DE102022110105A1

DE102022110105A1 - Datenbankbasierendes Assistenzsystem

Info

Publication number: DE102022110105A1
Application number: DE102022110105.3A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Mähler; Christian Ehlert; Bastian Bormann; Joachim Baumgarten; Dennis Neitemeier; Johann Witte; Jannik Redenius; Arne Bohl; Eberhard Nacke; Christoph Apke; Timo Korthals; Waldemar Thiesmann; Axel Schröder; Robin Monkenbusch
Original assignee: Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH
Current assignee: Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten (2), die zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses oder mehrerer aufeinander abgestimmter landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse eingerichtet sind, wobei die autonomen Einheiten (2) und das Assistenzsystem (1) Kommunikationsmittel (17, 23, 24) zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen, wobei die jeweilige autonome Einheit (2) zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse aufweist, wobei das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, ein Schnittstellenmanagement für die zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) der jeweils zusammenarbeitenden autonomen Einheiten (2) zu betreiben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein datenbankbasierendes Assistenzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin ist ein Verfahren zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
In der modernen Landwirtschaft sind vermehrt Bestrebungen dahingehend zu erkennen landwirtschaftliche Arbeitsprozesse teil- oder vollautonom durchzuführen, um die Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Es sind dabei Ansätze bekannt, bei denen mehrere autonome Einheiten die Funktionen von verschiedenen landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugen und/oder landwirtschaftlichen Arbeitsaggregaten übernehmen und landwirtschaftliche Arbeitsprozesse teil- oder voll autonom abarbeiten. Der Begriff landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge umfasst alle zur Durchführung von landwirtschaftlichen Arbeitsprozessen zum Einsatz kommenden, mit einem Fahrantrieb ausgestatten Fahrzeuge. Der Begriff landwirtschaftliche Arbeitsaggregate umfasst alle zur Durchführung von landwirtschaftlichen Arbeitsprozessen zum Einsatz kommenden Vorrichtungen, die an ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug adaptiert sind oder werden, um diese anzutreiben sowie zu bewegen.
Derartige autonome Einheiten zeichnen sich dadurch aus, dass kein Bediener zur Steuerung derselben vorhanden sein muss und werden daher auch als unbemannte Fahrzeuge bezeichnet. Solche autonomen Einheiten, welche die Funktion eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und/oder eines landwirtschaftlichen Arbeitsaggregates übernehmen, können geplante landwirtschaftliche Arbeitsprozesse teilweise oder vollständig ausführen, wobei eine Führung dieser Einheiten während der Abarbeitung des Arbeitsprozesses ohne aktiven Eingriff einer Person erfolgen kann. So kann sich die autonome Einheit in Funktion eines autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs beispielsweise an einer Fahrspur eines bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs orientieren oder aber anhand von GPS-Daten selbsttätig ihre Fahrspur ermitteln.
Solche autonomen Einheiten, welche die Funktion eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs oder Arbeitsaggregates übernehmen, müssen entsprechend ihrer zu übernehmenden Funktion, also ihres Einsatzzwecks, aufgebaut werden. So wird die autonome Einheit als Basiselement beispielsweise mit einem Vorsatzgerät und/oder anderen Komponenten respektive Arbeitsaggregaten ausgestattet, um die Funktion eines Mähdreschers, Feldhäckslers, Traktors, Transportfahrzeugs, Bodenbearbeitungsgerätes, Spritze, Sämaschine oder dergleichen zu übernehmen.
Autonome Einheiten werden von verschiedenen Herstellern landwirtschaftlicher Arbeitsfahrzeuge und Arbeitsaggregate entwickelt und bereitgestellt. Aufgrund von Spezialisierungen einzelner Hersteller auf bestimmte Arten von Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsaggregaten weisen diese autonomen Einheiten in der Regel proprietäre Kommunikationsstrukturen auf, mittels welcher die autonomen Einheiten von außen durch eine übergeordnete Steuereinheit angesteuert werden und die jeweilige autonome Einheit intern mit ihren zu steuernden oder zu regelnden Komponenten im Datenaustausch steht. Der Einsatz von mehreren autonomen Einheiten unterschiedlicher Hersteller zur Durchführung und/oder Unterstützung eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses in einem Verbund wird dadurch signifikant erschwert. Neben der proprietären Kommunikationsstruktur besteht ein weiteres Problem darin, dass zudem mechanische, hydraulische und/oder elektrische Anschlüsse sowie konstruktive Besonderheiten der autonomen Einheiten bei einer koordinierten Zusammenarbeit im Verbund zu berücksichtigen sind. Die Kommunikationsstruktur, die mechanischen, hydraulischen und/oder elektrischen Anschlüsse sowie konstruktive Besonderheiten der autonomen Einheiten bilden logische und/oder physische Schnittstellen zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein datenbankbasiertes Assistenzsystem sowie ein Verfahren zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten durch ein datenbankbasiertes Assistenzsystem bereitzustellen, welche eine übergreifende Zusammenarbeit autonomer Einheiten unterschiedlicher Hersteller ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein datenbankbasiertes Assistenzsystem ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technischen Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen wiedergegeben.
Gemäß dem Anspruch 1 wird ein datenbankbasierendes Assistenzsystem zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten, die zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses oder mehrerer aufeinander abgestimmter landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse eingerichtet sind, wobei die autonomen Einheiten und das Assistenzsystem Kommunikationsmittel zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen, wobei die jeweilige autonome Einheit zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Assistenzsystem dazu eingerichtet ist, ein Schnittstellenmanagement für die zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle der jeweils zusammenarbeitenden autonomen Einheiten zu betreiben.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass für einen Einsatz eines Fahrzeugverbundes aus mehreren autonomer Einheiten auf einem zu bearbeitenden Feld eine Vielzahl von physischen und/oder logischen Schnittstelle auftreten, die zueinander kompatibel sein müssen, damit die autonomen Einheiten im Fahrzeugverbund zusammenarbeiten können. Der einzusetzende Fahrzeugverbund kann darüber hinaus bemannte landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen umfassen, die parallel, insbesondere zeitgleich und am selben Ort, zu den autonomen Einheiten zur Durchführung oder Unterstützung des zumindest einen landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zum Einsatz kommen oder diesen zuarbeiten. Das datenbankbasierende Assistenzsystem umfasst hierzu zumindest eine Datenbank, in der spezifische Informationen zu den unterschiedlichen autonomen Einheiten hinterlegt und/oder hinterlegbar sind, die zur Durchführung oder Unterstützung des zumindest einen landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zum Einsatz kommen sollen. Indem das Assistenzsystem dazu eingerichtet ist, das Schnittstellenmanagement für die zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle der jeweils zusammenarbeitenden autonomen Einheiten zu betreiben, wird erreicht, dass die autonomen Einheiten miteinander zusammenarbeiten, deren Schnittstellen entweder bereits miteinander kompatibel sind, was insbesondere physische Schnittstellen betrifft, oder eine Kompatibilität durch das Assistenzsystem geschaffen oder bereitgestellt wird, was insbesondere logische Schnittstellen betrifft. Das Assistenzsystem kann eine Art Kommunikationsbrücke zwischen den autonomen Einheiten bilden, um die Kompatibilität der insbesondere logischen Schnittstellen untereinander übergreifend zu gewährleisten. Darüber hinaus kann das Assistenzsystem die übergreifende Kompatibilität der logischen Schnittstellen zwischen autonomen Einheiten und bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen des Fahrzeugverbundes gewährleisten. Das von dem Assistenzsystem betriebene Schnittstellenmanagement umfasst dabei die zumindest eine logische Schnittstelle von bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, die mit zumindest einer autonomen Einheit im Verbund betrieben werden.
