DE112020004644T5

DE112020004644T5 - Systeme und verfahren zur autonomenbewegung von material

Info

Publication number: DE112020004644T5
Application number: DE112020004644.3T
Authority: DE
Inventors: Mo Wei
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-06-15
Also published as: CN114945883A; WO2021086619A1; CA3155488A1; US20210124359A1; US11378964B2; AU2020375627A1

Abstract

Ein Verfahren kann die Ermittlung eines Mittelpunkts (204) einer Halde (118) eines Materials (119), wie von einem Sensor (134) erfasst, mit einer auf einer zumindest teilweise autonom gesteuerten Maschine (104) befindlichen Steuerung (136), die Ermittlung einer Vielzahl potenzieller Ladewege um den Mittelpunkt (204) zum Beladen der Maschine (104) mit der Steuerung (136), das Durchführen einer Kostenfunktionsanalyse der Effektivität der potenziellen Ladewege basierend auf zumindest einem Faktor zum Erhalt eines effektivsten Ladeweges mit der Steuerung (136) und das Anweisen der Maschine (104) zur Durchführung eines durch den effektivsten Ladeweg definierten Ladevorgangs beinhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Bewegung von Material. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Systeme und Verfahren zum effizienten Beladen zumindest teilautonomer Maschinen mit Material von einer Halde.
Stand der Technik
Bei einigen Anwendungen werden Erde, Kies, Mineralien, Abraum und/oder anderes Material auf einer Baustelle von einem Ort zu einem anderen bewegt. So kann beispielsweise Material von einem externen Standort ausgehoben und zu einem Arbeitsbereich transportiert werden, um als Baumaterial für eine Arbeitsfläche des Arbeitsbereichs zu dienen. Das Material kann vorübergehend in einer Halde gelagert werden, um es später auf verschiedene Bereiche des Arbeitsbereichs zu verteilen. Eine Maschine, wie eine Lademaschine, kann ein Arbeitsgerät, wie etwa eine Schaufel, mit Material beladen. Das Arbeitsgerät kann mit der Lademaschine gekoppelt und von dieser betätigt werden. Die Maschine kann sich der Materialhalde nähern, in die Materialhalde eingreifen und das Material in die Schaufel einbringen. Eine menschliche Bedienperson kann geschult werden und Erfahrungen sammeln, um zu verstehen, wie das Material am effektivsten in die Schaufel geladen werden kann. Die Beschäftigung einer menschlichen Bedienperson kann jedoch teuer sein und die potenzielle Haftung erhöhen, wenn sich im Arbeitsbereich ein Unfall ereignet. Daher kann eine autonome oder halbautonome Maschine eingesetzt werden, um die Sicherheit im Arbeitsbereich zu erhöhen und die betriebliche Effizienz im Zusammenhang mit der Bewegung der Halde oder des Materials zu verbessern.
Die Lademaschine kann wiederholt von der Materialhalde zur Materialentladezone fahren, bis die gewünschte Materialmenge von der Materialhalde zur Entladezone verlegt wurde. Ein Ladeeingriffspunkt kann als ein Punkt an einer Begrenzung der Halde definiert sein, an dem ein Arbeitsgerät der Lademaschine zum Erhalt einer Materialladung von der Halde in die Halde eingreift. Eine Laderichtung ist die Fahrtrichtung der Lademaschine an dem Eingriffspunkt und kann Richtungen beinhalten, die senkrecht zu einer Fläche der Halde an dem Eingriffspunkt oder in Winkelgraden zu dieser verlaufen. Einige beispielhafte Systeme können autonom oder halbautonom betriebene Lademaschinen einsetzen, die den kürzesten Weg zwischen der Halde und der Entladezone wählen, um einen Ladeeingriffspunkt und/oder die Laderichtung der Halde oder des Materials zu ermitteln. Andere beispielhafte Systeme können eine Richtung senkrecht zu einem Rand der Halde verwenden, um den Ladeeingriffspunkt und/oder die Laderichtung zu ermitteln. Noch andere beispielhafte Systeme können eine Richtung wählen, die auf einen vordefinierten oder willkürlichen Punkt der Halde oder des Materials zeigt, oder eine Richtung wählen, die der aktuellen Ausrichtung der Maschine folgt. Dies kann dazu führen, dass die Halde nachteiligerweise in mehrere, isolierte Halden aufgeteilt wird, die für die Bereinigung verbleiben und zusätzliche Ladevorgänge erfordern, um das Material in die Schaufel der Maschine zu laden. Ferner führt das Anlegen mehrerer isolierter Halden zu einer Verteilung des Materials über einen größeren Bereich des Arbeitsbereichs und zu einer zu dünnen Verteilung auf der Fläche des Arbeitsbereichs, wodurch ein größerer Teil des Materials verloren geht, da das Material möglicherweise nicht von der Maschine erfasst werden kann.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf die Überwindung der oben beschriebenen Defizite gerichtet.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren das Erfassen einer Außenfläche einer Materialhalde mit einem Sensor, das Ermitteln eines Mittelpunkts der Materialhalde basierend auf der erfassten Außenfläche mit einer Steuerung, die sich an einer zumindest teilweise autonom gesteuerten Maschine befindet, das Ermitteln einer Vielzahl möglicher Ladewege um den Mittelpunkt herum zum Beladen der Maschine mit der Steuerung, das Auswählen eines primären Ladeweges aus den möglichen Ladewegen basierend auf einer Kostenfunktionsanalyse mit der Steuerung und das Veranlassen der Maschine, mit der Steuerung einen Ladevorgang durchzuführen, der durch den primären Ladeweg definiert ist, beinhalten.
In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System eine zumindest teilweise autonome Maschine, die zum Fahren entlang einer Arbeitsfläche eines Arbeitsbereichs konfiguriert ist. Die Maschine beinhaltet ein Arbeitsgerät, das für die Aufnahme von Material ausgelegt ist, wenn die Maschine entlang der Arbeitsfläche fährt. Das System beinhaltet ferner einen Sensor, der zur Erfassung einer Außenfläche einer Halde ausgelegt ist, und eine Steuerung, die mit dem Sensor und der Maschine kommuniziert. Die Steuerung ist zur Ermittlung eines Mittelpunkts der Halde basierend auf einer erfassten Außenfläche ausgelegt, zur Ermittlung einer Vielzahl möglicher Ladewege um den Mittelpunkt herum zum Beladen der Maschine und zur Veranlassung der Maschine, einen durch den primären Ladeweg definierten Ladevorgang durchzuführen.
In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein System eine zumindest teilweise autonom gesteuerte Maschine beinhalten, die ein Arbeitsgerät enthält, das zur Aufnahme von Material ausgelegt ist, während sich die Maschine entlang der Arbeitsfläche bewegt, einen Sensor, der zur Erfassung einer Außenfläche einer Materialhalde und zur Ermittlung eines Mittelpunkts einer Materialhalde ausgelegt ist, sowie eine Steuerung, die über ein Kommunikationsnetzwerk mit dem Sensor und der Maschine kommuniziert. Die Steuerung ist zur Ermittlung eines Mittelpunkts der Materialhalde basierend auf einer erfassten Außenfläche, zur Ermittlung einer Vielzahl möglicher Ladewege um den Mittelpunkt zum Laden der Maschine, zur Auswahl eines primären Ladeweges der möglichen Ladewege basierend auf einer Kostenfunktionsanalyse und zur Veranlassung der Maschine, einen durch den primären Ladeweg definierten Ladevorgang durchzuführen, ausgelegt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine weitere schematische Darstellung des in 1 dargestellten Systems.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren in Verbindung mit dem in 1 und 2 gezeigten System darstellt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres beispielhaftes Verfahren in Verbindung mit dem in 1 und 2 gezeigten System darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Soweit wie möglich werden die gleichen Bezugsnummern in den Zeichnungen zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Teile verwendet. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das in 1 dargestellte beispielhafte System 100 kann eine oder mehrere Maschinen beinhalten, die in einem Arbeitsbereich 112 arbeiten, um verschiedene Aufgaben auszuführen. So kann beispielsweise das System 100 eine oder mehrere Aushubmaschinen 102, eine oder mehrere Lademaschinen 104, eine oder mehrere Fördermaschinen 106 und/oder andere Arten von Maschinen beinhalten, die für Bau-, Abbau-, Straßenfertigungs-, Aushub- und/oder andere Arbeiten im Arbeitsbereich 112 eingesetzt werden. Jede der hierin beschriebenen Maschinen kann über eine oder mehrere Zentralstationen 108 miteinander und/oder mit einem lokalen oder entfernten Steuersystem 120 in Verbindung stehen. Die Zentralstation 108 kann die drahtlose Kommunikation zwischen den hierin beschriebenen Maschinen und/oder zwischen diesen Maschinen und z. B. einer Systemsteuerung 122 des Steuersystems 120 zum Zwecke des Sendens und/oder Empfangens von Betriebsdaten und/oder Anweisungen erleichtern.
Eine Aushubmaschine 102 kann sich auf jede Maschine beziehen, die im Arbeitsbereich 112 Material für nachfolgende Arbeiten (d. h. für Spreng-, Lade-, Förder- und/oder andere Arbeiten) reduziert. Beispiele für Aushubmaschinen 102 können Bagger, Tieflöffelbagger, Planierraupen, Bohrmaschinen, Grabenfräsen, Schürfkübel usw. sein. In dem Arbeitsbereich 112 können mehrere Aushubmaschinen 102 in einem gemeinsamen Bereich angeordnet sein und ähnliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise können eine oder mehrere der Aushubmaschinen Erde, Sand, Mineralien, Kies, Beton, Asphalt, Abraum und/oder anderes Material bewegen, das zumindest einen Teil der Arbeitsfläche 110 des Arbeitsbereichs 112 ausmacht. Daher können unter normalen Bedingungen ähnliche, gemeinsam angeordnete Aushubmaschinen 102 eine ähnliche Produktivität und Effizienz aufweisen, wenn sie ähnlichen Standortbedingungen ausgesetzt sind.
