WO2019192721A1 - Self-propelled and self-steering ground-working device and method for operating ground-working device - Google Patents

Self-propelled and self-steering ground-working device and method for operating ground-working device Download PDF

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WO2019192721A1
WO2019192721A1 PCT/EP2018/058862 EP2018058862W WO2019192721A1 WO 2019192721 A1 WO2019192721 A1 WO 2019192721A1 EP 2018058862 W EP2018058862 W EP 2018058862W WO 2019192721 A1 WO2019192721 A1 WO 2019192721A1
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WO
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soil cultivation
cultivation device
pose
control unit
sensor unit
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PCT/EP2018/058862
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Jens UNGAR
Christian Wurm
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Alfred Kärcher SE & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a self-propelled and self-steering ground treatment device, comprising a cultivator for processing the floor surface, a control unit, a memory unit in which a map of a space to be processed is stored, and a chassis with drive wheels and associated drive means, which with coupled to the control unit to control the movement of the soil tillage implement on the ground surface based on the map.
  • the invention relates to a method for operating such a harrow.
  • the soil cultivation device is, for example, a floor cleaning appliance whose soil cultivation unit is configured as a floor cleaning aggregate.
  • a cleaning head with at least one cleaning roller or cleaning brush for cleaning the bottom surface may be provided, which can be acted upon to increase the cleaning effect with a cleaning liquid.
  • a floor cleaning unit may be provided in the form of a dirt collecting device for extracting the mixture of dirt and cleaning liquid from the floor surface.
  • An example of such a floor cleaning device is an autonomous scrubber-drier.
  • the harrow can have at least one sensor unit. Based on the sensor unit, the control unit can determine the position and / or orientation of the harrow, the navigation can be done using the map. Positions and orientations of the tillage implement in real space can be ones and orientations in the map and vice versa are mapped, so that a respective position and orientation in the room a counterpart in the map is assigned. A reference to a pose, in the present case in particular position and orientation, of the soil cultivation device in the map is therefore also a reference to a pose of the soil cultivation device in space.
  • the tillage device For orientation, the tillage device, if it takes a planned route, a sensor unit. It can be provided that odometric data are used to determine and calculate the route, the route, changes in direction and the pose of the soil cultivation device. In practice, however, inaccuracies occur, for example due to wheel slip and foreign bodies on the drive wheels.
  • the object of the present invention is to provide a self-propelled and self-steering soil cultivation device and a method for operating such a device, which has increased operational safety.
  • an inventive self-propelled and self-steering harrow comprising a tillage unit for processing the bottom surface, a control unit, a storage unit in which a map of a space to be processed is stored, where in at least one card A chassis with drive wheels and associated drive means coupled to the control unit to control the movement of the tillage implement over the floor surface from the map, a first sensor unit and a second sensor unit, each coupled to the control unit, wherein from the control unit based on signals of the first and the second sensor unit, a first pose and a second pose of the As a result of the check an uncertainty zone for the actual pose of the harrow can be determined, wherein the movement of the harrow on contact or cut the uncertainty zone with the at least one restriction area corresponding to the movement restriction is restricted.
  • a method for operating a self-propelled and self-steering ground treatment device comprising a soil cultivation unit for processing the floor surface, a control unit, a storage unit in which a card of a space to be processed is stored wherein the map stores at least one restriction area associated with movement limitation for the tillage implement in space, a truck having drive wheels and associated drive means coupled to the control unit for movement of the ground a first sensor unit and a second sensor unit, each coupled to the control unit, wherein the control unit based on signals of the first and the second sensor unit, a first pose and a second pose of Bodenbe- processing tung a check is made of the poses for deviation and, as a result of the verification, a zone of uncertainty is determined for the actual pose of the harrow, the movement of the harrow corre- sponding to the at least one restricted area upon contact or intersection of the unsafe zone the restriction of movement is restricted.
  • the control unit can assume on the basis of this that the cultivator occupies the first pose or the second pose in the real space. It is carried out by the control unit to check the poses for deviation from each other. In the present case, this can be understood in particular to mean that a plausibility check of the second pose is carried out on the basis of or with the first pose, and / or vice versa. The check for deviation may, therefore, be in particular a check for match or mismatch of the poses with each other.
  • the control unit may assume an actual pose which may be erroneous with respect to the true pose.
  • the control unit may further determine, as a result of the check, an uncertainty zone which may be regarded as a measure of the accuracy (or inaccuracy) with which the actual pose can be determined, in particular taking into account the accuracy and / or reliability of the first and second sensor unit.
  • the restriction of movement for the restriction area indicated in the map can be maintained by determining the location of the uncertainty zone relative to the restriction area. In the case of a contact or a section of the uncertainty zone with the restriction zone, the movement restriction is taken as the basis for the control of the movement of the soil cultivation device.
  • the respective pose provides location information for the soil cultivation device in at least two dimensions and an orientation tion information for the harrow.
  • the orientation may be defined by an angle which a longitudinal direction of the ground processing device assumes relative to an arbitrarily determinable reference direction.
  • the checking of the poses for deviation during operation of the soil tillage implement is feasible. For example, whenever a sensor unit provides signals for determining a pose, they can be checked for plausibility with the other pose, while the soil tillage implement moves over the ground surface.
  • the first sensor unit is considered by the control unit to be functionally safe. This may in particular be understood as meaning that the availability of the first sensor unit is ensured permanently during the operation of the soil cultivation device.
  • the signals or data provided by the first sensor unit may be regarded as trustworthy by the control unit, irrespective of whether the result of the calculation of the first pose may be erroneous or not.
  • the first sensor unit may be designed to meet the requirements of a functional safety standard, such as the standard
  • the first sensor unit is designed for the incremental determination of the first pose.
  • the first sensor unit is, for example, designed to be relatively measuring and is considered to be functionally safe, the first pose being successively updated.
  • the first sensor unit associated with the drive wheels each comprises a Radencoder, on the basis of whose signals an odometric pose can be determined. Revolutions of the drive wheels can be registered via the wheel encoders, from which the control unit can determine the distance covered, the path length and direction changes to determine the first pose.
  • a first sensor unit whose signals are reliably and permanently available, can be regarded as functionally safe by the control unit.
  • a speed of the soil cultivation device can be determined by the control unit on the basis of the signals of the wheel encoders and, based on the change of the actual pose, a speed of the soil cultivation device can be determined over time.
  • the results of both speed calculations can be testable for agreement in order to obtain a statement about the reliability of the pose determination.
  • a rate of rotation of the soil cultivating device about a vertical axis can be determined by the control unit on the basis of the signals of the wheel encoders and, based on the change in the orientation of the actual pose with time, a rate of rotation of the soil cultivating device about a vertical axis can be determined.
  • the results of both rotation rate calculations can be checked for consistency.
  • the rotation rate can be determined, for example, by means of an inertial sensor system and included in the check.
  • the first sensor unit is a sensor unit for analyzing an optical flow or a sensor unit with inertial sensor technology or to summarizes.
  • Such sensor units can also be regarded as functionally safe.
  • a functionally non-safe sensor unit can be used as the second sensor unit.
  • the requirements for the second sensor unit can be reduced in this way, whereby, by checking the first pose and the second pose for deviation with the associated determination of the uncertainty zone, the operational reliability of the soil processing device is guaranteed.
  • a cost-intensive second sensor unit as mentioned above can be saved for the determination of the pose. It is possible that a third-party proprietary, non-certified or non-certifiable sensor unit will be used.
  • the second sensor unit is therefore considered to be functionally non-safe, for example, because there may be the possibility that signals or data are at least temporarily unavailable during operation of the soil cultivation device.
  • the reason for this may be that landmarks in the room can not be seen or detected temporarily. Nevertheless, it can nevertheless be provided that the second pose can be determined with high accuracy.
  • landmarks of the room can preferably be detected by the second sensor unit and assigned to determine the second pose stored in the map landmarks. By identifying the landmarks, the control unit can calculate the second pose.
  • the second sensor unit is preferably designed as an optical sensor unit.
  • the optical sensor unit detects landmarks by means of a light-section method.
  • a light cell-emitting light source is provided, such as a laser light source. Scattered light can be detected and used to identify landmarks in the room.
  • the optical sensor unit preferably allows calculation of the second pose with high absolute accuracy, however, availability may be temporarily limited by the fact that landmarks to be detected can not be seen by the sensor unit.
  • the second sensor unit is or comprises a radar sensor unit or an ultrasound sensor unit.
  • a deviation of the first pose and the second pose from one another is preferably ascertainable in that the control unit brings the position and orientation of an expected landmark on the first pose into coincidence with a landmark, which landmark is used to determine the second pose.
  • the procedure is such that a landmark anticipated on the first pose is computationally corrected by displacement and / or rotation by the control unit and brought into coincidence with the landmark detected by the second sensor unit.
  • the displacement vector calculated in this case can be defined as the spatial distance of the first and the second pose from each other.
  • the angle of the twist can be seen as a difference in the orientation of the first and second pose.
  • the actual pose for example, the first pose or the second pose or a pose calculated therefrom, may be assumed.
  • the position of the first pose is determined on the basis of a functionally safe system (for example, as an odometric pose), the position determination being regarded as reliable. This position is used as the basis for the control of the movement.
  • the orientation of the tillage device of the second Pose for the actual pose is assumed by the control unit, which is based on the further control of the movement.
  • the orientation of the second pose of an optical second sensor unit is regarded as trustworthy and is based on the control of the movement. This can be true even if the second sensor unit is assumed to be functionally non-safe.
  • the uncertainty zone is at least as large as the soil tillage implement. A restriction of movement can thus take effect in this way at the latest when the harrow reaches a restricted area.
  • the size of the uncertainty zone is advantageously determined based on the spatial distance of the first pose and the second pose from each other.
  • the control unit can calculate how far the poses are from each other. This distance can be considered as a criterion of the indeterminacy of the actual pose.
  • the uncertainty zone is formed in an advantageous embodiment as a circle or as a sphere, with the actual pose as the center. It can be assumed that the actual pose is regarded as the center or center of gravity of the tillage implement.
  • the signals of at least one sensor unit can be evaluated redundantly by the control unit and can be tested for conformity with one another. For example, signals from Radencodern the first sensor unit are evaluated redundantly, the control unit checks the results for consistency and plausibility. In the event of any deviation, re-referencing of the tillage implement may be required or the tillage implement may be stopped because the sensor unit signals are considered untrustworthy.
  • restriction areas to restrict the movement of the harrow can be configured differently.
  • a prohibition area is provided as the restriction area, with which a stop of the soil cultivation device is linked as movement restriction.
  • a stop of the soil cultivation device is linked as movement restriction.
  • the Prohibition area stops the harrow.
  • any further movement of the soil cultivating device is prohibited, both in the direction of the prohibited area and away from it.
  • the reference unit is arranged, for example, externally to the autonomous soil processing unit and can be carried, for example, by an operator. Also, a reference unit on the harrow can be provided. The operator can take measures to restart the soil tillage implement.
  • a deceleration area can be provided, with which a slowing down of the ground processing device is linked as movement restriction. It can be provided that a deceleration is only to be carried out in the case of movements in the direction of the deceleration area, but not in the case of a movement away from the deceleration area. Alternatively, a lump-sum slowdown of the soil cultivation device can be provided.
  • a restriction-restricted area can be provided as the restriction area, with which the specification for the ground-processing device is linked as a movement restriction to move away from the restriction area.
  • the soil cultivator Upon contact or intersection of the uncertainty zone with the restricted area, the soil cultivator continues to be able to move.
  • the directions of movement are limited in that movement must take place away from the directionally restricted area.
  • a return area can be provided as a restriction area, with which as a movement restriction the specification for the soil cultivation device is linked to move back to a referencing device, to refer back to.
  • a contact or a cut of the uncertainty zone with the return area can be regarded by the control unit as a request to move to the referencing device, preferably slowed down.
  • the return area, as well as the directional area, preferably precedes the prohibition area in order to avoid an intervention of the uncertainty zone in the prohibition area as far as possible.
  • travel directions permitted by the control unit for moving the ground processing device away from the restriction area can be determined as a function of a section of the uncertainty zone with the restriction area. For example, depending on the extent to which the uncertainty zone intersects or overlaps the restriction area (in particular the directionally restricted area and / or the return area), an allowed direction of travel can be determined. The greater the extent of overlap with the restriction region, the closer the directional region in which movement of the soil cultivating device may be away from the restriction region is preferably narrower.
  • a prohibition area is at least partially surrounded by a return area to avoid retraction of the soil cultivation device in the prohibition area as far as possible.
  • a return area is surrounded at least in sections by a slowdown area and / or by a direction-restricted area. In this way, possibly a retraction into the return area can be avoided, combined with a consequently required movement to the referencing device.
  • a direction-limited area is provided as the restriction area, with the movement being limited by driving through the soil-working device in a predetermined direction is linked. For example, for safety reasons, entry into this directionally restricted area is prohibited in at least one direction, whereas driving in a direction that is different in direction is permitted or mandatory.
  • the movement of the soil cultivating device is controllable in such a way as to cumulatively fulfill the movement restrictions associated with both restriction regions.
  • the uncertainty zone has contact with or intersection with two restriction areas. This may result in stopping the tillage implement even if it is two restricted areas, with the requirement that the tillage implement must move away from the respective restriction area, with simultaneous fulfillment
  • both specifications are not possible.
  • the tillage device is activatable by the control unit to move to a reference device in order to re-refer if the size of the uncertainty zone is a threshold value exceeds.
  • the above may be necessary if a change in size of the safety zone is above a threshold value depending on the traveled route of the tillage implement, wherein the route is determined by the control unit, in particular based on signals from Radencodern the tillage equipment. If the uncertainty zone becomes so large, or if the size of the uncertainty zone changes excessively depending on the route, the control unit can no longer consider the pose detection to be sufficiently reliable. In this case a new referencing of the pose may be necessary.
  • the referencing device is provided. Accordingly, at least one referencing device can be associated with the soil cultivation device and information about its pose can be stored in the map, wherein the control unit considers an interaction with the referencing device as a valid reference for the pose of the soil cultivation device. In the map and correspondingly in real space, the pose of the referencing device is considered to be one-to-one. When interacting with the referencing device, the control unit is therefore aware of the pose of the soil cultivation device from which the operation can be started or continued.
  • An inventive soil cultivation system may be provided which comprises a cultivator of the type described above and below and at least one referencing device.
  • a docking station can be provided as the referencing device with which the soil cultivation device interacts by mechanical docking detectable by the control unit.
  • electrical energy from the docking station and / or a consumable for the soil cultivating device can be provided, for example a cleaning fluid for the cultivator.
  • a unique pattern arranged or formed on the base surface can be provided as a referencing device, with which the soil cultivation device interacts by driving over, the texture of the pattern being detectable by the soil cultivation device by means of a sensor unit and can be checked by the control unit.
  • the pattern is formed by protrusions and / or depressions on the bottom surface and can be tactually detected by a wheel of the soil cultivating device. Shocks are evaluated to identify the pattern.
  • the location and orientation of the pattern can be used as a valid reference for the pose.
  • an alignment element can be provided as the referencing device, relative to which the soil cultivation device interacts by assuming a desired pose.
  • the alignment element comprises or forms a depression on or in the bottom surface, into which the soil preparation device engages with a wheel in a defined orientation.
  • the position of the depression can be used in combination with the orientation of the soil cultivation device required for the intervention to define a unique valid reference for the pose.
  • the harrow can be moved over the ground surface along a predetermined route or drive pattern.
  • a meander-shaped movement of the soil cultivation device takes place, in particular along a rectangular meander.
  • the harrow can be a soil cleaning device, wherein the harrow is a bottom cleaning aggregate.
  • the floor cleaning device may be, for example, a scrubber-drier.
  • FIG. 1 is a schematic view of a space to be worked with a soil cultivating device arranged therein (FIG. 1, top) and, schematically, a map of the space (FIG. 1, bottom);
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of the soil cultivation device from FIG. 1;
  • Figure 3 a space to be processed with a permitted area and a prohibited area for the tillage implement;
  • Figure 4 the harrow schematically with various types
  • Figure 5 the harrow schematically with various types
  • Figure 6 the harrow schematically with various types
  • Figure 7 the harrow schematically with various types
  • FIG. 8 shows a sequence of three schematic representations, which show a docking of the soil cultivation device at a docking station.
  • FIG. 9 shows a side view of the soil cultivating device and a top view of this when driving over a defined pattern, as well as a signal detected when driving over the pattern.
  • the drawing shows a preferred embodiment of a soil cultivation device according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the soil cultivation device 10 is designed as a floor cleaning device and self-propelled and self-steering to make an autonomous cleaning of a bottom surface 12 of a room 14.
  • the ground-working device 10 comprises a running gear 16, which has two drive wheels 20 which can each be driven by means of a drive device 18.
  • the chassis 16 may further include a non-driven wheel, such as a steering roller 22nd
  • the drive devices 18 can be actuated by a control unit 24 of the soil treatment device 10.
  • the control unit 24 is implemented, for example, via hardware and / or software and coupled to a memory unit 26.
  • the memory unit 26 may alternatively be included in or integrated in the control unit 24.
  • a card 28 of the space to be cleaned 14 is stored.
  • the soil cultivating device 10 comprises at least one cultivating unit, in particular a cleaning unit 30.
  • a cleaning unit 30 This is, for example, a cleaning head with at least one roller or brush for cleaning the bottom surface 12.
  • cleaning unit 30 for example Schmutzability- device for receiving cleaning fluid and dirt from the bottom surface 12 be present.
  • the cleaning unit 30 is in operative connection with the control unit 24.
  • the cultivator 10 may be designed according to the above, for example as a scouring suction machine.
