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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren oder einer Vorrichtung zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld sowie einer Arbeitsmaschine nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Es sind Schutzzonen, Gefahrenzonen und Warnzonen für Arbeitsmaschinen bekannt. Ferner sind Kartierungen von Umgebungen auf Basis von Fahrzeuginformationen bekannt, sowie Warnhinweise, die im Bereich einer Arbeitsmaschine auf einen Boden projiziert werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld und eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Vorteilhafterweise kann ein Arbeitsauftrag einer Arbeitsmaschine sicher und zuverlässig ausgeführt werden.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Einlesens von Fusionskartendaten, einen Schritt des Bestimmens eines Steuersignals und einen Schritt des Ausgebens des Steuersignals. Im Schritt des Einlesens repräsentieren die Fusionskartendaten eine aus mindestens zwei maschinenbezogenen Einzelkarten fusionierte Karte des Arbeitsumfeldes. Dabei weist die fusionierte Karte Informationen über einen geschützten Umgebungsbereich hinsichtlich einer Annäherung an die Arbeitsmaschine und über einen geschützten weiteren Umgebungsbereich hinsichtlich einer Annäherung an die weitere Arbeitsmaschine in dem Arbeitsumfeld auf. Im Schritt des Bestimmens wird das Steuersignal unter Verwendung der Fusionskartendaten bestimmt. Dabei repräsentiert das Steuersignal zumindest einen Steuerparameter für die Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ für die weitere Arbeitsmaschine. Im Schritt des Ausgebens wird das Steuersignal an eine Schnittstelle zu mindestens einer Betriebseinrichtung der Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ der weiteren Arbeitsmaschine ausgegeben, um die Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ die weitere Arbeitsmaschine zu betreiben.
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Bei der Arbeitsmaschine und der weiteren Arbeitsmaschine kann es sich um eine Landwirtschaftsmaschine, eine Baumaschine, ein Flugfeldfahrzeug oder eine ähnliche Arbeitsmaschine handeln. Das Arbeitsumfeld kann beispielsweise ein Umfeld repräsentieren, in dem die Arbeitsmaschine einen Arbeitsauftrag ausführen kann, beispielsweise eine Halle oder ein Feld. Die weitere Arbeitsmaschine kann in demselben Arbeitsumfeld einen eigenen Arbeitsauftrag ausführen. Um die Arbeitsmaschine und die weitere Arbeitsmaschine betreiben zu können, ohne dass sie sich in ihrem Arbeitsauftrag gegenseitig behindern, können die Fusionskartendaten verwendet werden. Die Fusionskartendaten können mindestens zwei Einzelkarten umfassen. Dabei kann eine Einzelkarte Informationen über den Umgebungsbereich der Arbeitsmaschine enthalten und eine weitere Einzelkarte kann Informationen über den weiteren Umgebungsbereich der weiteren Arbeitsmaschine enthalten. Der Umgebungsbereich kann eine Schutzzone, eine Gefahrenzone und eine Warnzone umfassen und der weitere Umgebungsbereich kann eine weitere Schutzzone, eine weitere Gefahrenzone und eine weitere Warnzone umfassen.
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Beispielsweise können die Fusionskartendaten von einer Schnittstelle zu einer Speichereinrichtung eingelesen werden, die beispielsweise in einer der Arbeitsmaschinen oder in einer maschinenexternen Zentraleinrichtung angeordnet sein kann. Die Fusionskartendaten können von einer mit einer der Arbeitsmaschinen oder mit einer maschinenexternen Zentraleinrichtung datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise Funk oder WLAN, eingelesen werden. Die Schnittstelle, an welche das Steuersignal im Schritt des Ausgebens ausgegeben werden kann, kann eine maschineninterne Schnittstelle mindestens einer der Arbeitsmaschinen oder eine Kommunikationsschnittstelle mindestens einer der Arbeitsmaschinen und zusätzlich oder alternativ einer maschinenexternen Zentraleinrichtung sein. Der hier vorgestellte Ansatz kann auch als ein situationsbedingter Umgang mit Warn-, Gefahren- und Schutzzonen von mobilen Arbeitsmaschinen verstanden werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Einlesens von Einzelkartendaten umfassen, die eine maschinenbezogene Einzelkarte der Arbeitsmaschine repräsentieren können. Die Einzelkartendaten können Informationen über die Arbeitsmaschine und deren Umgebung enthalten. Die Einzelkartendaten können von einer mit einer maschineninternen Speichereinrichtung datenübertragungsfähig verbundenen Schnittstelle der Arbeitsmaschine oder von einer mit der Arbeitsmaschine datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle einer maschinenexternen Zentraleinrichtung eingelesen werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Abrufens von weiteren Einzelkartendaten umfassen, die eine maschinenbezogene weitere Einzelkarte der weiteren Arbeitsmaschine repräsentieren können. Die weiteren Einzelkartendaten können Informationen über die weitere Arbeitsmaschine und deren Umgebung enthalten. Die weiteren Einzelkartendaten können von einer mit der weiteren Arbeitsmaschine datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle der Arbeitsmaschine oder einer maschinenexternen Zentraleinrichtung abgerufen werden. Vorteilhafterweise können die weiteren Einzelkartendaten mit der Arbeitsmaschine geteilt werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Erzeugens der Fusionskartendaten unter Verwendung der Einzelkartendaten und der weiteren Einzelkartendaten umfassen. Vorteilhafterweise kann somit eine fusionierte Karte erstellt werden, die von den Arbeitsmaschinen genutzt werden kann, um einen Arbeitsauftrag zuverlässig und sicher ausführen zu können.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Schätzens von geschätzten weiteren Einzelkartendaten, die eine maschinenbezogene weitere Einzelkarte der weiteren Arbeitsmaschine repräsentieren, unter Verwendung von Sensordaten mindestens eines Umfeldsensors umfassen. Der Umfeldsensor kann beispielsweise als eine Kamera, ein Lidar-Sensor, ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann der Umfeldsensor ein ohnehin in der Arbeitsmaschine verbauter Sensor sein und zuverlässig Sensordaten bereitstellen, mit denen die weiteren Einzelkartendaten geschätzt werden können. Der Schritt des Schätzens kann beispielsweise ausgeführt werden, wenn der Schritt des Abrufens aufgrund einer ausgefallenen Datenverbindung zu der weiteren Arbeitsmaschine nicht möglich ist.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Erzeugens der Fusionskartendaten unter Verwendung der Einzelkartendaten und der geschätzten weiteren Einzelkartendaten umfassen. Vorteilhafterweise kann somit die fusionierte Karte auch dann erstellt werden, wenn eine Datenverbindung zwischen Arbeitsmaschinen ausgefallen oder unmöglich ist.