Eine Lademaschine 104 kann sich auf jede Maschine beziehen, die Material anhebt, trägt, lädt und/oder entfernt, das von einer oder mehreren der Aushubmaschinen 102 reduziert wurde. In einigen Beispielen kann eine Lademaschine 104 solches Material entfernen und das entfernte Material von einem ersten Standort im Arbeitsbereich 112 zu einem zweiten Standort im Arbeitsbereich 112 transportieren. Beispiele für eine Lademaschine 104 können einen Rad- oder Kettenlader, eine Frontschaufel, ein Bagger, eine Seilschaufel, einen Stapelrückgewinner oder jede ähnliche Maschine sein. Eine oder mehrere Lademaschinen 104 können in gemeinsamen Bereichen des Arbeitsbereichs 112 arbeiten, um beispielsweise reduzierte Materialien auf eine Fördermaschine 106 zu laden. Die hierin beschriebenen Lademaschinen 104 können beispielsweise einen oder mehrere Fahrwege auf der Arbeitsfläche 110 abfahren, wie durch das Verfahren zur Identifizierung einer effektiven Art und Weise zur Bewegung des Materials 119 und effektiver und effizienter Fahrwege definiert. In einem Beispiel können derartige Fahrwege diejenigen Wege zwischen der Halde 118 des Materials 119 und einer Abladestelle für das Material beinhalten, die sich in Bezug auf Zeit, Entfernung und Kraftstoffverbrauch der Lademaschine 104 als am effizientesten erweisen. In einem anderen Beispiel können solche Fahrwege eine oder mehrere teilweise oder vollständig ausgebildete Straßen, Brücken, Spuren, Wege oder andere Flächen beinhalten, die von der Arbeitsfläche 110 gebildet werden und von den hierin beschriebenen Bau-, Abbau-, Straßenfertigungs- und/oder anderen beispielhaften Maschinen befahrbar sind. In dem Beispiel kann sich ein solcher Fahrweg von einer Halde 118 oder einer anderen Ansammlung von Material 119, das von einer oder mehreren Aushubmaschinen 102 und/oder Lademaschinen 104 in dem Arbeitsbereich 112 entfernt wurde, zu einer Anzahl von anderen Standorten innerhalb des Arbeitsbereichs 112 erstrecken. Eine detaillierte Beschreibung bezüglich der Wege, die die Aushubmaschinen 102 und/oder Lademaschinen 104 beim Transport des Materials benutzen können, wird hierin ausführlicher dargestellt. Ferner wird nachfolgend genauer beschrieben, wie die Aushubmaschinen 102 und/oder Lademaschinen 104 die Halde 118 mit dem Material 119 ansteuern können und wie die Aushubmaschinen 102 und/oder Lademaschinen 104 ihre jeweiligen Arbeitsgeräte 140 zum Eingreifen in die Halde verwenden, um eine volle Ladung oder zumindest eine möglichst volle Ladung auf effektive und effiziente Weise zu erhalten. In einigen Beispielen können ein oder mehrere Gräben, Spurrillen, Schlaglöcher, Anhäufungen oder Halden 118 von Material 119 oder andere Unebenheiten auf der Arbeitsfläche 110 vorhanden sein oder von dieser gebildet werden. In einigen dieser Beispiele und wie in 1 dargestellt, kann sich eine Halde 118 entlang eines oder mehrerer Fahrwege der Lademaschine 104 oder anderer hierin beschriebener Maschinen befinden. In solchen Beispielen kann das System 100 zur Identifizierung der Halde 118 und zur Ermittlung verschiedener Fahrparameter der Maschine (z. B. ein alternativer Fahrweg, eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine usw.) ausgelegt sein, die zumindest teilweise auf der Identifizierung der Halde 118 basieren. Die Steuerung des Betriebs der Maschine basierend auf solchen Fahrparametern kann die zur Erfüllung einer gewünschten Aufgabe erforderliche Zeit und die erforderlichen Ressourcen für die Maschine (z. B. die Lademaschine 104) reduzieren, das Risiko von Schäden an der Maschine verringern und die Gesamteffizienz des Systems 100 verbessern. Die Steuerung des Betriebs der Maschine basierend auf solchen Fahrparametern kann auch das Risiko von Schäden oder Verletzungen für die Bedienperson der Maschine verringern. Eine Fördermaschine 106 kann sich auf jede Maschine beziehen, die das Aushubmaterial zwischen verschiedenen Standorten innerhalb des Arbeitsbereichs 112 befördert. Beispiele für Fördermaschinen 106 können einen knickgelenkten Muldenkipper, einen Muldenkipper, einen Kipplaster, einen Schürfzug oder jede andere ähnliche Maschine beinhalten. Beladene Fördermaschinen 106 können den Abraum von den Aushubbereichen innerhalb des Arbeitsbereichs 112 entlang der Förderwege zu verschiedenen Abladestellen befördern und zur erneuten Beladung zu den gleichen oder anderen Aushubbereichen zurückkehren. Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 kann das Steuersystem 120 und/oder die Systemsteuerung 122 in einigen Beispielen in einer Befehlszentrale (nicht abgebildet) entfernt von dem Arbeitsbereich 112 untergebracht sein. In anderen Beispielen können sich die Systemsteuerung 122 und/oder eine oder mehrere Komponenten des Steuersystems 120 in dem Arbeitsbereich 112 befinden. Unabhängig vom Standort der verschiedenen Komponenten des Steuersystems 120 können diese Komponenten zur Erleichterung der Kommunikation zwischen den Aushubmaschinen 102, den Lademaschinen 104, den Fördermaschinen 106 und/oder anderen Maschinen des Systems 100 (im Folgenden zusammenfassend als Ausrüstung bezeichnet) und zur Bereitstellung von Informationen für diese Maschinen konfiguriert sein. In jedem der hierin beschriebenen Beispiele kann die Funktionalität der Systemsteuerung 122 so verteilt werden, dass bestimmte Operationen in dem Arbeitsbereich 112 und andere Operationen aus der Ferne durchgeführt werden (z. B. in der oben genannten entfernten Befehlszentrale).
Beispielsweise können einige Operationen der Systemsteuerung 122 im Arbeitsbereich 112, an einer oder mehreren der Aushubmaschinen 102, einer oder mehreren der Lademaschinen 104, einer oder mehreren der Fördermaschinen 106 usw. durchgeführt werden. Es versteht sich, dass die Systemsteuerung 122 eine Komponente des Systems 100, eine Komponente einer oder mehrerer der im Arbeitsbereich 112 angeordneten Maschinen, eine Komponente eines separaten Mobilgeräts (z. B. ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein Laptop usw.) und/oder das Steuersystem 120 beinhalten kann.
Die Systemsteuerung 122 kann eine logisch arbeitende elektronische Steuerung sein, die Operationen, die Ausführung von Steueralgorithmen, das Speichern und Abrufen von Daten und andere gewünschte Operationen durchführt. Die Systemsteuerung 122 kann Speicher, sekundäre Speichervorrichtungen, Prozessoren und jegliche anderen Komponenten zur Ausführung einer Anwendung beinhalten oder auf diese zugreifen. Der Speicher und die sekundären Speichervorrichtungen können in Form eines Nur-Lese-Speichers (ROM) oder eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder einer integrierten Schaltung, auf die die Steuerung zugreifen kann, vorliegen. Verschiedene andere Schaltungen können mit der Systemsteuerung 122 assoziiert sein, beispielsweise eine Energieversorgungsschaltung, eine Signalformungsschaltung, eine Treiberschaltung und andere Arten von Schaltungen.
Die Systemsteuerung 122 kann eine einzelne Steuerung sein oder mehr als eine Steuerung beinhalten (z. B. zusätzliche Steuerungen, die jeder Ausrüstung zugeordnet sind), die zur Steuerung verschiedener Funktionen und/oder Merkmale des Systems 100 ausgelegt sind. Der hierin verwendete Begriff „Steuerung“ ist im weitesten Sinne gemeint und beinhaltet eine oder mehrere Steuerungen, Prozessoren, zentrale Verarbeitungseinheiten und/oder Mikroprozessoren, die mit dem System 100 assoziiert sein können und die bei der Steuerung verschiedener Funktionen und Operationen der in dem System 100 enthaltenen Maschinen zusammenwirken können. Die Funktionalität der Systemsteuerung 122 kann ohne Rücksicht auf die Funktionalität in Hardware und/oder Software implementiert sein. Die Systemsteuerung 122 kann sich auf eine oder mehrere Datenzuordnungen, Nachschlagetabellen, neuronale Netze, Algorithmen, maschinelle Lernalgorithmen und/oder andere Komponenten stützen, die sich auf die Betriebsbedingungen und die Betriebsumgebung des Systems 100 beziehen und im Speicher der Systemsteuerung 122 gespeichert sein können. Jede der oben genannten Datenzuordnungen kann eine Sammlung von Daten in Form von Tabellen, Grafiken und/oder Gleichungen beinhalten, um die Leistung und Effizienz des Systems 100 und seines Betriebs zu maximieren. Die Komponenten des Steuersystems 120 können mit jeder der Komponenten des Systems 100 über ein Netzwerk 124 kommunizieren und/oder anderweitig betriebsfähig verbunden sein. Das Netzwerk 124 kann ein lokales Netzwerk (LAN), ein größeres Netzwerk wie ein Großraumnetzwerk (WAN) oder eine Sammlung von Netzwerken, wie das Internet, sein. Zur Implementierung des Netzwerks 124 können Protokolle für die Netzwerkkommunikation, wie z. B. TCP/IP, verwendet werden. Obwohl Ausführungsformen hierin als ein Netzwerk 124, wie beispielsweise das Internet, verwendend beschrieben werden, können andere Verteilungstechniken implementiert werden, die Informationen über Speicherkarten, Flash-Speicher oder andere tragbare Speichervorrichtungen übertragen.
Es versteht sich zudem, dass die Ausrüstung entsprechende Steuerungen beinhalten kann, wobei jede der hierin beschriebenen Steuerungen (einschließlich der Systemsteuerung 122) in Kommunikation stehen und/oder anderweitig über das Netzwerk 124 betriebsfähig verbunden sein kann. Beispielsweise kann das Netzwerk 124 eine Komponente eines drahtlosen Kommunikationssystems des Systems 100 beinhalten, und als Teil eines solchen drahtlosen Kommunikationssystems kann die Ausrüstung entsprechende Kommunikationsvorrichtungen 126 beinhalten. Solche Kommunikationsvorrichtungen 126 können zur Ermöglichung einer drahtlosen Übertragung einer Vielzahl von Signalen, Anweisungen und/oder Informationen zwischen der Systemsteuerung 122 und den jeweiligen Steuerungen der Ausrüstung ausgelegt sein. Derartige Kommunikationsvorrichtungen 126 können auch zur Ermöglichung der Kommunikation mit anderen, vom Arbeitsbereich 112 entfernten Maschinen und Systemen ausgelegt sein. Beispielsweise können solche Kommunikationsvorrichtungen 126 einen Sender beinhalten, der zum Senden von Signalen (z. B. über die Zentralstation 108 und das Netzwerk 124) an einen Empfänger einer oder mehrerer anderer derartiger Kommunikationsvorrichtungen 126 ausgelegt ist. In solchen Beispielen kann jede Kommunikationsvorrichtung 126 auch einen Empfänger beinhalten, der für den Empfang solcher Signale (z. B. über die Zentralstation 108 und über das Netzwerk 124) konfiguriert ist. In einigen Beispielen können der Sender und der Empfänger einer bestimmten Kommunikationsvorrichtung 126 als Sendeempfänger oder andere derartige Komponenten kombiniert werden. In jedem der hierin beschriebenen Beispiele können derartige Kommunikationsvorrichtungen 126 auch die Kommunikation (z. B. über die Zentralstation 108 und über das Netzwerk 124) mit einem oder mehreren Tablets, Computern, Mobiltelefonen/drahtlosen Telefonen, persönlichen digitalen Assistenten, mobilen Geräten oder anderen elektronischen Vorrichtungen 128 ermöglichen, die sich in dem Arbeitsbereich 112 und/oder entfernt von dem Arbeitsbereich 112 befinden. Solche elektronischen Vorrichtungen 128 können z. B. Mobiltelefone und/oder Tablets von Projektleitern (z. B. Vorarbeitern) sein, die den täglichen Betrieb in dem Arbeitsbereich 112 überwachen.
Das Netzwerk 124, die Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder andere Komponenten des oben beschriebenen drahtlosen Kommunikationssystems können jedes gewünschte System oder Protokoll, einschließlich eines von mehreren Kommunikationsstandards, implementieren oder verwenden. Die gewünschten Protokolle ermöglichen die Kommunikation zwischen der Systemsteuerung 122, einer oder mehreren der Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder allen anderen gewünschten Maschinen oder Komponenten des Systems 100. Beispiele für drahtlose Kommunikationssysteme oder -protokolle, die von dem hierin beschriebenen System 100 verwendet werden können, beinhalten ein drahtloses Personal Area Network wie Bluetooth RTM. (z.B. IEEE 802.15), ein lokales Netzwerk wie IEEE 802.11b oder 802.11g, ein Mobilfunknetz oder ein anderes System oder Protokoll für die Datenübertragung. Andere drahtlose Kommunikationssysteme und -konfigurationen werden in Betracht gezogen. In einigen Fällen kann die drahtlose Kommunikation direkt zwischen dem Steuersystem 120 und einer Maschine (z. B. einem Straßenfertiger 106, einem geländefähigen Lastkraftwagen 104 usw.) des Systems 100 oder zwischen solchen Maschinen gesendet und empfangen werden. In anderen Fällen kann die Kommunikation automatisch weitergeleitet werden, ohne dass eine erneute Übertragung durch örtlich entferntes Personal erforderlich ist.
In beispielhaften Ausführungsformen können eine oder mehrere Maschinen des Systems 100 (z. B. die eine oder die mehreren Aushubmaschinen 102, Lademaschinen 104, Fördermaschinen 106 usw.) einen Ortungssensor 130 beinhalten, der zur Ermittlung eines Standorts, einer Geschwindigkeit, Fahrtrichtung und/oder Ausrichtung der jeweiligen Maschine ausgelegt ist. In derartigen Ausführungsformen kann die Kommunikationsvorrichtung 126 der jeweiligen Maschine zur Erzeugung und/oder Übermittlung von Signalen, die solche ermittelten Standorte, Geschwindigkeiten, Fahrtrichtungen und/oder Ausrichtungen anzeigen, beispielsweise an die Systemsteuerung 122 und/oder an die anderen jeweiligen Maschinen des Systems 100 ausgelegt sein. Ferner kann in einem Beispiel der Ortungssensor 130 jeder der Maschinen zur Unterstützung der Maschine bei der Ermittlung des Standorts der Maschine in Bezug auf beispielsweise eine Halde 118 mit Material 119 ausgelegt sein. In diesem Beispiel kann der Ortungssensor 130 zur Ermittlung eines effektiven Weges zur Halde 118 des Materials 119 und einer Anzahl von Eingriffspunkten verwendet werden, wenn ein Teil der Halde 118 des Materials 119 in ein Arbeitsgerät 140 der Maschine geladen werden soll. Ferner kann in diesem Beispiel der Ortungssensor 130 ebenfalls zur Ermittlung einer Anzahl von Ladeausrichtungen für jeden der Eingriffspunkte verwendet werden. Mehr über die Funktion des Ortungssensors 130 beim Laden des Materials 119 der Halde 118 in die Maschinen wird hierin beschrieben.