  • a scrubber-drier may in practice have a not inconsiderable weight of more than 100 kg, whereby delays and changes of direction require a minimum distance and a minimum reaction time. It is therefore desirable that the harrow 10 has a high operational safety and is designed so that the control of the movement is performed in accordance with safety regulations.
  • FIG. 1 schematically shows, in the upper illustration, the space 14 in which the soil cultivating device 10 preferably follows a planned route 32 moves.
  • the travel path 32 is, for example, meander-shaped, in particular according to a rectangular meander.
  • the soil treatment device 10 starts the operation starting from a docking station 34, which serves, for example, for providing electrical energy and a cleaning liquid for the soil cultivation device 10.
  • the space 14 has characteristic landmarks, of which presently two landmarks 36 are shown schematically.
  • a restriction area 38 is defined for the room.
  • the restriction region 38 is a section of the space 14 which, for safety reasons, should not or should not be used by the soil treatment device 10. For example, this serves to avoid a risk of falling for the tillage device 10. It is also conceivable that the load capacity of the floor surface 12 in the restriction area 38 is insufficient, or that the floor quality at the restriction area 38 is not designed for processing by the soil cultivation device 10.
  • the harrow 10 takes a real pose.
  • the pose is defined as the position of the ground-handling device 10 and its orientation relative to a reference direction.
  • a Cartesian coordinate system with an x-axis and a y-axis, which is shown in the lower right corner of room 14, is used for the position, although other types of coordinate systems can also be used.
  • the orientation takes place by determining a longitudinal direction of the cultivator 10 with respect to the reference direction, which in the present case runs along the y-axis or parallel to it, for example.
  • the orientation angle is marked with a.
  • the location of the actual pose of the tillage implement 10 within the space 14 is indicated by a point 40.
  • FIG. 1 Shown in Figure 1 below is the card 28 of the room 14.
  • a pose of the tillage implement 10 is defined, for simplicity also the Cartesian coordinate system with the axes x, y and the orientation is used with the angle a.
  • the pose for the definition of the pose, however, a different determination of the coordinates and the orientation of the space 14 can be used in the map 28.
  • the card 28 forms the space 14 so that poses within the space 14 correspond to poses in the card 28.
  • the drive means 18 are controlled so that the respective drive wheels 20 rotate at a predetermined speed and / or perform a predetermined number of revolutions.
  • the route covered by the soil cultivation device 10 including changes in direction that have taken place, so that the actual pose 40 can be determined exactly at a later point in time.
  • the calculated actual pose of the cultivator 10 differs therefrom, for example, in that wheel slip occurs between the drive wheels 20 and the bottom surface 12. Even if the circumference of the drive wheels 20 deviates, albeit only slightly, from one another, or if a foreign body adheres to a drive wheel 20, this can lead to deviation of the soil cultivation device 10 from the desired travel path 32.
  • this has in the present case a first sensor unit 42 and a second sensor unit 44. It can be provided that the control unit 24 is part of the first sensor unit 42 and / or the second sensor unit 44, or vice versa.
  • the first sensor unit 42 includes the drive wheels 20 each associated with a Radencoder 46 which is coupled via a signal line 48 to the control unit 24. Signals of the Radencoder 46 can to the control unit 24th be transmitted. In the present case, a redundant evaluation of the signals of the Radencoder 46 by two computing units 50, 52 included by the control unit 24 takes place. Each arithmetic unit 50, 52 are fed signals of both Radencoder 46.
  • an odometric pose of the soil cultivation device 10 can be determined.
  • the position of the odometric pose is indicated in FIG. 1 in the map by the reference numeral 54.
  • the redundant evaluation via both arithmetic units 50, 52 is used to check the signals of the Radencoder 46 to match, to make a more reliable indication of the odometric pose 54, which is referred to herein as the first pose.
  • the odometric pose 54 will deviate from the actual pose 40 (or its image in the card 28).
  • the dashed contour line 56 indicates the position and orientation of the cultivator 10, determined by the odometric pose 54. It can be seen that the contour line 56 deviates from the actual contour 58 of the soil cultivating device 10 when it is inserted into the card 28 is transmitted.
  • the first sensor unit 42 is considered by the control unit 24 to be functionally safe. During operation of the cultivator 10, signals from the Radencoder 46 are available. The sensor unit 42 is relatively measuring and designed for the incremental determination of the odometric pose 54.
  • the harrow 10 has the second sensor unit 44.
  • the second sensor unit 44 is presently an optical sensor unit. This detects characteristic landmarks 36 of the space 14 whose counterparts are stored in the map 28. By comparing the acquired and stored information, the control unit 24 can determine a second pose for the soil cultivation device 10.
  • the location The second pose, or optical pose, is identified in the card 28 by the reference numeral 60.
  • a dotted contour line 62 in the map 28 symbolizes the position and the orientation of the soil cultivation device 10, determined on the basis of the second pose 60.
  • signals of the sensor unit 44 are transmitted via signal lines 64 to both arithmetic units 50, 52 and evaluated redundantly by them. A check for agreement for reliable indication of the second pose 60 can thereby be made.
  • the second sensor unit 44 is functionally not safe. Although the second sensor unit 44 is designed absolutely measuring, wherein the absolute determination of the second pose 60 can be done with high accuracy, however, signals of the second sensor unit 44 are not always available, because, for example, landmarks 36 may be hidden, so a Poose determination on the second sensor unit 44 is not possible.
  • the control unit 24 therefore checks the second pose 60 for plausibility on the basis of the first pose 54.
  • the poses 54 and 60 are checked for deviation from one another or, conversely, for coincidence with one another.
  • a transformation of the pose 54 is performed such that an expected landmark 36, when viewed from the pose 54, is brought to cover the landmark 36 by a displacement and / or twist used to detect the second pose 60.
  • the respective transformation provides a measure of the spatial deviation Dc, Dg as well as the deviation Da of the orientations of both poses 54, 60 from each other. These deviations can be used by the control unit 24 as a criterion for the accuracy, or inaccuracy, of determining the poses 54, 60.
  • the tillage implement 10 can determine an actual pose from both poses 54, 60.
  • the actual pose is given, for example, by the position of the first pose 54, which is considered trustworthy, and the orientation of the second pose 60, which is considered trustworthy.
  • the result of checking the poses 54, 60 for deviation leads the control unit 24 to an uncertainty zone, in which the card 28 is identified by the reference numeral 66.
  • the uncertainty zone 66 is shown as a circle with the actual pose as the center whose location information is given by the first pose 54.
  • the radius of the circle is given for example by the spatial distance of the poses 54 and 60 from each other (different from the schematic representation of the drawing).
  • the tillage implement 10 assumes in the present case that the position can only be determined with an accuracy within the uncertainty zone 66.
  • the position of the cultivator 10 is therefore regarded by the control unit 24 as having a certain uncertainty, the size of which is given by the radius of the uncertainty zone 66.
  • the uncertainty zone 66 is used, as explained below, in order to control the movement of the soil tillage implement 10. Restriction, which is associated with a respective restriction area 38 to ensure.
  • FIG. 3 represents a complex space 14 with space sections 68 and 70.
  • the room section 68 is marked with a bar pattern 72, which is intended to represent that the room section 68 is a "permitted" room section which can be driven by the soil cultivating device 10 and which is not subject to any movement restrictions.
  • the room section 68 is adjoined by a room section 70, for example a corridor which is marked as "permitted” only in the end section adjoining the room section 68.
  • a room section 70 for example a corridor which is marked as "permitted” only in the end section adjoining the room section 68.
  • infrastructure facilities in the form of escalators 74 are present which, for reasons of safety, may not be traveled by the floor processing device 10.
  • the area in front of this is a restriction area 38, in particular marked as prohibition area 76, on the basis of a cross pattern 78.
  • the prohibition area 76 is surrounded by a restriction area 38 in the form of a return area 80, characterized by a dot pattern 81. If the uncertainty zone 66 intervenes in this return area 80, the soil cultivation device 10 moves back to the docking station 34 to refer back to.
  • FIGS. 4 to 7 comprise further representations of restriction areas 38 of different types, by means of which the movement restrictions for the soil cultivation device 10 associated with these restriction areas 38 are explained below.
  • FIG. 4 shows a restriction area configured as a deceleration area 82 provided with a honeycomb pattern 84.
  • FIGS. 4 to 7 each show a prohibition area 76 with cross pattern 78 surrounded by a return area 80 with dot pattern 81 which is respectively surrounded by a directionally limited area 86 which is patternless.
  • the uncertainty zone 66 intersects the deceleration region 82.
  • the movement of the soil cultivation device 10 is not stopped. However, the travel of the soil cultivating device 10 is slowed down in accordance with the movement restriction.
  • FIG. 4 like FIGS. 5 to 7, shows a ring scale 88.
  • the ring scale 88 symbolizes in an illustrative manner the effect that a particular movement restriction has on the movement of the soil cultivation device 10.
  • the ring scale 88 shows permitted and forbidden directions of travel of the ground processing device 10, aligned with its longitudinal direction.
  • the honeycomb pattern 84 over the entire circumference of the ring scale 88 symbolizes that movement of the cultivator 10 in each direction is permitted, but at a reduced rate.
  • the position of the prohibition area 76, the return area 80 and the directionally restricted area 86 in FIG. 4 have no influence on the movement of the soil cultivating device 10 due to the respective distance from the uncertainty zone 66.
  • the uncertainty zone 66 intersects the prohibition area 76, the return area 80, and the deceleration area 82.
  • the movement restriction associated with the prohibition area 76 is that the harrow 10 is to be stopped , For this reason, the harrow 10 is stopped, the ring scale 88 symbolized by the cross pattern 78 over the entire circumference that a further journey is not possible.
  • An operator can via a hint unit, such as an external accessory, via the stop of the tillage implement 10.
  • an indication unit 90 can be arranged on the soil cultivation device 10 (FIG. 2).
  • the uncertainty zone 66 intersects only the directionally restricted area 86 and the return area 80, but not the prohibition area 76.
  • the movement restriction that the harrow 10 must move away from the restricted area 86.
  • the movement restriction is associated with the return area 80, so that the soil cultivation device 10 must re-reference itself. This is done by returning to the docking station 34.
  • the control unit 24 can determine permitted directions of travel. For this purpose, for example, the following procedure can be used: the point 92 of the greatest distance of the uncertainty zone 66 in the return region 80 from the outer edge of the outermost restriction region 38 (in this case the direction-limited region 86) is determined, and also points of intersection 96, 98 of the uncertainty zone 66 with the edge of the outermost restriction area 38.
  • an angle 100 can be defined with the point 92 as a vertex, starting from the legs 102, 104 through the intersections 96 and 98, respectively.
  • the direction in which the harrow 10 must move away from the restriction areas 38 must be within the angle 100. Due to the fact that the determination of the orientation of the actual pose is erroneous (symbolized by the three "directional angles" in the ring scale 88), the soil cultivating device 10 preferably limits the angle 100 to an angle of lesser extent 106. The uncertainty in determining the orientation of the pose is in the ring scale 88, respectively marked as a white area between the legs of the angles 100 and 106. The area marked with the honeycomb pattern 84 symbolizes that the harrow 10 is allowed to move in a direction of travel within the angle 106, but only at a reduced speed. The cross pattern 78 symbolizes that movement outside of the angle 100 is prohibited.
  • FIG. 7 symbolizes how restrictions on movement of different restriction areas 38 must be met cumulatively.
  • three further restriction regions 38 are shown, namely another prohibition region 76, a return region 80 surrounding it and a directionally restricted region 86 surrounding it.
  • the soil cultivation device 10 is between the three restriction regions 38 arranged.
  • the uncertainty zone 66 intersects the upper direction-limited area 86 in the drawing. In this case too, the angle is 100 and the
  • control unit 24 calculates an angle 108 between legs 110, 112 at which angle 108 the direction of travel for the cultivator 10 is allowed to point away from the lower prohibition area 76 shown in FIG.
  • the docking station 34 is therefore also referred to as the referencing device 114.
  • the pose of the referencing device 114 is known to the control unit 24.
  • the soil cultivation device 10 can assume the pose of the docking station 34.
  • the pose can be determined with increased accuracy. Accordingly, the referencing device 114 serves as a valid reference for the pose of the soil treatment device 10.
  • FIG. 8 shows in three top-down successive symbolic representations how the soil cultivation device 10 docks to the docking station 34. This is associated with a defined position and orientation. In the docked state, the control unit 24 take over the pose of the docking station 34.
  • FIG. 9 shows in a side view and in a view from above the soil cultivating device 10 when interacting with another referencing device 116.
  • the referencing device 116 comprises a unique pattern 118 formed on the bottom surface 12 by elevations Traversed soil cultivation device 10 (arrow 120).
  • a sensor unit 122 which detects vibrations of the steering roller 22, can transmit a relevant time-dependent signal 124 (shown below in FIG. 9) to the control unit 24 when it passes over the pattern 118.
  • FIG. 9 also schematically shows a further referencing device 126.
  • the referencing device 126 comprises an alignment element 128, here formed in the form of a depression 130 on the bottom surface 12.
  • the depression 130 serves to receive the steering roller 22, whereby driving in at For example, only one direction is possible, defined by an arrow 132nd
  • the arrangement of the steering roller 22 in the depression 130 can be determined by the control unit 24. Since the control unit 24 is aware of the pose of the depression 130, this pose can be taken over by the soil cultivation device 10 as a valid reference.

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Abstract

The invention relates to self-propelled and self-steering ground-working device, comprising a ground-working assembly (30) for working the ground surface (12), a control unit (24), a memory unit (26), in which a map (28) of an area (14) to be worked is stored, wherein at least one restriction region (38) is stored in the map (28), which region is associated with a movement restriction for the ground-working device (10) in the area (14), a chassis (16) comprising drive wheels (20) and drive devices (18) associated therewith, which are coupled to the control unit (24) to control the movement of the ground-working device (10) over the ground surface (12) on the basis of the map (28), a first sensor unit (42) and a second sensor unit (44), each coupled with the control unit (24), wherein the control unit (24) is able to determine from signals from the first and the second sensor unit (42, 44) a first position (54) and a second position (60) of the ground-working device (10), is able to check the positions (54, 60) for deviations and is able to determine, as an outcome of the check, an unsafe zone (66) for the actual position of the ground-working device (10), wherein the movement of the ground-working device (10) is restricted according to the movement restriction on contact or intersection of the unsafe zone (66) with the at least one restriction region (38). The invention also relates to a method.

Description

SELBSTFAHRENDES UND SELBSTLENKENDES BODENBEARBEITUNGSGERÄT UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES SELF-LEANING AND SELF-LEVERING GROUNDING DEVICE AND METHOD FOR OPERATING ONE
BODENBEARBEITUNGSGERÄTES TILLAGE EQUIPMENT
Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbei- tungsgerät, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speichereinheit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, und ein Fahrwerk mit Antriebsrä- dern und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuerein- heit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern. The invention relates to a self-propelled and self-steering ground treatment device, comprising a cultivator for processing the floor surface, a control unit, a memory unit in which a map of a space to be processed is stored, and a chassis with drive wheels and associated drive means, which with coupled to the control unit to control the movement of the soil tillage implement on the ground surface based on the map.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bodenbearbeitungsgerätes. Moreover, the invention relates to a method for operating such a harrow.
Mit einem Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art kann eine au- tonome Bearbeitung einer Bodenfläche durchgeführt werden. Bei dem Boden- bearbeitungsgerät handelt es sich zum Beispiel um ein Bodenreinigungsgerät, dessen Bodenbearbeitungsaggregat als Bodenreinigungsaggregat ausgestaltet ist. Beispielsweise kann als Bodenreinigungsaggregat ein Reinigungskopf mit mindestens einer Reinigungswalze oder Reinigungsbürste zum Abreinigen der Bodenfläche vorgesehen sein, die zur Steigerung der Reinigungswirkung mit einer Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Ferner kann ein Boden- reinigungsaggregat in Gestalt einer Schmutzaufnahmevorrichtung zum Absau- gen des Gemisches aus Schmutz und Reinigungsflüssigkeit von der Bodenflä- che vorgesehen sein. Ein Beispiel für ein derartiges Bodenreinigungsgerät ist eine autonome Scheuersaugmaschine. With a cultivator of the type mentioned above, an autonomous machining of a floor surface can be carried out. The soil cultivation device is, for example, a floor cleaning appliance whose soil cultivation unit is configured as a floor cleaning aggregate. For example, as a floor cleaning unit a cleaning head with at least one cleaning roller or cleaning brush for cleaning the bottom surface may be provided, which can be acted upon to increase the cleaning effect with a cleaning liquid. Furthermore, a floor cleaning unit may be provided in the form of a dirt collecting device for extracting the mixture of dirt and cleaning liquid from the floor surface. An example of such a floor cleaning device is an autonomous scrubber-drier.
Um sich zu orientieren, kann das Bodenbearbeitungsgerät mindestens eine Sensoreinheit aufweisen. Anhand der Sensoreinheit kann die Steuereinheit die Lage und/oder Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes ermitteln, wobei die Navigation unter Ausnutzung der Karte erfolgen kann. Positionen und Ori- entierungen des Bodenbearbeitungsgerätes im realen Raum können auf Positi- onen und Orientierungen in der Karte und umgekehrt abgebildet werden, so dass einer jeweiligen Position und Orientierung im Raum ein Pendant in der Karte zugeordnet ist. Eine Bezugnahme auf eine Pose, vorliegend insbesonde- re Lage und Orientierung, des Bodenbearbeitungsgerätes in der Karte ist da- her auch eine Bezugnahme auf eine Pose des Bodenbearbeitungsgerätes im Raum. To orientate itself, the harrow can have at least one sensor unit. Based on the sensor unit, the control unit can determine the position and / or orientation of the harrow, the navigation can be done using the map. Positions and orientations of the tillage implement in real space can be ones and orientations in the map and vice versa are mapped, so that a respective position and orientation in the room a counterpart in the map is assigned. A reference to a pose, in the present case in particular position and orientation, of the soil cultivation device in the map is therefore also a reference to a pose of the soil cultivation device in space.