Insbesondere kann das Assistenzsystem zum Erkennen von und Differenzieren zwischen autonomen Einheiten und deren zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle durch Datenabgleich eingerichtet sein, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten hinsichtlich ihrer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren. Hierzu können die autonomen Einheiten beispielsweise selbsttätig Daten über die Anzahl und Beschaffenheit ihrer zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle an das Assistenzsystem übertragen. Das Assistenzsystem wertet diese Daten im Rahmen des Schnittstellenmanagements aus. Alternativ oder zusätzlich kann das Assistenzsystem eine entsprechende Anfrage an die jeweilige autonome Einheit übermitteln, die auf einem zu bearbeitenden Feld zum Einsatz kommen soll. Alternativ oder zusätzlich kann durch eine der autonomen Einheiten, die dem Assistenzsystem bereits bekannt ist, mittels optischer Sensoren die Beschaffenheit anderer autonomer Einheiten erfassen und die Sensorsignale auswerten und an das Assistenzsystem übertragen oder unmittelbar zur Auswertung an das Assistenzsystem übermitteln. Im letzteren Fall, in dem mittels optischer Sensoren die Beschaffenheit anderer autonomer Einheiten erfasst werden, lassen sich insbesondere mechanische Schnittstellen zumindest teilweise bestimmen.
Bevorzugt kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Arbeitsaggregates an die autonome Einheit und/oder komplementäre Einrichtungen zumindest zweier autonomer Einheiten als physische Schnittstellen aufeinander abzustimmen. Dabei können physische Schnittstellen als mechanische, elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Anschlüsse, Steckverbindungen, Kupplungen, Leitungsquerschnitte oder dergleichen ausgeführt sein. Weiterhin bilden beispielsweise Vorrichtungen zur Aufnahme eines Arbeitsaggregates an der autonomen Einheit, wie eines Vorsatzgerätes, eines Bodenbearbeitungsgerätes, einer Vorrichtung zur Ausbringung von Saat, Dünger, Mitteln zum Schutz von Erntegut, physische Schnittstellen. Eine Vorrichtung zur Aufnahme bzw. Ankopplung eines Arbeitsaggregates an der autonomen Einheit kann beispielsweise ein Dreipunkkraftheber, ein Schrägförderer, ein Einzugskanal, eine Anhängerkupplung oder dergleichen sein. Die Art der Vorrichtung kann spezifisch für die Aufgabe bzw. den Einsatzweck der jeweiligen autonomen Einheit sein. Des Weiteren bilden Vorrichtungen zum Übertragen einer, insbesondere mechanischen, Antriebsleistung eine physische Schnittstelle der autonomen Einheit und des Arbeitsaggregates. Unter komplementären Einrichtungen zumindest zweier autonomer Einheiten als physische Schnittstellen sind Komponenten der autonomen Einheiten zu verstehen, die, zueinander räumlich beabstandet, zusammenarbeiten, d.h. nicht in einem unmittelbaren physischen Kontakt stehen. Beispielsweise kann eine Überladevorrichtung der einen autonomen Einheit mit einem Ladebehälter der anderen autonomen Einheit zusammenarbeiten. Ein weiteres Beispiel kann die Zusammenarbeit einer autonomen Einheit, die der Versorgung anderer autonomer Einheiten mit Hilfs- und/oder Betriebsstoffen dient, sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, als eine logische Schnittstelle zum Datenaustausch der autonomen Einheiten untereinander zu fungieren. Dabei kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, unterschiedliche proprietäre Datenformate, die von autonomen Einheiten unterschiedlicher Hersteller verwendet werden, zu verarbeiten und in andere Datenformate zu transferieren, um einen Datenaustausch der autonomen Einheiten untereinander zu ermöglichen. Insbesondere kann das Assistenzsystem im Rahmen des Schnittstellenmanagements dazu eingerichtet sein, Übertragungswege zur Kommunikation mit und zwischen den autonomen Einheiten zu vereinheitlichen. Das Assistenzsystem kann dazu eingerichtet sein, eine Übersetzungsfunktion zu übernehmen, welche die von der einen autonomen Einheiten eines Herstellers geführte interne, proprietäre Kommunikation übersetzt, um diese zur Übertragung an die interne, proprietäre Kommunikation einer weiteren autonomen Einheit eines anderen Herstellers anzupassen. Der Datenaustausch kann auch die Kommunikationsfähigkeit der autonomen Einheiten mit bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und/oder verschiedenen proprietären Auftragsmanagementsystemen umfassen.
Insbesondere kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, als eine logische Schnittstelle eine vereinheitlichte Datenstruktur zum Datenaustausch der autonomen Einheiten untereinander bereitzustellen. Hierdurch kann den unterschiedlichen autonomen Einheiten ermöglicht werden, losgelöst von einer proprietären Datenstruktur miteinander zu kommunizieren. So kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, ein vereinheitlichtes Kommunikationsprotokoll zum Datenaustausch der autonomen Einheiten und diesen zugeordneten Komponenten untereinander als logische Schnittstelle bereitzustellen. Insbesondere kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, die zur Verwendung der vereinheitlichten Datenstruktur erforderlichen Algorithmen an die autonomen Einheiten zu übertragen.
Bevorzugt kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, eine Zusammenarbeit zumindest zweier autonomer Einheiten auf einem Feld durch Bereitstellung von vereinheitlichten Steuerbefehlen zu koordinieren. Die Koordination der Zusammenarbeit umfasst dabei zeitliche und räumliche Zusammenhänge des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses und von dem Arbeitsprozess umfasste Arbeitsschritte. Ein Arbeitsprozess kann beispielsweise eine Feldbestellung, eine Aussaat, eine Durchführung von Pflege- und Schutzmaßnahmen, ein Erntevorgang oder eine Feldnachbearbeitung sein. Ein Arbeitsschritt bildet einen Teilaspekt eines Arbeitsprozesses. Hierzu zählen beispielsweise der Transport zwischen Feld und Hofstätte, die Bereitstellung von Betriebs- und/oder Hilfsstoffen, das Übertragung von Betriebs- und/oder Hilfsstoffen, Routenplanung, Spurführung, Aufnahme von Erntegut und dergleichen mehr. Das Vereinheitlichten der Steuerbefehle ermöglich es, dass autonome Einheiten unterschiedlicher Hersteller, welche gemeinsam gleiche oder verschiedene Arbeitsschritte eines gemeinsamen Arbeitsprozesses abarbeiten sollen, identische Steuerbefehle erhalten, die diese interpretieren können. Es bedarf somit keiner individuellen Ansteuerung der autonomen Einheiten. Durch die Bereitstellung von vereinheitlichten Steuerbefehlen durch das Assistenzsystem kann beispielsweise die parallele Durchführung des Arbeitsprozesses Erntevorgang von zumindest zwei autonomen Einheiten auf einem Feld koordiniert werden.