In einigen Beispielen können die Ortungssensoren 130 der jeweiligen Maschinen eine Komponente eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) oder eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) beinhalten und/oder umfassen. Alternativ können auch Universaltotalstationen (UTS) eingesetzt werden, um die jeweiligen Positionen der Maschinen zu lokalisieren. In beispielhaften Ausführungsformen können ein oder mehrere der hierin beschriebenen Ortungssensoren 130 einen GPS-Empfänger, Sender, Sender-Empfänger, Laserprismen und/oder eine andere solche Vorrichtung umfassen, und der Ortungssensor 130 kann mit einem oder mehreren GPS-Satelliten 132 und/oder UTS in Verbindung stehen, um einen jeweiligen Standort der Maschine zu ermitteln, mit der der Ortungssensor 130 kontinuierlich, im Wesentlichen kontinuierlich oder in verschiedenen Zeitintervallen verbunden ist. Eine oder mehrere zusätzliche Maschinen des Systems 100 können auch mit einem oder mehreren GPS-Satelliten 132 und/oder UTS kommunizieren, und diese GPS-Satelliten 132 und/oder UTS können ebenfalls zur Ermittlung der jeweiligen Standorte dieser zusätzlichen Maschinen ausgelegt sein. In jedem der hier beschriebenen Beispiele können die Standorte, Geschwindigkeiten, Fahrtrichtungen, Ausrichtungen und/oder andere von den jeweiligen Ortungssensoren 130 ermittelte Parameter von der Systemsteuerung 122 und/oder anderen Komponenten des Systems 100 zur Koordinierung der Aktivitäten der Aushubmaschinen 102, der Lademaschinen 104, der Fördermaschinen 106 und/oder anderer Komponenten des Systems 100 verwendet werden. Ferner können in jedem der hierin beschriebenen Beispiele Standorte, Geschwindigkeiten, Fahrtrichtungen, Ausrichtungen und/oder andere von den jeweiligen Ortungssensoren 130 ermittelte Parameter von der Systemsteuerung 122 und/oder anderen Komponenten des Systems 100 zur Bewegung von Teilen der Halde 118 des Materials 119 im gesamten Arbeitsbereich 112, wie hierin beschrieben, verwendet werden.
In einem Beispiel kann ein von einem von der Lademaschine 104 mitgeführten Ortungssensor 130 ermittelter Standort von der Systemsteuerung 122 und/oder von einer Steuerung 136 der Lademaschine 104 zur Ermittlung eines Fahrwegs verwendet werden, der sich von einem aktuellen Standort der Lademaschine 104 zu einem Standort der Halde 118 mit Material 119 und zu einem Standort einer Abladestelle innerhalb des Arbeitsbereichs 112 erstreckt. In solchen Beispielen kann die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Lademaschine 104 so steuern, dass sie zumindest einen Teil des Arbeitsbereichs 112 entlang eines Weges zur Ausführung einer oder mehrerer Aufgaben im Arbeitsbereich 112, einschließlich der Bewegung von Material innerhalb der Halde 118, durchfährt. Ferner kann die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Lademaschine 104 zur Annäherung an die Halde 118 des Materials 119 entlang eines effektiven Weges steuern. Weiterhin kann die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Lademaschine 104 zum Ausheben von der Anzahl der Eingriffspunkte unter Verwendung zumindest einer der Anzahl von Laderichtungen steuern. Derartige ermittelte Fahrwege können zur Maximierung der Effizienz des Betriebs der Lademaschine 104 beim Transport von Material von der Halde 118 zu anderen Abschnitten des Arbeitsbereichs 112 und zur Maximierung der Effizienz des Systems 100 im Allgemeinen nützlich sein. In den hierin beschriebenen Beispielen kann die Steuerung 136 ein elektronisches Steuermodul (Electronic Control Module, ECM) sein oder ein solches beinhalten.
In jedem der hierin beschriebenen Beispiele können die Systemsteuerung 122 und/oder die jeweiligen Steuerungen 136 der verschiedenen Maschinen des Systems 100 zur Erzeugung einer mit der Systemsteuerung 122 und/oder den Maschinen 102, 104, 106 verbundenen Benutzeroberfläche ausgelegt sein, die unter anderem Informationen zu den Fahrwegen, Fahrgeschwindigkeiten, Ausrichtungen und/oder anderen Fahrparametern der jeweiligen Maschinen beinhaltet. Ferner können die Systemsteuerung 122 und/oder die jeweiligen Steuerungen 136 für die Erzeugung von Informationen auf der Benutzeroberfläche ausgelegt sein, die den Weg, auf dem sich die Lademaschine 104 der Halde 118 des Materials 119 nähert, die Anzahl der Eingriffspunkte und/oder die Anzahl der Laderichtungen angeben.
In einigen Beispielen und zusätzlich zu den verschiedenen vorstehend beschriebenen Fahrparametern kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 auch eine oder mehrere mit einem Arbeitsgerät 140 der Lademaschine 104 verbundene Arbeitsgerätpositionen ermitteln. In solchen Beispielen kann die Benutzeroberfläche auch Informationen beinhalten, die auf die ermittelten Arbeitsgerätpositionen hinweisen. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, kann jede der Arbeitsgerätepositionen einem entsprechenden Standort entlang zumindest eines der Fahrwege, des Weges, auf dem sich die Lademaschine 104 der Halde 118 des Materials 119 nähert, der Anzahl der Eingriffspunkte und/oder der Anzahl der Laderichtungen entsprechen. In jedem der hierin beschriebenen Beispiele können solche Benutzeroberflächen von der Steuerung 136 erzeugt und beispielsweise an die elektronische Vorrichtung 128 (z. B. über das Netzwerk 124), eine Anzeige der Lademaschine 104, die Systemsteuerung 122 (z. B. über das Netzwerk 124) und/oder an eine oder mehrere Komponenten des Systems 100 zur Anzeige bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können solche Benutzeroberflächen von der Systemsteuerung 122 erzeugt und beispielsweise an die elektronische Vorrichtung 128 (z. B. über das Netzwerk 124), eine Anzeige der Lademaschine 104, die Steuerung 136 (z. B. über das Netzwerk 124) und/oder an eine oder mehrere Komponenten des Systems 100 zur Anzeige bereitgestellt werden. In jedem der hierin beschriebenen Beispiele kann eine Ausrüstung oder können mehrere Ausrüstungen manuell, halbautonom und/oder vollautonom gesteuert werden. In Beispielen, in denen die Ausrüstung unter autonomer oder halbautonomer Steuerung arbeitet, können die Geschwindigkeit, die Lenkung, die Positionierung/Bewegung der Arbeitsgeräte und/oder andere Funktionen solcher Maschinen zumindest teilweise basierend auf den hierin beschriebenen ermittelten Fahrparametern und/oder Arbeitsgerätepositionen automatisch oder halbautomatisch gesteuert werden.
Mit fortgesetztem Bezug auf 1 und wie vorstehend erwähnt, kann jede Ausrüstung eine Steuerung 136 beinhalten, und eine solche Steuerung 136 kann eine an Bord befindliche und/oder anderweitig von der jeweiligen Maschine mitgeführte Komponente eines lokalen Steuersystems umfassen. Solche Steuerungen 136 können im Allgemeinen ähnlich oder identisch mit der Systemsteuerung 122 des Steuersystems 120 sein. So kann beispielsweise jede dieser Steuerungen 136 einen oder mehrere Prozessoren, einen Speicher und/oder andere hierin in Bezug auf die Systemsteuerung 122 beschriebene Komponenten umfassen. In einigen Beispielen kann sich eine Steuerung 136 auf einer jeweiligen der Lademaschinen 104 befinden und auch Komponenten beinhalten, die von der jeweiligen Lademaschine 104 entfernt sind, wie beispielsweise auf einer der anderen Maschinen des Systems 100 oder in der vorstehend beschriebenen Befehlszentrale. So kann in einigen Beispielen die Funktionalität der Steuerung 136 derart verteilt werden, dass bestimmte Funktionen auf der jeweiligen Lademaschine 104 und andere Funktionen aus der Ferne ausgeführt werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung 136 des von der jeweiligen Maschine mitgeführten lokalen Steuersystems die autonome und/oder halbautonome Steuerung der jeweiligen Maschine entweder allein oder in Kombination mit dem Steuersystem 120 ermöglichen.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Kommunikationsvorrichtungen 126 und Ortungssensoren 130 kann eine Ausrüstung oder können mehrere Ausrüstungen einen Wahrnehmungssensor 134 beinhalten, der zur Ermittlung eines oder mehrerer Merkmale der Arbeitsfläche 110 ausgelegt ist. Zum Beispiel kann die Steuerung 136 einer bestimmten Maschine elektrisch mit der von der bestimmten Maschine mitgeführten Kommunikationsvorrichtung 126, dem Ortungssensor 130 und dem Wahrnehmungssensor 134 verbunden sein und/oder anderweitig mit ihnen kommunizieren, und der Wahrnehmungssensor 134 kann zur Erkennung, Beobachtung und/oder anderweitigen Ermittlung verschiedener Merkmale der Arbeitsfläche 110 ausgelegt sein. In einem Beispiel kann der Wahrnehmungssensor 134 zur Erfassung, Erkennung, Beobachtung und/oder anderweitigen Ermittlung verschiedener Merkmale der Halde 118 des Materials 119 ausgelegt sein, das im Arbeitsbereich 112 verteilt werden soll. Der Wahrnehmungssensor 134 kann zumindest einen Positionssensor, eine Bildgebungsvorrichtung oder eine andere Erfassungsvorrichtung beinhalten. Ferner kann der GPS-Satellit 132 in einem Beispiel eine Bildgebungsvorrichtung beinhalten, die ein Bild der Halde 118 des Materials 119 erfasst und dieses Bild an eine Ausrüstung oder an mehrere der Ausrüstungen zur Ermittlung der Form oder des Umrisses der Halde 118 des Materials 119 übermittelt. Weitere Einzelheiten bezüglich des Wahrnehmungssensors 134 werden nachfolgend beschrieben.
In einigen Beispielen können ein oder mehrere der Kommunikationsvorrichtung 126, des Ortungssensors 130 und des Wahrnehmungssensors 134 an der Kabine, dem Fahrgestell, dem Rahmen und/oder einer anderen Komponente der jeweiligen Maschine befestigt sein. In anderen Beispielen können jedoch eine oder mehrere der Kommunikationsvorrichtung 126, des Ortungssensors 130 und des Wahrnehmungssensors 134 während des Betriebs lösbar an einer entsprechenden Maschine angebracht und/oder beispielsweise in der Kabine einer solchen Maschine angeordnet sein.
In einigen Beispielen kann der Wahrnehmungssensor 134 einen einzelnen Sensor und/oder eine andere Komponente eines lokalen Wahrnehmungssystems umfassen, das an der Maschine (z. B. an einer Lademaschine 104) angeordnet ist. In anderen Beispielen kann der Wahrnehmungssensor 134 eine Vielzahl gleichartiger oder unterschiedlicher Sensoren (z. B. eine Sensoranordnung) umfassen, von denen jeder eine Komponente eines solchen lokalen Wahrnehmungssystems umfasst, das an der Maschine angeordnet ist. Beispielsweise kann der Wahrnehmungssensor 134 unter anderem eine Bilderfassungsvorrichtung umfassen. Bei einer solchen Bilderfassungsvorrichtung kann es sich um jede Art von Vorrichtung handeln, die zur Erfassung von Bildern ausgelegt ist, die die Arbeitsfläche 110, den Arbeitsbereich 112, die Halde 118 mit Material 119 und/oder andere Umgebungen innerhalb des Sichtfelds der Bilderfassungsvorrichtung darstellen. Eine beispielhafte Bilderfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Kameras, wie etwa RGB-Kameras, Monochromkameras, Intensitätskameras (Graustufenkameras), Infrarotkameras, Ultraviolettkameras, Tiefenkameras, Stereokameras, usw.) umfassen. Eine solche Bilderfassungsvorrichtung kann zur Erfassung von Bilddaten ausgelegt sein, die beispielsweise eine Länge, Breite, Höhe, Tiefe, ein Volumen, eine Farbe, eine Textur, eine Zusammensetzung, eine Strahlungsemission und/oder andere Merkmale eines oder mehrerer Objekte einschließlich beispielsweise der Halde 118 aus Material 119 innerhalb des Sichtfelds der Bilderfassungsvorrichtung darstellen. Solche Merkmale können beispielsweise auch eine oder mehrere einer x-Position (globale Positionskoordinate), y-Position (globale Positionskoordinate), z-Position (globale Positionskoordinate), einer Ausrichtung (z. B. ein Rollen, Neigen, Gieren), eines Objekttyps (z. B. einer Klassifizierung), einer Geschwindigkeit des Objekts, einer Beschleunigung des Objekts usw. beinhalten. Es versteht sich, dass ein oder mehrere solcher Merkmale (z. B. ein Standort, eine Dimension, ein Volumen usw.) von der Bildaufnahmevorrichtung allein oder in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen Ortungssensor 130 ermittelt werden können. Die mit der Arbeitsfläche 110 und/oder dem Arbeitsbereich 112 verbundenen Merkmale können auch die Anwesenheit einer anderen Maschine, Person oder eines anderen Objekts im Sichtfeld des Wahrnehmungssensors 134, eine Tageszeit, einen Wochentag, eine Jahreszeit, eine Wetterbedingung und eine Anzeige der Dunkelheit/Helligkeit beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einem Beispiel können die der Arbeitsfläche 110 und/oder dem Arbeitsbereich 112 zugeordneten Merkmale durch den Ortungssensor 130 und/oder den Wahrnehmungssensor 126 in Echtzeit erfasst werden. In diesem Beispiel sieht die Echtzeit-Erfassung von Daten des Ortungssensors 130 und/oder des Wahrnehmungssensors 126 Vorteile innerhalb einer wiederholten Bewegung von Material 119 von der Halde 118 vor. Während sich die Lademaschine(n) 104 zwischen der Halde 118 und einer Abladestelle bewegt/bewegen, kann der Ortungssensor 130 und/oder der Wahrnehmungssensor 126 beispielsweise Daten erfassen, die eine Position und eine Fahrtrichtung der Lademaschine 104, einen Standort der Halde 118, eine Form der Halde und andere Merkmale der Arbeitsfläche 110 und/oder des Arbeitsbereichs 112 definieren. Dadurch kann die Systemsteuerung 122 und/oder eine Steuerung 136 der Lademaschine 104 effektiver und schneller einen möglichst effektiven Fahrweg der Lademaschine sowie Eingriffspunkte und Laderichtungen für den Fahrweg ermitteln.