Zur Orientierung weist das Bodenbearbeitungsgerät, wenn es einen geplanten Fahrweg einnimmt, eine Sensoreinheit auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass odometrische Daten zur Bestimmung und zur Errechnung des Fahrweges, der Fahrtstrecke, Richtungsänderungen und der Pose des Bodenbearbeitungsgerä- tes herangezogen werden. In der Praxis treten hierbei jedoch Ungenauigkeiten auf, zum Beispiel aufgrund von Radschlupf und Fremdkörper an den Antriebs- rädern. For orientation, the tillage device, if it takes a planned route, a sensor unit. It can be provided that odometric data are used to determine and calculate the route, the route, changes in direction and the pose of the soil cultivation device. In practice, however, inaccuracies occur, for example due to wheel slip and foreign bodies on the drive wheels.
Bekannt ist es auch, dass mittels einer Sensoreinheit Landmarken des Raumes erfasst und identifiziert werden, die in der Karte gespeichert sind, wobei über die Zuordnung der Landmarken zu den Landmarken der Karte eine Berech- nung der Pose erfolgen kann. Als problematisch erweist sich in der Praxis, dass Sensoreinheiten der letztgenannten Art zur Erzielung einer hinreichenden Genauigkeit sehr kostenintensiv sind. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um proprietäre Lösungen, auf deren Zuverlässigkeit der Hersteller oder Betreiber des Bodenbearbeitungsgerätes vertrauen muss. It is also known that by means of a sensor unit landmarks of the space are recorded and identified, which are stored in the map, wherein the assignment of the landmarks to the landmarks of the map can be used to calculate the pose. In practice, it proves to be problematic that sensor units of the latter type are very cost-intensive in order to achieve sufficient accuracy. These are, for example, proprietary solutions, the reliability of which the manufacturer or operator of the soil tillage implement has to rely on.
Beim Einsatz des Bodenbearbeitungsgerätes in der Praxis kann es Bereiche geben, die insbesondere aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden dür- fen. In der Karte ist diesen Bereichen üblicherweise ein Pendant zugeordnet, so dass die Bewegung anhand der Karte so gesteuert wird, dass verbotene Bereiche nicht befahren werden. Bekannt ist auch der Einsatz von Infrastruk- turmaßnahmen, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes einzu- schränken, zum Beispiel physische Markierungen, dies soll aus Gründen der Praktikabilität in der Praxis jedoch vermieden werden. Es sprechen insbesondere Sicherheitserwägungen dafür, Beschränkungsberei- che mit Bewegungseinschränkungen für das Bodenbearbeitungsgerät zu defi- nieren. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Bereiche handeln, in denen Ab- sturzgefahr für das Bodenbearbeitungsgerät droht, beispielsweise an Treppen, Rolltreppen oder Bodenbereichen mit unzureichender Traglast. Auch Bereiche, deren sensorische Erfassung Schwierigkeiten bereitet oder unmöglich ist, kön- nen mit einer Bewegungseinschränkung versehen sein, ferner Bereiche gerin- ger Abmessungen, bei denen aufgrund fehlerbehafteter Bewegungssteuerung eine Gefahr des Steckenbleibens des Bodenbearbeitungsgerätes droht. When the tillage implement is used in practice, there may be areas which, for safety reasons in particular, may not be used. In the map, a counterpart is usually assigned to these areas, so that the movement is controlled on the basis of the map so that forbidden areas are not traveled. Also known is the use of infrastructure measures to restrict the movement of the soil tillage implement, for example physical markings, but this should be avoided for reasons of practicability in practice. In particular, safety considerations speak in favor of defining restriction areas with movement restrictions for the soil cultivation device. This may be, for example, areas in which there is a danger of falling for the soil cultivation device, for example on stairs, escalators or floor areas with insufficient load capacity. Even areas whose sensory detection presents difficulties or is impossible can be provided with a restriction of movement, and also areas of small dimensions in which there is a risk of the tillage equipment becoming stuck due to erroneous motion control.
Wünschenswert ist es, dass vermieden wird, Bereiche mit einer Bewegungs- einschränkung zu befahren. Im Fall verhältnismäßig großer autonomer Boden- bearbeitungsgeräte (beispielsweise Schrubbmaschinen) ist hierbei zu berück- sichtigen, dass aufgrund einer nicht unbeträchtlichen Masse, zum Beispiel mehr als 100 kg, Verzögerungen und Fahrtrichtungsänderungen einen Min- destweg und eine Mindestzeit erfordern. It is desirable to avoid driving around areas with a restriction of movement. In the case of relatively large autonomous soil tillage implements (for example scrubbing machines), it should be borne in mind that delays and changes in direction require a minimum distance and a minimum time due to a not inconsiderable mass, for example more than 100 kg.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbstfahrendes und selbstlen- kendes Bodenbearbeitungsgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines sol- chen bereitzustellen, das eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist. The object of the present invention is to provide a self-propelled and self-steering soil cultivation device and a method for operating such a device, which has increased operational safety.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes selbstfahrendes und selbst- lenkendes Bodenbearbeitungsgerät gelöst, umfassend ein Bodenbearbeitungs- aggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speicher- einheit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wo bei in der Karte mindestens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum ver- knüpft ist, ein Fahrwerk mit Antriebsrädern und diesen zugeordneten Antriebs- einrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ers- ten und der zweiten Sensoreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar sind, eine Überprüfung der Posen auf Abweichung durchführbar und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicher- heitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar ist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem mindestens einen Beschränkungsbe- reich entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird. This object is achieved by an inventive self-propelled and self-steering harrow, comprising a tillage unit for processing the bottom surface, a control unit, a storage unit in which a map of a space to be processed is stored, where in at least one card A chassis with drive wheels and associated drive means coupled to the control unit to control the movement of the tillage implement over the floor surface from the map, a first sensor unit and a second sensor unit, each coupled to the control unit, wherein from the control unit based on signals of the first and the second sensor unit, a first pose and a second pose of the As a result of the check an uncertainty zone for the actual pose of the harrow can be determined, wherein the movement of the harrow on contact or cut the uncertainty zone with the at least one restriction area corresponding to the movement restriction is restricted.
Es versteht sich, dass nachfolgende Ausführungen unter der Annahme eines bestimmungsgemäßen Gebrauches des Bodenbearbeitungsgerätes zur Bear- beitung der Bodenfläche gemacht werden. It will be understood that the following statements are made on the assumption of a proper use of the soil cultivating device for processing the soil surface.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfah- ren zum Betreiben eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenbearbei- tungsgerätes gelöst, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbei- ten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speichereinheit, in der eine Kar- te eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wobei in der Karte mindes- tens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungsein- schränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum verknüpft ist, ein Fahr- werk mit Antriebsrädern und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbei- tungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steu- ereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sensoreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbe- arbeitungsgerätes ermittelt werden, eine Überprüfung der Posen auf Abwei- chung durchgeführt und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicherheitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt wird, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Un- sicherheitszone mit dem mindestens einen Beschränkungsbereich entspre- chend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird. The above-mentioned object is achieved by a method according to the invention for operating a self-propelled and self-steering ground treatment device, comprising a soil cultivation unit for processing the floor surface, a control unit, a storage unit in which a card of a space to be processed is stored wherein the map stores at least one restriction area associated with movement limitation for the tillage implement in space, a truck having drive wheels and associated drive means coupled to the control unit for movement of the ground a first sensor unit and a second sensor unit, each coupled to the control unit, wherein the control unit based on signals of the first and the second sensor unit, a first pose and a second pose of Bodenbe- processing tung a check is made of the poses for deviation and, as a result of the verification, a zone of uncertainty is determined for the actual pose of the harrow, the movement of the harrow corre- sponding to the at least one restricted area upon contact or intersection of the unsafe zone the restriction of movement is restricted.
Die Vorteile, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erziel- bar sind, werden nachfolgend am Beispiel des erfindungsgemäßen Bodenbear- beitungsgerätes erläutert. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemäßen Verfahrens ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes. Zur Vermeidung von Wieder- holungen wird nachfolgend daher im Wesentlichen auf das Bodenbearbei- tungsgerät eingegangen. The advantages that can be achieved using the process according to the invention are described below using the example of the soil treatment according to the invention. processing device explained. Advantageous embodiments of the inventive method result from advantageous embodiments of the soil cultivation device according to the invention. In order to avoid repetition, therefore, the following will essentially deal with the soil treatment device.
Beim erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät kommen zwei Sensorein- heiten zum Einsatz. Mit der ersten Sensoreinheit kann eine erste Pose und mit der zweiten Sensoreinheit eine zweite Pose des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelt werden, die Steuereinheit kann aufgrund dessen annehmen, dass das Bodenbearbeitungsgerät im realen Raum die erste Pose oder die zweite Pose einnimmt. Es erfolgt von der Steuereinheit eine Überprüfung der Posen auf Abweichung voneinander. Hierunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass eine Plausibilitätsprüfung der zweiten Pose anhand der oder mit der ersten Pose durchgeführt wird, und/oder umgekehrt. Die Überprüfung auf Abweichung kann daher insbesondere eine Überprüfung auf Übereinstimmung oder fehlende Übereinstimmung der Posen miteinander sein. Als Ergebnis der Überprüfung kann von der Steuereinheit eine tatsächliche Pose angenommen werden, die gegenüber der wirklichen Pose fehlerbehaftet sein kann. Die Steu- ereinheit kann als Ergebnis der Überprüfung ferner eine Unsicherheitszone be- stimmen, die als Maß dafür angesehen werden kann, mit welcher Genauigkeit (oder Ungenauigkeit) die tatsächliche Pose bestimmt werden kann, insbeson- dere unter Berücksichtigung der Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der ers- ten und zweiten Sensoreinheit. Die Bewegungseinschränkung für den in der Karte gekennzeichneten Beschränkungsbereich kann dadurch eingehalten werden, dass die Lage der Unsicherheitszone relativ zum Beschränkungsbe- reich bestimmt wird. Im Fall eines Kontaktes oder eines Schnittes der Unsi- cherheitszone mit dem Beschränkungsbereich wird die Bewegungseinschrän- kung der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes zugrunde gelegt. In the soil cultivation device according to the invention, two sensor units are used. With the first sensor unit, a first pose and with the second sensor unit a second pose of the soil cultivating device can be determined, the control unit can assume on the basis of this that the cultivator occupies the first pose or the second pose in the real space. It is carried out by the control unit to check the poses for deviation from each other. In the present case, this can be understood in particular to mean that a plausibility check of the second pose is carried out on the basis of or with the first pose, and / or vice versa. The check for deviation may, therefore, be in particular a check for match or mismatch of the poses with each other. As a result of the check, the control unit may assume an actual pose which may be erroneous with respect to the true pose. The control unit may further determine, as a result of the check, an uncertainty zone which may be regarded as a measure of the accuracy (or inaccuracy) with which the actual pose can be determined, in particular taking into account the accuracy and / or reliability of the first and second sensor unit. The restriction of movement for the restriction area indicated in the map can be maintained by determining the location of the uncertainty zone relative to the restriction area. In the case of a contact or a section of the uncertainty zone with the restriction zone, the movement restriction is taken as the basis for the control of the movement of the soil cultivation device.
Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Pose eine Ortsinformation für das Bodenbearbeitungsgerät in zumindest zwei Dimensionen und eine Orientie- rungsinformation für das Bodenbearbeitungsgerät umfasst. Die Orientierung kann durch einen Winkel definiert sein, den eine Längsrichtung des Bodenbe- arbeitungsgerätes relativ zu einer beliebig festlegbaren Bezugsrichtung ein- nimmt. It can be provided that the respective pose provides location information for the soil cultivation device in at least two dimensions and an orientation tion information for the harrow. The orientation may be defined by an angle which a longitudinal direction of the ground processing device assumes relative to an arbitrarily determinable reference direction.
Günstigerweise ist die Überprüfung der Posen auf Abweichung während des laufenden Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes durchführbar. Beispielswei- se kann immer dann, wenn eine Sensoreinheit Signale zur Ermittlung einer Pose liefert, diese auf Plausibilität mit der jeweils anderen Pose überprüft wer- den, während das Bodenbearbeitungsgerät über die Bodenfläche verfährt. Conveniently, the checking of the poses for deviation during operation of the soil tillage implement is feasible. For example, whenever a sensor unit provides signals for determining a pose, they can be checked for plausibility with the other pose, while the soil tillage implement moves over the ground surface.
Günstig ist es, wenn die erste Sensoreinheit von der Steuereinheit als funktio- nal sicher angesehen wird. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die Verfügbarkeit der ersten Sensoreinheit dauerhaft während des Be- triebs des Bodenbearbeitungsgerätes gewährleistet ist. Die von der ersten Sensoreinheit bereitgestellten Signale oder Daten können von der Steuerein- heit als vertrauenswürdig angesehen werden, unabhängig davon, ob das Er- gebnis der Berechnung der ersten Pose fehlerbehaftet sein mag oder nicht. Die erste Sensoreinheit kann so beschaffen sein, dass sie die Anforderungen einer Norm für die funktionale Sicherheit erfüllt, beispielsweise der Norm It is favorable if the first sensor unit is considered by the control unit to be functionally safe. This may in particular be understood as meaning that the availability of the first sensor unit is ensured permanently during the operation of the soil cultivation device. The signals or data provided by the first sensor unit may be regarded as trustworthy by the control unit, irrespective of whether the result of the calculation of the first pose may be erroneous or not. The first sensor unit may be designed to meet the requirements of a functional safety standard, such as the standard
ISO 13849. ISO 13849.
Insbesondere in Kombination mit der zuletzt erwähnten vorteilhaften Ausfüh- rungsform ist es von Vorteil, wenn die erste Sensoreinheit zur inkrementeilen Bestimmung der ersten Pose ausgebildet ist. Die erste Sensoreinheit ist zum Beispiel relativ messend beschaffen und wird als funktional sicher angesehen, wobei die erste Pose sukzessive fortgeschrieben wird. In particular, in combination with the last-mentioned advantageous embodiment, it is advantageous if the first sensor unit is designed for the incremental determination of the first pose. The first sensor unit is, for example, designed to be relatively measuring and is considered to be functionally safe, the first pose being successively updated.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erste Sensoreinheit den Antriebsrädern zugeordnet jeweils einen Radencoder, anhand von deren Sig- nalen eine odometrische Pose ermittelbar ist. Über die Radencoder können Umdrehungen der Antriebsräder registriert werden, woraus von der Steuerein- heit die zurückgelegte Fahrstrecke bestimmt werden kann, die die Weglänge und Richtungsänderungen zur Bestimmung der ersten Pose umfasst. Eine der- artige erste Sensoreinheit, deren Signale zuverlässig und dauerhaft verfügbar sind, kann von der Steuereinheit als funktional sicher angesehen werden. In an advantageous embodiment, the first sensor unit associated with the drive wheels each comprises a Radencoder, on the basis of whose signals an odometric pose can be determined. Revolutions of the drive wheels can be registered via the wheel encoders, from which the control unit can determine the distance covered, the path length and direction changes to determine the first pose. Such a first sensor unit, whose signals are reliably and permanently available, can be regarded as functionally safe by the control unit.
Es kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit anhand der Signale der Radencoder eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar ist und anhand der Änderung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Ge- schwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar ist. Die Ergebnisse beider Geschwindigkeitsberechnungen können auf Übereinstimmung prüfbar sein, um eine Aussage über die Zuverlässigkeit der Posenbestimmung zu er- halten. It can be provided that a speed of the soil cultivation device can be determined by the control unit on the basis of the signals of the wheel encoders and, based on the change of the actual pose, a speed of the soil cultivation device can be determined over time. The results of both speed calculations can be testable for agreement in order to obtain a statement about the reliability of the pose determination.
In entsprechender Weise kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit anhand der Signale der Radencoder eine Drehrate des Bodenbearbeitungsge- rätes um eine Hochachse ermittelbar ist und anhand der Änderung der Orien- tierung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Drehrate des Bodenbearbei- tungsgerätes um eine Hochachse ermittelbar ist. Die Ergebnisse beider Dreh- ratenberechnungen können auf Übereinstimmung prüfbar sein. Alternativ oder ergänzend kann die Drehrate zum Beispiel anhand einer Inertialsensorik be- stimmt und in die Überprüfung miteinbezogen werden. In a corresponding manner it can be provided that a rate of rotation of the soil cultivating device about a vertical axis can be determined by the control unit on the basis of the signals of the wheel encoders and, based on the change in the orientation of the actual pose with time, a rate of rotation of the soil cultivating device about a vertical axis can be determined. The results of both rotation rate calculations can be checked for consistency. Alternatively or additionally, the rotation rate can be determined, for example, by means of an inertial sensor system and included in the check.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Bodenbearbeitungsgerätes kann vorge- sehen sein, dass die erste Sensoreinheit eine Sensoreinheit zur Analyse eines optischen Flusses oder eine Sensoreinheit mit Inertialsensorik ist oder um fasst. Derartige Sensoreinheiten können ebenfalls als funktional sicher ange- sehen werden. In an advantageous implementation of the cultivator, it can be provided that the first sensor unit is a sensor unit for analyzing an optical flow or a sensor unit with inertial sensor technology or to summarizes. Such sensor units can also be regarded as functionally safe.