Insbesondere kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, logistische Voraussetzungen für den Einsatz zumindest einer autonomen Einheit zu planen und deren Umsetzung durch Ansteuerung geeigneter Unterstützungseinheiten zu veranlassen. So kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, den Transport zumindest einer autonomen Einheit zu planen und dessen Durchführung durch Ansteuerung geeigneter Transportmittel zu veranlassen. Das datenbankbasierende Assistenzsystem kann anhand von in einer Datenbank hinterlegten und/oder an das Assistenzsystem übertragenen Maschinenspezifikationen der einzelnen autonomen Einheiten den für die Durchführung des Transportes zum Einsatzort erforderlichen logistischen Aufwand bestimmen. Dies umfasst das Bestimmen eines geeigneten Transportmittels ebenso wie das geeigneter Transportwege. Weitere logistische Voraussetzungen für den Einsatz der zumindest einer autonomen Einheit sind beispielsweise die Bereitstellung von Betriebs- und/oder Hilfsstoffen oder der Abtransport von Erntegut. Hierzu kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, die Bereitstellung und den Transport von Betriebs- und/oder Hilfsstoffen für zumindest eine autonome Einheit zu planen und deren Durchführung durch Ansteuerung einer geeigneten, d.h. an die Ausführung des Transportes und der Bereitstellung spezifisch angepassten, Unterstützungseinheit, zu veranlassen. Die Unterstützungseinheiten können ihrerseits als autonome Einheiten und/oder als bemannte landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen ausgeführt sein, die zur Ausführung der jeweiligen logistischen Anforderung eingerichtet sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, aufgabenspezifische Betriebsparameter zur Durchführung und/oder Unterstützung eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zu generieren und diese Betriebsparameter an die zumindest eine mit der Durchführung beauftragte autonome Einheit zu übertragen. Hierbei kann das Assistenzsystem der jeweiligen autonomen Einheit Planungsdaten übermitteln, um diese über Art, Umfang und Dauer eines durchzuführenden Arbeitsprozesses und der hiervon umfassten Arbeitsschritte zu instruieren.
Insbesondere kann das Assistenzsystem zur Durchführung einer Prozessüberwachung eingerichtet sein, wobei das Assistenzsystem zur Prozessüberwachung von der zumindest einen autonomen Einheit sensorisch detektierte Informationen über das Umfeld der autonomen Einheit und/oder den Betriebszustand der autonomen Einheit selbst empfängt und auswertet, um eine die Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses durch die zumindest eine autonomen Einheit beeinflussende oder verhindernde Situation zu erkennen, und in Abhängigkeit von den ausgewerteten Informationen eine durch die autonome Einheit auszuführende Anweisung, insbesondere zur Vermeidung einer kritischen Situation, generiert. Eine die Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses beeinflussende Situation kann beispielsweise ein erhöhter Kraftstoffverbrauch sein, welcher auf eine von der Planung abweichende Bodenbeschaffenheit zurückzuführen sein kann. Weiterhin kann die Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses durch den Ausfall einer weiteren autonomen Einheit beeinflusst werden, welche zumindest der Unterstützung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses dient, beispielsweise dem Abtransport von Erntegut. Die Prozessüberwachung durch das Assistenzsystem umfasst darüber hinaus den Austausch und/oder die Übermittlung von Informationen an andere autonome Einheiten, welche sich aus sensorisch detektierten Umfelddaten ergeben. Insbesondere Umfelddaten, welche parallele und/oder nachfolgend auszuführende Arbeitsprozesse bzw. Arbeitsschritte beeinflussen können, beispielsweise das Detektieren eines feuchten Bodens, das Auftreten von Unkraut und/oder Lagergetreide oder dergleichen, können an die anderen autonomen Einheiten im Sinne einer „Erfahrung“ übertragen werden. Dies ermöglicht es den anderen autonomen Einheiten, selbsttätig auf die „Erfahrung“ zu reagieren, beispielsweise durch eine Anpassung von Betriebsparametern.
Bevorzugt kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, Umweltdaten aus externen Datenquellen zu ermitteln und an die autonomen Einheiten zu übermitteln, welche eine Steuereinheit der jeweiligen autonomen Einheit auswertet, um die von dem Assistenzsystem empfangenen Steuerbefehle zur Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zu modifizieren. Hierdurch kann die Autonomie der jeweiligen autonomen Einheit verbessert werden. So kann die autonome Einheit auf geänderte Umgebungsbedingungen selbstständig reagieren, ohne dass es einer Kommunikation mit dem Assistenzsystem bedarf.
Dabei kann das Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, die von der einen autonomen Einheit modifizierten Steuerbefehle zu empfangen und an andere autonome Einheiten zu übermitteln, welche gleichzeitig im Umfeld der autonomen Einheit den gleichen und/oder einen parallelen landwirtschaftlichen Arbeitsprozess durchführen oder unterstützen. Denkbar ist weiterhin, dass alternativ oder zusätzlich die autonome Einheit dazu eingerichtet ist, ihre modifizierten Steuerbefehle an andere autonome Einheiten zu übertragen welche gleichzeitig im Umfeld der autonomen Einheit den gleichen und/oder einen parallelen landwirtschaftlichen Arbeitsprozess durchführen oder unterstützen.
Weiterhin wird die eingangs gestellte Aufgabe gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch 13 gelöst.
Gemäß dem Anspruch 13 wird ein Verfahren zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten, die zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses oder mehrerer aufeinander abgestimmter landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse eingesetzt werden, durch ein datenbankbasiertes, eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassendes Assistenzsystem vorgeschlagen, wobei die autonomen Einheiten und das Assistenzsystem Kommunikationsmittel zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen, wobei die jeweilige autonome Einheiten zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse aufweist, wobei durch das Assistenzsystem autonome Einheiten und deren jeweilige zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle bestimmt werden und zwischen diesen hinsichtlich ihrer Eigenschaften durch Datenabgleich unterschieden wird, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten unter Berücksichtigung und/oder Bereitstellung einer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren. Eigenschaften physischer Schnittstellen sind insbesondere die verschiedenen konstruktiven Ausführungen, beispielsweise Abmessungen, Formen, Position, Verbindungs- und/oder Anschlussarten und dergleichen mehr. Eigenschaften logischer Schnittstellen beziehen sich insbesondere auf die Kommunikationsfähigkeit der autonomen Einheiten untereinander. Die Eigenschaften logischer Schnittstellen umfassen auch die Kommunikationsfähigkeit der autonomen Einheiten mit bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und/oder verschiedenen proprietären Auftragsmanagementsystemen. Des Weiteren bilden die Ansteuerung von Aktoren, das Empfangen und Auswerten von Messsignalen von Sensoranordnungen der autonomen Einheiten logische Schnittstellen, die es zu koordinieren bedarf.