Die Bilderfassungsvorrichtung und/oder andere Komponenten des Wahrnehmungssensors 134 können auch zur Bereitstellung eines oder mehrerer Signale an die Steuerung 136 der Maschinen 102, 104, 106 ausgelegt sein, die solche Bilddaten oder andere damit erfasste Sensorinformationen beinhalten. Solche Sensorinformationen können beispielsweise eine Vielzahl von Bildern beinhalten, die von der Bilderfassungsvorrichtung erfasst wurden und verschiedene Merkmale eines oder mehrerer Objekte, darunter beispielsweise die Halde 118 des Materials 119 innerhalb des Sichtfeldes der Bilderfassungsvorrichtung anzeigen. Jedes dieser Bilder kann eine entsprechende Gruppe von Bildern der Halde 118 und/oder andere von der Bilderfassungsvorrichtung erkennbare Objekte beinhalten. In solchen Beispielen kann die Steuerung 136 und/oder die Systemsteuerung 122 die von dem Wahrnehmungssensor 134 empfangenen Sensorinformationen analysieren, um die von den Sensorinformationen angezeigte Halde 118 zu identifizieren (z. B. dargestellt oder anderweitig in solchen Bildern enthalten).
Der Wahrnehmungssensor 134 und/oder das von der Maschine mitgeführte lokale Wahrnehmungssystem kann auch einen Lichterkennungs- und Entfernungsmesser (LIDAR) beinhalten. Ein solcher LIDAR-Sensor kann einen oder mehrere Laser oder andere Lichtemitter beinhalten, die von der jeweiligen Maschine 102, 104, 106 mitgeführt werden (z. B. daran montiert, damit verbunden usw.), sowie einen oder mehrere Lichtsensoren, die zum Empfang von Strahlung konfiguriert sind, die von einem Objekt, auf das Licht von solchen Lichtemittern auftrifft, abgestrahlt, reflektiert und/oder anderweitig zurückgeworfen wird. In beispielhaften Ausführungsformen kann ein solcher LIDAR-Sensor derart ausgelegt sein, dass ein oder mehrere Laser oder andere Lichtemitter zum Drehen (z. B. um eine im Wesentlichen vertikale Achse) montiert sind, wodurch die Lichtemitter z. B. einen 360-Grad-Bewegungsbereich durchlaufen, um LIDAR-Sensordaten zu erfassen, die mit der Halde 118 des Materials 119, der Arbeitsfläche 110 und/oder der Arbeitsbereich 112 verbunden sind. So kann beispielsweise ein LIDAR-Sensor der vorliegenden Offenbarung über einen Lichtemitter und einen Lichtsensor verfügen, wobei der Lichtemitter einen oder mehrere Laser beinhaltet, die stark gebündeltes Licht auf ein Objekt oder eine Oberfläche richten, das das Licht zurück zum Lichtsensor reflektiert, obwohl jede andere Lichtemission und -detektion zur Bestimmung der Reichweite in Betracht gezogen wird (z. B. Blitz-LIDAR, MEMS-LIDAR, Festkörper-LIDAR und dergleichen). Messungen eines solchen LIDAR-Sensors können als dreidimensionale LIDAR-Sensordaten dargestellt werden, deren Koordinaten (z. B. kartesisch, polar usw.) den vom LIDAR-Sensor erfassten Positionen oder Abständen entsprechen. Beispielsweise können dreidimensionale LIDAR-Sensordaten und/oder andere vom LIDAR-Sensor empfangene Sensorinformationen eine dreidimensionale Karte oder Punktwolke beinhalten, die als eine Vielzahl von Vektoren dargestellt werden können, die von einem Lichtsender ausgehen und an einem Objekt (z. B. der Halde 118) oder einer Oberfläche (z. B. der Arbeitsfläche 110) enden. In einigen Beispielen können die Konvertierungsoperationen von der Steuerung 136 und/oder der Systemsteuerung 122 verwendet werden, um die dreidimensionalen LIDAR-Sensordaten in mehrkanalige zweidimensionale Daten zu konvertieren. In einigen Beispielen können die LIDAR-Sensordaten und/oder andere vom Wahrnehmungssensor 134 empfangene Sensorinformationen von der Steuerung 136 und/oder der Systemsteuerung 122 automatisch segmentiert werden, und die segmentierten LIDAR-Sensordaten können beispielsweise als Eingaben für die Ermittlung von Trajektorien, Fahrwegen, Ladeeingriffspunkten, Laderichtungen, Fahrgeschwindigkeiten und/oder anderen Fahrparametern der hierin beschriebenen Maschinen (z. B. Fahrparameter einer oder mehrerer Lademaschinen 104) verwendet werden.
Der Wahrnehmungssensor 134 und/oder das von der Maschine mitgeführte lokale Wahrnehmungssystem kann auch einen oder mehrere zusätzliche Sensoren beinhalten. Solche zusätzlichen Sensoren können beispielsweise einen Funkerkennungs- und Entfernungsmessungssensor (im Folgenden „RADAR“), einen Schallnavigations- und Entfernungsmessungssensor (im Folgenden „SONAR“), eine Tiefenerkennungskamera, einen bodendurchdringenden RADAR-Sensor, einen Magnetfeldsender/-detektor und/oder andere Sensoren beinhalten, die am Fahrzeug angebracht und zur Erkennung von Objekten im Arbeitsbereich 112 ausgelegt sind. Jeder der hierin in Bezug auf den Wahrnehmungssensor 134 und/oder das lokale Wahrnehmungssystem beschriebenen Sensoren kann ein oder mehrere entsprechende Signale an die Steuerung 136 und/oder an die Systemsteuerung 122 ausgeben, und diese Signale können jede der oben beschriebenen Sensorinformationen beinhalten (z. B. Bilddaten, LIDAR-Daten, RADAR-Daten, SONAR-Daten, GPS-Daten usw.). Solche Sensorinformationen können gleichzeitig von den verschiedenen Sensoren des Wahrnehmungssensors 134 erfasst werden, und in einigen Fällen können die von den jeweiligen Sensoren des Wahrnehmungssensors 134 empfangenen Sensorinformationen ein oder mehrere der gleichen Objekte (z. B. die Halde 118), die von solchen Sensoren erfasst werden, beinhalten, identifizieren und/oder anzeigen. In solchen Beispielen kann die Steuerung 136 und/oder die Systemsteuerung 122 die von jedem der jeweiligen Sensoren empfangenen Sensorinformationen analysieren, um das eine oder die mehreren von den Sensorinformationen angezeigten Objekte zu identifizieren und/oder zu klassifizieren.
Beispielsweise kann die Steuerung 136 und/oder die Systemsteuerung 122 die Ausgabe jeder Sensormodalität mit einem in ihrem Speicher abgelegten Objekt und/oder mit einem bestimmten Standort des Arbeitsbereichs 112 korrelieren. Unter Verwendung solcher Datenassoziations-, Objekterkennungs- und/oder Objektcharakterisierungstechniken kann die Ausgabe jedes der hierin beschriebenen Sensoren verglichen werden. Durch solche Vergleiche und zumindest teilweise basierend auf den vom Wahrnehmungssensor 134 und/oder dem Ortungssensor 130 empfangenen Sensorinformationen kann die Steuerung 136 und/oder die Systemsteuerung 122 ein oder mehrere Objekte identifizieren, die sich in dem Arbeitsbereich 112 befinden (z. B. die Halde 118, die sich innerhalb der Arbeitsfläche 110 befindet). Wie vorstehend erwähnt, können die sowohl von dem Wahrnehmungssensor 134 als auch von dem Ortungssensor 130 empfangenen entsprechenden Sensorinformationen von der Steuerung 136 und/oder der Systemsteuerung 122 kombiniert und/oder berücksichtigt werden, um den Standort, die Form, die Größe, das Volumen und/oder andere Merkmale der hierin beschriebenen Halde 118 aus Material 119 zu ermitteln.
Darüber hinaus kann die Steuerung 136 in einigen Beispielen und in Abhängigkeit von der Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der von den verschiedenen Sensoren des Wahrnehmungssensors 134 empfangenen Sensorinformationen das Vorhandensein, den Standort, die Ausrichtung, die Identität, die Länge, die Breite, die Höhe, die Tiefe und/oder andere Merkmale der Halde 118, die von der Steuerung 136 unter Verwendung der ersten Sensorinformationen (z. B. LIDAR-Daten) identifiziert wurden, anhand von zweiten Sensorinformationen (z. B. Bilddaten) überprüfen, die gleichzeitig mit den ersten Sensorinformationen, jedoch von einem anderen Sensor oder einer anderen Modalität des Wahrnehmungssensors 134 erhalten wurden. In einem Beispiel können Sensordaten, die von einer in einer Vielzahl von Ausrüstungen befindlichen Vielzahl von Wahrnehmungssensoren 134 gewonnen wurden, von den Maschinen gemeinsam genutzt und zur Bereitstellung eines genaueren und/oder vollständigeren Bildes der Halde 118 verwendet werden.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1, können in einigen Beispielen eine oder mehrere Maschinen, einschließlich der Lademaschine 104 innerhalb des Systems 100 ein Arbeitsgerät oder ein anderes Arbeitswerkzeug 140 beinhalten, das mit einem Rahmen der Maschine gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das Arbeitsgerät 140 im Falle einer Lademaschine 104 eine Schaufel beinhalten, die zum Transport von Material in einem offenen Volumen oder einem anderen im Wesentlichen offenen Raum ausgelegt ist. Die Lademaschine 104 kann beispielsweise zum Schaufeln, Anheben und/oder anderweitigem Laden von Material (z. B. Material 119 innerhalb der Halde 118) in das Arbeitsgerät 140 durch Absenken des Arbeitsgerätes 140 in eine Ladeposition ausgelegt sein. Die Lademaschine 104 kann zum Beispiel ein oder mehrere Verbindungen 142 beinhalten, die beweglich mit einem Rahmen der Lademaschine 104 verbunden sind. Das Arbeitsgerät 140 kann mit entsprechenden Verbindungen 142 verbunden sein, und die Verbindungen 142 können zum Absenken des Arbeitsgeräts 140, beispielsweise unter Einsatz von einem oder mehreren Hydraulikzylindern, Elektromotoren oder anderen damit verbundenen Vorrichtungen, verwendet werden. Auf diese Weise kann das Arbeitsgerät 140 in eine Ladeposition abgesenkt werden, in der eine Vorderkante 144 des Arbeitsgeräts 140 in der Nähe, neben und/oder auf der Arbeitsfläche 110 angeordnet ist und eine Basis des Arbeitsgeräts 140 im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsfläche 110 angeordnet ist. Die Lademaschine 104 kann anschließend zur Vorwärtsbewegung in Richtung der Halde 118 des Materials 119 gesteuert werden, sodass das Arbeitsgerät 140 in die Halde 118 des Materials 119, in eine Unebenheit mit positivem Volumen und/oder in ein anderes Objekt auf der Arbeitsfläche 110 eingreifen kann. Die Vorwärtsbewegung der Lademaschine 104 bewirkt, dass das Material zumindest teilweise in den offenen Raum des Arbeitsgeräts 140 eingebracht wird. Die Verbindungen 142 können anschließend zum Anheben, Schwenken und/oder Kippen des Arbeitsgeräts 140 in eine Trageposition oberhalb der Arbeitsfläche 110 und im Wesentlichen außerhalb des Sichtfelds beispielsweise einer Bedienperson, die die Bewegung der Lademaschine 104 kontrolliert, gesteuert werden. Die Lademaschine 104 kann anschließend zur Überquerung des Arbeitsbereichs 112 gesteuert werden, bis die Lademaschine 104 einen Abladebereich, die Fördermaschine 106 und/oder einen anderen Standort in dem Arbeitsbereich 112 erreicht, der für die Aufnahme des von dem Arbeitsgerät 140 transportierten Materials vorgesehen ist. Die Verbindungen 142 können daraufhin zum Absenken, Schwenken und/oder Kippen des Arbeitsgeräts 140 in eine Entladeposition gesteuert werden, in der das im offenen Raum des Arbeitsgeräts 140 beförderte Material (z. B. aufgrund der Schwerkraft, die auf das vom Arbeitsgerät 140 beförderte Material wirkt) in der Abladezone, in ein Bett der Fördermaschine 106 und/oder wie anderweitig gewünscht abgeladen werden kann.