Insbesondere dann, wenn die erste Sensoreinheit als funktional sicher ange- sehen wird, kann als zweite Sensoreinheit eine funktional nicht-sichere Sen- soreinheit verwendet werden. Die Anforderungen an die zweite Sensoreinheit können auf diese Weise verringert werden, wobei über die Überprüfung der ersten Pose und der zweiten Pose auf Abweichung mit der damit verbundenen Bestimmung der Unsicherheitszone die Betriebssicherheit des Bodenbearbei- tungsgerätes gewährleistet wird. Insbesondere kann eine kostenintensive zweite Sensoreinheit wie eingangs erwähnt für die Bestimmung der Pose ein- gespart werden. Es besteht die Möglichkeit, dass eine proprietäre, nicht- zertifizierte oder nicht-zertifizierbare Sensoreinheit eines Drittanbieters einge- setzt wird. In particular, when the first sensor unit is considered to be functionally safe, a functionally non-safe sensor unit can be used as the second sensor unit. The requirements for the second sensor unit can be reduced in this way, whereby, by checking the first pose and the second pose for deviation with the associated determination of the uncertainty zone, the operational reliability of the soil processing device is guaranteed. In particular, a cost-intensive second sensor unit as mentioned above can be saved for the determination of the pose. It is possible that a third-party proprietary, non-certified or non-certifiable sensor unit will be used.
Die zweite Sensoreinheit wird beispielsweise deswegen als funktional nicht- sicher angesehen, weil die Möglichkeit bestehen kann, dass Signale oder Da- ten zumindest zeitweise während des Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes nicht verfügbar sind. Ursache hierfür kann bei einer optischen zweiten Sen- soreinheit zum Beispiel sein, dass Landmarken im Raum vorrübergehend nicht gesehen oder erkannt werden können. Dessen ungeachtet kann jedoch durch- aus vorgesehen sein, dass die zweite Pose mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann. The second sensor unit is therefore considered to be functionally non-safe, for example, because there may be the possibility that signals or data are at least temporarily unavailable during operation of the soil cultivation device. For example, in the case of an optical second sensor unit, the reason for this may be that landmarks in the room can not be seen or detected temporarily. Nevertheless, it can nevertheless be provided that the second pose can be determined with high accuracy.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mit der zweiten Sensoreinheit vorzugsweise Landmarken des Raumes erfassbar und zur Ermittlung der zwei- ten Pose in der Karte gespeicherten Landmarken zuordenbar. Durch die Identi- fikation der Landmarken kann die Steuereinheit die zweite Pose berechnen. In an advantageous embodiment, landmarks of the room can preferably be detected by the second sensor unit and assigned to determine the second pose stored in the map landmarks. By identifying the landmarks, the control unit can calculate the second pose.
Die zweite Sensoreinheit ist vorzugsweise als optische Sensoreinheit ausge- staltet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinheit Landmarken mittels eines Lichtschnittverfahrens erfasst. Beispielsweise ist ei- ne Licht zellenförmig emittierende Lichtquelle vorgesehen, etwa eine Laser- lichtquelle. Gestreutes Licht kann detektiert und zur Identifikation von Land- marken des Raumes herangezogen werden. Die optische Sensoreinheit erlaubt vorzugsweise eine Berechnung der zweiten Pose mit hoher absoluter Genauig- keit, jedoch kann die Verfügbarkeit möglicherweise zeitweise dadurch einge- schränkt sein, dass zu erfassende Landmarken von der Sensoreinheit nicht gesehen werden können. The second sensor unit is preferably designed as an optical sensor unit. In particular, it can be provided that the optical sensor unit detects landmarks by means of a light-section method. For example, a light cell-emitting light source is provided, such as a laser light source. Scattered light can be detected and used to identify landmarks in the room. The optical sensor unit preferably allows calculation of the second pose with high absolute accuracy, however, availability may be temporarily limited by the fact that landmarks to be detected can not be seen by the sensor unit.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit eine Radar-Sensor- einheit oder eine Ultraschall-Sensoreinheit ist oder umfasst. Eine Abweichung der ersten Pose und der zweiten Pose voneinander ist vor- zugsweise ermittelbar, indem die Steuereinheit Lage und Orientierung einer erwarteten Landmarke an der ersten Pose mit einer Landmarke zur Deckung bringt, welche Landmarke zur Ermittlung der zweiten Pose herangezogen wird. Beispielsweise wird derart vorgegangen, dass eine an der ersten Pose erwarte- te Landmarke durch Verschiebung und/oder Verdrehung von der Steuereinheit rechnerisch korrigiert wird und in Deckung mit der von der zweiten Sensorein- heit erfassten Landmarke gebracht wird. Der hierbei berechnete Verschie- bungsvektor kann als räumlicher Abstand der ersten und der zweiten Pose voneinander definiert werden. Der Winkel der Verdrehung kann als Unter- schied der Orientierung der ersten und zweiten Pose angesehen werden. It can be provided that the second sensor unit is or comprises a radar sensor unit or an ultrasound sensor unit. A deviation of the first pose and the second pose from one another is preferably ascertainable in that the control unit brings the position and orientation of an expected landmark on the first pose into coincidence with a landmark, which landmark is used to determine the second pose. For example, the procedure is such that a landmark anticipated on the first pose is computationally corrected by displacement and / or rotation by the control unit and brought into coincidence with the landmark detected by the second sensor unit. The displacement vector calculated in this case can be defined as the spatial distance of the first and the second pose from each other. The angle of the twist can be seen as a difference in the orientation of the first and second pose.
Bei der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes kann für die tatsächliche Pose, beispielsweise die erste Pose oder die zweite Pose oder eine aus diesen berechnete Pose, angenommen werden. In controlling the movement of the cultivator, the actual pose, for example, the first pose or the second pose or a pose calculated therefrom, may be assumed.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung kann vorgesehen sein, dass von der Steuer- einheit die Position der ersten Pose für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. Bei- spielsweise wird die Position der ersten Pose anhand eines funktional sicheren Systems bestimmt (zum Beispiel als odometrische Pose), wobei die Positions- bestimmung als zuverlässig angesehen wird. Diese Position wird der Steue- rung der Bewegung zugrunde gelegt. In an advantageous implementation, provision may be made for the control unit to assume the position of the first pose for the actual pose on which the further control of the movement is based. For example, the position of the first pose is determined on the basis of a functionally safe system (for example, as an odometric pose), the position determination being regarded as reliable. This position is used as the basis for the control of the movement.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit die Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes der zweiten Po- se für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. Beispielsweise wird die Orientierung der zweiten Pose einer optischen zweiten Sensoreinheit als vertrauenswürdig an- gesehen und der Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt. Dies kann sogar dann gelten, wenn die zweite Sensoreinheit als funktional nicht-sicher ange- nommen wird. Vorteilhafterweise ist die Unsicherheitszone zumindest so groß wie das Boden- bearbeitungsgerät. Eine Bewegungseinschränkung kann auf diese Weise spä- testens dann wirksam werden, wenn das Bodenbearbeitungsgerät einen Be- schränkungsbereich erreicht. In an advantageous embodiment it can be provided that the orientation of the tillage device of the second Pose for the actual pose is assumed by the control unit, which is based on the further control of the movement. For example, the orientation of the second pose of an optical second sensor unit is regarded as trustworthy and is based on the control of the movement. This can be true even if the second sensor unit is assumed to be functionally non-safe. Advantageously, the uncertainty zone is at least as large as the soil tillage implement. A restriction of movement can thus take effect in this way at the latest when the harrow reaches a restricted area.
Die Größe der Unsicherheitszone wird vorteilhafterweise anhand des räumli- chen Abstandes der ersten Pose und der zweiten Pose voneinander bestimmt. Die Steuereinheit kann errechnen, wie weit die Posen voneinander beab- standet sind. Dieser Abstand kann als Kriterium über die Unbestimmtheit der tatsächlichen Pose angesehen werden. The size of the uncertainty zone is advantageously determined based on the spatial distance of the first pose and the second pose from each other. The control unit can calculate how far the poses are from each other. This distance can be considered as a criterion of the indeterminacy of the actual pose.
Die Unsicherheitszone ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform als Kreis oder als Sphäre gebildet, mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt. Es kann angenommen werden, dass die tatsächliche Pose als Zentrum oder Schwer- punkt des Bodenbearbeitungsgerätes angesehen wird. The uncertainty zone is formed in an advantageous embodiment as a circle or as a sphere, with the actual pose as the center. It can be assumed that the actual pose is regarded as the center or center of gravity of the tillage implement.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Signale zumindest einer Sen- soreinheit von der Steuereinheit redundant auswertbar und auf Übereinstim- mung miteinander prüfbar. Beispielsweise werden Signale von Radencodern der ersten Sensoreinheit redundant ausgewertet, wobei die Steuereinheit die Ergebnisse auf Übereinstimmung und Plausibilität überprüft. Im Fall einer et- waigen Abweichung kann eine Neureferenzierung des Bodenbearbeitungsgerä- tes erforderlich sein oder das Bodenbearbeitungsgerät gestoppt werden, weil die Signale der Sensoreinheit als nicht mehr vertrauenswürdig angesehen werden. In an advantageous embodiment, the signals of at least one sensor unit can be evaluated redundantly by the control unit and can be tested for conformity with one another. For example, signals from Radencodern the first sensor unit are evaluated redundantly, the control unit checks the results for consistency and plausibility. In the event of any deviation, re-referencing of the tillage implement may be required or the tillage implement may be stopped because the sensor unit signals are considered untrustworthy.
Die Beschränkungsbereiche, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes zu beschränken, können unterschiedlich ausgestaltet sein. The restriction areas to restrict the movement of the harrow can be configured differently.
Beispielsweise ist als Beschränkungsbereich ein Verbotsbereich vorgesehen, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerä- tes verknüpft ist. Bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem Verbotsbereich stoppt das Bodenbearbeitungsgerät. Insbesondere kann vorge- sehen sein, dass jegliche weitere Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes untersagt ist, sowohl in Richtung des Verbotsbereiches als auch von diesem weg. For example, a prohibition area is provided as the restriction area, with which a stop of the soil cultivation device is linked as movement restriction. When contacting or cutting the uncertainty zone with the Prohibition area stops the harrow. In particular, it can be provided that any further movement of the soil cultivating device is prohibited, both in the direction of the prohibited area and away from it.
Im Fall eines Stopps ist an einer Hinweiseinheit vorzugsweise ein diesbezügli- cher Hinweis für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes bereitstell- bar. Die Hinweiseinheit ist beispielsweise extern zum autonomen Bodenbear- beitungsgerät angeordnet und kann zum Beispiel von einer Bedienperson mit- geführt werden. Auch eine Hinweiseinheit am Bodenbearbeitungsgerät kann vorgesehen sein. Die Bedienperson kann Maßnahmen ausführen, das Boden- bearbeitungsgerät wieder in Gang zu setzen. In the case of a stop, it is possible to provide an indication of this fact to an information unit for an operator of the soil cultivation device. The reference unit is arranged, for example, externally to the autonomous soil processing unit and can be carried, for example, by an operator. Also, a reference unit on the harrow can be provided. The operator can take measures to restart the soil tillage implement.
Als Beschränkungsbereich kann ein Verlangsamungsbereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung eine Verlangsamung des Bodenbearbei- tungsgerätes verknüpft ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Verlang- samung nur bei Bewegungen in Richtung auf den Verlangsamungsbereich aus- zuführen ist, bei einer Bewegung weg vom Verlangsamungsbereich nicht. Al- ternativ kann eine pauschale Verlangsamung des Bodenbearbeitungsgerätes vorgesehen sein. As a restriction area, a deceleration area can be provided, with which a slowing down of the ground processing device is linked as movement restriction. It can be provided that a deceleration is only to be carried out in the case of movements in the direction of the deceleration area, but not in the case of a movement away from the deceleration area. Alternatively, a lump-sum slowdown of the soil cultivation device can be provided.
Als Beschränkungsbereich kann ein richtungsbeschränkter Bereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbear- beitungsgerät verknüpft ist, sich vom Beschränkungsbereich zu entfernen. Bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem richtungsbeschränkten Bereich besteht weiterhin die Möglichkeit für das Bodenbearbeitungsgerät, sich zu bewegen. Allerdings sind die Bewegungsrichtungen dahingehend einge- schränkt, dass eine Bewegung weg vom richtungsbeschränkten Bereich erfol- gen muss. A restriction-restricted area can be provided as the restriction area, with which the specification for the ground-processing device is linked as a movement restriction to move away from the restriction area. Upon contact or intersection of the uncertainty zone with the restricted area, the soil cultivator continues to be able to move. However, the directions of movement are limited in that movement must take place away from the directionally restricted area.
Als Beschränkungsbereich kann ein Rücksendebereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsge- rät verknüpft ist, sich zurück zu einer Referenzierungseinrichtung zu bewegen, um sich neu zu referenzieren. Ein Kontakt oder ein Schnitt der Unsicherheits- zone mit dem Rücksendebereich kann von der Steuereinheit als Aufforderung angesehen werden, sich zu der Referenzierungseinrichtung zu bewegen, vor- zugsweise verlangsamt. Der Rücksendebereich ist, ebenso wie der richtungs- beschränkte Bereich, vorzugsweise dem Verbotsbereich vorgelagert, um ein Eingreifen der Unsicherheitszone in den Verbotsbereich nach Möglichkeit zu vermeiden. A return area can be provided as a restriction area, with which as a movement restriction the specification for the soil cultivation device is linked to move back to a referencing device, to refer back to. A contact or a cut of the uncertainty zone with the return area can be regarded by the control unit as a request to move to the referencing device, preferably slowed down. The return area, as well as the directional area, preferably precedes the prohibition area in order to avoid an intervention of the uncertainty zone in the prohibition area as far as possible.
Günstig ist es, wenn von der Steuereinheit zum Bewegen des Bodenbearbei- tungsgerätes weg vom Beschränkungsbereich erlaubte Fahrrichtungen abhän- gig von einem Schnitt der Unsicherheitszone mit dem Beschränkungsbereich ermittelbar sind. Beispielsweise ist abhängig davon, in welchem Ausmaß die Unsicherheitszone den Beschränkungsbereich (insbesondere den richtungsbe- schränkten Bereich und/oder den Rücksendebereich) schneidet oder mit die- sem überlappt, eine erlaubte Fahrtrichtung bestimmbar. Je größer das Ausmaß des Überlappes mit dem Beschränkungsbereich, desto enger ist vorzugsweise der Richtungsbereich, in dem eine Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes weg vom Beschränkungsbereich erfolgen darf. It is favorable if travel directions permitted by the control unit for moving the ground processing device away from the restriction area can be determined as a function of a section of the uncertainty zone with the restriction area. For example, depending on the extent to which the uncertainty zone intersects or overlaps the restriction area (in particular the directionally restricted area and / or the return area), an allowed direction of travel can be determined. The greater the extent of overlap with the restriction region, the closer the directional region in which movement of the soil cultivating device may be away from the restriction region is preferably narrower.
Günstigerweise ist ein Verbotsbereich zumindest abschnittsweise von einem Rücksendebereich umgeben, um ein Einfahren des Bodenbearbeitungsgerätes in den Verbotsbereich nach Möglichkeit zu vermeiden. Conveniently, a prohibition area is at least partially surrounded by a return area to avoid retraction of the soil cultivation device in the prohibition area as far as possible.
In entsprechender Weise ist es von Vorteil, wenn ein Rücksendebereich zu- mindest abschnittsweise von einem Verlangsamungsbereich und/oder von ei- nem richtungsbeschränkten Bereich umgeben ist. Auf diese Weise lässt sich möglicherweise ein Einfahren in den Rücksendebereich vermeiden, verbunden mit einer infolgedessen erforderlichen Bewegung zur Referenzierungseinrich- tung. In a corresponding manner, it is advantageous if a return area is surrounded at least in sections by a slowdown area and / or by a direction-restricted area. In this way, possibly a retraction into the return area can be avoided, combined with a consequently required movement to the referencing device.
Es kann vorgesehen sein, dass als Beschränkungsbereich ein richtungsbe- schränkter Bereich vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Befahren durch das Bodenbearbeitungsgerät in einer vorgegebenen Richtung verknüpft ist. Beispielsweise ist die Einfahrt in diesem richtungsbeschränkten Bereich aus Sicherheitsgründen in zumindest einer Richtung verboten, wohin- gegen ein Befahren in einer hiervon unterschiedlichen Richtung erlaubt oder zwingend erforderlich ist. It can be provided that a direction-limited area is provided as the restriction area, with the movement being limited by driving through the soil-working device in a predetermined direction is linked. For example, for safety reasons, entry into this directionally restricted area is prohibited in at least one direction, whereas driving in a direction that is different in direction is permitted or mandatory.
Von Vorteil ist es, wenn bei Vorhandensein von zwei oder mehr Beschrän- kungsbereichen die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes dahingehend steuerbar ist, die mit beiden Beschränkungsbereichen verknüpften Bewe- gungseinschränkungen kumulativ zu erfüllen. In der Praxis könnte der Fall auftreten, dass die Unsicherheitszone Kontakt mit oder Schnitt mit zwei Be- schränkungsbereichen aufweist. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes selbst dann erforderlich ist, wenn es sich um zwei richtungsbeschränkte Bereiche handelt, verknüpft mit der Vorga- be, dass das Bodenbearbeitungsgerät sich weg vom jeweiligen Beschrän- kungsbereich bewegen muss, wobei die gleichzeitige Erfüllung beider Vorga- ben jedoch nicht möglich ist. It is advantageous if, in the presence of two or more restriction regions, the movement of the soil cultivating device is controllable in such a way as to cumulatively fulfill the movement restrictions associated with both restriction regions. In practice, it could occur that the uncertainty zone has contact with or intersection with two restriction areas. This may result in stopping the tillage implement even if it is two restricted areas, with the requirement that the tillage implement must move away from the respective restriction area, with simultaneous fulfillment However, both specifications are not possible.