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Im Schritt des Erzeugens kann den Einzelkartendaten ein Gewichtungswert und den im Schritt des Schätzens geschätzten weiteren Einzelkartendaten ein weiterer Gewichtungswert zugeordnet werden. Dabei kann der weitere Gewichtungswert geringer oder kleiner sein als der Gewichtungswert. Den Schritt des Abrufens abgerufenen weiteren Einzelkartendaten kann ein zusätzlicher Gewichtungswert zugeordnet werden, der größer als der weitere Gewichtungswert ist. Die Fusionskartendaten können unter Verwendung der Gewichtungswerte erzeugt werden. Der weitere Gewichtungswert kann geringer als der Gewichtungswert sein, womit berücksichtigt werden kann, dass die weiteren Einzelkartendaten geschätzt wurden. Der zusätzliche Gewichtungswert kann innerhalb eines Toleranzbereichs dem Gewichtungswert entsprechen, womit berücksichtigt werden kann, dass die weiteren Einzelkartendaten abgerufen wurden.
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Im Schritt des Einlesens der Fusionskartendaten kann die fusionierte Karte Informationen über aktuelle Betriebsdaten der Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ der weiteren Arbeitsmaschine, über einen aktuellen Arbeitsauftrag der Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ der weiteren Arbeitsmaschine, über zumindest ein erfasstes Objekt in dem Arbeitsumfeld und zusätzlich oder alternativ über zumindest einen vordefinierten Maschinenparameter der Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ der weiteren Arbeitsmaschine aufweisen. Eine Information über zumindest ein erfasstes Objekt in dem Arbeitsumfeld kann von einer Schnittstelle zu mindestens einem Umfeldsensor erhalten werden, der in zumindest einer Arbeitsmaschine in dem Arbeitsumfeld und zusätzlich oder alternativ stationär in dem Arbeitsumfeld angeordnet sein kann. Somit können Arbeitsaufträge unter Verwendung der fusionierten Karte für die jeweiligen Arbeitsmaschinen derart angepasst werden, dass beispielsweise Kollisionen von Arbeitsmaschinen verhindert werden können.
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Im Schritt des Bestimmens des Steuersignals kann der zumindest eine Steuerparameter ein Anpassen eines Arbeitsauftrags, ein Durchführen zumindest einer Warnmaßnahme und zusätzlich oder alternativ ein Ausführen einer Maßnahme zur Kollisionsvermeidung bewirken. Vorteilhafterweise können die Arbeitsmaschinen somit einen oder mehrere Arbeitsaufträge zuverlässig, sicher und koordiniert ausführen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder einer Vorrichtung implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Die Vorrichtung kann Teil der Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ Teil einer maschinenexternen Zentraleinrichtung sein. Hierbei kann zumindest eine Teilmenge von Einrichtungen der Vorrichtung in der Arbeitsmaschine angeordnet sein und kann zusätzlich oder alternativ zumindest eine Teilmenge von Einrichtungen der Vorrichtung in einer maschinenexternen Zentraleinrichtung angeordnet sein.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Es wird ferner eine Arbeitsmaschine vorgestellt, die mindestens eine Betriebseinrichtung und eine Ausführungsform einer hierin genannten Vorrichtung aufweist, wobei die mindestens eine Betriebseinrichtung und die Vorrichtung signalübertragungsfähig miteinander verbunden sind.
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Es wird zudem ein Arbeitssystem vorgestellt, das zumindest eine Arbeitsmaschine, eine Zentraleinrichtung und eine Ausführungsform einer hierin genannten Vorrichtung aufweist, wobei die zumindest eine Arbeitsmaschine und die Zentraleinrichtung zum Einsatz in einem gemeinsamen Arbeitsumfeld vorgesehen sind, wobei Einrichtungen der Vorrichtung als Teil der zumindest einen Arbeitsmaschine und zusätzlich oder alternativ als Teil der Zentraleinrichtung ausgeführt sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Vorteilhaft ist insbesondere ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen, und/oder die bewirken, dass eine vorstehend beschriebene Vorrichtung, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausführt.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Arbeitsumfeldes zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in dem Arbeitsumfeld;
- 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Bevor nachfolgend auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, sollen zunächst Hintergründe und Grundlagen von Ausführungsbeispielen kurz erläutert werden: In Normen, wie beispielsweise der DIN EN ISO 18497, werden die Begriffe Gefahrenbereich und Warnbereich für eine gestaffeltes Zonenkonzept, sowie daraus resultierende Folgen, auch Warnhinweise, akustische Signale wie Hupen, Lichtsignale, für einen sicheren Betriebszustand formuliert. Insbesondere in der industriellen Automation bzw. der mobilen Robotik gibt es Konzepte bezüglich der Gestaltung von Schutz und Warnzonen. Die Kartierung von Umgebungen ist ein eigener Entwicklungsbereich in der Technik. Kartierungen auf Basis von Lidar-Informationen und/oder auf Basis von Fahrzeuginformationen sind im Bereich der SLAM-Kartenerstellung bekannt (SLAM = Simultaneous Localization and Mapping; simultane Positionsbestimmung und Kartierung). Hierbei geht es vorrangig um statische Elemente eines Umfeldes. Diese Techniken werden beispielsweise bei Putz- und Mährobotern eingesetzt. Auch auf den Boden projizierte Warnhinweise sind bekannt. SLAM enthält auch einen Positionierungsanteil. Der Algorithmus bietet die Möglichkeit, anhand vorangegangener Messzyklen eine relative Bewegung einer Arbeitsmaschine zu ermitteln, z. B. durch einen Vergleich einer aktuellen Messung und einer Messung vor beispielsweise 1 Sekunde. Bei den hierin beschriebenen Arbeitsmaschinen, Verfahren und Vorrichtungen kann auch GNSS (global navigation satellite system; globales Navigationssatellitensystem) mit und ohne Korrekturdaten für die Lokalisierung eingesetzt werden. Bei GNSS kommen häufig erweiterte Systeme zum Einsatz, bei denen eine Fusion der Position mit Lagesensoren, Beschleunigungssensoren und Magnetfeld-/ Kompasssensoren zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit vorgenommen wird. Auch eine Fusionierung von mittels SLAM und GNSS erhaltener Position kann vorgenommen werden. Ein Positionssignal kann somit ein Eingangssignal für hierin beschriebene Verfahren und Vorrichtungen sein. Es geht bei einem solchen Positionssignal um die Lokalisierung bzw. Position der Arbeitsmaschinen.
