DE102022201799B3

DE102022201799B3 - Verfahren und Steuereinrichtung zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine sowie Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102022201799B3
Application number: DE102022201799.4A
Authority: DE
Inventors: Gabriela Jager
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2042-02-23

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper, welcher einen Umfelderfassungssensor aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: Bestimmen (S1) eines für einen Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs in dem Arbeitsumfeld; Festlegen (S2) eines Arbeitsbereichs, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine ausführbar ist, in dem bestimmten für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereich; Festlegen (S3) eines Berührungsbereichs, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts durch die Arbeitsmaschine aufweist, in dem festgelegten Arbeitsbereich; und Steuern (S4) des unbemannten Flugkörpers basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor. Die Erfindung beschreibt außerdem eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und eine Arbeitsmaschine mit einer solchen Steuereinrichtung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf eine Arbeitsmaschine mit einer solchen Steuereinrichtung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Arbeitsumfeld einer Arbeitsmaschine sensorisch zu überwachen, um mit der Arbeitsmaschine eine Arbeitsaufgabe auszuführen.
Aus der DE 10 2014 218749 A1 ist es bekannt, ein unbemanntes Flugobjekt einzusetzen, um einem Bediener einer Arbeitsmaschine von einer Kamera des unbemannten Flugobjektes aufgenommene Bilddaten eines Endeffektors der Arbeitsmaschine anzuzeigen. Daneben ist es aus der US 2018 / 0 196 438 A1 bekannt, ein Bild eines Werkzeugs eines Baufahrzeugs mit einer Drohne zu erfassen und einem Fahrer des Baufahrzeugs anzuzeigen. Weiter ist es aus der DE 10 2016 004250 A1 bekannt, eine Flugdrohne zu verwenden, mit welcher ein Bild eines Arbeitswerkzeugs aus verschiedenen Blickrichtungen bereitgestellt werden kann. Ferner ist es aus der DE 10 2018 218155 A1 bekannt, eine Baustellenkarte basierend auf mit einer unbemannten Flugvorrichtung erfassten Bildern bereitzustellen. DE 10 2019 125 131 A1 zeigt eine Sensorblickfeldabbildung. Eine Abbildung eines Bereichs wird aus ersten Sensordaten eines ersten Blickfelds, das einen blockierten Bereich beinhaltet, und zweiten Sensordaten eines zweiten Blickfelds erzeugt, das einen nicht blockierten Blick auf den blockierten Bereich aufweist. Darüber hinaus offenbart DE 10 2014 226 458 A1 ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines autonom bewegbaren, datentechnisch mit einem Fahrzeug gekoppelten Flugkoerpers, wobei für das Fahrzeug verschiedene Fahrmodi definiert sind.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper.
Bei der Arbeitsmaschine kann es sich um eine Maschine handeln, welche zum Durchführen einer Arbeitsaufgabe eingerichtet ist. Bei der Arbeitsmaschine kann es sich um ein Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug sein. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine eine Baumaschine oder ein Baufahrzeug sein, welche zum Durchführen einer Arbeitsaufgabe im Tiefbau oder im Hochbau eingerichtet sein können.
Bei dem unbemannten Flugkörper kann es sich um ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) handeln. Der unbemannte Flugkörper kann zum luftgestützten Erfassen eines Umfelds der Arbeitsmaschine eingerichtet sein. Der unbemannte Flugkörper kann ferngesteuert werden. Bei dem unbemannten Flugkörper kann es sich ferner um eine sogenannte „Drohne“ handeln. Der unbemannten Flugkörper weist einen Umfelderfassungssensor auf, mit welchem das Umfeld der Arbeitsmaschine erfasst werden kann. Der Umfelderfassungssensor kann mindestens einen bildgebenden Sensor, beispielsweise eine Kamera, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Umfelderfassungssensor mindestens einen distanzmessenden Umfelderfassungssensor, beispielsweise einen Laserscanner, aufweisen. Der Umfelderfassungssensor kann Messdaten zur 3D-Rekonstruktion des Arbeitsumfelds erfassen.