Auf die Möglichkeit einer Referenzierungseinrichtung wurde bereits eingegan- gen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Bodenbearbeitungsgerät von der Steuereinheit ansteuerbar ist, sich zu einer Referenzeinrichtung zu bewegen, um sich neu zu referenzieren, wenn die Grö- ße der Unsicherheitszone einen Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder ergänzend kann Obiges erforderlich sein, wenn eine Größenänderung der Un- sicherheitszone oberhalb eines Schwellenwertes abhängig von der zurückge- legten Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes liegt, wobei die Fahrstrecke insbesondere anhand von Signalen von Radencodern des Bodenbearbeitungs- gerätes von der Steuereinheit ermittelbar ist. Wird die Unsicherheitszone so groß, oder ändert sich die Größe der Unsicherheitszone abhängig von der Fahrstrecke übermäßig, kann die Steuereinheit die Posenermittlung als nicht mehr hinreichend zuverlässig ansehen. In diesem Fall kann eine neue Referen- zierung der Pose erforderlich sein. Zu diesem Zweck ist die Referenzierungs- einrichtung vorgesehen. Dementsprechend kann dem Bodenbearbeitungsgerät mindestens eine Refe- renzierungseinrichtung zugeordnet sein und eine Information über deren Pose in der Karte gespeichert sein, wobei von der Steuereinheit eine Interaktion mit der Referenzierungseinrichtung als valide Referenz für die Pose des Bodenbe- arbeitungsgerätes angesehen wird. In der Karte und entsprechend im realen Raum wird die Pose der Referenzierungseinrichtung als eineindeutig angese- hen. Bei Interaktion mit der Referenzierungseinrichtung ist der Steuereinheit die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes daher bekannt, ausgehend von der der Betrieb aufgenommen oder fortgesetzt werden kann. The possibility of a referencing device has already been considered. In an advantageous embodiment it can be provided that the tillage device is activatable by the control unit to move to a reference device in order to re-refer if the size of the uncertainty zone is a threshold value exceeds. Alternatively or additionally, the above may be necessary if a change in size of the safety zone is above a threshold value depending on the traveled route of the tillage implement, wherein the route is determined by the control unit, in particular based on signals from Radencodern the tillage equipment. If the uncertainty zone becomes so large, or if the size of the uncertainty zone changes excessively depending on the route, the control unit can no longer consider the pose detection to be sufficiently reliable. In this case a new referencing of the pose may be necessary. For this purpose, the referencing device is provided. Accordingly, at least one referencing device can be associated with the soil cultivation device and information about its pose can be stored in the map, wherein the control unit considers an interaction with the referencing device as a valid reference for the pose of the soil cultivation device. In the map and correspondingly in real space, the pose of the referencing device is considered to be one-to-one. When interacting with the referencing device, the control unit is therefore aware of the pose of the soil cultivation device from which the operation can be started or continued.
Es kann ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungssystem vorgesehen sein, das ein Bodenbearbeitungsgerät der vorstehend und nachfolgend beschriebe- nen Art umfasst und mindestens eine Referenzierungseinrichtung. An inventive soil cultivation system may be provided which comprises a cultivator of the type described above and below and at least one referencing device.
Als Referenzierungseinrichtung kann zum Beispiel eine Andockstation vorgese- hen sein, mit der das Bodenbearbeitungsgerät durch von der Steuereinheit erfassbares mechanisches Andocken interagiert. Im angedockten Zustand kann zum Beispiel elektrische Energie von der Andockstation und/oder ein Verbrauchsstoff für das Bodenbearbeitungsgerät bereitgestellt werden, bei- spielsweise eine Reinigungsflüssigkeit für das Bodenbearbeitungsgerät. For example, a docking station can be provided as the referencing device with which the soil cultivation device interacts by mechanical docking detectable by the control unit. In the docked state, for example, electrical energy from the docking station and / or a consumable for the soil cultivating device can be provided, for example a cleaning fluid for the cultivator.
Als Referenzierungseinrichtung kann alternativ oder ergänzend ein an der Bo- denfläche angeordnetes oder gebildetes eindeutiges Muster vorgesehen sein, mit dem das Bodenbearbeitungsgerät durch Überfahren interagiert, wobei die Beschaffenheit des Musters vom Bodenbearbeitungsgerät mittels einer Sen- soreinheit erfassbar und von der Steuereinheit überprüfbar ist. Beispielsweise wird das Muster durch Erhebungen und/oder Vertiefungen an der Bodenfläche gebildet und kann von einem Rad des Bodenbearbeitungsgerätes taktil erfasst werden. Erschütterungen werden ausgewertet, um das Muster zu identifizie- ren. Die Lage und Orientierung des Musters kann als valide Referenz für die Pose herangezogen werden. In ähnlicher Weise kann als Referenzierungseinrichtung ein Ausrichtelement vorgesehen sein, relativ zu dem das Bodenbearbeitungsgerät durch Einnahme einer Sollpose interagiert. Beispielsweise umfasst oder bildet das Ausrichtele- ment eine Vertiefung an oder in der Bodenfläche, in die das Bodenbearbei- tungsgerät mit einem Rad in definierter Orientierung eingreift. Die Position der Vertiefung kann in Kombination mit der für den Eingriff erforderlichen Orientie- rung des Bodenbearbeitungsgerätes zur Definition einer eindeutigen validen Referenz für die Pose herangezogen werden. Alternatively or additionally, a unique pattern arranged or formed on the base surface can be provided as a referencing device, with which the soil cultivation device interacts by driving over, the texture of the pattern being detectable by the soil cultivation device by means of a sensor unit and can be checked by the control unit. For example, the pattern is formed by protrusions and / or depressions on the bottom surface and can be tactually detected by a wheel of the soil cultivating device. Shocks are evaluated to identify the pattern. The location and orientation of the pattern can be used as a valid reference for the pose. In a similar manner, an alignment element can be provided as the referencing device, relative to which the soil cultivation device interacts by assuming a desired pose. For example, the alignment element comprises or forms a depression on or in the bottom surface, into which the soil preparation device engages with a wheel in a defined orientation. The position of the depression can be used in combination with the orientation of the soil cultivation device required for the intervention to define a unique valid reference for the pose.
Günstig ist es, wenn das Bodenbearbeitungsgerät entlang eines vorgegebenen Fahrwegs oder Fahrtmusters über die Bodenfläche verfahrbar ist. Beispielswei- se erfolgt eine mäanderförmige Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes, insbesondere entlang einem Rechteckmäander. It is expedient if the harrow can be moved over the ground surface along a predetermined route or drive pattern. By way of example, a meander-shaped movement of the soil cultivation device takes place, in particular along a rectangular meander.
Wie eingangs erwähnt, kann das Bodenbearbeitungsgerät ein Bodenreini- gungsgerät sein, wobei das Bodenbearbeitungsaggregat ein Bodenreinigungs- aggregat ist. As mentioned at the outset, the harrow can be a soil cleaning device, wherein the harrow is a bottom cleaning aggregate.
Das Bodenreinigungsgerät kann zum Beispiel eine Scheuersaugmaschine sein. The floor cleaning device may be, for example, a scrubber-drier.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- dung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Mit dem erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät ist ein erfin- dungsgemäßes Verfahren durchführbar. Es zeigen : The following description of a preferred embodiment of the invention is used in conjunction with the drawings for a more detailed explanation of the invention. With the soil cultivation device according to the invention, a method according to the invention can be carried out. Show it :
Figur 1 : schematisch einen zu bearbeitenden Raum mit darin angeordne- tem Bodenbearbeitungsgerät (Figur 1 oben) sowie schematisch eine Karte des Raumes (Figur 1 unten); FIG. 1 is a schematic view of a space to be worked with a soil cultivating device arranged therein (FIG. 1, top) and, schematically, a map of the space (FIG. 1, bottom);
Figur 2: ein schematisches Blockschaltbild des Bodenbearbeitungsgerätes aus Figur 1; Figur 3: einen zu bearbeitenden Raum mit einem erlaubten Bereich und einem verbotenen Bereich für das Bodenbearbeitungsgerät; FIG. 2 shows a schematic block diagram of the soil cultivation device from FIG. 1; Figure 3: a space to be processed with a permitted area and a prohibited area for the tillage implement;
Figur 4: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen Figure 4: the harrow schematically with various types
Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;  Restriction areas within a space to be machined;
Figur 5: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen Figure 5: the harrow schematically with various types
Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;  Restriction areas within a space to be machined;
Figur 6: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen Figure 6: the harrow schematically with various types
Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;  Restriction areas within a space to be machined;
Figur 7: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen Figure 7: the harrow schematically with various types
Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;  Restriction areas within a space to be machined;
Figur 8: eine Abfolge von drei schematischen Darstellungen, die ein Ando- cken des Bodenbearbeitungsgerätes an einer Andockstation zei- gen; und FIG. 8 shows a sequence of three schematic representations, which show a docking of the soil cultivation device at a docking station; and
Figur 9: eine Seitenansicht des Bodenbearbeitungsgerätes und eine Drauf- sicht auf dieses beim Überfahren eines definierten Musters, sowie ein beim Überfahren des Musters erfasstes Signal. FIG. 9 shows a side view of the soil cultivating device and a top view of this when driving over a defined pattern, as well as a signal detected when driving over the pattern.
Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegten erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerä- tes. Das Bodenbearbeitungsgerät 10 ist als Bodenreinigungsgerät ausgestaltet und selbstfahrend sowie selbstlenkend, um eine autonome Reinigung einer Bodenfläche 12 eines Raumes 14 vorzunehmen. Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, umfasst das Bodenbearbeitungsge- rät 10 zum Verfahren auf der Bodenfläche 12 ein Fahrwerk 16, das zwei je- weils mittels einer Antriebseinrichtung 18 antreibbare Antriebsräder 20 auf- weist. Das Fahrwerk 16 kann ferner ein nicht angetriebenes Rad aufweisen, beispielsweise eine Lenkrolle 22. The drawing shows a preferred embodiment of a soil cultivation device according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 10. The soil cultivation device 10 is designed as a floor cleaning device and self-propelled and self-steering to make an autonomous cleaning of a bottom surface 12 of a room 14. As can be seen in particular from FIG. 2, for operation on the floor surface 12, the ground-working device 10 comprises a running gear 16, which has two drive wheels 20 which can each be driven by means of a drive device 18. The chassis 16 may further include a non-driven wheel, such as a steering roller 22nd
Die Antriebseinrichtungen 18 sind von einer Steuereinheit 24 des Bodenbear- beitungsgerätes 10 ansteuerbar. Die Steuereinheit 24 ist zum Beispiel über Hardware und/oder Software implementiert und mit einer Speichereinheit 26 gekoppelt. Die Speichereinheit 26 kann alternativ von der Steuereinheit 24 umfasst oder in diese integriert sein. In der Speichereinheit 26 ist eine Karte 28 des zu reinigenden Raumes 14 gespeichert. The drive devices 18 can be actuated by a control unit 24 of the soil treatment device 10. The control unit 24 is implemented, for example, via hardware and / or software and coupled to a memory unit 26. The memory unit 26 may alternatively be included in or integrated in the control unit 24. In the memory unit 26, a card 28 of the space to be cleaned 14 is stored.
Zum Abreinigen der Bodenfläche 12 umfasst das Bodenbearbeitungsgerät 10 mindestens ein Bodenbearbeitungsaggregat, insbesondere ein Reinigungsag- gregat 30. Bei diesem handelt es sich zum Beispiel um einen Reinigungskopf mit mindestens einer Walze oder Bürste zum Abreinigen der Bodenfläche 12. Ferner kann als Reinigungsaggregat 30 zum Beispiel eine Schmutzaufnahme- vorrichtung zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit und Schmutz von der Bo- denfläche 12 vorhanden sein. Das Reinigungsaggregat 30 steht mit der Steu- ereinheit 24 in Wirkverbindung. To clean the bottom surface 12, the soil cultivating device 10 comprises at least one cultivating unit, in particular a cleaning unit 30. This is, for example, a cleaning head with at least one roller or brush for cleaning the bottom surface 12. Further, as cleaning unit 30, for example Schmutzaufnahme- device for receiving cleaning fluid and dirt from the bottom surface 12 be present. The cleaning unit 30 is in operative connection with the control unit 24.
Das Bodenbearbeitungsgerät 10 kann nach Obigem zum Beispiel als Scheuer- saugmaschine ausgestaltet sein. Eine derartige Scheuersaugmaschine kann in der Praxis ein nicht unbeträchtliches Gewicht von mehr als 100 kg aufweisen, wodurch Verzögerungen und Fahrtrichtungsänderungen eine Mindestfahrtstre- cke und eine Mindestreaktionszeit erfordern. Wünschenswert ist es daher, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine hohe Betriebssicherheit aufweist und so ausgestaltet ist, dass die Steuerung der Bewegung in Übereinstimmung mit Sicherheitsvorschriften durchgeführt wird. The cultivator 10 may be designed according to the above, for example as a scouring suction machine. Such a scrubber-drier may in practice have a not inconsiderable weight of more than 100 kg, whereby delays and changes of direction require a minimum distance and a minimum reaction time. It is therefore desirable that the harrow 10 has a high operational safety and is designed so that the control of the movement is performed in accordance with safety regulations.
Figur 1 zeigt in der oberen Darstellung schematisch den Raum 14, in dem das Bodenbearbeitungsgerät 10 vorzugsweise gemäß einem geplanten Fahrweg 32 verfährt. Der Fahrweg 32 ist zum Beispiel mäanderförmig, insbesondere ge- mäß einem Rechteckmäander. Im vorliegenden Fall nimmt das Bodenbearbei- tungsgerät 10 den Betrieb ausgehend von einer Andockstation 34 auf, die bei- spielsweise zum Bereitstellen von elektrischer Energie und einer Reinigungs- flüssigkeit für das Bodenbearbeitungsgerät 10 dient. FIG. 1 schematically shows, in the upper illustration, the space 14 in which the soil cultivating device 10 preferably follows a planned route 32 moves. The travel path 32 is, for example, meander-shaped, in particular according to a rectangular meander. In the present case, the soil treatment device 10 starts the operation starting from a docking station 34, which serves, for example, for providing electrical energy and a cleaning liquid for the soil cultivation device 10.
Der Raum 14 weist charakteristische Landmarken auf, von denen vorliegend zwei Landmarken 36 schematisch dargestellt sind. Darüber hinaus ist für den Raum ein Beschränkungsbereich 38 definiert. Beim Beschränkungsbereich 38 handelt es sich um einen Abschnitt des Raumes 14, der vom Bodenbearbei- tungsgerät 10 aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden soll oder darf. Beispielsweise dient dies dazu, eine Absturzgefahr für das Bodenbearbeitungs- gerät 10 zu vermeiden. Denkbar ist auch, dass die Traglast der Bodenfläche 12 im Beschränkungsbereich 38 nicht ausreichend ist, oder dass die Bodenbe- schaffenheit am Beschränkungsbereich 38 nicht zur Bearbeitung durch das Bodenbearbeitungsgerät 10 ausgelegt ist. The space 14 has characteristic landmarks, of which presently two landmarks 36 are shown schematically. In addition, a restriction area 38 is defined for the room. The restriction region 38 is a section of the space 14 which, for safety reasons, should not or should not be used by the soil treatment device 10. For example, this serves to avoid a risk of falling for the tillage device 10. It is also conceivable that the load capacity of the floor surface 12 in the restriction area 38 is insufficient, or that the floor quality at the restriction area 38 is not designed for processing by the soil cultivation device 10.
Innerhalb des realen Raumes 14 nimmt das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine wirkliche Pose ein. Die Pose ist vorliegend definiert als Position des Bodenbe- arbeitungsgerätes 10 sowie Orientierung desselben bezüglich einer Bezugs- richtung. Zur Position wird beispielsweise ein im Raum 14 rechts unten darge- stelltes kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer y-Achse verwendet, wobei auch andersartige Koordinatensysteme zum Einsatz kom- men können. Die Orientierung erfolgt durch Ermittlung einer Längsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 in Bezug auf die Bezugsrichtung, die vorlie- gend beispielsweise längs der y-Achse oder parallel zu dieser verläuft. Der Orientierungswinkel ist mit a gekennzeichnet. Within the real space 14, the harrow 10 takes a real pose. In the present case, the pose is defined as the position of the ground-handling device 10 and its orientation relative to a reference direction. For example, a Cartesian coordinate system with an x-axis and a y-axis, which is shown in the lower right corner of room 14, is used for the position, although other types of coordinate systems can also be used. The orientation takes place by determining a longitudinal direction of the cultivator 10 with respect to the reference direction, which in the present case runs along the y-axis or parallel to it, for example. The orientation angle is marked with a.
Die Lage der wirklichen Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 innerhalb des Raumes 14 ist durch einen Punkt 40 gekennzeichnet. The location of the actual pose of the tillage implement 10 within the space 14 is indicated by a point 40.
In Figur 1 unten dargestellt ist die Karte 28 des Raumes 14. Der Einfachheit halber sind Merkmale des Raumes 14 in der Karte 28 mit identischen Bezugs- Zeichen versehen, d.h. die Andockstation 34, die Landmarken 36 und der Be- schränkungsbereich 38. Auch innerhalb der Karte 28 ist eine Pose des Boden- bearbeitungsgerätes 10 definiert, wobei der Einfachheit halber ebenfalls das kartesische Koordinatensystem mit den Achsen x, y sowie die Orientierung mit dem Winkel a herangezogen wird. Für die Definition der Pose kann in der Kar- te 28 jedoch eine von dem Raum 14 unterschiedliche Bestimmung der Koordi- naten und der Orientierung herangezogen werden. Shown in Figure 1 below is the card 28 of the room 14. For the sake of simplicity, features of the space 14 in the card 28 are shown with identical reference numerals. Also within the card 28, a pose of the tillage implement 10 is defined, for simplicity also the Cartesian coordinate system with the axes x, y and the orientation is used with the angle a. For the definition of the pose, however, a different determination of the coordinates and the orientation of the space 14 can be used in the map 28.