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Unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren werden eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine gemäß Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Arbeitsumfelds 110 zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine 100 in dem Arbeitsumfeld 110.
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Die Arbeitsmaschine 100 und eine weitere Arbeitsmaschine 105 sind beispielhaft in dem Arbeitsumfeld 110 angeordnet und ausgebildet, um mindestens einen Arbeitsauftrag auszuführen. Beispielsweise führt jede Arbeitsmaschine 100, 105 einen eigenen Arbeitsauftrag aus. Dabei ist jede der Arbeitsmaschinen 100, 105 beispielsweise als eine Landwirtschaftsmaschine, eine Baumaschine, ein Flugfeldfahrzeug, als ein Schneefahrzeug oder eine ähnliche selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildet. Die mindestens eine Arbeitsmaschine 100, hier die Arbeitsmaschine 100 und die weitere Arbeitsmaschine 105, ist ausgebildet, um Arbeitsaufträge in dem Arbeitsumfeld 110 auszuführen. Das Arbeitsumfeld 110 kann ein offenes Umfeld oder ein geschlossenes Umfeld mit vordefinierten Grenzen sein, wie beispielsweise eine Werkshalle, ein Grundstück oder dergleichen.
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Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist für jede Arbeitsmaschine 100, 105 je ein Umgebungsbereich 115, 120 festgelegt. Dabei umfasst der Umgebungsbereich 120 für die Arbeitsmaschine 100 beispielhaft eine Schutzzone 130, eine Gefahrenzone 140 und eine Warnzone 150. Der weitere Umgebungsbereich 115 für die weitere Arbeitsmaschine 105 umfasst eine weitere Schutzzone 125, eine weitere Gefahrenzone 135 und eine weitere Warnzone 145.
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Die Anordnung der Schutzzonen 125, 130, der Gefahrenzonen 135, 140 und der Warnzonen 145, 150 sind lediglich beispielhaft dargestellt. Ebenso die Form der Zonen 125, 130, 135, 140, 145, 150, die sich in Abhängigkeit von einer Bewegung der Arbeitsmaschinen 100, 105 und/oder von Arbeitsaufträgen ändert oder ändern kann.
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Von der Arbeitsmaschine 100 sind lediglich beispielhaft eine Betriebseinrichtung 160 und eine Sensoreinrichtung 170 gezeigt. Von der weiteren Arbeitsmaschine 105 sind lediglich beispielhaft eine weitere Betriebseinrichtung 155 und eine weitere Sensoreinrichtung 165 gezeigt. Zumindest die Arbeitsmaschine 100 umfasst ferner mindestens eine Teilmenge von Einrichtungen einer Vorrichtung zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine 100, 105 in dem Arbeitsumfeld 110. Auf die Vorrichtung zum Betreiben bzw. Betriebsvorrichtung wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen. Die Betriebsvorrichtung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 in der Darstellung weggelassen. Die Sensoreinrichtung 170 und die weitere Sensoreinrichtungen 165 zum Beispiel jeweils als Umfeldsensoren ausgeführt und können somit auch als Umweltsensoren bezeichnet werden.
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Die Arbeitsmaschine 100 verwaltet beispielsweise eine Einzelkarte, die durch Einzelkartendaten 180, also Informationen mindestens über den Umgebungsbereich 120, repräsentiert ist. Die weitere Arbeitsmaschine 105 verwaltet beispielhaft eine weitere Einzelkarte, die durch weitere Einzelkartendaten 182, also Informationen mindestens über den weiteren Umgebungsbereich 115, repräsentiert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Arbeitsmaschinen 100, 105 signalübertragungsfähig miteinander verbunden, um die Einzelkartendaten 180, 182 miteinander zu teilen, beispielsweise Informationen über den jeweiligen aktuellen Arbeitsauftrag, Informationen über die jeweilige Arbeitsmaschine 100, 105 etc. Die Einzelkarten werden beispielsweise unter anderem mittels der jeweiligen Sensoreinrichtung 165, 170 erfasst oder generiert.
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Die mindestens eine Arbeitsmaschine 100 und/oder 105 ist zusätzlich oder alternativ signalübertragungsfähig mit einer externen Zentraleinrichtung 175 verbunden. Die Zentraleinrichtung 175 ist in dem Arbeitsumfeld 110 angeordnet. Die Zentraleinrichtung 175 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest eine Teilmenge von Einrichtungen der hierin genannten Betriebsvorrichtung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Arbeitsmaschine 100 und/oder 105 ausgebildet, um die Einzelkartendaten 180 und/oder 182 an die externe Zentraleinrichtung 175 weiterzuleiten oder zum Weiterleiten bereitzustellen.