Das Verfahren weist als einen Schritt ein Bestimmen eines für einen Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs in dem Arbeitsumfeld auf. Der Bediener kann sich auf der Arbeitsmaschine oder entfernt von dieser aufhalten. Bei dem nicht sichtbaren Bereich handelt es sich um einen von dem Bediener uneinsehbaren Bereich in dem Arbeitsumfeld. Das Bestimmen des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs kann auf einem Auswählen der Arbeitsmaschine aus einer Vielzahl von Arbeitsmaschinen in einer Flotte basieren. Mit anderen Worten kann die Arbeitsmaschine als Ego-Arbeitsmaschine des unbemannten Flugkörpers ausgewählt werden.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Festlegen eines Arbeitsbereichs, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine ausführbar ist, auf. Der Arbeitsbereich wird in dem bestimmten für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereich festgelegt. Der Bediener der Arbeitsmaschine kann somit ein Ausführen der Arbeitsaufgabe in dem festgelegten Arbeitsbereich nicht sehen. Ein visuelles Überwachen der Arbeitsaufgabe ist daher durch den Bediener selbst nicht möglich.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Festlegen eines Berührungsbereichs auf, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts durch die Arbeitsmaschine aufweist. Der Berührungsbereich wird in dem festgelegten Arbeitsbereich festgelegt. Auch der Berührungsbereich wird somit in dem für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereich festgelegt. Das Berühren des Objekts durch die Arbeitsmaschine kann ein Kollidieren der Arbeitsmaschine mit dem Objekt aufweisen. Bei dem Objekt kann es sich daher um ein potentielles Kollisionsobjekt handeln. Das Berühren des Objekts durch die Arbeitsmaschine kann einen Kontakt der Arbeitsmaschine mit dem Objekt aufweisen, um das Objekt zu bearbeiten oder zu verarbeiten. Bei dem Objekt kann es sich daher um ein Arbeitsmaterial oder ein Bauwerk handeln. Der Bediener der Arbeitsmaschine kann somit eine potentielle Kollision mit dem Objekt oder einen Kontakt mit dem Objekt in dem festgelegten Arbeitsbereich nicht sehen.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen oder Erkennen des Objekts mit dem Umfelderfassungssensor aufweisen. Der Schritt des Festlegens des Berührungsbereichs kann in Abhängigkeit des erfassten Objekts durchgeführt werden. Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Festlegen des Berührungsbereichs aufweisen, in welchem sich das erfasste oder erkannte Objekt befindet. Der Berührungsbereich kann derart festgelegt werden, dass er dem Umriss des Objekts entspricht oder diesen aufweist.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Steuern des unbemannten Flugkörpers basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor auf. Der unbemannte Flugkörper kann mit einer Steuereinrichtung der Arbeitsmaschine ferngesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der unbemannte Flugkörper von einer von der Arbeitsmaschine getrennten Steuereinrichtung gesteuert werden, welche die Arbeitsmaschine und den unbemannte Flugkörper fernsteuert. Weiter alternativ oder zusätzlich kann der unbemannte Flugkörper von einer Steuereinrichtung des unbemannten Flugkörpers selbst gesteuert werden. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Anzeigen des erfassten Berührungsbereichs aufweisen. Der erfasste Berührungsbereich kann so dem Bediener basierend auf dem Erfassen desselben mit dem Umfelderfassungssensors angezeigt werden, obwohl dieser selbst den erfassten Berührungsbereich nicht sieht.