Insbesondere kann durch das Assistenzsystem zumindest eine logische Schnittstelle zur Kommunikation der autonomen Einheiten untereinander sowie mit dem Assistenzsystem bereitgestellt werden. Dies ist vorteilhaft, wenn autonome Einheiten unterschiedlicher Hersteller sich hinsichtlich der zumindest einen logischen Schnittstelle voneinander unterscheiden, d.h. beispielsweise wegen ihrer Inkompatibilität untereinander nicht unmittelbar kommunizieren können. Eine durch das Assistenzsystem bereitgestellte logische Schnittstelle kann in einer solchen Situation als Vermittler zwischen den autonomen Einheiten fungieren, indem das Assistenzsystem den Datenaustausch zwischen den autonomen Einheiten übernimmt. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Assistenzsystem ein vereinheitlichtes Kommunikationsprotokoll zum Datenaustausch der autonomen Einheiten untereinander als logische Schnittstelle bereitgestellt werden. Hierzu können von dem Assistenzsystem Algorithmen an die autonomen Einheiten übertragen werden, welche die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation bestimmen. Diese Algorithmen können hierfür von Steuereinheiten der autonomen Einheiten ausgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann dem Assistenzsystem zumindest ein auszuführender Arbeitsprozess durch Eingabe und/oder Auswahl vorgegeben werden, welcher durch das Assistenzsystem in einzelne auszuführende Arbeitsschritte zergliedert wird, wobei nachfolgend durch das Assistenzsystem in Abhängigkeit von den einzelnen Arbeitsschritten die autonomen Einheiten bestimmt werden, welche aufgrund ihrer zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle bereits zur Durchführung zumindest eines Arbeitsschrittes miteinander kompatibel sind und/oder durch das Bereitstellen zumindest einer logischen Schnittstelle kompatibel werden.
Auf die Vorteile des datenbankbasierenden Assistenzsystems gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 darf verwiesen werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Übersichtsdarstellung von durch ein datenbankbasierendes Assistenzsystem zu koordinierenden autonomen Einheiten zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses;
2 schematisch eine Darstellung des datenbankbasierenden Assistenzsystems;
3 exemplarisch einen Ladewagen mit einer an eine physische Schnittstelle des Ladewagens adaptierten autonomen Einheit;
4 eine als Mähdrescher ausgeführte autonome Einheit sowie eine als Transportwagen ausgeführte autonome Einheit; und
5 exemplarisch eine autonome Einheit mit einem aufzunehmenden Bodenbearbeitungsgerät als Arbeitsaggregat sowie eine als Versorgungsfahrzeug ausgebildete autonome Einheit.

In 1 ist eine schematische Übersichtsdarstellung von durch ein datenbankbasierendes Assistenzsystem 1 zu koordinierenden autonomen Einheiten 2 zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses dargestellt.
Der in 1 exemplarisch dargestellte landwirtschaftliche Arbeitsprozess umfasst dabei den Vorgang des Aberntens eines Feldbestands 4 auf einer Anbaufläche 3 sowie das Bergen von Erntegut 5. Dem exemplarisch dargestellten Arbeitsprozess gehen weitere Arbeitsprozesse voraus, wie Bodenaufbereitung, Aussaat, Düngen, Entfernung von Unkraut. Ein solcher Arbeitsprozess umfasst in der Regel mehrere Arbeitsschritte. Dabei bildet ein Arbeitsschritt einen Teilaspekt des Arbeitsprozesses ab. Allen Arbeitsprozessen ist gemeinsam, dass für ihre Durchführung unterschiedliche landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge und/oder Arbeitsaggregate erforderlich sind. Aufgrund von Spezialisierungen einzelner Hersteller auf bestimmte Arten bzw. Typen von Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsaggregaten kann entsprechend ein Arbeitsfahrzeug eines Herstellers mit einem Arbeitsfahrzeug eines weiteren Herstellers zusammenwirken, um einen Arbeitsprozess oder zumindest einen Arbeitsschritt eines Arbeitsprozesses auszuführen.
In der modernen Landwirtschaft liegen vermehrt Bestrebungen dahingehend vor, Arbeitsprozesse zumindest teilautonom, insbesondere vollautonom, durchzuführen, um die Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Dabei ist vorgesehen, dass die autonomen Einheiten 2 die Funktion eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und/oder Arbeitsaggregates übernehmen und landwirtschaftliche Arbeitsprozesse bzw. einen oder mehrere Arbeitsschritte des Arbeitsprozesses teil- oder voll autonom durchführen. Der Begriff landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge umfasst alle zur Durchführung von landwirtschaftlichen Arbeitsprozessen zum Einsatz kommenden, mit einem Fahrantrieb ausgestatten Fahrzeuge. Der Begriff landwirtschaftliche Arbeitsaggregate umfasst alle zur Durchführung von landwirtschaftlichen Arbeitsprozessen zum Einsatz kommenden Vorrichtungen, die an ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug adaptiert sind oder werden, um diese anzutreiben sowie zu bewegen.
Eine oder mehrere als Mähdrescher 6 ausgeführte autonome Einheiten 2 ernten den auf der Anbaufläche 3 gewachsen Feldbestand 4 ab. In Abhängigkeit von der Erntegutart wird ein von den Fruchtständen gebildeter Teil des abgeernteten Erntegutes 4 auf dem Mähdrescher 6 in einem Korntank 7 zwischengespeichert, während ein verbleibender Teil des Erntegutes 4 wie Stroh 8, in Schwaden 9 auf der Anbaufläche 3 abgelegt wird. Hat das in Schwaden 9 abgelegte Stroh 8 einen die Einlagerung des Strohs 8 zulassenden Feuchtegehalt erreicht, verpresst eine von einem als Traktor 10 ausgeführte autonome Einheit 2 gezogene Ballenpresse 11 das Stroh 8 zu Erntegutballen 12, die zunächst auf der Anbaufläche 3 abgelegt werden. Wie in 1 dargestellt, kann auch die Ballenpresse 11 als eine autonome Einheit 2 ausgeführt sein.
In einem weiteren Arbeitsschritt des Arbeitsprozesses werden die Erntegutballen 12 beispielsweise mittels Teleskopradladern 13 auf von einem Traktor 10 als einer weiterer autonomen Einheit 2 gezogenen Pritschenanhänger 14 verladen und zur Einlagerung abtransportiert. In analoger Weise werden die im Korntank 7 zwischengespeicherten Fruchtstände auf einen von einem Traktor 10 als einer weiteren autonomen Einheit 2 gezogenen Transportanhänger 15 überladen und zur Einlagerung oder Weiterverarbeitung geführt. Alternativ kann auch der Transportanhänger 15 selbst als eine autonome Einheit 2 ausgeführt sein, wie in 4 exemplarisch dargestellt. Dies kann entsprechend für den Pritschenanhänger 14 gelten. Eine Autonomie des Pritschenanhängers 14 und/oder des Transportanhängers 15 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die autonome Einheit 2 eine Antriebseinheit umfasst, die zumindest dem Fahrantrieb des Pritschenanhängers 14 oder des Transportanhängers 15 dient. Hierzu kann die autonome Einheit 2 mindestens eine physische Schnittstelle umfassen, mittels der die autonome Einheit 2 strukturell an den Pritschenanhänger 14 oder den Transportanhänger 15 adaptierbar ist, wobei die autonome Einheit 2 zumindest die Fahrantriebsfunktion und damit verbunden die Lenk- und Steuerfunktionen übernimmt.
Weiter zeigt 1 schematisch einen Fuhrpark 16, welcher weitere als autonome Einheiten 2 ausgeführte Arbeitsfahrzeuge 6, 10, 13 und/oder Arbeitsaggregate 11, 14, 15 umfasst. Der Fuhrpark 16 kann Teil einer Hofstätte sein oder einem externen Lohnunternehmen zugeordnet sein.
Die autonomen Einheiten 2 verfügen über zumindest ein Kommunikationsmittel 17 zum Senden und Empfangen von Daten. Des Weiteren weist jede autonome Einheit 2 zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle 18, 19 zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse auf. Eine physische sowie eine logische Schnittstelle 18, 19 sind in 2 lediglich in abstrahierter Form dargestellt, da diese in einer Vielzahl von Ausgestaltungen vorhanden sind, die auch bei gleicher Funktion in der tatsächlichen technischen Umsetzung voneinander abweichen können.