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In Betrieb der mindestens einen Arbeitsmaschine 100, 105 und der Zentraleinrichtung 175 ist die Betriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die folgenden Schritte zu bewirken. Es werden unter Verwendung der Einzelkartendaten 180, 182 Fusionskartendaten 184 erzeugt, die eine fusionierte Karte repräsentieren. Die Fusionskartendaten 184 werden mittels der Vorrichtung entweder in der externen Zentraleinrichtung 175 oder in einer der Arbeitsmaschinen 100, 105 erzeugt. Unter Verwendung der Fusionskartendaten 184 wird die Arbeitsmaschine 100 und/oder die weitere Arbeitsmaschine 105 angesteuert. Dazu wird von der Vorrichtung ein Steuersignal 186 an die jeweilige Betriebseinrichtung 155, 160 der Arbeitsmaschine 100, 105 ausgegeben. Die Fusionskartendaten 184 enthalten Informationen über beide Arbeitsmaschinen 100, 105, beispielsweise über deren Arbeitsauftrag. Unter Verwendung der Fusionskartendaten 184 führt beispielsweise die Arbeitsmaschine 100 ihren Arbeitsauftrag aus, ohne dabei die weitere Arbeitsmaschine 105 zu behindern, indem die Arbeitsmaschine 100 beispielsweise den Umgebungsbereich 115 der weiteren Arbeitsmaschine 100 meidet.
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In anderen Worten ausgedrückt ist ein sicherer Betrieb eine der Hauptherausforderungen von teil- und vollautomatisierten mobilen Arbeitsmaschinen 100, 105. Der Umgang mit und das Vermeiden von Situationen mit Gefahrenpotential sind hierbei Schlüsselkriterien für den störungsfreien, unterbrechungsfreien und daraus resultierenden effizienten Betrieb der Arbeitsmaschinen 100, 105. Bei dem hier vorgestellten Ansatz geht es unter anderem um ein Vorgehen, bei dem die Warnzone 150, die Schutzzone 130 und die Gefahrenzone 140, die auch als Sicherheitszonen bezeichnet werden können, um die Arbeitsmaschine 100, sowie um Objekte in der Umgebung, erstellt werden. Daraus wird eine situative Bewertung vorgenommen und das Verhalten angepasst. Hierzu werden Informationen der Arbeitsmaschinenbewegung, des Arbeitsauftrages der Arbeitsmaschine 100, der Objekte sowie eines Arbeitsplanungssystems einbezogen. Beim Einsatz von mehreren automatisierten Arbeitsmaschinen 100, 105 werden durch Kollaboration gemeinsame Warn- und Gefahrenzonen sowie zusätzliche Schutzzonen entwickelt.
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Der hier vorgestellte Ansatz beschäftigt sich mit dem Umgang von Warnzonen 145, 150 und Gefahrenzonen 135, 140 sowie Schutzzonen 125, 130 von kollaborierenden mobilen Arbeitsmaschinen 100, 105. Kollaborierende mobile Arbeitsmaschinen 100, 105 nutzen gemeinsame Warn- und Gefahrenzonen. Neben den Warn- und Gefahrenzonen 135, 140, 145, 150 werden zusätzlich je Maschine individuelle Schutzzonen 125, 130 definiert, in denen auch „befreundete“ kollaborierende Maschinen nicht akzeptiert werden. Das Zusammenfassen und methodische Erstellen von Warn- und Gefahrenzonen 135, 140, 145, 150 ist eine der Kernfunktionalitäten des hier vorgestellten Ansatzes. Die Verhinderung von Gefahrensituationen durch situative Anpassung der Maschinenbewegung und Überplanung der Arbeitsaufträge ist eine weitere Kernfunktionalität des hier vorgestellten Ansatzes.
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Für jede Arbeitsmaschine 100, 105 wird eine Einzelkarte erstellt, die auch als individuelle maschinenbezogene Karte bezeichnet werden kann. Diese enthält die Warnzone 150, Gefahrenzone 140 und Schutzzone 130 der Arbeitsmaschine 100 sowie die Objektinformationen, wie beispielsweise andere Arbeitsmaschinen, Personen, statische Objekte etc., für die ebenfalls die Warn-, Gefahren- und Schutzzonen ermittelt werden. Diese Einzelkarte wird mit anderen kollaborierenden Arbeitsmaschinen/Systemen geteilt. Alle verfügbaren Einzelkarten werden zu einer gemeinsamen Karte fusioniert. Dieser Vorgang wird zentral, beispielsweise in der Zentraleinrichtung 175, oder auf jeder Arbeitsmaschine 100, 105 ausgeführt. Für alle weiteren Bewertungen der Situation, zum Beispiel bezüglich Bewegung und/oder Arbeitsprozess, wird die fusionierte Karte verwendet.
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Die Arbeitsmaschinen 100, 105, die auch als kollaborierende Fahrzeuge bezeichnet werden können, tauschen bidirektional und/oder über Datenbanken folgende Informationen aus: einen aktuellen Status, einen geplanten Arbeitsauftrag, detektierte Objekte und Maschinenparameter. Der aktuelle Status umfasst beispielsweise Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, also Kartenkurs bzw. Heading, Arbeitsstatus, Maschinenabmaße bzw. Schutzzonenmaße. Dies ist gerade bei Maschinen wie Baggern mit änderbaren und/oder beweglichen Arbeitswerkzeugen wie einem Baggerarm wichtig. Ferner zählen dazu aktuelle/geplante Warn- und Gefahrenzone, Priorität des aktuellen oder folgenden Arbeitsprozesses, etc. Der geplante Arbeitsauftrag umfasst beispielsweise Trajektorie und/oder Parameter des Arbeitsschrittes, zum Beispiel Abladeflächen. Über die detektierten Objekte bestehen beispielsweise Informationen wie Identifikator, zum Beispiel Maschinename bzw. Maschinen-ID einer bekannten kollaborierenden Maschine, Klassifikation, Position, Abmaße bzw. Schutzzonenmaße, geplante und/oder geschätzte Trajektorie, Detektionsgüte, Trackingdauer, aktuelle und/oder geplante Warn- und Gefahrenzone. Als Maschinenparameter dienen beispielsweise Höchstgeschwindigkeit, maximaler Lenkeinschlag und/oder Bewegungsart.
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Die Einzelkarte der Arbeitsmaschine 100 wird folgendermaßen erstellt: Die Warnzone 150, die Gefahrenzone 140 und die Schutzzone 130 der Arbeitsmaschine 100 werden anhand der geplanten Trajektorie und den notwendigen Bremswegen sowie Kriterien, zum Beispiel Sensorsichtweiten, Abdeckung durch Objekte bzw. Einsehbarkeit in das Umfeldes der geplanten Trajektorie, für zu erwartende Objekte im Umfeld ermittelt. Typischerweise ist die Form der Zonen birnenförmig oder schlauchförmig mit Ausrichtung zur Fahrtrichtung. Das bedeutet, dass die Ausdehnung in Fahrtrichtung deutlich größer ist als zu den Seiten oder gegen die Fahrtrichtung. Die Form ist auch vom Maschinentyp abhängig und kann jede beliebige Form annehmen.
