 52, 64, 66 einen Maschinenzustand, bestimmt eine Verfügbarkeit der teilautomatischen Steuerung und generiert Statusinformationen für das Bedienpersonal zur Anzeige auf der Schnittstelle 42 gemäß 3.The status coordinator 68 determines a machine status from the inputs 46, 52, 64, 66, determines the availability of the semi-automatic control and generates status information for the operating personnel for display on the interface 42 according to FIG 3 .

Die Assistenzeinrichtung 70 reinterpretiert aus den Eingängen 48, 50, 52, 64, 66 die Auslenkungen als gewünschte Bewegungen des Arbeitspunktes TCP entlang dem Soll-Planum, löst hierzu die differentielle inverse Kinematik der Arbeitsmaschine 1, berechnet dementsprechend Ansteuersignale für eine Vorsteuerung der Aktoren Drehwerk und Hydrozylinder 14, 16, 18 und regelt eine Abweichung des Arbeitspunktes TCP vom Soll-Planum 32, beruhend auf den erfassten Positionen und/oder Geschwindigkeiten der Aktoren und/oder Segmente, aus.The assistance device 70 reinterprets the deflections from the inputs 48, 50, 52, 64, 66 as desired movements of the working point TCP along the target subgrade, triggers the differential inverse kinematics of the work machine 1 for this purpose, calculates control signals accordingly for a pre-control of the slewing gear and actuators Hydraulic cylinders 14, 16, 18 and regulates a deviation of the working point TCP from the target level 32, based on the detected positions and / or speeds of the actuators and / or segments.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 72 zur Steuerung der mobilen Arbeitsmaschine 1, unter der Maßgabe, dass zunächst ein Soll-Planum 32 eingestellt und in Folge planiert werden soll. 5 shows an exemplary embodiment of a method 72 according to the invention for controlling the mobile work machine 1, with the proviso that initially a target subgrade 32 is to be set and subsequently leveled.

In einem ersten Schritt 74 steuert Bedienpersonal bei unbetätigtem Betätigungselement 31 den Arbeitspunkt TCP auf einen gewünschten Startpunkt des Soll-Planums 32 im Raum, wobei die Zuordnungen der Auslenkungen des Griffelements 30 zu den Bewegungen der Segmente 4, 6, 8, 12 gemäß 1 gelten. In einem zweiten Schritt 76 wird dieser Punkt durch einfaches Betätigen des Betätigungselements 31 als Start- oder Ankerpunkt des Soll-Planums 32 gesetzt. In einem dritten Schritt 78 kann die Neigung/der Planierwinkel des Soll-Planums eingestellt werden, entweder über eine Einstellung am Touch-Display 42 oder beispielsweise über eine an einem der Joysticks 26, 28 greifbar angeordnete Schnittstelle, beispielsweise einen Roller. Im einem vierten Schritt 80 beginnt das Bedienpersonal bei gehaltenem Betätigungselement 31 mit der teilautomatisierten, also assistierten, Planierung, wobei die Zuordnungen der Auslenkungen des Griffelements 30 zu den Bewegungen des Arbeitspunktes gemäß 2 gelten und die Assistenzeinheit gemäß den 3 und 4 wirksam ist. Zum Beenden der assistierten Steuerung wird einfach in einem fünften Schritt 82 das Betätigungselement 31 losgelassen.In a first step 74, when the actuating element 31 is not actuated, operating personnel control the operating point TCP to a desired starting point of the target planum 32 in space, the assignments of the deflections of the grip element 30 to the movements of the segments 4, 6, 8, 12 according to 1 are valid. In a second step 76, this point is set as the starting point or anchor point of the target subgrade 32 by simply actuating the actuating element 31. In a third step 78, the inclination/grading angle of the target subgrade can be set, either via a setting on the touch display 42 or, for example, via an interface arranged within reach on one of the joysticks 26, 28, for example a roller. In a fourth step 80, the operating personnel, while holding the actuating element 31, begins with the semi-automated, ie assisted, planing, the assignments of the deflections of the grip element 30 to the movements of the working point according to FIG 2 apply and the assistant unit according to the 3 and 4 is effective. To end the assisted control, the actuating element 31 is simply released in a fifth step 82 .