In 2 ist schematisch eine Darstellung des datenbankbasierenden Assistenzsystems 1 gezeigt. Das Assistenzsystem 1 umfasst eine Datenverarbeitungsvorrichtung 40 mit einem Speicher 20 zum Hinterlegen von Daten und eine Rechenvorrichtung 21 zur Verarbeitung der in dem Speicher 20 hinterlegten Daten. Insbesondere ist zumindest eine Datenbank 22 im Speicher 20 hinterlegt. Weiterhin umfasst das Assistenzsystem 1 eine Eingabe-Ausgabeschnittstelle 23, welche der Kommunikation mit externen Datenverarbeitungsvorrichtungen dient, unter anderem mit den autonomen Einheiten 2. Das Assistenzsystem 1 steht mittels eines drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikationsmediums 24 mit wenigstens einer externen Datenquelle 25 in Verbindung. Die wenigstens eine externe Datenquelle 25 kann das Internet 28, ein Hofrechner 27, ein Satellit 26, ein Rechenzentrum oder dergleichen sein, welche für den jeweiligen Arbeitsprozess relevante Informationen bereitstellen können. Ebenfalls steht das Assistenzsystem 1 mittels des drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikationsmediums 24 mit den autonomen Einheiten 2 zum Austausch von Daten in Verbindung.
Autonome Einheiten 2 zeichnen sich dadurch aus, dass kein Bediener zur Steuerung derselben vorhanden sein muss. Solche autonomen Einheiten 2, welche die Funktion eines autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und/oder Arbeitsaggregates übernehmen, können geplante landwirtschaftliche Arbeitsprozesse teilweise oder vollständig autonom ausführen, wobei eine Führung dieser autonomen Einheiten 2 während der Abarbeitung des Arbeitsprozesses ohne aktiven Eingriff einer Person erfolgen kann. So kann sich die autonome Einheit 2 in Funktion eines autonomen Mähdreschers 6 beispielsweise an einer Fahrspur eines bemannten landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs orientieren oder aber anhand von Positionsortungssignalen des Satelliten 26 selbsttätig ihre Fahrspur ermitteln.
Solche autonomen Einheiten 2, welche die Funktion eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und/oder Arbeitsaggregates übernehmen, müssen entsprechend ihrer zu übernehmenden Funktion, also ihres Einsatzzwecks, aufgebaut werden. So wird die autonome Einheit 2 als Basiselement beispielsweise mit Vorsatzgeräten, Anbaugeräten und anderen Komponenten ausgestattet, um die Funktion des Mähdreschers 6, eines Feldhäckslers, des Traktors 10, der Ballenpresse 11 oder dergleichen zu übernehmen.
Die Darstellung in 3 zeigt exemplarisch einen Ladewagen 28 mit einer an eine physische Schnittstelle 18 des Ladewagens 28 adaptierten autonomen Einheit 2. Die physische Schnittstelle 18 ist hier und vorzugsweise die Fahrzeugachse des Ladewagens 28, an welche die autonome Einheit 2 adaptiert ist. Die autonome Einheit 2 zeichnet sich zumindest dadurch aus, dass sie als Komponenten bzw. Bauteile ein Fahrgestell mit einer nicht dargestellten Rahmenstruktur, Bodeneingriffsmittel 29, einen Antriebsmotor 30, der verbrennungsmotorisch, elektrisch oder hybrid ausgebildet sein kann, sowie eine Steuereinheit 31 umfasst. Mittels der Eingabe-Ausgabeschnittstelle 23 kann das Assistenzsystem 1 mit der Steuereinheit 31 der autonomen Einheit 2 kommunizieren. Die Fähigkeit der autonomen Einheit 2, autonom betrieben zu werden, d.h. ihre Fähigkeit zur Autonomie bzw. Autonomiefunktion, kann in der Steuereinheit 31 der autonomen Einheit 2 eingebettet sein. Es ist jedoch genauso gut möglich, dass diese Funktion Teil einer anderen Komponente bzw. Bauteils der autonomen Einheit 2 ist. Dem Ladewagen 28 kommt die Aufgabe zu, geschnittenes und zu einem Schwad 9 vereinigtes Erntegut 5, wie zum Beispiel Gras, Heu oder Stroh, von einem Untergrund aufzunehmen. In analoger Weise kann der Transportwagen 15 ausgeführt sein. Hierzu kann ein Transportbehälter 34 auf einem Rahmengestell 33 der autonomen Einheit 2 angeordnet sein.
Die Darstellung in 4 zeigt die als Mähdrescher 6 ausgeführte autonome Einheit 2 sowie die als Transportwagen 15 ausgeführte autonome Einheit 2 beim Überladen von Erntegut aus dem Korntank 7 in den Transportwagen 15. Der Überladevorgang setzt voraus, dass bei einem Überladprozess während einer Ernteunterbrechung der autonome Transportwagen 15 den autonomen Mähdrescher 6 auf dem Feld lokalisieren kann. Des Weiteren muss sich der Transportwagen 15 relativ zum Mähdrescher 6 positionieren, damit der Transportwagen 15 innerhalb des Überladebereichs einer Überladevorrichtung 32 des Mähdreschers 6, wie einem Korntankauslaufrohr, befindet. Ist ein Überladeprozess während des laufenden Erntevorgangs vorgesehen, bedarf es zusätzliche einer fortlaufenden Abstimmung von Fahrgeschwindigkeit, Fahrtroute und Abstand zueinander. Aus Sicht des Mähdreschers 6 als autonomer Einheit 2 benötigt dieser Informationen über den Transportwagen 15, beispielsweise hinsichtlich Volumen und Position des Transportbehälters 34, um Überladeverluste oder eine Kollision zu vermeiden. Bei einer als Feldhäcksler ausgeführten autonomen Einheit 2 ist die Kenntnis von Volumen, Position und Abmessungen des Transportbehälters 34 wesentlich, da eine als Auswurfkrümmer ausgeführte Überladevorrichtung während des Überladevorgangs für eine optimierte Befüllung des Transportbehälters 34 um eine horizontale und/oder vertikale Achse verschwenkt wird.
In 5 ist eine autonome Einheit 2 mit einem aufzunehmenden Bodenbearbeitungsgerät 35 als Arbeitsaggregat gezeigt. Um das zu ziehende Bodenbearbeitungsgerät 35 zu bewegen, muss die autonome Einheit 2 eine entsprechende physische Schnittstelle 18 aufweisen, hier eine mechanische Koppelvorrichtung 36. Weitere physische Schnittstellen 18 bilden mechanische, hydraulische und/oder elektrische Anschlüsse oder Verbindungen, die der Übertragung von Kräften und/oder Momenten, Hydraulikfluid, elektrischer Energie und/oder Daten dienen. Weiterhin ist in 5 beispielhaft eine als Versorgungsfahrzeug 37 ausgebildete autonome Einheit 2 dargestellt, welche einen Tank 38 für Betriebsmittel oder Hilfsmittel und eine Betankungsvorrichtung 39 aufweist. Der Tank 38 kann auf die autonome Einheit 2 aufgesattelt sein. Alternativ kann die autonome Einheit 2 analog dem in 3 beschriebenen Anwendungsfall an einer Fahrzeugachse als physische Schnittstelle 18 angeschlossen sein. Weiter denkbar ist, dass es sich um einem von der gezogen autonomen Einheit 2 gezogenen Tankanhänger handelt.