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Die Warn-, Gefahren- und Schutzzonen der erkannten Objekte, zum Beispiel Personen, statische Objekte, andere Maschinen, werden unter Berücksichtigung der Güte der detektierten Objekte ermittelt. Je länger und stabiler ein Objekt mit Hilfe der Zeithistorie getrackt bzw. verfolgt wurde, desto genauer ist in der Regel die geschätzte Position, Trajektorie und Abmaße des Objekts. Ist die Güte hoch, kann die Sicherheitszone des Objektes enger gewählt werden. Die Warnzone 145, die Gefahrenzone 135 und die Schutzzone 125 der weiteren Arbeitsmaschine 105, die auch als kooperierende Maschinen bezeichnet werden kann, werden im Fusionierungsschritt aus den geteilten Karten bzw. Einzelkarten übernommen. Ist die weitere Arbeitsmaschine 105 auch durch den Sensor erfasst worden, werden die geschätzten Informationen überschrieben. Für Arbeitsprozesse, wie beispielsweise das Entladen von Materialien, werden vor der Durchführung des Arbeitsprozesses Prozesszonen angelegt. Die Prozesszonen sind von anderen Arbeitsmaschinen zu meiden. Die Zone wird beispielsweise durch ein Materialflussmodell geschätzt.
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Sind die Warnzone 145, die Gefahrenzone 135 und die Schutzzone 125 der weiteren Arbeitsmaschine 105, die auch als kooperierende manuelle Maschine bezeichnet werden kann, nicht verfügbar, zum Beispiel durch Ausfall der Datenverbindung, oder die weitere Arbeitsmaschine 105 unterstützt die Funktion zum Datenaustausch nicht, werden die Informationen der weiteren Arbeitsmaschine 105 teilweise geschätzt, oder aus einer Datenbank bezogen. Zum einen werden Umfeldsensoren, wie zum Beispiel Kameras, Lidar Sensoren und Radarsensoren verwendet, um den aktuellen Status der weiteren Arbeitsmaschine 105, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Fahrtrichtung zu schätzen. Durch Trackingverfahren kann die Trajektorie der weiteren Arbeitsmaschine 105 geschätzt werden. Je länger eine Historie zum Bewegungsprofil verfügbar ist, desto genauer und länger in die Zukunft erfolgt die Schätzung. Zum anderen werden verschiedene Parameter, wie Maschinenabmessungen, Modell, Höchstgeschwindigkeit, maximaler Lenkeinschlag und Bewegungsart aus einer hinterlegten Datenbank und/oder direkt zwischen den Arbeitsmaschinen 100, 105, zum Beispiel durch passive und/oder aktive Transponder, zur Verfügung gestellt. Falls die Arbeitsmaschine 100 über Umfeldsensorik oder andere Kommunikationstechniken verfügt, erfolgt die Klassifizierung hierüber.
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Sind bei der Zusammenarbeit in dem Arbeitsumfeld 110 sowohl autonom betriebene Arbeitsmaschinen, als auch manuell geführte Arbeitsmaschinen im Einsatz, werden die Informationen der autonomen Maschinen und der manuell geführten Maschine ausgetauscht, um den menschlichen Maschinenführer zu unterstützen. Die Informationen, z. B. die Einzelkarte, der autonomen Arbeitsmaschine, wie zum Beispiel geplante Trajektorie, Geschwindigkeit, Arbeitsauftrag, Status etc. werden zu der manuell geführten Arbeitsmaschine übertragen und beispielsweise auf einem Display angezeigt. Der Informationsaustausch erfolgt auch von der manuell geführten Arbeitsmaschine zur autonomen Arbeitsmaschine sowie zwischen manuell geführten Arbeitsmaschinen. Der Informationsaustausch erfolgt hierbei direkt zwischen den Arbeitsmaschinen, datenbankbasiert, über ein Gateway oder mittels einer indirekten Datenermittlung, wie zuvor beschrieben bei Ausfall der Datenverbindung, etc. Je nach Art der Datenermittlung wird den Daten mehr oder weniger vertraut. Daten basierend auf einer aktiven Datenübermittlung werden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit versehen als Daten, die auf einer Sensorschätzung basieren.
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Diese Informationen ermöglichen es dem Maschinenführer, auf die unterschiedlichen Situationen vorrausschauend reagieren zu können. Zum Beispiel für die Optimierung seiner eigenen Arbeitsabläufe, oder die Vermeidung bzw. frühzeitiges Erkennen von Gefahrensituationen. Der Maschinenführer adaptiert sein Verhalten an die autonome Maschine, so dass ein reibungsfreierer Ablauf entsteht bzw. weniger Störungen auftreten. Hierbei kann der Maschinenführer durch ein Informationssystem wie beispielweise eine Bildschirmanzeige unterstützt werden. Das Informationssystem stellt Informationen über die autonomen Maschinen (Position, geplante Trajektorie, Zonen) in der Umgebung des manuellen Fahrzeuges zur Verfügung.