2 ist eine weitere schematische Darstellung des in 1 dargestellten Systems 100. Wie in 2 dargestellt, kann ein Arbeitsbereich in einigen Beispielen eine Abladestelle 250 beinhalten, die von der vorstehend beschriebenen Halde 118 mit Material 119 beabstandet ist. Eine Lademaschine 104 ist als auf einem Fahrweg 270 zwischen der Halde 118 (die als Ladestelle dient), einem Umkehrpunkt 255 und der Abladestelle 250 fahrend dargestellt. Der Umkehrpunkt 255 kann ein beliebiger Punkt sein, an dem die Lademaschine 104 eine Drehung durchführen kann, während die Lademaschine 104 von der Halde 118 zurückfährt. Bei der Bewegung des Materials 119 von der Halde 118 zur Abladestelle 250 und bei der Bewegung von der Abladestelle 250 zur Halde 118 kann die Lademaschine 104 eine beliebige Anzahl von Umkehrpunkten 255 verwenden. Ferner kann der Arbeitsbereich 112 eine beliebige Anzahl von Abladestellen 250 beinhalten, an denen das Material 119 abgelagert werden kann.
In einigen beispielhaften Operationen kann ein Ziel der autonom oder halbautonom betriebenen Lademaschine 104 darin bestehen, das Material 119 von der Halde 118 zu einem anderen Abschnitt des Arbeitsbereichs 112 zu transportieren, der die Abladestelle 250 beinhaltet. In den hierin beschriebenen Beispielen kann die Lademaschine 104 zur Bewegung des Materials 119 innerhalb der Halde 118 Informationen von verschiedenen Sensoren erhalten. Die von dem Wahrnehmungssensor 134, dem Ortungssensor 130 und/oder anderen Sensoren erfassten Informationen können über die Kommunikationsvorrichtung 126, die Zentralstation 108, den Satelliten 132, das Netzwerk 124 und/oder andere Kommunikationsvorrichtungen zur Verarbeitung durch die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 übertragen werden. In einem Beispiel können die von dem Wahrnehmungssensor 134, dem Ortungssensor 130 und/oder einem anderen Sensor erfassten Informationen an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 übertragen werden, wo die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Informationen ohne Unterstützung durch die Ressourcen der Systemsteuerung 122 verarbeitet. In einem anderen Beispiel können die von dem Wahrnehmungssensor 134, dem Ortungssensor 130 und/oder anderen Sensoren erfassten Informationen an die Systemsteuerung 122 übermittelt werden, wo die Systemsteuerung 122 der Lademaschine 104 die Informationen ohne Unterstützung durch die Ressourcen der Steuerung 136 der Lademaschine 104 verarbeitet. In einem weiteren Beispiel können die Systemsteuerung 122 und die Steuerung 136 der Lademaschine 104 beide an der Verarbeitung der Informationen beteiligt sein.
Das System 100 von 1 kann in Verbindung mit den in 2 dargestellten Operationen dazu dienen, eine Form der Halde 118 des Materials 119 zu ermitteln. Der Schüttwinkel des Materials 119 innerhalb der Halde 118 spielt eine Rolle für die Form der Halde 118 aus dem Material 119 und kann als der steilste Neigungswinkel bezüglich der horizontalen Ebene (d. h. aufgrund der Schwerkraft) definiert werden, bis zu dem das Material 119 ohne zu rutschen oder zu gleiten aufgeschichtet werden kann. Wird körniges Material auf eine horizontale Fläche wie die Arbeitsfläche 110 des Arbeitsbereichs 112 geschüttet, bildet sich eine im Allgemeinen konische Halde. Bei der Definition des Schüttwinkels steht der Innenwinkel zwischen der Oberfläche der Halde und der horizontalen Fläche in Bezug zur Dichte, dem Oberflächenbereich und den Formen der Partikel sowie dem Reibungskoeffizienten des Materials. Je nach Beschaffenheit des Materials wie Erde, Sand, Kies usw. kann der Schüttwinkel daher variieren. In Beispielen, in denen die Halde 118 aus Material 119 eine allgemein einheitliche Zusammensetzung hat und die Halde 118 aus einer einzigen Schüttung des Materials 119 gebildet wird, kann die Halde 118 eine allgemein konische Form aufweisen. In Situationen, in denen eine Vielzahl von Ladungen des Materials 119 zusammen auf die Halde 118 geschüttet wird, wird jedoch eine Reihe konischer Formen aus den Ladungen gebildet, die zu einer unsymmetrischen Form zusammenlaufen, wie die durch den anfänglichen Umfang 202 der Halde 118 dargestellte Form. Die Form der auf diese Weise gebildeten Halde 118 kann als „Kartoffelform“ oder als unregelmäßige Form beschrieben werden. Trotz ihrer Unregelmäßigkeit ist die Form der von dem/den Sensor(en) 130, 134 erhaltenen Halde 118 dennoch nützlich. Zum Beispiel kann der Wahrnehmungssensor 134 in Zusammenarbeit mit dem Ortungssensor 130 die Form der Halde 118 wie hierin beschrieben erkennen und diese Information zur Verarbeitung an die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 weitergeben. Die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 können die Form der Halde 118 basierend auf den Informationen definieren. In einem Beispiel können die von den Sensoren 130, 134 erhaltenen Daten zur Erkennung von Punkten verwendet werden, die sich entlang der Flächen der Halde 118 befinden. Die Sensoren 130, 134 können diese Daten, die die Punkte entlang der Fläche der Halde 118 darstellen, beispielsweise an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder an die Systemsteuerung 122 senden. Die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 kann diese Daten anschließend zur Erstellung einer dreidimensionalen (3D) Punktwolke oder einer anderen Struktur verwenden, die durch die an einer Außenfläche der Halde 118 befindlichen Punkte definiert ist. In einem Beispiel kann die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 ein Bildzusammensetzungsverfahren, ein 3D-Rekonstruktionsverfahren oder ein anderes Verfahren anwenden, das zur Erstellung eines 3D-Bildes der Außenfläche der Halde 118 mehrere Bilder oder Punkte kombiniert.
Um die Bewegung des Materials 119 unter Verwendung einer bestimmten Form der Halde 118 so effizient wie möglich zu gestalten, kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 einen Mittelpunkt 204 der Halde 118 des Materials 119 unter Verwendung von Informationen ermitteln, die von dem Wahrnehmungssensor 134, dem Ortungssensor 130 und/oder anderen hierin beschriebenen Sensoren erfasst werden. So können die vom Wahrnehmungssensor 134, dem Ortungssensor 130 und/oder einem anderen Sensor erfassten Informationen in jedem Beispiel Informationen zur Identifizierung des Mittelpunkts 204 beinhalten. Der Mittelpunkt 204 der Halde 118 des Materials 119 kann durch die Analyse der von dem zumindest einen Sensor 130, 134 erhaltenen dreidimensionalen oder zweidimensionalen Daten und die Ermittlung des Mittelpunkts des Körpers, der die Halde 118 ist, erhalten werden. Der Mittelpunkt 204 der im Allgemeinen gleichmäßig aufgebauten Halde 118, der Schwerpunkt (d. h. der Mittelpunkt 204), kann der Massenschwerpunkt der Halde 118 sein. In diesem Beispiel kann der Massenschwerpunkt wie folgt definiert werden: $R = \frac{1}{M} \sum_{i=1}^{n} m_{i} r_{1}$
wobei R die Koordinaten des Massenschwerpunkts, M die Summe der Massen der Partikel (z. B. Bodenpartikel, Steine, Kies, usw.), m_i die Masse jedes der Partikel und r_i die Koordinaten jedes der Partikel ist. In diesem Beispiel kann die Masse der gesamten Halde 118 durch von Waagen oder anderen Quellen erhaltene Informationen ermittelt werden, die die Masse des Materials 119 innerhalb der Halde 118 bereitstellen können.
In einem anderen Beispiel kann der Mittelpunkt 204 durch Ermittlung des Schwerpunkts der Halde 118 in einer einzigen Ebene oder im n-dimensionalen Raum ermittelt werden. In dem Beispiel, in dem der Schwerpunkt in einer einzigen Ebene ermittelt wird, kann der Mittelwert der Position aller Punkte innerhalb, beispielsweise innerhalb des anfänglichen Umfangs 202 der Halde 118 entlang einer einzigen horizontalen Ebene, als diese einzige Ebene dienen, und der Schwerpunkt der Form dieser Ebene kann als Mittelpunkt 204 dienen. Dieses Beispiel kann bei der Ermittlung des Mittelpunkts 204 am effektivsten sein, wenn alle Seiten der Halde 118 von dem/den Sensor(en) 130 und 134 erfasst wurden.
In dem Beispiel, in dem der Schwerpunkt im n-dimensionalen Raum ermittelt wird (d. h. in allen Ebenen der Halde 118), können die Punkte entlang einer Vielzahl von Ebenen verwendet werden, um zu ermitteln, wo sich die Masse innerhalb der Halde 118 befindet. In diesem Beispiel kann der Mittelpunkt 204 ein Mittelwert aller Punkte innerhalb der Halde 118 gewichtet mit der lokalen Dichte des Materials 119 sein. Unter der Annahme, dass die Halde 118 aus dem Material 119 eine allgemein gleichmäßige Dichte hat, entspricht der Mittelpunkt 204 dem Schwerpunkt der dreidimensionalen Form der Halde 118.
In Beispielen, in denen die gesamte zweidimensionale Form der Halde bekannt ist (d. h. durch die von dem Satelliten 132, dem Ortungssensor 130, dem Wahrnehmungssensor 134 oder Kombinationen davon erhaltenen Daten), kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 eine mathematische Interpolation zur Ermittlung des Mittelpunkts 204 verwenden.
In Beispielen, in denen die der Lademaschine 104 zugewandte Haldengrenze 202 identifiziert ist, kann die Systemsteuerung 122 und/oder eine Steuerung 136 der Lademaschine 104 durch den Ortungssensor 130, den Wahrnehmungssensor 134 oder Kombinationen davon erfasste Informationen erhalten, wobei die Informationen von einer der Rückseite 280 gegenüberliegenden Vorderseite 281 der Halde 118 erfasst werden können. In diesem Beispiel kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 polynomiale Interpolationstechniken anwenden, um eine glatte konvexe Kurve zu konstruieren, die die beiden äußersten Enden 282-1, 282-2 der bekannten Begrenzungskurve der Vorderseite 281 der Halde 118 verbindet. Der Mittelpunkt 204 kann anschließend basierend auf den Ergebnissen der polynomialen Interpolation ermittelt werden.
In einigen Beispielen und/oder Situationen kann es vorkommen, dass der/die mit der Lademaschine 104 gekoppelte(n) Sensor(en) 130, 134 die Rückseite 280 der Halde 118 nicht erkennen kann/können, wenn sich die Halde 118 an einem Rand des Arbeitsbereichs 112 und die Abladestelle 250 an der Vorderseite 281 befindet. Zudem kann es ineffizient sein, die Lademaschine 104 um die Rückseite 280 der Halde herumfahren zu lassen, da dies nicht nur Zeit, Kraftstoff und andere Ressourcen verbraucht, sondern auch die Effizienz des Betriebs der Lademaschine 104 beeinträchtigen kann. In einigen hierin beschriebenen Beispielen kann die Lademaschine 104 daher ohne die die Rückseite 280 der Halde 118 darstellenden erfassten Daten arbeiten. In diesen Beispielen kann die Lademaschine 104 effektiver arbeiten, indem sie angewiesen wird, den effizientesten Ladevorgang basierend auf identifizierten und ausgewählten Eingriffspunkten 210-1, 210-2, 210-3, 210-4 (hierin gemeinsam als 210 bezeichnet) und Laderichtungen 212-1, 212-2, 212-3, 212-4, 212-5, 212-6, 212-7, 212-8, 212-9, 212-10, 212-11, 212-12 (hierin gemeinsam als 212 bezeichnet) der Eingriffspunkte 210 zu verwenden. Für die halbautonomen oder autonomen Lademaschinen 104 kann das System 100 zur Maximierung der Gesamteffizienz und zur Minimierung des Restmaterials 119, das über bemannte und/oder ferngesteuerte Maschinenreinigungsmittel aufgenommen und bewegt wird, die beste Strategie für den Ladeeingriffspunkt 210 und die zugehörige Laderichtung 212 wählen, die die Form der Halde 118 des Materials 119 berücksichtigt.