Mit der Erfindung kann somit ein Arbeitsumfeld in einem für einen Bediener nicht sichtbaren Bereich vorausschauend überwacht werden, in welchem das Ausführen der Arbeitsaufgabe ein zukünftiges Berühren des Objekts durch die Arbeitsmaschine aufweisen kann. Weist das Berühren das Kollidieren auf, kann somit das Kollidieren durch den Bediener in dem für ihn nicht sichtbaren Bereich erkannt und vermieden werden. Weist das Berühren den Kontakt auf, kann der Kontakt durch den Bediener in dem für ihn nicht sichtbaren Bereich herbeigeführt werden.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein mit Bezug auf die Arbeitsmaschine statisches Bestimmen eines für den Bediener verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen, wobei der Schritt des Bestimmens des Bereichs basierend auf dem statisch bestimmten verdeckten Bereich durchgeführt werden kann. Das Bestimmen des Bereichs kann in einer statischen Sichtbarkeitskarte durchgeführt werden. Das mit Bezug auf die Arbeitsmaschine statische Bestimmen kann ein Bestimmen des für den Bediener verdeckten Bereichs in Abhängigkeit eines in Bezug auf die Arbeitsmaschine statischen Objekts oder in Bezug auf die statische Geometrie der Arbeitsmaschine selbst sein.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines für den Bediener verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen, wobei der Schritt des Bestimmens des Bereichs basierend auf dem bestimmten verdeckten Bereich durchgeführt werden kann. Das Bestimmen des für den Bediener verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld kann in Abhängigkeit einer Sichtentfernung beziehungsweise eines Abstands von dem Bediener durchgeführt werden. Somit kann der für den Bediener verdeckte Bereich auch einen Bereich außerhalb eines vorbestimmten Abstands aufweisen, welcher als maximale Sichtentfernung des Bedieners definiert sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines für den Bediener von der Arbeitsmaschine verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen. Der verdeckte Bereich kann in einer Sichtbarkeitskarte bestimmt werden, welche mindestens einen für den Bediener der Arbeitsmaschine von der Arbeitsmaschine verdeckten Bereich aufweist. Bei der Sichtbarkeitskarte kann es sich um eine zweidimensionale oder dreidimensionale Karte handeln. Die Sichtbarkeitskarte kann basierend auf Messdaten des Umfelderfassungssensors kartiert sein. Bei der Sichtbarkeitskarte kann es sich um eine fahrzeuggebundene Sichtbarkeitskarte handeln, welche mindestens einen für den sich auf der Arbeitsmaschine aufhaltenden Bediener der Arbeitsmaschine von der Arbeitsmaschine verdeckten Bereich aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Sichtbarkeitskarte um eine bedienergebundene Sichtbarkeitskarte handeln, welche mindestens einen für den sich entfernt zu der Arbeitsmaschine aufhaltenden Bediener der Arbeitsmaschine von der Arbeitsmaschine verdeckten Bereich aufweist. Der Schritt des Bestimmens des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs kann somit basierend auf dem bestimmten und von der Arbeitsmaschine verdeckten Bereich durchgeführt werden. Der für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbare Bereich kann den verdeckten Bereich zumindest teilweise aufweisen. Durch die Arbeitsmaschine für den Bediener verdeckte Bereiche können so effizient bestimmt werden, um diese in einem weiteren Schritt mit dem Umfelderfassungssensor des unbemannten Flugkörpers zu erfassen.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein mit Bezug auf die Arbeitsmaschine dynamisches Bestimmen eines für den Bediener verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen, wobei der Schritt des Bestimmens des Bereichs basierend auf dem dynamisch bestimmten verdeckten Bereich durchgeführt werden kann. Das Bestimmen des Bereichs kann in einer dynamischen Sichtbarkeitskarte durchgeführt werden. Das mit Bezug auf die Arbeitsmaschine dynamische Bestimmen kann ein Bestimmen des für den Bediener verdeckten Bereichs in Abhängigkeit eines in Bezug auf die Arbeitsmaschine dynamischen Objekts oder in Bezug auf die dynamische Geometrie der Arbeitsmaschine selbst sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines für den Bediener von dem Objekt verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen. Der verdeckte Bereich kann in der Sichtbarkeitskarte bestimmt