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Gemäß einer Ausführungsform werden ein oder mehrere der genannten Informationen mittels eines Monitors, eines Smartphones, eines Tabletts, eines Head-Up-Displays, Smart Glasses, etc. an einen Maschinenführer der manuellen oder teilautomatisierten Maschine ausgegeben. Denkbar ist auch, dass bspw. eine Trajektorie der insbesondere autonomen Arbeitsmaschine mittels eines Projektors der insbesondere autonomen Arbeitsmaschine auf eine Umgebung der Arbeitsmaschine projiziert wird. Denkbar ist auch, dass mittels des Projektors von der insbesondere autonomen Arbeitsmaschine erkannte Objekte beleuchtet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Projektor an einer Infrastruktureinrichtung angeordnet und ausgebildet sein, eine Trajektorie und/oder einen Arbeitsbereich und/oder erkannte Objekte im Umfeld einer insbesondere autonomen Arbeitsmaschine anzuzeigen bzw. zu beleuchten. Denkbar ist weiter, dass die Arbeitsmaschine eine in einem Außenbereich der Arbeitsmaschine angeordnetes Ausgabeeinheit, insbesondere Anzeigeeinheit umfasst, die ausgebildet ist, Informationen an Personen und/oder weitere Arbeitsmaschinen im Umfeld der Arbeitsmaschine auszugeben, insbesondere anzuzeigen. Bspw. kann die Ausgabeeinheit im Bereich eines Dachs, insbesondere auf einem Dach der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Hierbei kann die Ausgabeeinheit mehrere Ausgabeelemente umfassen, welche bevorzugt individuell ansteuerbar sind, um unterschiedliche Ausgaben, insbesondere Anzeigen, bspw. von Farben auszugeben. Die Ausgabeeinheit kann bspw. in einer Draufsicht auf die Arbeitsmaschine kreisförmig angeordnet sein. Mittels eines Ausgabeelements kann bspw. eine Art des von der Arbeitsmaschine erkannten Objekts (Bagger, Raupe, Person etc.) und/oder eine Bewegungsrichtung des Objekts relativ zu der Arbeitsmaschine und/oder eine Statusinformation hinsichtlich einer Erkennung des Objekts (aktiv, unterbrochen, Objekt verloren etc.) ausgegeben, insbesondere angezeigt werden. Eine Hintergrundfarbe eines Ausgabeelements kann bspw. in Form der Farben rot, gelb, grün ein ermitteltes Kollisionsrisiko anzeigen (hoch, mittel, gering). Das Ausgabeelement kann bspw. ein Display und/oder ein oder mehrere LED umfassen.
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Bei autonomen Arbeitsmaschinen, wie den Arbeitsmaschinen 100 und 105, werden die Gefahrenzonen um die Arbeitsmaschine, bezogen auf eine kooperierende Arbeitsmaschine, kleiner, also mit einem geringeren Abstand, gestaltet, da mehr Informationen über die kooperierende Arbeitsmaschine vorhanden sind. Zudem wird die berücksichtigte Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einer kooperierenden Arbeitsmaschine reduziert angenommen, da eine Antizipation des menschlichen Maschinenführers erwartet wird.
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Bei der Erstellung der fusionierten Karten ist beispielsweise vorgesehen, dass die Einzelkarte der Arbeitsmaschine 100 priorisiert und ohne zusätzliche Verzögerung verarbeitet wird. Eine Verzögerung ist zu vermeiden, um auf Sensorerkennungen adäquat reagieren zu können. Die Informationen aus den Einzelkarten der Arbeitsmaschine 100 und der weiteren Arbeitsmaschine 105 werden zusammengeführt. Identische Informationen, wie beispielsweise die von Objekten, werden zusammengefasst, andere werden ergänzt. Veraltete Informationen werden aus der Karte entfernt. Bei kollaborierenden Arbeitsmaschinen wird die Einhaltung der Schutzzone jeder Arbeitsmaschine beachtet und gegebenenfalls werden Umplanungen bei der jeweiligen Arbeitsmaschine vorgenommen. Die Priorität des Arbeitsprozesses dient als eines der Kriterien für die Entscheidung darüber, für welche Arbeitsmaschine eine Umplanung erfolgt. Bei Überlappung, Angrenzung oder Unterschreitung eines Mindestabstands (minimaler Überlebensraum) werden Warn- und Gefahrenzonen zusammengefasst.
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Auf Basis der fusionierten Karte wird eine situative Einschätzung getroffen, um Warnmaßnahmen, Kollisionsverhinderungsmaßnahmen und/oder Überplanung des Arbeitsauftrags unter Verwendung des Steuersignals 186 mittels der Betriebseinrichtung 155, 160 zu bewirken bzw. auszuführen.
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Warnmaßnahmen werden ausgeführt, um Kollisionsverhinderungsmaßnahmen und/oder eine Arbeitsprozessunterbrechung zu vermeiden. Mögliche Warnmaßnahmen sind einzeln oder kombiniert einsetzbar. Beispielsweise sind visuelle Projektionen von Markierungen auf dem Boden möglich, um im Umfeld befindliche Personen oder Maschinen auf die Warn- und Gefahrenzone aufmerksam zu machen. Des Weiteren sind akustische Warnsignale und/oder visuelle Warnhinweise an der Arbeitsmaschine möglich. Zusätzlich oder alternativ ist auch ein Anstrahlen von Objekten, zum Beispiel Personen, durch Lichtquellen möglich. Auch sind Warnhinweise an kollaborierende Geräte, zum Beispiel Warneinrichtungen in anderen Arbeitsmaschinen, Handteile für Personen, denkbar. Ein Kriterium für das Auslösen eines Warnhinweises ist beispielsweise die Verletzung von Warnzonen, zum Beispiel wenn sich ein Objekt in der Warnzone 145, 150 befindet oder auch die Überlappung von Warnzonen 145, 150.
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Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung sind zum Beispiel Bremsvorgänge, Beschleunigungsvorgänge oder Lenkvorgänge. Zusätzlich werden beispielsweise Warnmaßnahmen ergriffen. Kollisionsvermeidende Maßnahmen werden zum Beispiel ausgelöst, wenn Objekte in der Gefahrenzone 135, 140 der Arbeitsmaschine, die auch als Fahrzeug bezeichnet werden kann, ermittelt werden, sich Gefahrenzonen 135, 140 überlappen und/oder sich Trajektorien überschneiden.
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Zur Optimierung und Risikominimierung werden die Arbeitsaufträge wie folgt überplant:
- - Bremsvorgänge / Verlangsamungsvorgänge
- - Beschleunigung
- - Veränderung der geplanten Trajektorie
- - Warten
- - Reihenfolge bei der Abarbeitung der Arbeitsaufträge ändern
- - Wechsel des Fahrmodus vom Solo-Fahrmodus in den Lead-/Follower Fahrmodus
- - Im Lead-/Follower Fahrmodus werden beispielsweise die Lead-Maschinen gewechselt.