Ohne die vorliegenden Systeme und Verfahren wären halbautonome und autonome Lademaschinen 104 auf äußerst primitive Methoden angewiesen, um die effiziente Bewegung der Halde 118 des Materials 119 zu bewältigen. Zum Beispiel kann der nächstgelegene Weg als Ladeeingriffspunkt gewählt werden. In einem anderen Beispiel kann die Richtung senkrecht zu einem Rand der Halde 118, eine Richtung, die auf einen vordefinierten Punkt zeigt, oder eine Richtung, die der aktuellen Ausrichtung der Lademaschine 104 folgt, gewählt werden. Diesen Lösungen mangelt es jedoch in der Regel an Effizienz. Die Anwendung dieser primitiven Verfahren kann, wie die gestrichelten Kurven 250-1, 250-2 veranschaulichen, zu unerwünschten Ergebnissen führen, wenn eine relativ große Halde 118 in mehrere isolierte kleinere Halden aufgeteilt wird, die für die endgültige Beseitigung zurückbleiben. Ferner kann die Verwendung dieser primitiven Verfahren, wie die gestrichelte Kurve 251 veranschaulicht, zu unerwünschten Ergebnissen führen, bei denen eine dünne kreisförmige Materialschicht für die abschließende Beseitigung zurückbleibt. Die schraffierten Linien zwischen den gestrichelten Kurven 250-1, 250-2, 251 und der durchgezogenen äußeren Linie 202, die den ursprünglichen Umfang der Halde 118 bezeichnet, weisen auf das Vorhandensein von Material 119 hin, das nach dem Bewegen eines größeren Teils der Halde 118 verbleiben kann, wenn die vorstehend beschriebenen primitiven Verfahren angewendet werden. Die unerwünschten resultierenden Formen der Halde 118 sind durch die Kurven 250-1, 250-2, 251 dargestellt. Das Laden des Materials 119 von der unerwünscht geformten Halde 118 kann aufgrund der fehlenden Widerstandskräfte, die eine konvex geformte Halde 118 aus Material 119 vorsieht, schwieriger und weit weniger effizient sein. Das Erreichen und/oder Beibehalten der konvex geformten Halde 118 während eines Ladevorgangs der Lademaschine 104 kann die größten Widerstandskräfte gegen die Lademaschine 104 vorsehen, wodurch das meiste Material 119 in das Arbeitsgerät 140 der Lademaschine 104 aufgenommen werden kann. Ferner können solche Lademaschinen 104 bei Verwendung der vorstehend beschriebenen primitiven Verfahren auch Ladevorgänge abschließen, bei denen nur Teilladungen des Materials 119 erhalten werden können, da möglicherweise nicht ausreichend Material 119 in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um eine vollständige Ladung des Arbeitsgeräts 140 darzustellen. Benutzer der Lademaschinen 104 können wünschen, dass die halbautonomen oder autonomen Lademaschinen 104 ähnlich funktionieren, wie eine menschliche Bedienperson die Lademaschine bedienen würde. Menschliche Bedienpersonen mit ihrer Erfahrung in der Berücksichtigung der Formen von Halden 118 aus verschiedenen Materialien 119 können das Material 119 effektiv und geordnet von der Halde 118 entnehmen, sodass in einer ersten Phase das durch die Kurve 220-1 gekennzeichnete Material und anschließend in einer zweiten Phase das durch die gestrichelte Kurve 220-2 gekennzeichnete Material entnommen wird, wie in 2 dargestellt. Auf diese Weise kann das Volumen des Materials 119 innerhalb des Arbeitsgeräts 140 der Lademaschine 104 bei jedem Entnahmeversuch von Material 119 maximiert werden, während der Energieaufwand für die abschließende Beseitigung von losem oder nicht aggregiertem Material 119 minimiert wird.
Somit kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 nach der Ermittlung des hierin beschriebenen Mittelpunkts 204 eine Vielzahl von in Frage kommenden Eingriffspunkten 210 identifizieren, die sich an dem Rand der Halde 118 des Materials 119 befinden. In einem Beispiel kann ein sinnvoller in Frage kommender Eingriffspunkt 210 alle Eingriffspunkte 210 ausschließen, die sich auf der Rückseite 280 der Halde 118 des Materials 119 befinden. Ferner können die sinnvollen in Frage kommenden Eingriffspunkte 210 alle Eingriffspunkte 210 ausschließen, die von einer aktuellen Position der Lademaschine 104 relativ zu anderen sinnvollen in Frage kommenden Eingriffspunkten 210 weiter entfernt sind. In diesem Beispiel können diejenigen Eingriffspunkte 210 unberücksichtigt bleiben, die bezüglich anderer sinnvoller in Frage kommender Eingriffspunkte 210 weiter von der aktuellen Position der Lademaschine 104 entfernt sind. Ferner sind Eingriffspunkte 210 sinnvoll, wenn sie Bewegungen der Lademaschine 104 und ihres Arbeitsgeräts 140 sind, die in die Halde 118 hineinschneiden und nicht aus der Halde 118 heraus oder von ihr wegschneiden. Ferner können in einem Beispiel ein oder mehrere Gräben, Spurrillen, Schlaglöcher, Anhäufungen oder andere Halden 118 von Material 119 oder andere Unebenheiten entlang der Arbeitsfläche 110 des Arbeitsbereichs 112 vorhanden sein. Solche Unebenheiten können auch innerhalb der zu einem oder mehreren der Eingriffspunkte 210 führenden Ladewege vorhanden sein. Da das Umfahren dieser Unebenheiten Zeit und Kraftstoff für die Lademaschine 104 kosten kann, kann jeder eine Unebenheit oder ein Hindernis beinhaltende Ladeweg zur Aufrechterhaltung der Effizienz der Lademaschine 104 ausgeschlossen werden. Durch den Ausschluss von eine Unebenheit beinhaltenden Ladewegen kann die Lademaschine 104 das Material 119 effektiver und effizienter innerhalb der Halde 118 bewegen. In einem Beispiel kann die Steuerung 136 der Lademaschine 104 Ladewege auswählen, die der Lademaschine 104 die Umgehung oder Vermeidung der Unebenheiten ermöglichen, während sie dennoch effektiv das Material 119 von der Halde 118 entnehmen kann.
Ein sich an dem ursprünglichen Umfang 202 der Halde 118 befindlicher Eingriffspunkt zwischen den Eingriffspunkten 210-1 und 210-3 kann beispielsweise bei einem in 2 dargestellten früheren Arbeitsgang ausgewählt worden sein und zu einer konkaven Einbuchtung in der Halde 118 geführt haben, die durch die gestrichelte Linie 202-1 veranschaulicht wird. Bei der Ermittlung eines nachfolgenden Eingriffspunkts 210 für die Halde 118, wie in 2 mit der gestrichelten Linie 202-1 dargestellt, kann ein neuer Eingriffspunkt 210-2 identifiziert werden. Wählt die Lademaschine 104 bei diesem anschließenden Arbeitsgang den Eingriffspunkt 210-2, kann es jedoch zu einer invariablen und nachteiligen Halbierung der Halde 118 kommen, die zur Bildung von zwei separaten Materialhalden 119 führen kann. Bei der Ermittlung, ob ein Eingriffspunkt 210 ausgewählt werden soll, kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 daher jeden Eingriffspunkt 210 als in Frage kommend ausschließen, der zu einer Halbierung der Halde 118 führen könnte. Somit kann im Beispiel von 2 die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Eingriffspunkte 210-1 und/oder 210-3 auswählen, da sie sich auf einer Seite der Halde 118 (d. h. der Vorderseite 281) befinden, die der Lademaschine 104 am nächsten ist und/oder im Sichtfeld des Ortungssensors 130 und/oder des Wahrnehmungssensors 134 liegt.
In den hierin beschriebenen Beispielen kann die Anzahl der in Frage kommenden Eingriffspunkte 210 durch Nutzung der Rechenleistung der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 (einschließlich einer ECM, die in den Steuerungen 122, 136 enthalten sein kann) vorbestimmt werden. In einem Beispiel kann die vorbestimmte Anzahl der in Frage kommenden Eingriffspunkte 210 zwischen 1 und 20 betragen. Ferner können in einem Beispiel die Eingriffspunkte 210 gleichmäßig entlang eines der Lademaschine 104 zugewandten Randes der Halde 118 verteilt sein.
Nach der Ermittlung des Mittelpunkts 204 und der Vielzahl von Eingriffspunkten 510 kann ein effektiver Eingriffspunkt 510 basierend auf den vorstehend beschriebenen Kriterien ausgewählt werden. Anschließend kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 für den ausgewählten Eingriffspunkt und/oder für jeden in Frage kommenden Eingriffspunkt eine Vielzahl von in Frage kommenden Laderichtungen 212 identifizieren. Eine in Frage kommende Laderichtung 212 kann jede Richtung beinhalten, die von den Eingriffspunkten 210 ausgeht und in die Halde 118 hineinführt, sodass die Richtung in die Halde 118 hineinschneidet, anstatt von der Halde 118 weg und/oder aus ihr heraus zu schneiden. Ferner kann die Anzahl der von der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 identifizierten in Frage kommenden Laderichtungen 212 durch die Rechenleistung der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 (einschließlich einer ECM, die in den Steuerungen 122, 136 enthalten sein kann) vorbestimmt werden. Die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 können beispielsweise für jeden Eingriffspunkt 210 zwischen 1 und 10 in Frage kommende Laderichtungen 212 identifizieren. Ferner können die Laderichtungen 212, wie die Eingriffspunkte 210, gleichmäßig über einen Winkelbereich verteilt sein. Wenn zum Beispiel für einen Eingriffspunkt 210 drei Laderichtungen 212 identifiziert werden, kann der Winkel zwischen der ersten und der zweiten der drei Laderichtungen 212 identisch mit dem Winkel zwischen der zweiten und der dritten der drei Laderichtungen 212 sein.
Die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 kann für den ausgewählten Eingriffspunkt 210 und die Laderichtung 212 oder für jeden identifizierten Eingriffspunkt 210 und jede identifizierte Laderichtung 212 eine Kostenfunktion auswerten, die mit der Auswahl eines Paares aus Eingriffspunkt 210 und Laderichtung 212 im Vergleich zu einem anderen verbunden ist. In einem Beispiel kann die Kostenfunktion wie folgt definiert werden: $K o s t e n = w_{1} - w_{2} + w_{3} + w_{4}$
wobei w₁ eine Fahrtstrecke zwischen einem aktuellen Standort der Lademaschine 104 und dem Eingriffspunkt 210 ist, w₂ der Abstand zwischen dem Eingriffspunkt 210 und dem Mittelpunkt 204 der Halde 118 des Materials 119 ist, w₃ eine Abweichung zwischen der Laderichtung 212 und der Richtung vom Eingriffspunkt 210 zum Mittelpunkt 204 der Halde 118 des Materials 119 ist und w₄ ein Integral der vom Umkehrpunkt 255 auf den Eingriffspunkt 210 der Halde 118 ausgeübten Lenkkraft ist.
In einem Beispiel sind die Variablen in Gleichung 2 nicht-negative Skalare. In diesem Beispiel können die nicht-negativen Skalare durch eine bestehende historische Analyse über Kundendaten, beispielsweise mit Techniken des maschinellen Lernens und/oder der linearen Regression, vorbestimmt werden. Das maschinelle Lernen verwendet Algorithmen und statistische Modelle, um die Lademaschinen 104 zur Ausführung einer bestimmten Aufgabe ohne kontinuierliche explizite Eingabe von Anweisungen zu veranlassen. Die spezifische erlernte Aufgabe ist hier die halbautonome oder autonome Bewegung des Materials 119 innerhalb der Halde 118 im gesamten Arbeitsbereich 112 auf kosteneffektive Weise. Die Kosteneffizienz kann die Berücksichtigung des Zeitaufwands für das Bewegen der Lademaschine 104, des Kraftstoffverbrauchs für das Bewegen der Lademaschine 104, des Verschleißes der Lademaschine 104 und der Komponenten der Lademaschine 104 sowie andere kosteneffiziente Erwägungen beinhalten, und diese Ressourcen können optimiert und/oder geschont werden. In diesem Beispiel kann das maschinelle Lernen von der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 der Lademaschine 104 durchgeführt werden und die Daten können auf zugehörigen Datenspeichervorrichtungen gespeichert werden. Die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 kann sich auf Muster und Schlussfolgerungen stützen, um die Lademaschine 104 auf die effektivste Weise zu bewegen. Ein mathematisches Modell kann von der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 der Lademaschine 104 basierend auf Schulungsdaten erstellt werden, die beispielsweise aus dem von einer menschlichen Bedienperson erfassten Betrieb der Lademaschine 104 stammen. Diese Schulungsdaten können als Grundlage für die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 zur Ermittlung der Art und Weise dienen, wie die Bewegung der Lademaschine 104 vorhergesagt oder entschieden wird, ohne dass sie explizit für die Aufgabe der Bewegung des Materials 119 von der Halde 118 programmiert wurde.