werden, welche mindestens einen für den Bediener der Arbeitsmaschine von dem Objekt verdeckten Bereich aufweist. Handelt es sich bei der Sichtbarkeitskarte um die fahrzeuggebundene Sichtbarkeitskarte, kann die Sichtbarkeitskarte mindestens einen für den sich auf der Arbeitsmaschine aufhaltenden Bediener der Arbeitsmaschine von dem Objekt verdeckten Bereich aufweisen. Handelt es sich bei der Sichtbarkeitskarte um die bedienergebundene Sichtbarkeitskarte, kann die Sichtbarkeitskarte mindestens einen für den sich entfernt zu der Arbeitsmaschine aufhaltenden Bediener der Arbeitsmaschine von dem Objekt verdeckten Bereich aufweisen. Der Schritt des Bestimmens des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs kann somit basierend auf dem bestimmten und von dem Objekt verdeckten Bereich durchgeführt werden. Auch durch das Objekt für den Bediener verdeckte Bereiche können so effizient bestimmt werden, um diese in einem weiteren Schritt mit dem Umfelderfassungssensor des unbemannten Flugkörpers zu erfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines für den Bediener von einem Fremdobjekt verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld aufweisen. Der verdeckte Bereich kann in der Sichtbarkeitskarte bestimmt werden, welche mindestens einen für den Bediener der Arbeitsmaschine von dem Fremdobjekt verdeckten Bereich aufweist. Bei dem Fremdobjekt kann es sich um eine weitere Arbeitsmaschine oder ein weiteres Objekt handeln. Der Schritt des Bestimmens des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs kann somit basierend auf dem bestimmten und von dem Fremdobjekt verdeckten Bereich durchgeführt werden. Auch durch ein Fremdobjekt für den Bediener verdeckte Bereiche können so effizient bestimmt werden, um diese in einem weiteren Schritt mit dem Umfelderfassungssensor des unbemannten Flugkörpers zu erfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen eines Blickfelds des Bedieners in dem Arbeitsumfeld aufweisen. Das Blickfeld des Bedieners kann sensorisch erfasst werden oder auf einem angenommenen Blickfeld basieren. Außerhalb des Blickfelds kann der Bediener das Arbeitsumfeld nicht erfassen. Das Blickfeld kann ferner durch Witterungseinflüsse eingeschränkt sein. So kann Nebel oder Staub das Blickfeld einschränken, wobei die Einschränkung mit dem Umfelderfassungssensor erkannt werden kann. Mit anderen Worten kann der Bediener dort nicht sehen. Sich außerhalb des Blickfelds befindende Bereiche können so effizient bestimmt werden, um diese in einem weiteren Schritt mit dem Umfelderfassungssensor des unbemannten Flugkörpers zu erfassen. Der Schritt des Bestimmens des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs kann somit basierend auf dem bestimmten Blickfeld durchgeführt werden. Wenn zumindest einer der verdeckten Bereiche innerhalb des Blickfelds liegt, kann der nicht sichtbare Bereich auch das Blickfeld zumindest teilweise umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Bestimmens des für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereichs der für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbare Bereich aus einer arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte ausgelesen werden. Bei der arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte kann es sich um die zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebene Sichtbarkeitskarte handeln. Die arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte kann den nicht sichtbaren Bereich in einem Maschinenkoordinatensystem der Arbeitsmaschine aufweisen. Bei der arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte kann es sich um eine für die Arbeitsmaschine vorbestimmte Sichtbarkeitskarte handeln. Die arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte kann auf der Arbeitsmaschine hinterlegt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Arbeitsmaschine ein Arbeitsmittel aufweisen. Bei dem Arbeitsmittel kann es sich um ein Arbeitswerkzeug, ein Arbeitsgerät, eine Arbeitsmaschine oder eine Arbeitsanlage handeln. Das Arbeitsmittel kann mit der Arbeitsmaschine steuerungstechnisch verbunden sein, um die Arbeitsaufgabe mit dem Arbeitsmittel auszuführen. Das Arbeitsmittel kann auf der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Das Arbeitsmittel kann auch ferngesteuert werden, wobei das Arbeitsmittel von der Arbeitsmaschine räumlich getrennt sein kann.
Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Festlegen eines Einsatzbereichs aufweisen, in welchem die Arbeitsmaschine das Arbeitsmittel einsetzen kann. Der Einsatzbereich kann durch das Arbeitsmittel aufgespannt sein. Der Einsatzbereich kann durch einen Bewegungsbereich des Arbeitsmittels aufgespannt sein, in welchem das Arbeitsmittel bewegt werden kann, um die Arbeitsaufgabe auszuführen. Im Schritt des Festlegens des Arbeitsbereichs kann der Arbeitsbereich derart festgelegt werden, dass der Arbeitsbereich den festgelegten Einsatzbereich zumindest teilweise umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Arbeitsmaschine ein Transportgut aufweisen. Bei dem Transportgut kann es sich um ein Arbeitsmaterial oder ein Bauteil handeln. Das Transportgut kann auf der Arbeitsmaschine angeordnet oder von dieser bewegt werden. Bei dem Transportgut kann es sich um eine Ladung der Arbeitsmaschine handeln. Eine Bewegung des Transportguts kann auch von der Arbeitsmaschine gesteuert werden.
Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Festlegen eines Transportbereichs aufweisen, in welchem die Arbeitsmaschine das Transportgut transportieren kann. Im Schritt des Festlegens des Arbeitsbereichs kann der Arbeitsbereich derart festgelegt werden, dass der Arbeitsbereich den festgelegten Transportbereich zumindest teilweise umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Erfassen von Information zum Arbeitsumfelds mit dem Umfelderfassungssensor aufweisen. Das Erfassen der Information kann periodisch durchgeführt werden. Der Schritt des Festlegens des Berührungsbereichs kann basierend auf der erfassten Information durchgeführt werden. Ein Erfassungsfeld des Umfelderfassungssensors kann periodisch vergrößert werden, beispielsweise basierend auf einer periodischen Vergrößerung der Erfassungsentfernung. Eine Vielzahl von Berührungsbereichen können so zuverlässiger erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Festlegen einer Flugbahn des unbemannten Flugkörpers basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Anfliegen des erkannten Berührungsbereichs mit dem unbemannten Flugkörper aufweisen. Bei dem Festlegen der Flugbahn kann es sich um ein Festlegen der Pose des unbemannten Flugkörpers handeln. Das Festlegen der Flugbahn kann einen Zielflugposition aufweisen, welchen der unbemannte Flugkörper anfliegt, um ausgehend von dort den Berührungsbereich erfassen zu können. Die Zielflugposition kann oberhalb des Berührungsbereichs sein. Der unbemannte Flugkörper kann somit den erkannten Berührungsbereich anfliegen, um diesen zu erfassen. Der unbemannte Flugkörper kann somit derart Positionierung werden, dass er den erkannten Berührungsbereich erfassen kann. Der Schritt des Steuerns des unbemannten Flugkörpers kann basierend auf der festgelegten Flugbahn durchgeführt werden. Der Schritt des Steuerns des unbemannten Flugkörpers kann ein Steuern der Flugbahn aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Festlegen eines Erfassungsfelds des Umfelderfassungssensors basierend auf dem erkannten Berührungsbereichs zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor aufweisen. Bei dem Festlegen des Erfassungsbereichs kann es sich um ein Einstellen des Erfassungsbereichs zum Erfassen des Berührungsbereichs handeln. Der Erfassungsbereich kann somit verändert werden, um den erkannten Berührungsbereich zu erfassen. Der Schritt des Steuerns des unbemannten Flugkörpers kann basierend auf dem festgelegten Erfassungsfeld durchgeführt werden. Der Schritt des Steuerns kann ein Festlegen beziehungsweise Einstellen des Erfassungsfelds aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Erkennen einer Vielzahl von potentiellen Berührungsbereichen aufweisen, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein potentielles Berühren eines Objekts durch die Arbeitsmaschine aufweisen kann. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Klassifizieren der potentiellen Berührungsbereiche in mindestens zwei Relevanzklassen aufweisen, welche basierend auf einer Relevanz der potentiellen Berührungsbereiche für das Ausführen der Arbeitsaufgabe festgelegt werden. Bei den Relevanzklassen kann es sich um Wahrscheinlichkeitsklassen handeln, welche basierend auf einer Berührungswahrscheinlichkeit für das Berühren festgelegt werden. Bei den Relevanzklassen kann es sich um Gefährdungsklassen handeln, welche basierend auf einer Kollisionswahrscheinlichkeit für das Kollidieren festgelegt werden. Bei den Relevanzklassen kann es sich auch um Schadensklassen handeln, welche basierend auf einer Schadenswahrscheinlichkeit für einen Schaden an der Arbeitsmaschine oder dem Objekt bei dem Kollidieren festgelegt werden. Der Schritt des Festlegens des Berührungsbereichs kann basierend auf den klassifizierten potentiellen Berührungsbereichen durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Steuern der Arbeitsmaschine zum Vermeiden oder zum Herbeiführen der Berührung basierend auf dem mit dem Umfelderfassungssensor erfassten Berührungsbereich aufweisen. Noch gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Ausgeben eines Steuersignals zum Warnen des Bedieners vor der Berührung oder zum Hinweisen des Bedieners auf die Berührung aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper, welcher einen Umfelderfassungssensor aufweist. Die Steuereinrichtung kann zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann entsprechende Einrichtungen zum Durchführen von mindestens einem der zu dem vorhergehenden Aspekt beschriebenen Verfahrensschritte aufweisen. Die Steuereinrichtung kann ein Überwachungssystem zum automatisierten Überwachen des Arbeitsumfelds der Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper sein.
Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, einen für einen Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereich in dem Arbeitsumfeld zu bestimmen. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, einen Arbeitsbereich, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine ausführbar ist, in dem bestimmten für den Bediener der Arbeitsmaschine nicht sichtbaren Bereich festzulegen. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, einen Berührungsbereich, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts durch die Arbeitsmaschine aufweist, in dem festgelegten Arbeitsbereich festzulegen.
Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, den unbemannten Flugkörper basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor zu steuern.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Arbeitsmaschine, welche eine Steuereinrichtung gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum Überwachen eines Arbeitsumfelds der Arbeitsmaschine mit einem unbemannten Flugkörper aufweist.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Arbeitsmaschine und eine Steuereinrichtung gemäß jeweiliger Ausführungsformen der Erfindung.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Durchführen eines Verfahrens zum Überwachen eines Arbeitsumfelds der Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine Arbeitsmaschine 100, welche eine Steuereinrichtung 110 aufweist. In einem Arbeitsumfeld er Arbeitsmaschine 100 befindet sich ein unbemannter Flugkörper 10, welcher einen Umfelderfassungssensor 20 zum Erfassen des Arbeitsumfelds aufweist. Die Steuereinrichtung 110 ist eingerichtet, den unbemannten Flugkörper 10 zu steuern. Die Steuereinrichtung 110 ist auch eingerichtet, die Arbeitsmaschine 100 zu steuern.
Die in 1 gezeigte Steuereinrichtung 110 ist eingerichtet, das Arbeitsumfeld zu überwachen. Hierfür ist die Steuereinrichtung 110 eingerichtet, die Schritte S1 bis S4 gemäß dem in 2 gezeigten Ablaufdiagramm durchzuführen.
In einem ersten Schritt S1 wird ein für einen Bediener der Arbeitsmaschine 100 nicht sichtbarer Bereich in dem Arbeitsumfeld bestimmt. Der Bediener befindet sich auf der Arbeitsmaschine 100. Der nicht sichtbare Bereich wird von der Steuereinrichtung 110 aus einer Sichtbarkeitskarte ausgelesen. Die Sichtbarkeitskarte enthält einen für den Bediener statische Kartenebene, welche ausgehend von seinem Aufenthaltsort auf der Arbeitsmaschine 100 einen durch diese für den Bediener abgeschatteten und nicht einsehbaren Bereich aufweist. Die Sichtbarkeitskarte enthält auch einen für den Bediener dynamische Kartenebene, welche ausgehend von seinem Aufenthaltsort auf der Arbeitsmaschine 100 einen durch mindestens ein dynamisches Objekt im Arbeitsumfeld abgeschatteten und nicht einsehbaren Bereich aufweist. Der nicht einsehbare Bereich wird aus einer Kombination der beiden Kartenebenen gebildet und von der Steuereinrichtung 110 aus der Sichtbarkeitskarte ausgelesen.