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Um einen effizienten Ablauf der Arbeitsprozesse zu erreichen, schließen sich Arbeitsmaschinen mit ähnlichen Arbeitsaufträgen anderen Arbeitsmaschinen an. Ziel ist es, die Warn- und Gefahrenzonen von kollaborierenden Arbeitsmaschinen möglichst stark zu überlappen, um nur ein Minimum an Fläche zu belegen. Somit können geringere Abstände als die Warn- und Gefahrenzonen zwischen kollaborierenden automatisierten Arbeitsmaschinen realisiert werden.
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Eingesetzt werden kann die Methode bei allen mobilen Arbeitsmaschinen aus den Bereichen Landwirtschaft, Baumaschinen, Mining, Materialhandling, Flugfeldfahrzeuge, Schneeräumer, Pistenraupen in Skigebieten, Fahrroboter, oder Maschinen, die z. B. mit Assistenz, Teil- oder Vollautomatisierungs-Funktionalitäten ausgerüstet sind.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200 zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld. Dabei entspricht oder ähnelt die Arbeitsmaschine hierbei der Arbeitsmaschine aus 1. Die Vorrichtung 200 entspricht oder ähnelt der unter Bezugnahme auf 1 erwähnten Vorrichtung bzw. Betriebsvorrichtung. Die Vorrichtung 200 ist ausgebildet, um das Verfahren aus 3 oder ein ähnliches Verfahren auszuführen.
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Dazu weist die Vorrichtung 200 eine Einleseeinrichtung 205, eine Bestimmungseinrichtung 210 und eine Ausgabeeinrichtung 215 auf. Zusätzlich weist die Vorrichtung 200 beispielsweise eine weitere Einleseeinrichtung 220, eine Abrufeinrichtung 225, eine optional zusätzlich vorgesehene Schätzeinrichtung 230 und eine Erzeugungseinrichtung 235 auf.
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Die weitere Einleseeinrichtung 220 ist ausgebildet, um die Einzelkartendaten 180 einzulesen. Die Abrufeinrichtung 225 ist ausgebildet, um die weiteren Einzelkartendaten 182 einzulesen. Die Schätzeinrichtung 230 ist ausgebildet, um weitere Einzelkartendaten 240 zu schätzen, beispielsweise unter Verwendung von Sensordaten.
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Die Erzeugungseinrichtung 235 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Einzelkartendaten 180, der weiteren Einzelkartendaten 182 und/oder der weiteren geschätzten Einzelkartendaten 240 Fusionskartendaten 184 zu erzeugen. Die Einleseeinrichtung 205 ist ausgebildet, um die Fusionskartendaten 184 einzulesen. Die Bestimmungseinrichtung 210 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Fusionskartendaten 184 ein Steuersignal 186 zu bestimmen. Die Ausgabeeinrichtung 215 ist ausgebildet, um das Steuersignal 186 auszugeben, beispielsweise an die Betriebseinrichtung der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine, um die Arbeitsmaschine und/oder die weitere Arbeitsmaschine zu betreiben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 200 in der Arbeitsmaschine angeordnet, sodass innerhalb der Arbeitsmaschine die Signale von den entsprechenden Einrichtungen empfangen, verarbeitet und ausgegeben werden. Beispielsweise werden die Einzelkartendaten 180 von einer mit einer maschineninternen Speichereinrichtung datenübertragungsfähig verbundenen Schnittstelle der Arbeitsmaschine eingelesen. Beispielsweise werden die Fusionskartendaten 184 von einer Schnittstelle zu einer Speichereinrichtung eingelesen, die beispielsweise in der Arbeitsmaschine angeordnet ist. Die weiteren Einzelkartendaten 182 werden beispielsweise von einer mit der weiteren Arbeitsmaschine datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle der Arbeitsmaschine abgerufen. Eine Information über zumindest ein erfasstes Objekt in dem Arbeitsumfeld kann von einer Schnittstelle zu mindestens einem Umfeldsensor erhalten werden, der in der Arbeitsmaschine in dem Arbeitsumfeld und zusätzlich oder alternativ stationär in dem Arbeitsumfeld angeordnet ist. Die Schnittstelle, an welche das Steuersignal 186 von der Ausgabeeinrichtung 215 ausgegeben wird, ist hierbei eine maschineninterne Schnittstelle zu mindestens einer Betriebseinrichtung der Arbeitsmaschine.
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Alternativ ist die Vorrichtung 200 in der Zentraleinrichtung angeordnet, sodass innerhalb der Zentraleinrichtung die Signale von den entsprechenden Einrichtungen empfangen, verarbeitet und ausgegeben werden. Beispielsweise werden die Einzelkartendaten 180 von einer mit der Arbeitsmaschine datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle der maschinenexternen Zentraleinrichtung eingelesen. Die weiteren Einzelkartendaten 182 werden von einer mit der weiteren Arbeitsmaschine datenübertragungsfähig verbundenen Kommunikationsschnittstelle der maschinenexternen Zentraleinrichtung abgerufen. Beispielsweise werden die Fusionskartendaten 184 von einer Schnittstelle zu einer Speichereinrichtung eingelesen, die beispielsweise in der maschinenexternen Zentraleinrichtung angeordnet ist. Die Schnittstelle, an welche das Steuersignal 186 von der Ausgabeeinrichtung 215 ausgegeben wird, ist eine Kommunikationsschnittstelle zu der mindestens einen Arbeitsmaschine mit der mindestens einen Betriebseinrichtung.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Einrichtungen der Vorrichtung 200 zum einen Teil in der Arbeitsmaschine und zum anderen Teil in der Zentraleinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist die weitere Einleseeinrichtung 220 in der Arbeitsmaschine angeordnet, um die Einzelkartendaten 180 einzulesen. Die weiteren Einzelkartendaten 182 werden beispielsweise in der Zentraleinrichtung abgerufen, wobei die Abrufeinrichtung 225 in der Zentraleinrichtung angeordnet ist. Ebenfalls werden beispielsweise die geschätzten weiteren Einzelkartendaten 240 von der Schätzeinrichtung 230 geschätzt, die in der Arbeitsmaschine oder in der Zentraleinrichtung angeordnet ist. Die Fusionskartendaten 184 werden gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Zentraleinrichtung erzeugt, genauer gesagt von der Erzeugungseinrichtung 235. In der Arbeitsmaschine wiederum werden beispielsweise die Fusionskartendaten 184 von der Einleseeinrichtung 205 eingelesen. Ansprechend auf die Fusionskartendaten 184 wird ebenfalls in der Arbeitsmaschine mittels der Bestimmungseinrichtung 210 das Steuersignal 186 bestimmt. Die Ausgabe des Steuersignals 186 erfolgt durch die Ausgabeeinrichtung 215 beispielsweise ebenfalls in der Arbeitsmaschine. Alternativ werden die Fusionskartendaten 184 von der Einleseeinrichtung 205 in der Zentraleinrichtung eingelesen. Ansprechend auf die Fusionskartendaten 184 wird ebenfalls in der Zentraleinrichtung mittels der Bestimmungseinrichtung 210 das Steuersignal 186 bestimmt. Die Ausgabe des Steuersignals 186 erfolgt durch die Ausgabeeinrichtung 215 beispielsweise ebenfalls in der Zentraleinrichtung an die mindestens eine Arbeitsmaschine.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Betreiben mindestens einer Arbeitsmaschine in einem Arbeitsumfeld. Dabei entspricht oder ähnelt die Arbeitsmaschine hierbei der Arbeitsmaschine aus einer der hierin beschriebenen Figuren. Das Verfahren 300 zum Betreiben ist hierbei unter Verwendung der Vorrichtung aus einer der hierin beschriebenen Figuren oder einer ähnlichen Vorrichtung ausführbar.