Die lineare Regression beinhaltet ein mathematisches Verfahren zur Modellierung der Beziehung zwischen einer skalaren Antwort (d. h. einer abhängigen Variable) und einer oder mehreren erklärenden Variablen (d. h. unabhängigen Variablen). Beziehungen innerhalb der linearen Regression werden unter Verwendung linearer Prädiktorfunktionen modelliert, deren unbekannte Modellparameter aus den Daten geschätzt werden. Die sich daraus ergebenden linearen Modelle sind nützlich bei der Ermittlung einer bedingten Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Antwort angesichts der Werte der Prädiktoren. In einem Beispiel, in dem eine lineare Regression verwendet wird, können historische Maßnahmen wie zuvor ausgeführte Eingriffspunkte 210 und Laderichtungen 212, die von menschlichen Bedienpersonen in ähnlichen Situationen gewählt und ausgeführt wurden, in eine lineare Näherungsfunktion eingepasst werden. Die Gewichtungen für jede der Variablen in Gleichung 2 können dann durch Regression ermittelt werden. In einem Beispiel kann diese lineare Regressionstechnik offline durchgeführt werden, sodass andere Rechnervorrichtungen mit der Durchführung dieser Verarbeitung beauftragt werden können, ohne die mit dem System 100 verbundenen Rechenressourcen zu nutzen oder die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 zu überlasten.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen kann die Variable w₄ auf 0 gesetzt werden, um Unterschiede beim Verschleiß des Lenksystems und/oder der Reifen der Lademaschine 104 zu ignorieren. Basierend auf den vorstehend beschriebenen Beispielen kann das System 100 den Eingriffspunkt 210 und die Laderichtung 212 auswählen, die der niedrigsten Kostenfunktion entsprechen, und diesen ausgewählten Eingriffspunkt 210 und diese Laderichtung 212 zur Ausführung eines Arbeitsgangs innerhalb des von der Lademaschine 104 durchgeführten Materialbewegungsprozesses verwenden. Der vorstehende Prozess kann bei jedem Arbeitsgang der Lademaschine 104 zum Erhalt von mehr Material 119 aus der Halde 118 ausgeführt werden. Auf diese Weise berücksichtigt die durch die Verfahren des maschinellen Lernens und/oder der linearen Regression definierte Ladestrategie nicht nur die Fahrstrecke, sondern bestraft auch Maßnahmen, die möglicherweise die konvexe Form der Halde 118 aus Material 119 zerstören, die während der menschlichen Bedienung erhalten und beibehalten wird, und die das Beseitigen von nicht aggregiertem Material 119 minimiert. Auf diese Weise kann der Ladevorgang der halbautonom oder autonom betriebenen Lademaschinen 104 die Fachkenntnisse menschlicher Bedienpersonen besser nachahmen. Ferner können die hierin beschriebenen Strategien eine optimale Auswahl des Eingriffspunkts 210 und der Laderichtung 212 für jeden Arbeitsgang vorsehen, wodurch die Anzahl der Arbeitsgänge mit halb gefüllten Schaufeln minimiert und der Aufwand für die Beseitigung von dünnschichtigen Resten oder isolierten Resten kleinerer Halden minimiert wird.
Nach der Beschreibung des Systems 100 von 1 und des in 2 dargestellten Prozesses wird nun auf 3 und 4 Bezug genommen. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein mit dem in 1 und 2 dargestellten System 100 verbundenes beispielhaftes Verfahren 300 darstellt. Das Verfahren 300 kann bei 301 das Erfassen einer Außenfläche einer Halde 118 aus Material 119 mit den Sensoren 130, 134 beinhalten, wie vorstehend beschrieben. In einem Beispiel können die von den Sensoren 130, 134 erhaltenen Daten zur Erkennung von Punkten verwendet werden, die sich entlang der Flächen der Halde 118 befinden. Die Sensoren 130, 134 können diese Daten, die die Punkte entlang der Fläche der Halde 118 darstellen, beispielsweise an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder an die Systemsteuerung 122 senden.
Bei 302 kann das Verfahren 300 die Ermittlung eines Mittelpunkts 204 einer Halde 118 eines Materials 119 mit einer Steuerung 136 beinhalten, die sich auf einer zumindest teilweise autonom gesteuerten Maschine wie der Lademaschine 104 und/oder der Systemsteuerung 122 befindet, der von einem Sensor wie dem Ortungssensor 130 und/oder dem Wahrnehmungssensor 134 erfasst wird. In einem Beispiel kann die Steuerung 136 von der Systemsteuerung 122 unterstützt oder gesteuert werden. In einem Beispiel kann der Ortungssensor 130 und/oder der Wahrnehmungssensor 134 zur Erfassung der Halde 118 und zur Identifizierung von Daten verwendet werden, die die Koordinaten oder 3D-Positionen entlang der Fläche der Halde 118 darstellen. Die Sensoren 130, 134 können diese Daten zur Verarbeitung an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 senden. In einem Beispiel können die die Koordinaten oder 3D-Positionen entlang der Fläche der Halde 118 darstellenden Daten über das Netzwerk 124, die Zentralstation 108 und/oder die Kommunikationsvorrichtungen 126 an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder an die Systemsteuerung 122 gesendet werden.
Bei 304 kann die Steuerung 122, 136 eine Vielzahl potenzieller Ladewege um den Mittelpunkt 204 zum Beladen der Maschine 104 ermitteln. Diese Ermittlung kann auf den Daten des Ortungssensors 130 und/oder des Wahrnehmungssensors 134 basieren. In den hierin beschriebenen Beispielen können die Ladewege basierend auf einer Wegbestimmungslogik ermittelt werden, die eine Reihe von Regeln bei der Ermittlung der Ladewege berücksichtigt. In einem Beispiel kann ein Ladeweg in Betracht gezogen werden, wenn sein Ende an der Begrenzung der Halde 118 eine Fläche der Halde 118 beinhaltet, die in Bezug auf das Arbeitsgerät 140 der Lademaschine 104 konvex ist. Wenn das Ende an der Begrenzung der Halde 118 eine Fläche der Halde 118 beinhaltet, die in Bezug auf die Lademaschine 104 konkav ist, kann das Laden des Materials 118 an diesem Punkt dazu führen, dass die Halde 118 halbiert oder zumindest weiter halbiert wird. Daher kann jeder Ladeweg, der zu einer Halbierung der Halde 118 führen könnte, als potenzieller Ladeweg ausgeschlossen werden. Umgekehrt führt ein Ladeweg, der eine konvexe Fläche der Halde 118 ansteuert, mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu einer solchen Halbierung. Ferner können Ladewege, die zu einer Verringerung der Optimierung und/oder Erhaltung der kosteneffizienten Bewegung der Lademaschine 104 führen können, als mögliche Ladewege ausgeschlossen werden. Bei der Ermittlung der Ladewege können auch andere Regeln angewandt werden, und die Steuerung(en) 136, 122 kann bzw. können diese Regeln zusammen mit den von den Sensoren 130, 134 erhaltenen Daten zur Ermittlung der Begrenzung der Halde 118 und zur Identifizierung von Ladewegen entlang dieser Begrenzung verwenden, die den vorgeschriebenen Regeln folgen.
Die potenziellen Ladewege beinhalten zumindest einen Eingriffspunkt 210, wobei der zumindest eine Eingriffspunkt 210 zumindest eine Laderichtung 212 beinhaltet. Bei 306 kann die Steuerung 122, 136 einen primären Ladeweg aus den potenziellen Ladewegen basierend auf einer Kostenfunktionsanalyse auswählen. Die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder die Systemsteuerung 122 führt die vorstehend beschriebene Kostenfunktionsanalyse zur Analyse der Effektivität der potenziellen Ladewege (einschließlich der Eingriffspunkte 210 und der Laderichtungen 220) basierend auf zumindest einem Faktor zum Erhalt eines effektivsten Ladeweges durch. Ähnlich wie bei der Ermittlung der Ladewege können auch bei der Ermittlung der effektivsten Ladewege eine Reihe von Regeln angewendet werden. Eine Regel kann beispielsweise die Ermittlung beinhalten, welcher den Ladeweg der Lademaschine beendende Eingriffspunkt 210 der Lademaschine 104 am nächsten liegt, nachdem die Lademaschine den Umkehrpunkt 255 verlassen hat, wenn die Maschine von der Abladestelle 250 zurückkehrt und sich der Halde 118 nähert, die sich auf der Arbeitsfläche 110 des Arbeitsbereichs 112 befindet. In einem anderen Beispiel kann eine Regel die Ermittlung beinhalten, welcher von einer Anzahl von Ladewegen an einem Eingriffspunkt 210 endet, der sich an der am stärksten konvexen Begrenzung der Halde 118 befindet, wie von den Daten der Sensoren 130, 134 und der/den Steuerung(en) 136, 122 ermittelt. Diese Ermittlung kann durch die Steuerung(en) 136, 122 unter Anwendung der definierten Regeln erfolgen.
Bei 308 kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Lademaschine 104 zur Durchführung eines Ladevorgangs veranlassen, der durch den primären Ladeweg definiert ist. In einem Fall, in dem die Systemsteuerung 122 die Anweisung an die Lademaschine 104 vorsieht, kann die Systemsteuerung 122 über das Netzwerk 124, die Zentralstation 108 und/oder die Kommunikationsvorrichtungen 126 ein Signal an die Lademaschine 104 senden. Das Signal kann Daten beinhalten, die die von der Lademaschine 104 auszuführenden Maßnahmen definieren, um das Material 119 innerhalb der Halde 118 unter Nutzung des effektivsten Ladeweges zu bewegen.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein mit dem in 1 und 2 dargestellten System verbundenes beispielhaftes Verfahren 400 darstellt. Das Verfahren 400 kann bei 401 das Erfassen einer Außenfläche einer Halde 118 aus Material 119 mit den Sensoren 130, 134 beinhalten, wie vorstehend beschrieben. In einem Beispiel können die von den Sensoren 130, 134 erhaltenen Daten zur Erkennung von Punkten verwendet werden, die sich entlang der Flächen der Halde 118 befinden. Die Sensoren 130, 134 können diese Daten, die die Punkte entlang der Fläche der Halde 118 darstellen, beispielsweise an die Steuerung 136 der Lademaschine 104 und/oder an die Systemsteuerung 122 senden.
Das Verfahren 400 kann auch beinhalten, dass bei 402 mit einer auf einer zumindest teilweise autonom gesteuerten Maschine wie der Lademaschine 104 und/oder der Systemsteuerung 122 befindlichen Steuerung 136 ein Mittelpunkt 204 einer Halde 118 eines Materials 119 ermittelt wird, der von einem Sensor wie dem Ortungssensor 130 und/oder dem Wahrnehmungssensor 134 erfasst wird. In einem Beispiel kann die Steuerung 136 von der Systemsteuerung 122 unterstützt oder gesteuert werden. In einem Beispiel kann der Ortungssensor 130 und/oder der Wahrnehmungssensor 134 zur Abbildung der Halde 118 des Materials 119 verwendet werden und Daten, die das Bild/die Bilder der Halde 118 darstellen, über das Netzwerk 124, die Zentralstation 108 und/oder die Kommunikationsvorrichtungen 126 an die Systemsteuerung 122 senden.
Bei 404 kann die Steuerung 122, 136 basierend auf der Fähigkeit der Lademaschine 104 zum Erhalt einer volle Ladung des Materials 119 innerhalb eines mit der Lademaschine 104 verbundenen und von ihr betätigten Arbeitsgeräts 140 eine Vielzahl von Ladeeingriffspunkten 210 ermitteln. Diese Ermittlung kann auf den von dem Ortungssensor 130 und/oder dem Wahrnehmungssensor 134 erhaltenen Daten und der Ermittlung einer Materialmenge 119 an diesem Punkt der Halde 119, die ein Volumen des Arbeitsgeräts 140 füllen kann, durch die Steuerungen 122, 136 basieren. Die Ladeeingriffspunkte 210 können zumindest einen Eingriffspunkt 210 beinhalten.