Das Zusammenwirken unterschiedlicher autonomer Einheiten 2 im Rahmen eines Arbeitsprozesses auf der Anbaufläche 3 erfordert unter anderem, dass sich die autonomen Einheiten 2 untereinander verständigen können, unabhängig davon, welchen herstellerspezifischen Ursprung diese haben. Neben der proprietären Kommunikationsstruktur besteht ein weiteres Problem beim Zusammenwirken darin, dass zudem mechanische, hydraulische und/oder elektrische Anschlüsse sowie konstruktive Besonderheiten der autonomen Einheiten 2 bei einer koordinierten Zusammenarbeit im Verbund zu berücksichtigen sind, die zu Inkompatibilitäten führen können. Die Kommunikationsstruktur, die mechanischen, hydraulischen und/oder elektrischen Anschlüsse als auch sonstige konstruktive Besonderheiten der autonomen Einheiten 2 bilden physische und/oder logische Schnittstellen 18, 19 zur Durchführung oder Unterstützung des zumindest einen landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses.
Um eine sichere und störungsfreie Zusammenarbeit der autonomen Einheiten 2 im Verbund zu ermöglichen, ist das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet, ein Schnittstellenmanagement für die zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle 18, 19 der jeweils zusammenarbeitenden autonomen Einheiten 2 zu betreiben. Das datenbankbasierende Assistenzsystem 1 umfasst hierzu zumindest die Datenbank 22, in welcher spezifische Informationen zu den unterschiedlichen autonomen Einheiten 2 hinterlegt und/oder hinterlegbar sind, die zur Durchführung oder Unterstützung des zumindest einen landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zum Einsatz kommen sollen.
Konkret kann das beispielsweise bedeuten, dass zumindest zwei autonome Mähdrescher 6 unterschiedlicher Hersteller als autonome Einheiten 2 auf der Anbaufläche aktiv sind, deren Ansteuerung über jeweils zumindest eine logische Schnittstelle 19 erfolgt. Unabhängig davon, ob einer der autonomen Mähdrescher 6 im Master-Slave-Verhältnis von einem bemannten oder unbemannten Mähdrescher 6 angesteuert werden soll oder durch eine entfernte Steuereinheit, beispielsweise das Assistenzsystem 1 oder den Hofrechner 27, bedarf es einer vereinheitlichten Datenstruktur zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2.
Das Assistenzsystem 1 ist zum Erkennen von und Differenzieren zwischen autonomen Einheiten 2 und deren zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle 18, 19 durch Datenabgleich eingerichtet, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten 2 hinsichtlich ihrer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren. Dazu kann das Assistenzsystem 1 von den autonomen Einheiten 2 Informationen empfangen, welche eine Identifikation der spezifischen Eigenschaften der jeweiligen autonomen Einheit 2 anhand von in der zumindest einen Datenbank 22 hinterlegten Daten ermöglicht. In der zumindest einen Datenbank 22 sind Informationen über die zumindest eine physische und/oder logischen Schnittstelle 18, 19 der jeweiligen autonomen Einheit 2 hinterlegt.
Mittels des Hofrechners 27 kann eine Bedienperson einen durchzuführenden Arbeitsprozess, beispielsweise das Abernten des Erntegutes 4 auf der Anbaufläche 3, definieren und an das Assistenzsystem 1 als Auftrag übermitteln. Das Assistenzsystem 1 ist dazu eingerichtet, den hierfür erforderlichen Bedarf an autonomen Einheiten 2 zu ermitteln. Hierzu können in der zumindest einen Datenbank 22 die hierfür relevanten Informationen über die Anbaufläche 3 hinterlegt sein oder werden. Relevante Informationen der Anbaufläche 3 sind unter anderem Größe, Topografie, räumliche Lage, Art des Erntegutes 4 und dergleichen.
Das Assistenzsystem 1 stellt die zur Durchführung des definierten Arbeitsprozesses notwendigen autonomen Einheiten 2 unter Berücksichtigung ihrer Schnittstellenkompatibilität zusammen. Dabei ist das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet, eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Arbeitsaggregates an die autonome Einheit 2 und/oder komplementäre Einrichtungen zumindest zweier autonomer Einheiten 2 als physische Schnittstellen 18 aufeinander abzustimmen. Eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Arbeitsaggregates an die autonome Einheit 2 ist beispielsweise ein Dreipunkkraftheber, ein Schrägförderer, ein Einzugskanal, eine Anhängerkupplung oder dergleichen, die Bestandteil der autonomen Einheit 2 sein können oder an die autonome Einheit 2 adaptierbar sind. Beispielhaft sei der Einsatz eines als Schneidwerk ausgeführten Vorsatzgerätes als Arbeitsaggregat genannt, welches mit einer als Traktor 10 ausgeführten autonomen Einheit 2 inkompatibel ist. Die autonome Einheit 2 muss als Mähdrescher 6 ausgeführt sein bzw. dessen Funktionalität aufweisen. Hingegen gibt es bei als Feldhäcksler und als Mähdrescher 6 ausgeführten autonomen Einheiten 2 die Möglichkeit, durch einen Adapter ein Vorsatzgerät, welches vorrangig vom Mähdrescher 6 verwendet wird, auch an dem Feldhäcksler zu betreiben.
Das Assistenzsystem 1 kann dazu eingerichtet sein, als eine logische Schnittstelle 19 zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 untereinander zu fungieren. Dem Assistenzsystem 1 kommt dabei die Aufgabe zu, Daten und Signale der jeweiligen autonomen Einheit 2 zu empfangen und zumindest zu kompilieren, damit die anderen autonomen Einheiten 2, welche die Daten und Signale mittels der Kommunikationsmittel 17 empfangen, und durch ihre Steuereinheit 31 interpretieren können. Dabei kann das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet sein, unterschiedliche proprietäre Datenformate, die von autonomen Einheiten 2 unterschiedlicher Hersteller verwendet werden, zu verarbeiten und in andere Datenformate zu transferieren, um einen Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 untereinander zu ermöglichen. Insbesondere kann das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet sein, Übertragungswege zur Kommunikation mit und zwischen den autonomen Einheiten 2 zu vereinheitlichen.
Das datenbankbasierende Assistenzsystem 1 kann hier und vorzugsweise dazu eingerichtet sein, als eine logische Schnittstelle 19 eine vereinheitlichte Datenstruktur zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 untereinander bereitzustellen. Hierdurch wird den unterschiedlichen autonomen Einheiten 2 ermöglicht, losgelöst von einer proprietären Datenstruktur miteinander zu kommunizieren. So kann das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet sein, ein vereinheitlichtes Kommunikationsprotokoll zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 und diesen zugeordneten Komponenten untereinander als logische Schnittstelle bereitzustellen. Insbesondere kann das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet sein, die zur Verwendung der vereinheitlichten Datenstruktur erforderlichen Algorithmen an die autonomen Einheiten 2 zu übertragen. Somit steht den autonomen Einheiten 2 herstellerübergreifend eine gemeinsame Kommunikationsbasis zur Verfügung, welche das parallele und/oder aufeinander abgestimmte Durchführen einzelner Arbeitsschritte eines gemeinsam durchzuführenden Arbeitsprozesses ermöglicht.