Offenbart ist eine Steuereinheit mit einem auslenkbaren Griffelement zur manuellen und zur von einer Assistenzeinheit unterstützten, zumindest teilautomatischen Steuerung eines Arbeitspunktes einer Arbeitsmaschine entlang einer einstellbaren Soll-Fläche oder Soll-Bahn. Die Steuereinheit ist derart ausgestaltet, dass ein Punkt der Soll-Bahn oder -Fläche des Arbeitspunktes wie folgt einstellbar ist: manuelles Steuern des Arbeitspunktes auf den Punkt über das Griffelement, und in Folge, Manuelles Zuordnen dieses Punktes zu einer Soll-Bahn oder -Fläche.Disclosed is a control unit with a deflectable grip element for manual and at least partially automatic control, supported by an assistance unit, of an operating point of a work machine along an adjustable target surface or target path. The control unit is designed in such a way that a point on the target path or area of the operating point can be set as follows: manually control the operating point to the point via the grip element, and then manually assign this point to a target path or area .

Offenbart sind des Weiteren eine mobile Arbeitsmaschine mit einer derart gestalteten Steuereinheit und ein Verfahren zur Steuerung der Arbeitsmaschine.Furthermore, a mobile working machine with a control unit designed in this way and a method for controlling the working machine are disclosed.

Claims

Control unit for a mobile work machine (1) with at least one deflectable handle element (26, 28) for manual control of a working point (TCP) of the work machine (1), with a detection unit (36) for detecting its position in space, and with an assistance unit (40) with an adjustable target level (32) and for at least partially automated control of the operating point (TCP) along this, characterized in that a point of the target level (32) can be adjusted depending on a detected position of the operating point (TCP). .

control unit after claim 1 with an actuating element (31) via which the point can be adjusted as a function of the detected position.

control unit after claim 2 , wherein the detected position can be assigned to the point via the actuating element (31), with or without an offset.

control unit after claim 2 or 3 , wherein the at least partially automated control can be activated via the actuating element (31).

Control unit according to one of claims 2 until 4 , wherein the actuating element (31) has an unactuated basic position in which the at least partially automated control is deactivated.

Control unit according to one of claims 2 until 5 , wherein the actuating element (31) is arranged on at least one gripping element (26), in particular while maintaining an intended gripping position.

Control unit according to one of the preceding claims, having an interface (42) arranged on at least one gripping element or arranged separately therefrom, via which an inclination of the target level (32) can be adjusted.

control unit after claim 7 , wherein the interface is designed as a gradually or continuously adjustable actuating element or touch element (42).

Control unit according to one of the preceding claims, in which a speed of the operating point (TCP) along the target planum (32) can be controlled by means of at least one detected deflection of the at least one gripping element (26, 28).

Mobile work machine with a working point (TCP) directly or indirectly articulated by at least one actuator (14, 16, 18) and a control unit (34) which is designed according to one of the preceding claims.

Mobile working machine claim 10 with a machine control (38) which can be or is signal-connected directly to the at least one gripping element (26, 28) or via the assistance unit (40) to the gripping element (26, 28), and from which the at least one actuator (14, 16 , 18) can be controlled as a function of deflections of the at least one gripping element (26, 28) and an actuation of the actuating element (31) of the control unit (34), with input signals of the machine control (38) being dependent on the assistance unit (40) when actuated, and not otherwise.

Method for at least partially automated control of a working point (TCP) of a mobile working machine (1) according to claim 10 or 11 is configured, along an adjustable target level (32), with steps "adjustment (76, 78) of the target level (32)" and "at least partially automated control (80) of the operating point (TCP) along the target level (32 )", characterized in that the "setting (76, 78) of the target subgrade" has at least steps - "actuating (74) and detecting a position of the working point (TCP)", by means of the at least one gripping element (26, 28) and the detection unit (36), and - "Setting (76) a point of the target subgrade (32) depending on the detected position of the working point (TCP)".

procedure after claim 12 , wherein the step “adjustment (76) of the point of the target subgrade (32) depending on the detected position of the working point (TCP)” is arranged by actuating one, in particular on at least one gripping element (26), in a tactile manner, in particular while maintaining an intended gripping position , Actuating element (31) takes place.

procedure after claim 12 or 13 , wherein the step “adjusting the target level (32)” has a step “adjusting (78) an inclination of the target level (32)”, which takes place by means of an interface (42) arranged on the grip element or separately from it.

procedure after Claim 13 or 14 , with a change between a "manual (74) control of the operating point (TCP)" and the "At least partially automated control (80) of the working point (TCP) along the target subgrade (32)" by actuating and releasing the actuating element (31).