In einem zweiten Schritt S2 wird ein Arbeitsbereich festgelegt, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine 100 ausgeführt wird. Der Arbeitsbereich wird in dem für den Bediener der Arbeitsmaschine 100 nicht sichtbaren Bereich festgelegt. Der Arbeitsbereich wird basierend auf einem Bewegungsbereich eines Arbeitsmittels der Arbeitsmaschine 100 festgelegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Arbeitsbereich basierend auf einem Transportgut der Arbeitsmaschine 100 festgelegt. Das Arbeitsmittel wird von dem Umfelderfassungssensor 20 erfasst und der Arbeitsbereich wird durch den Umriss des Arbeitsmittels festgelegt. Gemäß der weiteren Ausführungsform wird der Arbeitsbereich durch den Umriss des Transportmittels festgelegt.
In einem dritten Schritt S3 wird ein Berührungsbereich festgelegt, in welchem ein zukünftiges Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts 2 durch die Arbeitsmaschine 100 aufweisen wird. Der Berührungsbereich wird in dem festgelegten Arbeitsbereich festgelegt. Das Objekt 2 wird mit dem Umfelderfassungssensor 20 erfasst und der Berührungsbereich wird basierend auf dem erfassten Objekts 2 festgelegt. Das Objekt 2 wird gemäß einer Ausführungsform mit dem Umfelderfassungssensor 20 getrackt und der Berührungsbereich wird basierend auf einer erfassten Bewegungstrajektorie des Objekts 2 festgelegt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Bewegungstrajektorie extrapoliert, um eine zukünftige Bewegung des Objekts 2 festzulegen. Der Berührungsbereich wird entlang der Bewegungstrajektorie beziehungsweise der extrapolierten Bewegungstrajektorie aufgespannt.
In einem vierten Schritt wird der unbemannte Flugkörpers 10 basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor 20 von der Steuereinrichtung 110 gesteuert. Der unbemannten Flugkörper 10 wird derart gesteuert, dass der Umfelderfassungssensor 20 den Berührungsbereich erfasst. In einem weiteren optionalen Schritt wird der von dem Umfelderfassungssensor 20 erfasste Berührungsbereich dem Bediener auf der Arbeitsmaschine 100 angezeigt, um den für ihn nicht sichtbaren Berührungsbereich anzuzeigen und somit sichtbar zu gestalten.