Das Assistenzsystem 1 ist dazu eingerichtet, eine Zusammenarbeit zumindest zweier autonomer Einheiten 2 auf der Anbaufläche 3 durch eine Bereitstellung von vereinheitlichten Steuerbefehlen zu koordinieren. Vereinheitliche Steuerbefehle sind als herstellerübergreifende Steuerbefehle zu verstehen, die von den Steuereinheiten 31 der autonomen Einheiten 2 mit hinsichtlich ihrer landwirtschaftlichen Funktion identischer Funktionalität, jedoch von unterschiedlichen Herstellern stammend, empfangen und interpretiert werden können. Die Koordination der Zusammenarbeit umfasst dabei zeitliche und räumliche Zusammenhänge des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses und von dem Arbeitsprozess umfasste Arbeitsschritte. Als Beispiel wird hierfür das Erzeugen von Erntegutballen 12 durch die als Ballenpresse 11 ausgeführte autonome Einheit 2 und die als Traktor 10 mit angekoppelter Ballenpresse 11 ausgeführte autonome Einheit 2 angeführt. Die Routenplanung zur Aufnahme der Schwaden 9 durch die autonome Einheit 2 muss aufeinander abgestimmt werden, damit eine doppelte Abarbeitung bereits abgeernteter Schwadreihen vermieden wird. Ein weiterer Aspekt ist die Ablage der Erntegutballen 12 durch die autonomen Einheiten 2. Nachfolgende autonome Einheiten 2, wie der vom Traktor 10 als autonome Einheit 2 gezogene Pritschenanhänger 14 sowie der Teleskoplader 13 als autonome Einheit 2, benötigen unter anderem Informationen über die Ablageorte der Erntegutballen 12 sowie die aktuellen Standorte der die Schwaden 9 aufnehmenden autonomen Einheiten 2.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Assistenzsystem 1 dazu eingerichtet, den Transport zumindest einer autonomen Einheit 2 zu planen und dessen Durchführung durch Ansteuerung geeigneter Transportmittel zu veranlassen. Dabei kann für einen Transport zwischen benachbarten Feldern, die vorzugsweise über nicht öffentliche Wegstrecken miteinander verbunden sind, ein autonomes Transportfahrzeug als Transportmittel zum Einsatz kommen. Das datenbankbasierende Assistenzsystem 1 kann anhand von in der Datenbank 22 hinterlegten und/oder von den autonomen Einheiten 2 an das Assistenzsystem 1 übertragenen Maschinenspezifikationen der einzelnen autonomen Einheiten 2 den für die Durchführung des Transportes zum Einsatzort erforderlichen logistischen Aufwand bestimmen. Dies umfasst das Bestimmen eines geeigneten Transportmittels ebenso wie das geeigneter Transportwege.
Das Assistenzsystem 1 ist dazu eingerichtet, aufgabenspezifische Betriebsparameter zur Durchführung und/oder Unterstützung eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zu generieren und diese Betriebsparameter an die zumindest eine mit der Durchführung beauftragte autonome Einheit 2 zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Assistenzsystem 1 zur Durchführung einer Prozessüberwachung eingerichtet, wobei das Assistenzsystem 1 zur Prozessüberwachung von der zumindest einen autonomen Einheit 2 sensorisch detektierte Informationen über das Umfeld der autonomen Einheit 2 und/oder den Betriebszustand der autonome Einheit 2 selbst empfängt und auswertet, um eine die Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses durch die zumindest eine autonomen Einheit 2 beeinflussende oder verhindernde Situation zu erkennen, und in Abhängigkeit von den ausgewerteten Informationen eine durch die autonome Einheit 2 auszuführende Anweisung, insbesondere zur Vermeidung einer kritischen Situation, generiert. Beispielhaft sei die Überwachung des Kraftstoffverbrauchs der autonomen Einheit 2 angeführt. Die autonome Einheit 2, beispielsweise der Mähdrescher 6, detektiert ein Unterschreiten des Kraftstofffüllstandes als Betriebsmittel und generiert ein entsprechendes Signal, welches an eine andere autonome Einheit 2, das den Tank 38 umfassende autonome Versorgungsfahrzeug 39, übertragen wird. Das Bereitstellen der vereinheitlichten Datenstruktur zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 untereinander als eine logische Schnittstelle 19 durch das Assistenzsystem 1 ermöglicht es, dass die autonome Einheit 2, welche zur Bereitstellung von Kraftstoff für die auf der Anbaufläche 3 aktiven autonomen Einheiten 2 dient, darüber informiert wird. Des Weiteren hat die als Versorgungsfahrzeug 37 ausgeführte autonome Einheit 2 bereits im Vorfeld der Planung des Arbeitsprozesses sowie der Koordination der zum Einsatz kommenden autonomen Einheiten 2 durch das Assistenzsystem 1 eine Information über die Beschaffenheit und Anordnung des Kraftstofftanks und dessen Einfüllstutzen als physische Schnittstelle 18 der zu versorgenden autonomen Einheiten 2 erhalten, um die Kompatibilität mit der Betankungsvorrichtung 39 sicherzustellen.
Durch das Assistenzsystem 1 werden autonome Einheiten 2 und deren jeweilige zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle 18, 19 bestimmt und wird zwischen diesen hinsichtlich ihrer Eigenschaften durch Datenabgleich unterschieden, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten unter Berücksichtigung und/oder Bereitstellung einer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren.
Wie bereits ausgeführt, sind Eigenschaften der physischen Schnittstellen 18 insbesondere die verschiedenen konstruktiven Ausführungen, beispielsweise Abmessungen, Formen, Position, Verbindungs- und/oder Anschlussarten und dergleichen. Die Eigenschaften logischer Schnittstellen 19 beziehen sich insbesondere auf die Kommunikationsfähigkeit der autonomen Einheiten 2 untereinander. Des Weiteren bilden die Ansteuerung von Aktoren, das Empfangen und Auswerten von Messsignalen von Sensoranordnungen der autonomen Einheiten 2 logische Schnittstellen 19, die es zu koordinieren bedarf.
Durch das Assistenzsystem 1 kann zumindest eine logische Schnittstelle 19 zur Kommunikation der autonomen Einheiten 2 untereinander sowie mit dem Assistenzsystem 1 bereitgestellt werden. Dies ist vorteilhaft, wenn die autonomen Einheiten 2 unterschiedlicher Hersteller sich hinsichtlich zumindest eine logischen Schnittstelle 19 voneinander unterscheiden respektive inkompatibel sind, d.h. beispielsweise untereinander nicht unmittelbar kommunizieren können. Eine durch das Assistenzsystem 1 bereitgestellte logische Schnittstelle 19 kann in einer solchen Situation als Vermittler zwischen den autonomen Einheiten 2 fungieren. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Assistenzsystem 1 ein vereinheitlichtes Kommunikationsprotokoll zum Datenaustausch der autonomen Einheiten 2 untereinander als logische Schnittstelle 19 bereitgestellt werden. Hierzu können von dem Assistenzsystem 1 Algorithmen an die autonomen Einheiten 2 übertragen werden, welche die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation bestimmen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann dem Assistenzsystem 1 zumindest ein auszuführender Arbeitsprozess durch Eingabe und/oder Auswahl mittels der Eingabe-Ausgabeschnittstelle 23 vorgegeben werden, welcher durch das Assistenzsystem 1 in einzelne auszuführende Arbeitsschritte zergliedert wird, wobei nachfolgend durch das Assistenzsystem 1 in Abhängigkeit von den einzelnen Arbeitsschritten die autonomen Einheiten 2 bestimmt werden, welche aufgrund ihrer zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle 18,19 bereits zur Durchführung zumindest eines Arbeitsschrittes miteinander kompatibel sind und/oder durch das Bereitstellen zumindest einer logischen Schnittstelle 19 kompatibel werden. Durch das Assistenzsystem 1 wird eine Planung durchgeführt, was in welchem Zeitraum auf einer bestimmten Lokation in welchem Umfang und in welcher Reihenfolge zu tun ist. In dieser Planung wird berücksichtigt, welche Maßnahmen zur Schaffung und/oder Bereitstellung im Rahmen des Schnittstellenmanagements vorzunehmen sind, um die unterschiedlichen autonomen Einheiten 2 hinsichtlich ihrer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren.