Die Karte 28 bildet den Raum 14, so dass Posen innerhalb des Raumes 14 zu Posen in der Karte 28 korrespondieren. The card 28 forms the space 14 so that poses within the space 14 correspond to poses in the card 28.
Bei der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 werden die Antriebseinrichtungen 18 so angesteuert, dass die jeweiligen Antriebsräder 20 sich mit vorgegebener Geschwindigkeit drehen und/oder eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen ausführen. An sich ist es möglich, die vom Boden- bearbeitungsgerät 10 zurückgelegt Fahrtstrecke einschließlich erfolgter Rich- tungsänderungen vorzugeben, so dass zu einem späteren Zeitpunkt die wirkli- che Pose 40 exakt bestimmt werden kann. In der Praxis weicht die berechnete tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 hiervon jedoch zum Bei- spiel dadurch ab, dass zwischen den Antriebsrädern 20 und der Bodenfläche 12 Radschlupf auftritt. Auch dann, wenn der Umfang der Antriebsräder 20, wenn auch nur geringfügig, voneinander abweicht oder wenn an einem An- triebsrad 20 ein Fremdkörper anhaftet, kann dies zum Abweichen des Boden- bearbeitungsgerätes 10 vom gewünschten Fahrweg 32 führen. In controlling the movement of the cultivator 10, the drive means 18 are controlled so that the respective drive wheels 20 rotate at a predetermined speed and / or perform a predetermined number of revolutions. As such, it is possible to predefine the route covered by the soil cultivation device 10, including changes in direction that have taken place, so that the actual pose 40 can be determined exactly at a later point in time. In practice, however, the calculated actual pose of the cultivator 10 differs therefrom, for example, in that wheel slip occurs between the drive wheels 20 and the bottom surface 12. Even if the circumference of the drive wheels 20 deviates, albeit only slightly, from one another, or if a foreign body adheres to a drive wheel 20, this can lead to deviation of the soil cultivation device 10 from the desired travel path 32.
Um die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 zu ermitteln, weist dieses im vorliegenden Fall eine erste Sensoreinheit 42 und eine zweite Sensoreinheit 44 auf. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 24 Bestandteil der ersten Sensoreinheit 42 und/oder der zweiten Sensoreinheit 44 ist, oder umgekehrt. In order to determine the pose of the soil cultivation device 10, this has in the present case a first sensor unit 42 and a second sensor unit 44. It can be provided that the control unit 24 is part of the first sensor unit 42 and / or the second sensor unit 44, or vice versa.
Die erste Sensoreinheit 42 umfasst den Antriebsrädern 20 zugeordnet jeweils einen Radencoder 46, der über eine Signalleitung 48 mit der Steuereinheit 24 gekoppelt ist. Signale der Radencoder 46 können an die Steuereinheit 24 übermittelt werden. Im vorliegenden Fall erfolgt eine redundante Auswertung der Signale der Radencoder 46 durch zwei von der Steuereinheit 24 umfasste Recheneinheiten 50, 52. Jeder Recheneinheit 50, 52 werden Signale beider Radencoder 46 zugeführt. The first sensor unit 42 includes the drive wheels 20 each associated with a Radencoder 46 which is coupled via a signal line 48 to the control unit 24. Signals of the Radencoder 46 can to the control unit 24th be transmitted. In the present case, a redundant evaluation of the signals of the Radencoder 46 by two computing units 50, 52 included by the control unit 24 takes place. Each arithmetic unit 50, 52 are fed signals of both Radencoder 46.
Anhand jeder Recheneinheit 50, 52 kann eine odometrische Pose des Boden- bearbeitungsgerätes 10 ermittelt werden. Die Lage der odometrischen Pose ist in Figur 1 in der Karte mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet. Die redun- dante Auswertung über beide Recheneinheiten 50, 52 dient der Überprüfung der Signale der Radencoder 46 auf Übereinstimmung, um eine zuverlässigere Angabe über die odometrische Pose 54 zu machen, die vorliegend auch als erste Pose bezeichnet wird. Based on each arithmetic unit 50, 52, an odometric pose of the soil cultivation device 10 can be determined. The position of the odometric pose is indicated in FIG. 1 in the map by the reference numeral 54. The redundant evaluation via both arithmetic units 50, 52 is used to check the signals of the Radencoder 46 to match, to make a more reliable indication of the odometric pose 54, which is referred to herein as the first pose.
Aufgrund der erwähnten Einschränkungen wie Radschlupf oder Abweichung der Durchmesser der Antriebsräder 20, ist es in der Praxis wahrscheinlich, dass die odometrische Pose 54 von der wirklichen Pose 40 (bzw. deren Bild in der Karte 28) abweicht. In der Karte 28 deutet die gestrichelte Konturlinie 56 die Position und Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 an, ermittelt anhand der odometrischen Pose 54. Erkennbar ist, dass die Konturlinie 56 ab- weicht von der tatsächlichen Kontur 58 des Bodenbearbeitungsgerätes 10, wenn diese in die Karte 28 übertragen wird. Due to the limitations mentioned, such as wheel slip or deviation of the diameters of the drive wheels 20, it is in practice likely that the odometric pose 54 will deviate from the actual pose 40 (or its image in the card 28). In the map 28, the dashed contour line 56 indicates the position and orientation of the cultivator 10, determined by the odometric pose 54. It can be seen that the contour line 56 deviates from the actual contour 58 of the soil cultivating device 10 when it is inserted into the card 28 is transmitted.
Die erste Sensoreinheit 42 wird von der Steuereinheit 24 als funktional sicher angesehen. Während des Betriebes des Bodenbearbeitungsgerätes 10 sind Signale der Radencoder 46 verfügbar. Die Sensoreinheit 42 ist relativ messend und zur inkrementeilen Bestimmung der odometrischen Pose 54 ausgebildet. The first sensor unit 42 is considered by the control unit 24 to be functionally safe. During operation of the cultivator 10, signals from the Radencoder 46 are available. The sensor unit 42 is relatively measuring and designed for the incremental determination of the odometric pose 54.
Zur Steigerung der Betriebssicherheit weist das Bodenbearbeitungsgerät 10 die zweite Sensoreinheit 44 auf. Die zweite Sensoreinheit 44 ist vorliegend eine optische Sensoreinheit. Diese erfasst charakteristische Landmarken 36 des Raumes 14, deren Pendants in der Karte 28 gespeichert sind. Durch Ver- gleich der erfassten und gespeicherten Informationen kann die Steuereinheit 24 eine zweite Pose für das Bodenbearbeitungsgerät 10 ermitteln. Die Lage der zweiten Pose, oder optischen Pose, ist in der Karte 28 mit dem Bezugszei- chen 60 gekennzeichnet. Eine gepunktete Konturlinie 62 in der Karte 28 sym- bolisiert die Position und die Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10, ermittelt anhand der zweiten Pose 60. To increase the reliability, the harrow 10 has the second sensor unit 44. The second sensor unit 44 is presently an optical sensor unit. This detects characteristic landmarks 36 of the space 14 whose counterparts are stored in the map 28. By comparing the acquired and stored information, the control unit 24 can determine a second pose for the soil cultivation device 10. The location The second pose, or optical pose, is identified in the card 28 by the reference numeral 60. A dotted contour line 62 in the map 28 symbolizes the position and the orientation of the soil cultivation device 10, determined on the basis of the second pose 60.
Auch Signale der Sensoreinheit 44 werden über Signalleitungen 64 an beide Recheneinheiten 50, 52 übermittelt und von diesen redundant ausgewertet. Eine Überprüfung auf Übereinstimmung im Hinblick auf eine zuverlässige An- gabe über die zweite Pose 60 kann dadurch durchgeführt werden. Also signals of the sensor unit 44 are transmitted via signal lines 64 to both arithmetic units 50, 52 and evaluated redundantly by them. A check for agreement for reliable indication of the second pose 60 can thereby be made.
Aufgrund der endlichen Genauigkeit der zweiten Sensoreinheit 44 kann eine Abweichung der wirklichen Pose 40 bzw. deren Bild in der Karte 28 und der zweiten Pose 60 auftreten. Diese Abweichung kann durch Verwendung eines kostenintensiven optischen Systems zwar verringert werden. Jedoch werden derartige kostenintensive optische Systeme zum Beispiel von Drittanbietern abweichend vom Hersteller des Bodenbearbeitungsgerätes 10 oder dessen Be- treiber angeboten, weswegen Vorbehalte gegen die Zuverlässigkeit des opti- schen Systems vorhanden sein können. Denkbar ist auch, dass eine Sen- soreinheit 44 eines Drittanbieters nicht zertifiziert ist und aus diesem Grund eine Überprüfung der zweiten Pose 60 gewünscht ist. Due to the finite precision of the second sensor unit 44, a deviation of the actual pose 40 or its image in the card 28 and the second pose 60 may occur. Although this deviation can be reduced by using a costly optical system. However, such cost-intensive optical systems are offered, for example, by third-party suppliers, deviating from the manufacturer of the cultivator 10 or its operator, and therefore reservations about the reliability of the optical system may be present. It is also conceivable that a sensor unit 44 of a third party provider is not certified and for this reason a review of the second pose 60 is desired.
Im vorliegenden Fall ist die zweite Sensoreinheit 44 funktional nicht-sicher. Zwar ist die zweite Sensoreinheit 44 absolut messend ausgestaltet, wobei die absolute Bestimmung der zweiten Pose 60 mit hoher Genauigkeit erfolgen kann, jedoch sind Signale der zweiten Sensoreinheit 44 nicht immer verfüg- bar, weil beispielsweise Landmarken 36 verdeckt sein können, weswegen eine Posenbestimmung über die zweite Sensoreinheit 44 nicht möglich ist. In the present case, the second sensor unit 44 is functionally not safe. Although the second sensor unit 44 is designed absolutely measuring, wherein the absolute determination of the second pose 60 can be done with high accuracy, however, signals of the second sensor unit 44 are not always available, because, for example, landmarks 36 may be hidden, so a Poose determination on the second sensor unit 44 is not possible.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit erfolgt deswegen von der Steuereinheit 24 eine Prüfung der zweiten Pose 60 anhand der ersten Pose 54 auf Plausibili- tät. Hierunter kann vorliegend auch verstanden werden, dass die Posen 54 und 60 auf Abweichung voneinander oder, umgekehrt, auf Übereinstimmung miteinander überprüft werden. Beispielsweise wird eine Transformation der Pose 54 derart durchgeführt, dass eine erwartete Landmarke 36, wenn von der Pose 54 aus gesehen, durch eine Verschiebung und/oder Verdrehung in Deckung zur Landmarke 36 gebracht wird, die zur Ermittlung der zweiten Pose 60 herangezogen wird. Die diesbe- zügliche Transformation (Deltatransformation) liefert ein Maß für die räumliche Abweichung Dc, Dg sowie für die Abweichung Da der Orientierungen beider Posen 54, 60 voneinander. Von der Steuereinheit 24 können diese Abweichun- gen als Kriterium dafür herangezogen werden, mit welcher Genauigkeit, oder Ungenauigkeit, eine Bestimmung der Posen 54, 60 erfolgen kann. To increase the reliability, the control unit 24 therefore checks the second pose 60 for plausibility on the basis of the first pose 54. By this, it can also be understood here that the poses 54 and 60 are checked for deviation from one another or, conversely, for coincidence with one another. For example, a transformation of the pose 54 is performed such that an expected landmark 36, when viewed from the pose 54, is brought to cover the landmark 36 by a displacement and / or twist used to detect the second pose 60. The respective transformation (delta transformation) provides a measure of the spatial deviation Dc, Dg as well as the deviation Da of the orientations of both poses 54, 60 from each other. These deviations can be used by the control unit 24 as a criterion for the accuracy, or inaccuracy, of determining the poses 54, 60.
Aus beiden Posen 54, 60 kann das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine tatsächli- che Pose bestimmen. Die tatsächliche Pose ist beispielsweise gegeben durch die Position der ersten Pose 54, die als vertrauenswürdig angesehen wird, so- wie die Orientierung der zweiten Pose 60, die als vertrauenswürdig angesehen wird. The tillage implement 10 can determine an actual pose from both poses 54, 60. The actual pose is given, for example, by the position of the first pose 54, which is considered trustworthy, and the orientation of the second pose 60, which is considered trustworthy.
Das Ergebnis der Überprüfung der Posen 54, 60 auf Abweichung führt die Steuereinheit 24 zu einer Unsicherheitszone, in der Karte 28 mit dem Bezugs- zeichen 66 gekennzeichnet. Die Unsicherheitszone 66 ist dargestellt als Kreis mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt, deren Ortsinformation durch die erste Pose 54 gegeben ist. Der Radius des Kreises ist beispielsweise durch den räumlichen Abstand der Posen 54 und 60 voneinander gegeben (abweichend von der schematischen Darstellung der Zeichnung). The result of checking the poses 54, 60 for deviation leads the control unit 24 to an uncertainty zone, in which the card 28 is identified by the reference numeral 66. The uncertainty zone 66 is shown as a circle with the actual pose as the center whose location information is given by the first pose 54. The radius of the circle is given for example by the spatial distance of the poses 54 and 60 from each other (different from the schematic representation of the drawing).
Das Bodenbearbeitungsgerät 10 nimmt vorliegend an, dass die Position nur mit einer Genauigkeit innerhalb der Unsicherheitszone 66 bestimmt werden kann. Die Position des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird von der Steuerein- heit 24 daher als mit einer gewissen Unsicherheit behaftet angesehen, deren Größe durch den Radius der Unsicherheitszone 66 gegeben ist. Für die Steue- rung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird die Unsicherheits- zone 66 wie nachfolgend erläutert herangezogen, um die Bewegungsein- Schränkung, die mit einem jeweiligen Beschränkungsbereich 38 verknüpft ist, zu gewährleisten. The tillage implement 10 assumes in the present case that the position can only be determined with an accuracy within the uncertainty zone 66. The position of the cultivator 10 is therefore regarded by the control unit 24 as having a certain uncertainty, the size of which is given by the radius of the uncertainty zone 66. For the control of the movement of the cultivator 10, the uncertainty zone 66 is used, as explained below, in order to control the movement of the soil tillage implement 10. Restriction, which is associated with a respective restriction area 38 to ensure.
Ein Beispiel eines Einsatzes des Bodenbearbeitungsgerätes 10 ist in Figur 3 schematisch dargestellt, die einen komplexen Raum 14 mit Raumabschnitten 68 und 70 darstellt. Der Raumabschnitt 68 ist mit einem Strichmuster 72 ge- kennzeichnet, das darstellen soll, dass es sich bei dem Raumabschnitt 68 um einen vom Bodenbearbeitungsgerät 10 befahrbaren "erlaubten" Raumabschnitt handelt, der keinerlei Bewegungseinschränkungen unterliegt. An example of an application of the soil cultivating device 10 is shown schematically in FIG. 3, which represents a complex space 14 with space sections 68 and 70. The room section 68 is marked with a bar pattern 72, which is intended to represent that the room section 68 is a "permitted" room section which can be driven by the soil cultivating device 10 and which is not subject to any movement restrictions.
An den Raumabschnitt 68 schließt sich ein Raumabschnitt 70 an, beispielswei- se ein Korridor, der nur in dem an den Raumabschnitt 68 angrenzenden End- abschnitt als "erlaubt" gekennzeichnet ist. Im Raumabschnitt 70 sind Infra- struktureinrichtungen in Gestalt von Rolltreppen 74 vorhanden, die vom Bo- denbearbeitungsgerät 10 aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden dür- fen. Der davor liegende Bereich ist ein Beschränkungsbereich 38, insbesonde- re als Verbotsbereich 76 gekennzeichnet, anhand eines Kreuzmusters 78. The room section 68 is adjoined by a room section 70, for example a corridor which is marked as "permitted" only in the end section adjoining the room section 68. In the space section 70, infrastructure facilities in the form of escalators 74 are present which, for reasons of safety, may not be traveled by the floor processing device 10. The area in front of this is a restriction area 38, in particular marked as prohibition area 76, on the basis of a cross pattern 78.
Der Verbotsbereich 76 ist beim Beispiel der Figur 3 von einem Beschränkungs- bereich 38 in Form eines Rücksendebereiches 80 umgeben, gekennzeichnet mit einem Punktmuster 81. Greift die Unsicherheitszone 66 in diesen Rücksen- debereich 80 ein, fährt das Bodenbearbeitungsgerät 10 zurück zur Andocksta- tion 34, um sich neu zu referenzieren. In the example of FIG. 3, the prohibition area 76 is surrounded by a restriction area 38 in the form of a return area 80, characterized by a dot pattern 81. If the uncertainty zone 66 intervenes in this return area 80, the soil cultivation device 10 moves back to the docking station 34 to refer back to.
Die Figuren 4 bis 7 umfassen weitere Darstellungen von Beschränkungsberei- chen 38 unterschiedlicher Art, anhand derer nachfolgend die mit diesen Be- schränkungsbereichen 38 verknüpften Bewegungseinschränkungen für das Bodenbearbeitungsgerät 10 erläutert werden. FIGS. 4 to 7 comprise further representations of restriction areas 38 of different types, by means of which the movement restrictions for the soil cultivation device 10 associated with these restriction areas 38 are explained below.
Figur 4 zeigt einen Beschränkungsbereich, ausgestaltet als Verlangsamungs- bereich 82, versehen mit einem Wabenmuster 84. Außerdem zeigen die Figuren 4 bis 7 jeweils einen Verbotsbereich 76 mit Kreuzmuster 78, umgeben von einem Rücksendebereich 80 mit Punktmuster 81, der jeweils umgeben ist von einem richtungsbeschränkten Bereich 86, der musterlos ist. FIG. 4 shows a restriction area configured as a deceleration area 82 provided with a honeycomb pattern 84. In addition, FIGS. 4 to 7 each show a prohibition area 76 with cross pattern 78 surrounded by a return area 80 with dot pattern 81 which is respectively surrounded by a directionally limited area 86 which is patternless.