Bezugszeichenliste

2: Objekt
10: unbemannter Flugkörper
20: Umfelderfassungssensor
100: Arbeitsmaschine
110: Steuereinrichtung
S1: Bestimmen nicht sichtbarer Bereich
S2: Festlegen Arbeitsbereich
S3: Festlegen Berührungsbereich
S4: Steuern unbemannter Flugkörper

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine (100) mit einem unbemannten Flugkörper (10), welcher einen Umfelderfassungssensor (20) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: Bestimmen (S1) eines für einen Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs in dem Arbeitsumfeld; Festlegen (S2) eines Arbeitsbereichs, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine (100) ausführbar ist, in dem bestimmten für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereich; Festlegen (S3) eines Berührungsbereichs, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts (2) durch die Arbeitsmaschine (100) aufweist, in dem festgelegten Arbeitsbereich; und Steuern (S4) des unbemannten Flugkörpers (10) basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor (20).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Bestimmens eines für den Bediener von der Arbeitsmaschine (100) verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld, wobei der Schritt des Bestimmens (S1) des für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs basierend auf dem bestimmten verdeckten Bereich durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Bestimmens eines für den Bediener von dem Objekt (2) verdeckten Bereichs in dem Arbeitsumfeld, wobei der Schritt des Bestimmens (S1) des für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs basierend auf dem bestimmten verdeckten Bereich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Bestimmens eines Blickfelds des Bedieners in dem Arbeitsumfeld, wobei der Schritt des Bestimmens (S1) des für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs basierend auf dem bestimmten Blickfeld durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (S1) des für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs der für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbare Bereichs aus einer arbeitsmaschinengebundenen Sichtbarkeitskarte ausgelesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (100) ein Arbeitsmittel aufweist, und dass das Verfahren als weiteren Schritt ein Festlegen eines Einsatzbereichs aufweist, in welchem die Arbeitsmaschine (100) das Arbeitsmittel einsetzt, wobei im Schritt des Festlegens (S2) des Arbeitsbereichs der Arbeitsbereich derart festgelegt wird, dass der Arbeitsbereich den festgelegten Einsatzbereich zumindest teilweise umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (100) ein Transportgut aufweist, und dass das Verfahren als weiteren Schritt ein Festlegen eines Transportbereichs aufweist, in welchem die Arbeitsmaschine (100) das Transportgut transportiert, wobei im Schritt des Festlegens (S2) des Arbeitsbereichs der Arbeitsbereich derart festgelegt wird, dass der Arbeitsbereich den festgelegten Transportbereich zumindest teilweise umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Erfassens von Information zum Arbeitsumfelds mit dem Umfelderfassungssensor (20), wobei der Schritt des Festlegens (S3) des Berührungsbereichs basierend auf der erfassten Information durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Festlegens einer Flugbahn des unbemannten Flugkörpers (10) basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Anfliegen des erkannten Berührungsbereichs mit dem unbemannten Flugkörper (10), wobei der Schritt des Steuerns (S4) des unbemannten Flugkörpers (10) basierend auf der festgelegten Flugbahn durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Festlegens eines Erfassungsfelds des Umfelderfassungssensors (20) basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor (20), wobei der Schritt des Steuerns (S4) des unbemannten Flugkörpers (10) basierend auf dem festgelegten Erfassungsfeld durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Erkennens einer Vielzahl von potentiellen Berührungsbereichen, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein potentielles Berühren eines Objekts (2) durch die Arbeitsmaschine (100) aufweist, Klassifizieren der potentiellen Berührungsbereiche in mindestens zwei Relevanzklassen, welche basierend auf einer Relevanz der potentiellen Berührungsbereiche für das Ausführen der Arbeitsaufgabe festgelegt werden, wobei der Schritt des Festlegens (S3) des Berührungsbereichs basierend auf den klassifizierten potentiellen Berührungsbereichen durchgeführt wird.
Steuereinrichtung (110) zum Überwachen eines Arbeitsumfelds einer Arbeitsmaschine (100) mit einem unbemannten Flugkörper (10), welcher einen Umfelderfassungssensor (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (110) eingerichtet ist, einen für einen Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereichs in dem Arbeitsumfeld zu bestimmen; einen Arbeitsbereich, in welchem eine Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine (100) ausführbar ist, in dem bestimmten für den Bediener der Arbeitsmaschine (100) nicht sichtbaren Bereich festzulegen; einen Berührungsbereich, in welchem ein Ausführen der Arbeitsaufgabe ein Berühren eines Objekts (2) durch die Arbeitsmaschine (100) aufweist, in dem festgelegten Arbeitsbereich festzulegen; und den unbemannten Flugkörper (10) basierend auf dem erkannten Berührungsbereich zum Erfassen des Berührungsbereichs mit dem Umfelderfassungssensor (20) zu steuern.
Arbeitsmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (100) eine Steuereinrichtung (110) nach Anspruch 12 zum Überwachen eines Arbeitsumfelds der Arbeitsmaschine (100) mit einem unbemannten Flugkörper (10) aufweist.