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Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 305 des Einlesens von Fusionskartendaten, einen Schritt 310 des Bestimmens eines Steuersignals und einen Schritt 315 des Ausgebens des Steuersignals. Zusätzlich umfasst das Verfahren 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel einen Schritt 320 des Einlesens von Einzelkartendaten, einen Schritt 325 des Abrufens weiterer Einzelkartendaten, einen Schritt 330 des Schätzens weiterer Einzelkartendaten und/oder einen Schritt 335 des Erzeugens von Fusionskartendaten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 320 des Einlesens die Einzelkartendaten eingelesen. Die Einzelkartendaten repräsentieren beispielsweise eine maschinenbezogenen Einzelkarte der Arbeitsmaschine. Die Einzelkarte weist beispielsweise zumindest Informationen über den in 1 beschriebenen Umgebungsbereich der Arbeitsmaschine auf. Den Einzelkartendaten wird beispielsweise ein Gewichtungswert zugeordnet.
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Im Schritt 325 des Abrufens werden die weiteren Einzelkartendaten abgerufen. Die weiteren Einzelkartendaten repräsentieren beispielsweise eine maschinenbezogene weitere Einzelkarte der weiteren Arbeitsmaschine. Die weitere Einzelkarte weist beispielsweise zumindest Informationen über den in 1 beschriebenen weiteren Umgebungsbereich der weiteren Arbeitsmaschine auf.
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Wenn ein Abrufen der weiteren Einzelkartendaten nicht möglich ist, weil beispielsweise eine Datenverbindung ausgefallen ist, werden im Schritt 330 des Schätzens die weiteren Einzelkartendaten geschätzt. Dies erfolgt beispielsweise unter Verwendung von Sensordaten, die beispielsweise mittels eines Umfeldsensors bzw. der Sensoreinrichtung ermittelt werden. Dabei können der Schritt 325 des Abrufens und der Schritt 330 des Schätzens auch abwechselnd ausgeführt werden, wenn beispielsweise die Datenverbindung in kurzen Abständen ausfällt. Den geschätzten weiteren Einzelkartendaten wird beispielsweise ein weiterer Gewichtungswert zugeordnet, der geringer ist als der Gewichtungswert der Einzelkartendaten oder auch der abgerufenen weiteren Einzelkartendaten.
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Nachdem die Einzelkartendaten eingelesen und die weiteren Einzelkartendaten eingelesen und/oder geschätzt sind, werden in dem Schritt 335 des Erzeugens die Fusionskartendaten unter Verwendung der Einzelkartendaten und unter Verwendung der weiteren Einzelkartendaten und/oder der geschätzten weiteren Einzelkartendaten erzeugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Fusionskartendaten unter Verwendung der Gewichtungswerte erzeugt.
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Die in dem Schritt 335 des Erzeugens erzeugten Fusionskartendaten werden nachfolgend in dem Schritt 305 des Einlesens eingelesen. Dabei repräsentieren die Fusionskartendaten eine aus der Einzelkarte und der weiteren Einzelkarte, in abgerufener und/oder geschätzter Form, fusionierte Karte. Die fusionierte Karte weist Informationen über die Umgebungsbereiche der Arbeitsmaschine und der weiteren Arbeitsmaschine auf. Beispielsweise umfasst die fusionierte Karte Informationen über aktuelle Betriebsdaten der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine, über einen aktuellen Arbeitsauftrag der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine, über zumindest ein erfasstes Objekt in dem Arbeitsumfeld und/oder über zumindest einen vordefinierten Maschinenparameter der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine.
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Nachfolgend wird in dem Schritt 310 des Bestimmens das Steuersignal bestimmt. Das Steuersignal repräsentiert zumindest einen Steuerparamater für die Arbeitsmaschine und/oder die weitere Arbeitsmaschine, oder genauer gesagt für die Betriebseinrichtung der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bewirkt der Steuerparameter ein Anpassen eines Arbeitsauftrags, ein Durchführen zumindest einer Warnmaßnahme und/oder ein Ausführen einer Maßnahme zur Kollisionsvermeidung. Der Schritt 310 des Bestimmens wird unter Verwendung der in dem Schritt 305 des Einlesens eingelesenen Fusionskartendaten ausgeführt.
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Das Steuersignal wird nachfolgend in dem Schritt 315 des Ausgebens an eine Schnittstelle zu mindestens einer Betriebseinrichtung der Arbeitsmaschine und/oder der weiteren Arbeitsmaschine ausgegeben, um die Arbeitsmaschine und/oder die weitere Arbeitsmaschine zu betreiben.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