Bezugszeichenliste

1: Assistenzsystem
2: Autonome Einheit
3: Anbaufläche
4: Feldbestand
5: Erntegut
6: Mähdrescher
7: Korntank
8: Stroh
9: Schwad
10: Traktor
11: Ballenpresse
12: Erntegutballen
13: Teleskoplader
14: Pritschenwagen
15: Transportwagen
16: Fuhrpark
17: Kommunikationsmittel
18: Physische Schnittstelle
19: Logische Schnittstelle
20: Speicher
21: Rechenvorrichtung
22: Datenbank
23: Eingabe-Ausgabeschnittstelle
24: Kommunikationsmediums
25: Externe Datenquelle
26: Satellit
27: Hofrechner
2: Internet
29: Bodeneingriffsmittel
30: Antriebsmotor
31: Steuereinheit
32: Überladevorrichtung
33: Rahmengestell
34: Transportbehälter
35: Bodenbearbeitungsgerät
36: Koppelvorrichtung
37: Versorgungsfahrzeug
38: Tank
39: Betankungsvorrichtung
40: Datenverarbeitungsvorrichtung

Claims

Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten (2), die zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses oder mehrerer aufeinander abgestimmter landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse eingerichtet sind, wobei die autonomen Einheiten (2) und das Assistenzsystem (1) Kommunikationsmittel (17, 23, 24) zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen, wobei die jeweilige autonome Einheit (2) zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, ein Schnittstellenmanagement für die zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) der jeweils zusammenarbeitenden autonomen Einheiten (2) zu betreiben.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) zum Erkennen von und Differenzieren zwischen autonomen Einheiten (2) und deren zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle (18, 19) durch Datenabgleich eingerichtet ist, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten (2) hinsichtlich ihrer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Arbeitsaggregates an die autonome Einheit (2) und/oder komplementäre Einrichtungen zumindest zweier autonomer Einheiten (2) als physische Schnittstellen (18) aufeinander abzustimmen.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, als eine logische Schnittstelle (19) zum Datenaustausch der autonomen Einheiten (2) untereinander zu fungieren.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, als eine logische Schnittstelle (19) eine vereinheitlichte Datenstruktur zum Datenaustausch der autonomen Einheiten (2) untereinander bereitzustellen.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, eine Zusammenarbeit zumindest zweier autonomer Einheiten (2) auf einem Feld (3) durch Bereitstellung von vereinheitlichten Steuerbefehlen zu koordinieren.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, logistische Voraussetzungen für den Einsatz zumindest einer autonomen Einheit (2) zu planen und deren Umsetzung durch Ansteuerung geeigneter Unterstützungseinheiten zu veranlassen.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, aufgabenspezifische Betriebsparameter zur Durchführung und/oder Unterstützung eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zu generieren und diese Betriebsparameter an die zumindest eine mit der Durchführung beauftragte autonome Einheit (2) zu übertragen.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) zur Durchführung einer Prozessüberwachung eingerichtet ist, wobei das Assistenzsystem (1) zur Prozessüberwachung von der zumindest einen autonomen Einheit (2) sensorisch detektierte Informationen über das Umfeld der autonomen Einheit (2) und/oder den Betriebszustand der autonome Einheit (2) selbst empfängt und auswertet, um eine die Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses durch die zumindest eine autonomen Einheit (2) beeinflussende oder verhindernde Situation zu erkennen, und in Abhängigkeit von den ausgewerteten Informationen eine durch die autonome Einheit (2) auszuführende Anweisung generiert.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, Umweltdaten aus externen Datenquellen (25) zu ermitteln und an die autonomen Einheiten (2) zu übermitteln, welche eine Steuereinheit (31) der jeweiligen autonomen Einheit (2) auswertet, um die von dem Assistenzsystem (1) empfangenen Steuerbefehle zur Durchführung des landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses zu modifizieren.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, die von der einen autonomen Einheit (2) modifizierten Steuerbefehle zu empfangen und an andere autonome Einheiten (2) zu übermitteln, welche gleichzeitig im Umfeld der autonomen Einheit (2) den gleichen und/oder einen parallelen landwirtschaftlichen Arbeitsprozess durchführen oder unterstützen.
Datenbankbasierendes Assistenzsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (1) eine Datenverarbeitungsvorrichtung (40) mit einem Speicher (20) zum Hinterlegen von Daten und eine Rechenvorrichtung (21) zur Verarbeitung der in dem Speicher (20) hinterlegten Daten umfasst.
Verfahren zur Koordination der Zusammenarbeit von autonomen Einheiten (2) durch ein datenbankbasiertes, eine Datenverarbeitungsvorrichtung (21) umfassendes Assistenzsystem (1), die zur Durchführung zumindest eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses oder mehrerer aufeinander abgestimmter landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse eingesetzt werden, wobei die autonomen Einheiten (2) und das Assistenzsystem (1) Kommunikationsmittel (17, 23, 24) zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen, wobei die jeweilige autonome Einheiten (2) zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) zur Durchführung oder Unterstützung zumindest eines der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Assistenzsystem (1) autonome Einheiten (2) und deren jeweilige zumindest eine physische und/oder logische Schnittstelle (18, 19) bestimmt werden und zwischen diesen hinsichtlich ihrer Eigenschaften durch Datenabgleich unterschieden wird, um in Abhängigkeit hiervon die Zusammenarbeit der autonomen Einheiten (2) unter Berücksichtigung und/oder Bereitstellung einer Schnittstellenkompatibilität zu koordinieren.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Assistenzsystem (1) zumindest eine logische Schnittstelle (19) zur Kommunikation der autonomen Einheiten (2) untereinander sowie mit dem Assistenzsystem (1) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Assistenzsystem (1) zumindest ein auszuführender Arbeitsprozess durch Eingabe und/oder Auswahl vorgegeben wird, welcher durch das Assistenzsystem (1) in einzelne auszuführende Arbeitsschritte zergliedert wird, und dass durch das Assistenzsystem (1) in Abhängigkeit von den einzelnen Arbeitsschritten die autonomen Einheiten (2) bestimmt werden, welche aufgrund ihrer zumindest einen physischen und/oder logischen Schnittstelle (18, 19) bereits zur Durchführung zumindest eines Arbeitsschrittes miteinander kompatibel sind und/oder durch das Bereitstellen zumindest einer logischen Schnittstelle (19) kompatibel werden.