JP2021526086A - 自律的に動作する作業機械を動作させるための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に関連する機械、例えば、ショベル系掘削機のような移動式の建設機械、又は、トラクタ若しくはコンバインのような移動式の林業用機械若しくは農業用機械は、益々、自律的に動作し、又は、運転者支援システムによって支援若しくは補助されて動作するようになっている。このために不可欠な前提条件は、機械又は対応する車両の周辺における周囲状況又は交通状況の高信頼性の予測認識である。その場合に、公知のように使用される周囲モデルには、状況分析を導出して、操縦計画を実施可能にするために必要な情報が含まれる。即ち、周囲モデルは、車両の周囲を表現している。例えば、周囲モデルは、車両の周囲におけるインフラストラクチャ要素及び/又はその他の道路利用者、特に他の車両を含む。車両に取り付けられたセンサシステムは、このために、移動するオブジェクト又は位置可変のオブジェクトと、位置固定されたオブジェクトとを認識し、制動を行うべきかどうか、及び/又は、軌道計画及び適当なシステム介入に基づいて回避を行うべきかどうか、又は、介入操縦が不要であるかどうかを判断しなければならない。周囲モデルを作成するために、車両独自のセンサ及び/又は他の車両のセンサ及び/又は周囲に位置固定されて設置されたセンサによって提供されたデータ又は情報が、手元の地形データ又はインフラストラクチャデータと比較される。
本発明は、作業機械の周囲における、手元の作業プロセスに起因した衝突が許容される空間(3D)領域と、例えば、人身保護の理由から衝突が許容されない領域とを認識又は特定するという着想に基づく。許容される衝突とは、例えば、材料を拾い上げるために若しくは放出するために、又は、運動学的機構を用いて機械の周囲を処理するために、機械又は運動学的機構の操作員によって所望されている衝突であると理解することが可能である。許容されない衝突とは、操作員によって所望されていない衝突、又は、物的損傷若しくは人身損傷を伴う事故をもたらす衝突であると理解することが可能である。
図1は、ショベル系掘削機の横断面を概略的に示し、掘削機アームの各部に配置された変位センサによって前述したTCP(Tool Center Point:工具中心点)を特定する様子を説明する。
・周辺情報、例えば、地形、植生、生物、天気、動いているオブジェクト又は動かないオブジェクト;
・機械及び周囲のオブジェクトの現在の位置特定又は現在地、セマンティック及び/又はグローバルなマップ情報、フィールドマップ;
・機械の周辺及び内部における収穫物及び作物の流れの情報;
・機械成分及び動作成分の情報、例えば、機械部品の動作点、状態情報、物理量;
・操作員の情報、例えば、機械における操作要素の位置、運転者/操作員の視線/注意/疲労及び作業プロセスの意図;
・現在の時間及び日付
を考慮することができる。
Claims (13)
- 運動学的機構(110,115,120)を有する機械(100,105)を動作させるための方法であって、
前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の姿勢を、特に信号技術的な測定方法によって特定する、
方法において、
特に信号技術的な前記測定方法によって特定された、前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の姿勢を、セマンティックマップ(200,312)と比較(215)し、
前記機械(100,105)の周囲にあるオブジェクトとの間において発生し得る、条件付きで許容される衝突又は許容されない衝突を認識する、
ことを特徴とする方法。 - 前記作業機械に配置された周囲センサ(205)によって、及び/又は、他の機械のセンサによって、及び/又は、前記機械の周囲に位置固定されて設置されたセンサによって、手元の前記セマンティックマップ(312)に基づいて、前記機械(100,105)のための周囲モデル(315)を作成(200)する、
請求項1に記載の方法。 - 前記セマンティックマップ(312)のうちの、前記オブジェクトとの衝突が発生し得る場合であっても前記機械(100,105)の動作を許容し得る領域と、
前記セマンティックマップ(312)のうちの、前記オブジェクトとの間において発生し得る衝突に関して、前記オブジェクトと衝突することなく前記機械(100,105)が移動し得る領域とを識別(210)する、
請求項2に記載の方法。 - 前記セマンティックマップ(312)の識別された前記領域を、前記運動学的機構(110,115,120)のTCP位置データ(225)と比較(220)する、
請求項3に記載の方法。 - 前記セマンティックマップ(312)内の前記オブジェクトを、前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)との間において発生し得る衝突に関して、条件付きで許容されるものとして又は許容されないものとして分類する、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記機械(100,105)の動作中に、前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の計画(235)又は予測された移動軌道に基づいて、計画(235)又は予測された前記移動軌道の領域内における分類された前記オブジェクトに関して許容し得ない相互作用を認識(240)し、
少なくとも1つの許容し得ない相互作用が認識された場合に、前記機械(100,105)の操作員に警告メッセージを出力し、及び/又は、前記機械(100,105)の動作への衝突防止介入を実施(245)する、
請求項5に記載の方法。 - 運動学的機構(110,115,120)を有する機械(100,105)を動作させるための装置であって、
前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の姿勢を、特に信号技術的な測定方法によって特定可能である、
装置において、
特に信号技術的な前記測定方法によって特定された、前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の姿勢を、セマンティックマップ(312)と比較(215)し、
前記機械(100,105)の周囲に配置された少なくとも1つのオブジェクトとの間において発生し得る、条件付きで許容される衝突又は許容されない衝突を認識する、
ための計算手段が設けられている
ことを特徴とする装置。 - セマンティックマップ(312)によって前記機械(100,105)を位置特定するための位置特定要素(300)と、
前記機械(100,105)の側で実施されるべき作業タスク及び作業ステップを計画するための計画要素(302)と、
前記機械(100,105)及び/又は前記運動学的機構(110,115,120)の移動、及び/又は、前記機械(100,105)の周囲に配置されたオブジェクトの移動を計画、予測及び監視するための軌道計画要素(310)と、
前記セマンティックマップ(312)に基づく周囲モデル(315)と、
前記少なくとも1つのオブジェクトとの潜在的な衝突を予測(320)するためのシーン解釈要素(335)と、
前記少なくとも1つのオブジェクトとの許容されない衝突を回避するための適当な措置を実施するためのアクチュエータ管理要素(330)と、
が設けられている、
請求項7に記載の装置。 - 前記機械(100,105)の運動力学と、前記機械(100,105)の開ループ制御及び閉ループ制御の挙動とに関連する車両モデル(325)が設けられている、
請求項8に記載の装置。 - 前記シーン解釈要素(335)によって、前記機械(100,105)の周囲に位置するさらなる機械、工具、被加工物又は作業対象の相互作用と、前記機械(100,105)の周囲におけるこれに関連する変化とが予測、認識及び/又は妥当性検査される、
請求項8又は9に記載の装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法のそれぞれのステップを実施するために構成されたコンピュータプログラム。
- 請求項11に記載のコンピュータプログラムが格納されている機械可読データ担体。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法によって前記機械を制御するように構成された電子制御装置。
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