Beim Beispiel der Figur 4 schneidet die Unsicherheitszone 66 den Verlangsa- mungsbereich 82. Die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird nicht gestoppt. Allerdings wird die Fahrt des Bodenbearbeitungsgerätes 10 entspre- chend der Bewegungseinschränkung verlangsamt. In the example of FIG. 4, the uncertainty zone 66 intersects the deceleration region 82. The movement of the soil cultivation device 10 is not stopped. However, the travel of the soil cultivating device 10 is slowed down in accordance with the movement restriction.
Figur 4 zeigt, ebenso wie die Figuren 5 bis 7, eine Ringskala 88. Die Ringskala 88 symbolisiert auf anschauliche Weise, welche Auswirkung eine jeweilige Be- wegungseinschränkung auf die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 hat. Die Ringskala 88 zeigt erlaubte und verbotene Fahrtrichtungen des Bo- denbearbeitungsgerätes 10, ausgerichtet an dessen Längsrichtung. FIG. 4, like FIGS. 5 to 7, shows a ring scale 88. The ring scale 88 symbolizes in an illustrative manner the effect that a particular movement restriction has on the movement of the soil cultivation device 10. The ring scale 88 shows permitted and forbidden directions of travel of the ground processing device 10, aligned with its longitudinal direction.
Im Beispiel der Figur 4 symbolisiert das Wabenmuster 84 über den gesamten Umfang der Ringskala 88, dass eine Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 in jeder Richtung zulässig ist, jedoch mit verminderter Geschwindigkeit. In the example of FIG. 4, the honeycomb pattern 84 over the entire circumference of the ring scale 88 symbolizes that movement of the cultivator 10 in each direction is permitted, but at a reduced rate.
Die Lage des Verbotsbereichs 76, des Rücksendebereiches 80 und des rich- tungsbeschränkten Bereiches 86 in Figur 4 haben keinen Einfluss auf die Be- wegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 aufgrund des jeweiligen Abstandes von der Unsicherheitszone 66. The position of the prohibition area 76, the return area 80 and the directionally restricted area 86 in FIG. 4 have no influence on the movement of the soil cultivating device 10 due to the respective distance from the uncertainty zone 66.
Im Gegensatz dazu schneidet die Unsicherheitszone 66 bei dem Beispiel der Figur 5 den Verbotsbereich 76, den Rücksendebereich 80 und den Verlangsa- mungsbereich 82. Die Bewegungseinschränkung, die mit dem Verbotsbereich 76 verknüpft ist, besteht darin, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 zu stop- pen ist. Aus diesem Grund wird das Bodenbearbeitungsgerät 10 gestoppt, die Ringskala 88 symbolisiert anhand des Kreuzmusters 78 über den gesamten Umfang, dass eine Weiterfahrt nicht möglich ist. Eine Bedienperson kann über eine Hinweiseinheit, beispielsweise ein externes Zusatzgerät, über den Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes 10 informiert werden. Alternativ oder ergän- zend kann eine Hinweiseinheit 90 am Bodenbearbeitungsgerät 10 angeordnet sein (Figur 2). In contrast, in the example of FIG. 5, the uncertainty zone 66 intersects the prohibition area 76, the return area 80, and the deceleration area 82. The movement restriction associated with the prohibition area 76 is that the harrow 10 is to be stopped , For this reason, the harrow 10 is stopped, the ring scale 88 symbolized by the cross pattern 78 over the entire circumference that a further journey is not possible. An operator can via a hint unit, such as an external accessory, via the stop of the tillage implement 10. Alternatively or in addition, an indication unit 90 can be arranged on the soil cultivation device 10 (FIG. 2).
Beim Beispiel der Figur 6 schneidet die Unsicherheitszone 66 nur den rich- tungsbeschränkten Bereich 86 und den Rücksendebereich 80, nicht jedoch den Verbotsbereich 76. In the example of FIG. 6, the uncertainty zone 66 intersects only the directionally restricted area 86 and the return area 80, but not the prohibition area 76.
Mit dem richtungsbeschränkten Bereich 86 ist die Bewegungseinschränkung verknüpft, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 sich von dem richtungsbe- schränkten Bereich 86 weg bewegen muss. Mit dem Rücksendebereich 80 ist wie bereits vorstehend erläutert die Bewegungseinschränkung verbunden, dass sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 neu referenzieren muss. Dies erfolgt dadurch, dass zur Andockstation 34 zurückzufahren ist. Associated with the restricted area 86 is the movement restriction that the harrow 10 must move away from the restricted area 86. As already explained above, the movement restriction is associated with the return area 80, so that the soil cultivation device 10 must re-reference itself. This is done by returning to the docking station 34.
Abhängig vom Schnitt der Unsicherheitszone 66 mit den Bereichen 82 und 86 kann die Steuereinheit 24 erlaubte Fahrrichtungen bestimmen. Hierzu kann zum Beispiel folgendermaßen vorgegangen werden : es werden der Punkt 92 des größten Abstandes der Unsicherheitszone 66 im Rücksendebereich 80 vom äußeren Rand des äußersten Beschränkungsbereiches 38 (hier der richtungs- beschränkte Bereich 86) bestimmt sowie ferner Schnittpunkte 96, 98 der Unsi- cherheitszone 66 mit dem Rand des äußersten Beschränkungsbereiches 38.Depending on the intersection of the uncertainty zone 66 with the areas 82 and 86, the control unit 24 can determine permitted directions of travel. For this purpose, for example, the following procedure can be used: the point 92 of the greatest distance of the uncertainty zone 66 in the return region 80 from the outer edge of the outermost restriction region 38 (in this case the direction-limited region 86) is determined, and also points of intersection 96, 98 of the uncertainty zone 66 with the edge of the outermost restriction area 38.
Auf diese Weise lässt sich ein Winkel 100 definieren mit dem Punkt 92 als Scheitelpunkt, ausgehend von dem Schenkel 102, 104 durch die Schnittpunkte 96 bzw. 98 verlaufen. In this way, an angle 100 can be defined with the point 92 as a vertex, starting from the legs 102, 104 through the intersections 96 and 98, respectively.
Die Richtung, in der sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 weg von den Be- schränkungsbereichen 38 bewegen muss, muss innerhalb des Winkels 100 liegen. Aufgrund dessen, dass die Bestimmung der Orientierung der tatsächli- chen Pose fehlerbehaftet ist (symbolisiert durch die drei "Richtungswinkel" in der Ringskala 88), schränkt das Bodenbearbeitungsgerät 10 den Winkel 100 vorzugsweise auf einen Winkel geringeren Ausmaßes 106 ein. Die Unsicherheit bei der Bestimmung der Orientierung der Pose ist in der Ringskala 88 jeweils als weiße Fläche zwischen den Schenkeln der Winkel 100 und 106 gekenn- zeichnet. Die mit dem Wabenmuster 84 gekennzeichnete Fläche symbolisiert, dass sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 in einer Fahrtrichtung innerhalb des Winkels 106 bewegen darf, jedoch nur mit verringerter Geschwindigkeit. Das Kreuzmuster 78 symbolisiert, dass eine Bewegung außerhalb des Winkels 100 verboten ist. The direction in which the harrow 10 must move away from the restriction areas 38 must be within the angle 100. Due to the fact that the determination of the orientation of the actual pose is erroneous (symbolized by the three "directional angles" in the ring scale 88), the soil cultivating device 10 preferably limits the angle 100 to an angle of lesser extent 106. The uncertainty in determining the orientation of the pose is in the ring scale 88, respectively marked as a white area between the legs of the angles 100 and 106. The area marked with the honeycomb pattern 84 symbolizes that the harrow 10 is allowed to move in a direction of travel within the angle 106, but only at a reduced speed. The cross pattern 78 symbolizes that movement outside of the angle 100 is prohibited.
Figur 7 symbolisiert, wie Bewegungseinschränkungen unterschiedlicher Be- schränkungsbereiche 38 kumulativ erfüllt werden müssen. In Figur 7 sind ne- ben den drei bereits vorstehend herangezogenen Beschränkungsbereichen 38 drei weitere Beschränkungsbereiche 38 dargestellt, nämlich ein weiterer Ver- botsbereich 76, ein diesen umgebender Rücksendebereich 80 und ein diesen umgebender richtungsbeschränkter Bereich 86. Das Bodenbearbeitungsgerät 10 ist zwischen den je drei Beschränkungsbereichen 38 angeordnet. FIG. 7 symbolizes how restrictions on movement of different restriction areas 38 must be met cumulatively. In FIG. 7, in addition to the three restriction regions 38 already mentioned above, three further restriction regions 38 are shown, namely another prohibition region 76, a return region 80 surrounding it and a directionally restricted region 86 surrounding it. The soil cultivation device 10 is between the three restriction regions 38 arranged.
Die Unsicherheitszone 66 schneidet den in der Zeichnung oberen richtungsbe- schränkten Bereich 86. Auch in diesem Fall sind der Winkel 100 und die The uncertainty zone 66 intersects the upper direction-limited area 86 in the drawing. In this case too, the angle is 100 and the
Schenkel 102, 104 dargestellt, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsge- rätes 10 nur innerhalb einer Fahrtrichtung des Winkels 100 erfolgen darf, d.h. in der Zeichnung "nach unten". Leg 102, 104 shown, wherein the movement of the soil cultivation device 10 may take place only within a direction of travel of the angle 100, i. in the drawing "down".
Kumulativ ist allerdings diejenige Bewegungseinschränkung zu erfüllen, die dadurch auftritt, dass die Unsicherheitszone 66 zusätzlich den in Figur 7 unte- ren Rücksendebereich 80 und richtungsbeschränkten Bereich 86 schneidet. Entsprechend zu der vorstehend erläuterten Weise berechnet die Steuereinheit 24 einen Winkel 108 zwischen Schenkeln 110, 112, in welchem Winkel 108 die Fahrtrichtung für das Bodenbearbeitungsgerät 10 erlaubt ist, damit sie weg von dem in Figur 7 dargestellten unteren Verbotsbereich 76 weg weist. However, cumulatively, the movement restriction that occurs due to the fact that the uncertainty zone 66 additionally intersects the return region 80 and the direction-restricted region 86 that is lower in FIG. In accordance with the manner explained above, the control unit 24 calculates an angle 108 between legs 110, 112 at which angle 108 the direction of travel for the cultivator 10 is allowed to point away from the lower prohibition area 76 shown in FIG.
Da die Winkel 100 und 108 im vorliegenden Fall keinerlei Überlapp aufweisen, schließen sich die zulässigen Bewegungen für das Bodenbearbeitungsgerät 10 so aus, dass im Ergebnis die beiden Bewegungseinschränkungen nicht kumu- lativ erfüllt sein können. Die Folge besteht darin, dass das Bodenbearbei- tungsgerät 10 gestoppt werden muss. Die mit dem Kreuzmuster 78 versehene Ringskala 88 in Figur 7 verdeutlicht dies. Since the angles 100 and 108 have no overlap in the present case, the permissible movements for the cultivator 10 are such that, as a result, the two movement restrictions can not be met cumulatively. The consequence is that the soil cultivation 10 must be stopped. The ring scale 88 provided with the cross pattern 78 in FIG. 7 clarifies this.
Eine Fahrt des Bodenbearbeitungsgerätes 10 zurück zur Andockstation dient einer Neureferenzierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10. Die Andockstation 34 wird daher auch als Referenzierungseinrichtung 114 bezeichnet. Die Pose der Referenzierungseinrichtung 114 ist der Steuereinheit 24 bekannt. Durch Interaktion mit der Andockstation 34, beispielsweise mechanische Ankopplung, kann das Bodenbearbeitungsgerät 10 die Pose der Andockstation 34 überneh- men. Bei einer Aufnahme oder Fortsetzung des Betriebes kann die Pose mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden. Dementsprechend dient die Referen- zierungseinrichtung 114 als valide Referenz für die Pose des Bodenbearbei- tungsgerätes 10. Driving the tillage implement 10 back to the docking station serves to re-referencing the tillage implement 10. The docking station 34 is therefore also referred to as the referencing device 114. The pose of the referencing device 114 is known to the control unit 24. By interaction with the docking station 34, for example mechanical coupling, the soil cultivation device 10 can assume the pose of the docking station 34. When recording or continuing the operation, the pose can be determined with increased accuracy. Accordingly, the referencing device 114 serves as a valid reference for the pose of the soil treatment device 10.
Figur 8 zeigt in drei von oben nach unten zeitlich aufeinanderfolgenden sym- bolischen Darstellungen, wie das Bodenbearbeitungsgerät 10 an die Andock- station 34 andockt. Dies ist mit einer definierten Position und Orientierung verbunden. Im angedockten Zustand kann die Steuereinheit 24 die Pose der Andockstation 34 übernehmen. FIG. 8 shows in three top-down successive symbolic representations how the soil cultivation device 10 docks to the docking station 34. This is associated with a defined position and orientation. In the docked state, the control unit 24 take over the pose of the docking station 34.
Figur 9 zeigt in einer Seitenansicht und in einer Ansicht von oben das Boden- bearbeitungsgerät 10 bei Interaktion mit einer weiteren Referenzierungsein- richtung 116. Die Referenzierungseinrichtung 116 umfasst ein an der Boden- fläche 12 durch Erhebungen gebildetes eindeutiges Muster 118. Das Muster 118 kann vom Bodenbearbeitungsgerät 10 überfahren werden (Pfeilrichtung 120). Eine Sensoreinheit 122, die Erschütterungen der Lenkrolle 22 erfasst, kann beim Überfahren des Musters 118 ein diesbezügliches zeitabhängiges Signal 124 (unten in Figur 9 dargestellt) an die Steuereinheit 24 übermitteln. FIG. 9 shows in a side view and in a view from above the soil cultivating device 10 when interacting with another referencing device 116. The referencing device 116 comprises a unique pattern 118 formed on the bottom surface 12 by elevations Traversed soil cultivation device 10 (arrow 120). A sensor unit 122, which detects vibrations of the steering roller 22, can transmit a relevant time-dependent signal 124 (shown below in FIG. 9) to the control unit 24 when it passes over the pattern 118.
Da die Pose des Musters 118 der Steuereinheit 24 bekannt ist, kann diese bei Identifikation des Signals 124 die Pose des Musters 118 als valide Referenz übernehmen. Figur 9 zeigt ferner schematisch eine weitere Referenzierungseinrichtung 126. Die Referenzierungseinrichtung 126 umfasst ein Ausrichtelement 128, vorlie- gend gebildet in Form einer Vertiefung 130 an der Bodenfläche 12. Die Vertie- fung 130 dient zur Aufnahme der Lenkrolle 22, wobei ein Befahren in bei- spielsweise nur einer Richtung möglich ist, definiert durch einen Pfeil 132. Since the pose of the pattern 118 of the control unit 24 is known, it can assume the pose of the pattern 118 as a valid reference when the signal 124 is identified. FIG. 9 also schematically shows a further referencing device 126. The referencing device 126 comprises an alignment element 128, here formed in the form of a depression 130 on the bottom surface 12. The depression 130 serves to receive the steering roller 22, whereby driving in at For example, only one direction is possible, defined by an arrow 132nd
Die Anordnung der Lenkrolle 22 in der Vertiefung 130 kann von der Steuerein- heit 24 ermittelt werden. Da der Steuereinheit 24 die Pose der Vertiefung 130 bekannt ist, kann diese Pose als valide Referenz vom Bodenbearbeitungsgerät 10 übernommen werden. The arrangement of the steering roller 22 in the depression 130 can be determined by the control unit 24. Since the control unit 24 is aware of the pose of the depression 130, this pose can be taken over by the soil cultivation device 10 as a valid reference.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Bodenbearbeitungsgerät 12 Bodenfläche 10 soil cultivator 12 soil surface
14 Raum 14 room
16 Fahrwerk 16 suspension
18 Antriebseinrichtung 20 Antriebsrad 18 Drive device 20 Drive wheel
22 Lenkrolle 22 swivel castor
24 Steuereinheit 24 control unit
26 Speichereinheit 26 storage unit
28 Karte 28 card
30 Reinigungsaggregat 32 Fahrweg  30 Cleaning unit 32 Driveway
34 Andockstation 34 docking station
36 Landmarke 36 Landmark
38 Beschränkungsbereich 40 wirkliche Pose 38 restriction area 40 real pose
42 erste Sensoreinheit 44 zweite Sensoreinheit 46 Radencoder 42 first sensor unit 44 second sensor unit 46 Radencoder
48 Signalleitung 48 signal line
50, 52 Recheneinheit50, 52 arithmetic unit
54 erste Pose 54 first pose
56 Konturlinie gestrichelt 58 Kontur 56 Contour line dashed 58 Contour
60 zweite Pose 60 second pose
62 Konturlinie gepunktet 64 Signalleitung 62 Contour line dotted 64 Signal line
66 Unsicherheitszone 68, 70 Raumabschnitt66 Uncertainty Zone 68, 70 Room Section
72 Strichmuster 72 bar pattern
74 Rolltreppe Verbotsbereich 74 escalator prohibited area
Kreuzmuster  Crisscross
Rücksendebereich  Return area
Punktmuster  Dot pattern
Verlangsamungsbereich  deceleration area
Wabenmuster  honeycomb
richtungsbeschränkter Bereich Ringskala  Directional area Ring scale
Hinweiseinheit  Note unit
Punkt Point
, 98 Schnittpunkt, 98 intersection
0 Winkel0 angle
2, 104 Schenkel2, 104 thighs
6, 108 Winkel6, 108 angles
0, 112 Schenkel0, 112 thighs
4, 116 Referenzierungseinrichtung8 Muster4, 116 referencing device 8 pattern
0 Pfeil0 arrow
2 Sensoreinheit2 sensor unit
4 Signal4 signal
6 Referenzierungseinrichtung8 Ausrichtelement6 Referencing device8 Alignment element
0 Vertiefung0 deepening
2 Pfeil 2 arrow

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät, umfas- send ein Bodenbearbeitungsaggregat (30) zum Bearbeiten der Bodenflä- che (12), eine Steuereinheit (24), eine Speichereinheit (26), in der eine Karte (28) eines zu bearbeitenden Raumes (14) gespeichert ist, wobei in der Karte (28) mindestens ein Beschränkungsbereich (38) gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungs- gerät (10) im Raum (14) verknüpft ist, ein Fahrwerk (16) mit Antriebs- rädern (20) und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen (18), die mit der Steuereinheit (24) gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbe- arbeitungsgerätes (10) über die Bodenfläche (12) anhand der Karte (28) zu steuern, eine erste Sensoreinheit (42) und eine zweite Sensoreinheit (44), jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit (24), wobei von der Steu- ereinheit (24) anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sen- soreinheit (42, 44) eine erste Pose (54) und eine zweite Pose (60) des Bodenbearbeitungsgerätes (10) ermittelbar sind, eine Überprüfung der Posen (54, 60) auf Abweichung durchführbar und als Ergebnis der Über- prüfung eine Unsicherheitszone (66) für die tatsächliche Pose des Bo- denbearbeitungsgerätes (10) bestimmbar ist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) bei Kontakt oder Schnitt der Unsicher- heitszone (66) mit dem mindestens einen Beschränkungsbereich (38) entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird. 1. Self-propelled and self-steering tillage implement, comprising a cultivating unit (30) for processing the floor surface (12), a control unit (24), a storage unit (26) in which a card (28) of a space to be processed (14 ), wherein in the card (28) at least one restriction area (38) is associated, which is associated with a movement restriction for the tillage device (10) in space (14), a chassis (16) with drive wheels ( 20) and associated therewith drive means (18), which are coupled to the control unit (24) to control the movement of the ground processing device (10) via the bottom surface (12) on the basis of the card (28), a first sensor unit (42 ) and a second sensor unit (44), each coupled to the control unit (24), wherein from the control unit (24) based on signals of the first and the second sensor unit (42, 44) a first pose (54) and a second pose (60) of the Bod a verifi- cation of the poses (54, 60) can be carried out and that, as a result of the checking, an uncertainty zone (66) for the actual pose of the soil cultivation device (10) can be determined, wherein the movement of the cultivator (10) is limited in contact or cut the uncertainty zone (66) with the at least one restriction area (38) corresponding to the movement restriction.
2. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Pose (54, 60) eine Ortsinformation für das Bodenbearbei- tungsgerät (10) in zumindest zwei Dimensionen und eine Orientierungs- Information für das Bodenbearbeitungsgerät (10) umfasst. 2. Soil cultivation device according to claim 1, characterized in that the respective pose (54, 60) a location information for the Bodenbearbei- device (10) in at least two dimensions and an orientation information for the soil cultivation device (10).
3. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Überprüfung der Posen (54, 60) auf Abweichung während des laufenden Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes (10) durchführbar ist. 3. Soil cultivation device according to claim 1 or 2, marked thereby, that the verification of poses (54, 60) to deviation during the current operation of the soil cultivation device (10) is feasible.
4. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) von der Steuereinheit (24) als funktional sicher angesehen wird. 4. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor unit (42) by the control unit (24) is considered to be functionally safe.
5. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) zur inkre- mentellen Bestimmung der ersten Pose (54) ausgebildet ist. 5. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor unit (42) for incremental determination of the first pose (54) is formed.
6. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) den Antriebs- rädern (20) zugeordnet jeweils einen Radencoder (46) umfasst, anhand von deren Signalen eine odometrische Pose (54) ermittelbar ist. 6. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor unit (42) associated with the drive wheels (20) each comprise a Radencoder (46), on the basis of whose signals an odometric pose (54) can be determined.
7. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) anhand der Signale der Radencoder (46) eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes (10) und anhand der Änderung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes (10) ermittelbar sind und die Ergebnisse bei- der Berechnungen auf Übereinstimmung überprüfbar sind. 7. A soil cultivation device according to claim 6, characterized in that from the control unit (24) based on the signals of the Radencoder (46) a speed of the harrow (10) and based on the change of the actual pose with time a speed of the harrow (10) determined and the results of both calculations are verifiable.
8. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich- net, dass von der Steuereinheit (24) anhand der Signale der Radencoder (46) eine Drehrate des Bodenbearbeitungsgerätes (10) um eine Hoch- achse und anhand der Änderung der Orientierung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Drehrate des Bodenbearbeitungsgerätes (10) um eine Hochachse ermittelbar sind und die Ergebnisse beider Berechnungen auf Übereinstimmung überprüfbar sind. 8. Soil cultivation device according to claim 6 or 7, characterized marked that by the control unit (24) based on the signals of the Radencoder (46) a rate of rotation of the harrow (10) about a vertical axis and based on the change in the orientation of the actual pose a rate of rotation of the harrow (10) about a vertical axis can be determined over time and the results of both calculations can be checked for conformity.
9. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) eine Sen- soreinheit zur Analyse eines optischen Flusses oder eine Sensoreinheit mit Inertialsensorik ist oder umfasst. 9. soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor unit (42) has a Sen- sensor unit for analyzing an optical flow or a sensor unit with inertial sensor is or comprises.
10. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Sensoreinheit (44) eine funkti- onal nicht-sichere Sensoreinheit verwendet wird. 10. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that a functionally non-secure sensor unit is used as the second sensor unit (44).
11. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Sensoreinheit (44) Land- marken (36) des Raumes (14) erfassbar sind und zur Ermittlung der zweiten Pose (60) in der Karte (28) gespeicherten Landmarken (36) zu- ordenbar sind. 11. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that with the second sensor unit (44) Landmarks (36) of the space (14) can be detected and for determining the second pose (60) in the map (28) stored landmarks (36) can be assigned.
12. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (44) als optische Sensoreinheit (44) aus- gestaltet ist, insbesondere dass diese Landmarken (36) mittels eines Lichtschnittverfahrens erfasst. 12. A soil cultivation device according to claim 11, characterized in that the second sensor unit (44) as an optical sensor unit (44) is designed, in particular that these landmarks (36) detected by means of a light section method.
13. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (44) eine Radar- Sensoreinheit oder eine Ultraschall-Sensoreinheit ist oder umfasst. 13. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the second sensor unit (44) is or comprises a radar sensor unit or an ultrasonic sensor unit.
14. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Abweichung der ersten Pose (54) und der zweiten Pose (60) voneinander ermittelbar ist, indem die Steuereinheit (24) Lage und Orientierung einer erwarteten Landmarke (36) an der ersten Pose (54) mit einer Landmarke (36) zur Deckung bringt, welche Landmarke (36) zur Ermittlung der zweiten Pose (60) herangezogen wird. 14. Soil cultivation device according to claim 11 or 12, characterized in that a deviation of the first pose (54) and the second pose (60) from each other can be determined by the control unit (24) position and orientation of an expected landmark (36) the first pose (54) coincides with a landmark (36), which landmark (36) is used to determine the second pose (60).
15. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) die Position der ersten Pose (54) für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. 15. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the first pose (54) for the actual pose is assumed by the control unit (24), which is used as the basis for the further control of the movement.
16. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) die Orientie- rung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) der zweiten Pose (60) für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. 16. A cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that by the control unit (24) the orientation of the soil cultivation device (10) of the second pose (60) is assumed for the actual pose, which is based on the further control of the movement ,
17. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Unsicherheitszone (66) an- hand des räumlichen Abstandes der ersten Pose (54) und der zweiten Pose (60) voneinander bestimmt wird. 17. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the size of the uncertainty zone (66) on the basis of the spatial distance of the first pose (54) and the second pose (60) is determined from each other.
18. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unsicherheitszone (66) als Kreis oder Sphäre gebildet ist, mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt. 18. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the uncertainty zone (66) is formed as a circle or sphere, with the actual pose as the center.
19. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale zumindest einer Sensoreinheit (42, 44) von der Steuereinheit (24) redundant auswertbar sind und auf Übereinstimmung miteinander prüfbar sind, insbesondere Signale von Radencodern (46) der ersten Sensoreinheit (42). 19. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the signals of at least one sensor unit (42, 44) of the control unit (24) are redundantly evaluated and can be checked for compliance with each other, in particular signals from Radencodern (46) of the first sensor unit ( 42).
20. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Ver- botsbereich (76) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes (10) verknüpft ist. 20. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that a prohibiting area (76) is provided as the restriction area (38), with which a stop of the soil cultivating device (10) is linked as movement restriction.
21. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines Stopps an einer Hinweiseinheit (90) ein diesbezügli- cher Hinweis für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes (10) bereitstellbar ist. 21. A soil cultivating device according to claim 20, characterized in that in the case of a stop on a reference unit (90) a relevant reference for an operator of the soil cultivation device (10) can be provided.
22. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Ver- langsamungsbereich (82) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungsein- schränkung eine Verlangsamung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) verknüpft ist. 22. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that a slowing down area (82) is provided as the restriction area (38), with which a slowing down of the soil cultivation device (10) is linked as restriction of movement.
23. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein rich- tungsbeschränkter Bereich (86) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungs- einschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsgerät (10) ver- knüpft ist, sich vom Beschränkungsbereich (38) zu entfernen. 23. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that a direction-limited area (86) is provided as the restriction area (38), with which the specification for the soil cultivation device (10) is linked as motion restriction, from the Remove restriction area (38).
24. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Rück- sendebereich (80) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsgerät (10) verknüpft ist, sich zu- rück zu einer Referenzierungseinrichtung (114, 116, 126) zu bewegen, um sich neu zu referenzieren. 24. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that a return range (80) is provided as a restriction region (38), with which the specification for the soil cultivation device (10) is linked as movement restriction, back to a referencing device (114, 116, 126) to re-reference.
25. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn- zeichnet, dass von der Steuereinheit (24) zum Bewegen des Bodenbear- beitungsgerätes (10) weg vom Beschränkungsbereich (38) erlaubte Fahrrichtungen abhängig von einem Schnitt der Unsicherheitszone (66) mit dem Beschränkungsbereich (38) ermittelbar sind. 25. A soil cultivation device according to claim 23 or 24, characterized in that by the control unit (24) for moving the Bodenbear- processing device (10) away from the restriction area (38) allowed directions of travel depending on a section of the uncertainty zone (66) with the restriction area (38) can be determined.
26. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 24 oder 25 in Verbindung mit einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver- botsbereich (76) zumindest abschnittsweise von einem Rücksendebe- reich (80) umgeben ist. 26. Soil cultivation device according to claim 24 or 25 in conjunction with one of claims 20 to 24, characterized in that a prohibition area (76) is at least partially surrounded by a Rücksendebe- rich (80).
27. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 26 in Verbin- dung mit Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rück- sendebereich (80) zumindest abschnittsweise von einem Verlangsa- mungsbereich (82) und/oder von einem richtungsbeschränkten Bereich (86) umgeben ist. 27. A soil cultivation device according to one of claims 24 to 26 in conjunction with claim 22 or 23, characterized in that a return area (80) is at least partially interrupted by a slowdown. is surrounded (82) and / or by a directionally restricted area (86).
28. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein rich- tungsbeschränkter Bereich vorgesehen ist, mit dem als Bewegungsein- schränkung ein Befahren durch das Bodenbearbeitungsgerät (10) in ei- ner vorgegebenen Richtung verknüpft ist. 28. Soil cultivation appliance according to one of the preceding claims, characterized in that a direction-limited area is provided as the restriction area (38), with which movement as a restriction is linked by the soil cultivation device (10) in a predetermined direction.
29. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von zwei oder mehr Beschrän- kungsbereichen (38) die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) dahingehend steuerbar ist, die mit beiden Beschränkungsbereichen (38) verknüpften Bewegungseinschränkungen kumulativ zu erfüllen. 29. A soil cultivation implement according to any one of claims 22 to 28, characterized in that in the presence of two or more restriction areas (38), the movement of the harrow (10) is controllable to cumulatively meet the movement restrictions associated with both restraining areas (38) ,
30. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) von der Steuereinheit (24) ansteuerbar ist, sich zu einer Referenzierungseinrich- tung (114, 116, 126) zu bewegen, um sich neu zu referenzieren, wenn Folgendes zutrifft: bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Größe der Unsicher- heitszone (66); und/oder bei Größenänderung der Unsicherheitszone (66) oberhalb eines Schwellenwertes abhängig von der zurückgelegten Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes (10), die insbesondere anhand von Sig- nalen von Radencodern (46) des Bodenbearbeitungsgerätes (10) von der Steuereinheit (24) ermittelbar ist. 30. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the soil cultivation device (10) by the control unit (24) is controllable, to move to a Referenzierungseinrich- device (114, 116, 126) to reference again, if The following applies: if a threshold of the size of the uncertainty zone (66) is exceeded; and / or in the case of a change in size of the uncertainty zone (66) above a threshold value depending on the traveled distance of the soil cultivation device (10), which can be determined by the control unit (24), in particular based on signals from Radencodern (46) of the soil cultivation device (10).
31. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bodenbearbeitungsgerät (10) min- destens eine Referenzierungseinrichtung (114, 116, 126) zugeordnet ist und eine Information über deren Pose in der Karte (28) gespeichert ist, wobei von der Steuereinheit (24) eine Interaktion mit der Referenzie- rungseinrichtung (114, 116, 126) als valide Referenz für die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes (10) angesehen wird. 31. A soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the soil cultivation device (10) at least one referencing device (114, 116, 126) is associated and information about their pose is stored in the map (28), wherein the control unit (24) considers an interaction with the referencing device (114, 116, 126) as a valid reference for the pose of the soil cultivation device (10).
32. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (114) eine Andockstation (34) vor- gesehen ist, mit der das Bodenbearbeitungsgerät (10) durch von der Steuereinheit (24) erfassbares mechanisches Andocken interagiert, ins- besondere zum Bereitstellen elektrischer Energie und/oder eines Ver- brauchsstoffes. 32. The soil cultivation device according to claim 31, characterized in that a docking station (34) is provided as the referencing device (114), with which the soil cultivation device (10) interacts by mechanical docking detectable by the control unit (24), in particular for providing electrical energy and / or a consumable.
33. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (116) ein an der Bodenflä- che (12) angeordnetes oder gebildetes eindeutiges Muster (118) vorge- sehen ist, mit dem das Bodenbearbeitungsgerät (10) durch Überfahren interagiert, wobei die Beschaffenheit des Musters (118) vom Bodenbear- beitungsgerät (10) mittels einer Sensoreinheit (112) erfassbar und von der Steuereinheit (24) überprüfbar ist. 33. The soil cultivation device according to claim 31 or 32, characterized in that a unique pattern (118) arranged or formed on the bottom surface (12) is provided as the referencing device (116), with which the soil cultivation device (10) passes through Overriding interacts, whereby the nature of the pattern (118) can be detected by the ground processing unit (10) by means of a sensor unit (112) and can be checked by the control unit (24).
34. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (126) ein Ausrichtelement (128) vorgesehen ist, relativ zu dem das Bodenbearbei- tungsgerät (10) durch Einnahme einer Sollpose interagiert, insbesondere dass das Ausrichtelement (128) eine Vertiefung (130) an oder in der Bo- denfläche (12) umfasst oder bildet, in die das Bodenbearbeitungsgerät (10) mit einem Rad (22) in definierter Orientierung eingreift. 34. The soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that as the referencing device (126) an alignment element (128) is provided, relative to which the Bodenbearbei- device (10) interacts by taking a Sollpose, in particular that the alignment element (128) a Recess (130) on or in the bottom surface (12) comprises or forms, in which the soil cultivation device (10) engages with a wheel (22) in a defined orientation.
35. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) entlang eines vorgegebenen Fahrwegs oder Fahrtmusters über die Bodenfläche (12) verfahrbar ist. 35. Soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the soil cultivation device (10) along a predetermined route or driving pattern on the bottom surface (12) is movable.
36. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Bo- denreinigungsgerät und das Bodenbearbeitungsaggregat (30) ein Boden- reinigungsaggregat ist. 36. The soil cultivation device according to one of the preceding claims, characterized in that the soil cultivation device (10) is a floor cleaning device and the soil cultivation unit (30) is a soil cleaning unit.
37. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Scheuersaugmaschine ist. 37. Soil cultivation device according to claim 36, characterized in that the floor cleaning device (10) is a scrubber-drier.
38. Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bo- denbearbeitungsgerätes, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speicherein- heit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wobei in der Karte mindestens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum verknüpft ist, ein Fahrwerk mit Antriebsrädern und diesen zu- geordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Boden- fläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sen- soreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbearbeitungs- gerätes ermittelt werden, eine Überprüfung der Posen auf Abweichung durchgeführt und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicherheitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt wird, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem mindestens einen Beschrän- kungsbereich entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird. 38. A method for operating a self-propelled and self-steering soil cultivation implement, comprising a soil cultivation unit for processing the ground surface, a control unit, a storage unit in which a map of a space to be processed is stored, wherein at least one restriction area is stored in the map, associated with a restriction of movement for the tillage implement in space, a landing gear with drive wheels and associated drive means coupled to the control unit for controlling movement of the tillage implement over the ground surface on the map, a first sensor unit and a second sensor unit, in each case coupled to the control unit, wherein a first pose and a second pose of the tillage device are determined by the control unit on the basis of signals of the first and second sensor units, a check of the poses for deviation is carried out and, as a result of the verification, an uncertainty zone is determined for the actual pose of the harrow, the movement of the harrow being limited upon contact or intersection of the zone of uncertainty with the at least one restriction area corresponding to the restriction of movement.
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