Bei 406 kann das Verfahren 400 die Ermittlung einer Vielzahl von Laderichtungen 212 für jeden der bei 404 identifizierten Ladeeingriffspunkte 210 beinhalten. Wie hierin beschrieben, kann zur Ermittlung der effektivsten Eingriffspunkte eine Reihe von Regeln angewendet werden. Eine Regel kann beispielsweise eine Ermittlung beinhalten, welcher den Ladeweg der Lademaschine beendende Eingriffspunkt 210 der Lademaschine 104 am nächsten liegt, nachdem die Lademaschine den Umkehrpunkt 255 verlassen hat. In einem anderen Beispiel kann eine Regel die Ermittlung beinhalten, welcher von einer Anzahl von Eingriffspunkten 210 sich an der am stärksten konvexen Grenze der Halde 118 befindet, wie durch die Daten der Sensoren 130, 134 und der/den Steuerung(en) 136, 122 ermittelt. Diese Ermittlung kann durch die Steuerung(en) 136, 122 unter Anwendung der definierten Regeln erfolgen.
Das Verfahren 400 kann außerdem bei 408 die Ermittlung beinhalten, ob von der Steuerung 122, 136 zusätzliche Laderichtungen 220 für alle Ladeeingriffspunkte 210 identifiziert wurden. In einem Beispiel können die Steuerungen 122, 136 ermitteln, dass eine Laderichtung 220, wie beispielsweise die Laderichtung 212-2, dazu führen kann, dass das Arbeitsgerät 140 der Lademaschine 104 nicht das volle Volumen innerhalb des Arbeitsgeräts 140 erfasst, da es an der Seite der Halde 118 entlang streift. In diesem Beispiel kann die Auswahl der Laderichtungen 212-10 oder 212-11 zu einem vollen Volumen innerhalb des Arbeitsgeräts 140 führen. In Reaktion auf eine Ermittlung, dass zusätzliche potenzielle Laderichtungen 220 für alle Ladeeingriffspunkte 210 (einschließlich aller Laderichtungen 220) zu identifizieren sind (408, Ermittlung JA), kann das Verfahren 400 zu vor 406 zurückkehren und zusätzliche Laderichtungen 220 für die Eingriffspunkte 210 ermitteln. Diese Rückkehr zu vor 406 kann beliebig oft erfolgen, um eine größere oder vollständige Anzahl von Laderichtungen 220 für jeden der Eingriffspunkte 210 zu erhalten.
In Reaktion auf eine Ermittlung, dass zusätzliche potenzielle Laderichtungen 220 für alle Ladeeingriffspunkte 210 von der Steuerung 122, 136 identifiziert wurden (408, Ermittlung NEIN), kann eine zweite Ermittlung durchgeführt werden, ob bei 410 zusätzliche Ladeeingriffspunkte 210 identifiziert werden sollen. Bei 410 kann das Verfahren 400 in Reaktion auf eine Ermittlung, dass zusätzliche Ladeeingriffspunkte 210 zu identifizieren sind (410, Ermittlung JA), zu 404 zurückkehren, um zusätzliche Ladeeingriffspunkte 210 zu ermitteln. Diese Rückkehr zu vor 404 kann beliebig oft erfolgen, um eine größere oder vollständige Anzahl von Eingriffspunkten 210 zu erhalten. An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei 406 auch die Laderichtungen 220 für die zusätzlichen Eingriffspunkte 210 identifiziert werden können. Auf diese Weise werden alle potenziellen Eingriffspunkte 210 und ihre jeweiligen Laderichtungen 220 durch die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 identifiziert. In Reaktion auf eine Ermittlung, dass zusätzliche Eingriffspunkte 210 identifiziert wurden (410, Ermittlung NEIN), kann das Verfahren 400 zu 412 übergehen.
Bei 412 kann die Systemsteuerung 122 und/oder die Steuerung 136 der Lademaschine 104 die Lademaschine 104 zur Durchführung eines Ladevorgangs veranlassen, der durch einen ausgewählten, primären Eingriffspunkt 210 und eine Laderichtung 220 definiert ist. In einem Fall, in dem die Systemsteuerung 122 die Anweisung an die Lademaschine 104 vorsieht, kann die Systemsteuerung 122 über das Netzwerk 124, die Zentralstation 108 und/oder die Kommunikationsvorrichtungen 126 ein Signal an die Lademaschine 104 senden. Das Signal von der Systemsteuerung 122 und/oder der Steuerung 136 der Lademaschine 104 kann Daten beinhalten, die die von der Lademaschine 104 auszuführenden Maßnahmen definieren, um das Material 119 innerhalb der Halde 118 unter Nutzung eines primären Ladeweges zu bewegen. Der Prozess 400 von 4 kann zur Bewegung des Materials 119 innerhalb der Halde 118 zur Abladestelle 250 mehrfach iterativ durchgeführt werden. Auf diese Weise kann in jeder Iteration eine iterative Ermittlung wie primär, sekundär, tertiär, usw. des Mittelpunkts 204 berechnet werden. Ferner können die während der gesamten Materialbewegung ausgewählten Ladewege auf der hierin beschriebenen Kostenfunktionsanalyse und den Regeln basieren, die zur Ermittlung der kosteneffektivsten Eingriffspunkte 210 und Laderichtungen 220 angewendet werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung beschreibt Systeme und Verfahren zum halbautonomen oder autonomen Bewegen von Material mit einer Lademaschine 104, wie beispielsweise einem Rad- oder Kettenlader, einer Frontschaufel, einem Bagger, einer Seilschaufel, einem Stapelrückgewinner oder einer anderen ähnlichen Maschine. Die Bewegung des Materials kann auf der Identifizierung eines Mittelpunkts 204, einer Anzahl von Eingriffspunkten 210 und einer Anzahl von Laderichtungen 220 für jeden der Eingriffspunkte 210 basieren. Solche Systeme und Verfahren können zur effizienteren Bewegung des Materials mit den halbautonomen oder autonomen Lademaschinen 104 eingesetzt werden, indem Situationen vermieden werden, in denen eine Halde 118 des Materials 119 halbiert wird oder in denen die Halde 118 während einer Anzahl von Arbeitsgängen verteilt wird, sodass kleinere Materialhalden entstehen und Aufräumarbeiten zur Erfassung des verteilten Materials durchgeführt werden müssen.
Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die vorstehenden Beispiele gezeigt und beschrieben wurden, ist es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, dass durch die Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme und Verfahren verschiedene zusätzliche Beispiele erwogen werden können, ohne vom Sinn und Umfang des Offenbarten abzuweichen. Diese Beispiele sollen als in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend verstanden werden, wie sie basierend auf den Ansprüchen und jeglichen Entsprechungen davon bestimmt wird.

Claims

Verfahren, umfassend: Erfassen einer Außenfläche (202) einer Halde (118) aus Material (119) mit einem Sensor (134); Ermitteln eines Mittelpunkts (204) der Halde (118) aus Material (119) basierend auf der erfassten Außenfläche (202) mit einer Steuerung (136), die sich auf einer zumindest teilweise autonom gesteuerten Maschine (104) befindet; Ermitteln einer Vielzahl potenzieller Ladewege um den Mittelpunkt (204) zum Beladen der Maschine (104) mit der Steuerung (136); Auswählen eines primären Ladeweges aus den potenziellen Ladewegen basierend auf einer Kostenfunktionsanalyse mit der Steuerung (136); und Veranlassen der Maschine (104) zur Durchführung eines durch den primären Ladeweg definierten Ladevorgangs mit der Steuerung (136).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Halde (118) eine der Maschine (104) zugewandte proximale Seite (281) und eine der proximalen Seite (281) gegenüber angeordnete distale Seite (280) beinhaltet, die potenziellen Ladewege Wege ausschließen, die zur distalen Seite (280) der Halde (118) führen, und die potenziellen Ladewege Wege ausschließen, die Hindernisse beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kostenfunktionsanalyse basierend auf zumindest einem Faktor durchgeführt wird, der eine Fahrstrecke, eine Zeit zum Zurücklegen der Fahrstrecke, eine Lenkkraft, einen Schüttwinkel des Materials (119) und Bewegungsstrecken des Arbeitsgeräts (140) beinhaltet, und das Ermitteln der Vielzahl potenzieller Ladewege das Ermitteln der Vielzahl potenzieller Ladewege basierend auf einer Fähigkeit zum Erhalt einer vollen Ladung des Materials (119) in einem mit der Maschine (104) gekoppelten und von ihr betätigten Arbeitsgerät (140) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend: Ermitteln einer Vielzahl von Ladeeingriffspunkten (210) basierend auf der Fähigkeit der Maschine (104) zum Erhalt einer vollen Ladung des Materials (119) in einem mit der Maschine (104) verbundenen und von ihr betätigten Arbeitsgerät (140) mit der Steuerung (136); Ermitteln einer Vielzahl von Laderichtungen (212) für die Ladeeingriffspunkte (210) mit der Steuerung (136); Ermitteln, mit der Steuerung (136), ob zusätzliche Laderichtungen (212) für die Ladeeingriffspunkte (210) zu identifizieren sind; in Reaktion auf die Ermittlung, dass zusätzliche Laderichtungen (212) für die Ladeeingriffspunkte (210) zu identifizieren sind, Identifizieren der zusätzlichen Laderichtungen (212) für die Ladeeingriffspunkte (210); Ermitteln mit der Steuerung (136), ob zusätzliche Ladeeingriffspunkte (210) zu identifizieren sind; und in Reaktion auf die Ermittlung, dass zusätzliche Ladeeingriffspunkte (210) zu identifizieren sind, Identifizieren der zusätzlichen Ladeeingriffspunkte (210).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kostenfunktionsanalyse die Ermittlung beinhaltet, ob die potenziellen Ladewege zu einer Halbierung der Halde (118) aus dem Material (119) führen, und in Reaktion auf die Ermittlung, dass ein erster der potenziellen Ladewege zu einer Halbierung der Halde (118) des Materials (119) führt, das Entfernen des ersten der potenziellen Ladewege aus der Berücksichtigung als einer der potenziellen Ladewege.
System (100), umfassend: eine zumindest teilweise autonome Maschine (104), die zum Bewegen entlang einer Arbeitsfläche (110) eines Arbeitsbereichs (112) ausgelegt ist, wobei die Maschine (104) ein Arbeitsgerät (140) beinhaltet, das zum Tragen von Material (119) ausgelegt ist, während sich die Maschine (104) entlang des Arbeitsbereichs (110) bewegt; einen Sensor (134), der zum Erfassen einer Außenfläche (202) einer Halde (118) aus Material (119) ausgelegt ist; und eine Steuerung (136) in Kommunikation mit dem Sensor (134) und der Maschine (104), wobei die Steuerung (136) ausgelegt ist zum: Ermitteln eines Mittelpunkts (204) der Halde (118) aus Material (119) basierend auf einer erfassten Außenfläche (202); Ermitteln einer Vielzahl potenzieller Ladewege um den Mittelpunkt (204) zum Beladen der Maschine (104); Auswählen eines primären Ladeweges aus den potenziellen Ladewegen, basierend auf einer Kostenfunktionsanalyse; und Veranlassen der Maschine (104) zur Durchführung eines durch den primären Ladeweg definierten Ladevorgangs.
System nach Anspruch 6, wobei der Sensor (134) zumindest einer von einem Positionssensor (134), einer Bildgebungsvorrichtung, einer Lidarvorrichtung, einer Radarvorrichtung, einer Sonarvorrichtung und einer Satellitenbildgebungsvorrichtung ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Kostenfunktionsanalyse basierend auf zumindest einem Faktor durchgeführt wird, der eine Fahrstrecke, eine Zeit zum Zurücklegen der Fahrstrecke, eine Lenkkraft, einen Schüttwinkel des Materials (119) und Bewegungsstrecken des Arbeitsgeräts (140) beinhaltet.
System nach Anspruch 6, wobei die Ermittlung der Vielzahl potenzieller Ladewege die Ermittlung einer Vielzahl von Laderichtungen (212) basierend auf einer Fähigkeit zum Erhalt einer vollen Ladung des Materials (119) innerhalb eines mit der Maschine (104) gekoppelten und von ihr betätigten Arbeitsgeräts (140) beinhaltet.
System nach Anspruch 6, wobei die Ermittlung der Vielzahl potenzieller Ladewege zum Beladen der Maschine (104) beinhaltet: Ermitteln einer Vielzahl von Ladeeingriffspunkten (210) basierend auf der Fähigkeit der Maschine (104) zum Erhalt einer vollen Ladung des Materials (119) innerhalb eines mit der Maschine (104) gekoppelten und von ihr betätigten Arbeitsgeräts (140) mit der Steuerung (136); und Ermitteln einer Vielzahl von Laderichtungen (212) für die Ladeeingriffspunkte (210).