WO2020161036A1 - Vorrichtung und system zum wechseln eines betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen maschine - Google Patents

Vorrichtung und system zum wechseln eines betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen maschine Download PDF

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WO2020161036A1
WO2020161036A1 PCT/EP2020/052535 EP2020052535W WO2020161036A1 WO 2020161036 A1 WO2020161036 A1 WO 2020161036A1 EP 2020052535 W EP2020052535 W EP 2020052535W WO 2020161036 A1 WO2020161036 A1 WO 2020161036A1
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WO
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agricultural machine
operating state
signal
remote
designed
Prior art date
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PCT/EP2020/052535
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English (en)
French (fr)
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David NIETO LARA
Benedict Strohmaier
Matthias FERSTL
Martin Limmer
Theodor Leeb
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Zf Friedrichshafen Ag
Horsch Maschinen Gmbh
Horsch Leeb Application Systems Gmbh
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Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag, Horsch Maschinen Gmbh, Horsch Leeb Application Systems Gmbh filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E02F9/2012—Setting the functions of the control levers, e.g. changing assigned functions among operations levers, setting functions dependent on the operator or seat orientation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement

Definitions

  • Device and system for changing an operating state of an agricultural machine that can be operated autonomously
  • the present invention relates to a device for changing an operating status of an autonomously operable agricultural machine.
  • the present invention also relates to a corresponding method and a system and an agricultural machine that can be operated autonomously.
  • US 2017/0355252 A1 relates to a removable panel on an autonomous work vehicle.
  • An autonomous agricultural vehicle comprises an operating element in a housing of the autonomous land vehicle, which is designed to operate the autonomous agricultural vehicle to control and / or to control a function of the agricultural vehicle.
  • the autonomous agricultural vehicle comprises a detachable panel which is at least partially detachably arranged over the housing, the detachable panel being arranged at a location so that it is accessible to an operator is.
  • the removable panel prevents use by unauthorized persons and accidental operation. However, it is necessary for the operator to be directly at the vehicle in order to have access to the operator interface and to control the autonomous agricultural vehicle. If an intervention is necessary while the machine is in autonomous operation, dangerous situations can arise.
  • the present invention has the task of improving the security when initializing an autonomous operation of an autonomously operable agricultural machine. It should be ensured that when starting an autonomous operation, the safety of people in the area is guaranteed at all times. In addition, possible damage to the agricultural vehicle itself and to objects in the vicinity of the agricultural vehicle should also be avoided. In particular, a safe switch between normal operation and autonomous operation should be made possible.
  • one aspect of the present invention relates to a device for changing an operating state of an autonomously operable agricultural machine, with:
  • an input interface for receiving a first release signal from an operating element on the agricultural machine and for wirelessly receiving a second release signal and a start signal from a remote control in the vicinity of the agricultural machine;
  • control unit for specifying a new operating state of the agricultural machine based on the first release signal and the second release signal, wherein When the agricultural machine is in a safe operating state, in which it can only be operated by one operator on the agricultural machine, the control unit is designed to specify a remote-controlled operating state in which the agricultural machine can be remotely controlled when the first the first enable signal and then the second enable signal are received;
  • control unit is designed to specify, when the agricultural machine is in the remote-controlled operating state, an autonomous Radio Switch stand in which the agricultural machine operates autonomously when the start signal is received.
  • the present invention relates to an agricultural machine that can be operated autonomously with a device as described above and an operating element for operating the agricultural machine by an operator.
  • the present invention relates to a system for changing an operating state of an autonomously operable agricultural machine, with:
  • a remote control for wireless transmission of signals to the device.
  • FIG. 1 Further aspects of the invention relate to a method corresponding to the device and a computer program product with program code for performing the steps of the method when the program code is executed on a computer, as well as a storage medium on which a computer program is stored, which when it is on a computer is carried out causes the method described herein to be carried out.
  • a first release signal from an operating element on the agricultural machine and then a second release signal from a wireless remote control must be received in the vicinity of the agricultural machine in order to switch the agricultural machine from a safe state to a remote-controlled state to move.
  • the agricultural machine After starting or starting, the agricultural machine is in a safe state. In this safe state, it can only be controlled by an operator who is on the agricultural machine, for example on an externally mounted control element or in a driver's cab.
  • the machine can then be switched from the remote-controlled state to an autonomous operating state if a further signal (start signal) is received from the wireless remote control.
  • start signal a further signal
  • the autonomous operating state it is possible for the agricultural machine to exercise a function autonomously. In particular, it is possible for the agricultural machine to drive autonomously and to use a tool, such as a spraying device or a soil cultivation device.
  • the autonomous operating state can therefore only be achieved if a remote-controlled operating state has been achieved beforehand.
  • the device according to the invention corresponds to a state machine or implements a state machine in which the autonomous operating state can only be reached after the remote-controlled operating state has been run through. This ensures that there is no accidental activation of the autonomous operating mode before this is desired and the operator is prepared for it.
  • the autonomous operating state can only be achieved if a corresponding start signal is sent via a remote control.
  • the remote control is required. To- the remote control signal can only be received when the machine is in remote control mode. First, the remote control is put into operation and the remote-controlled operating state is initialized. Then the remote control transmits a start signal in order to achieve the autonomous operating state.
  • the device according to the invention thus offers improved safety. Damage to the machine or to objects in the vicinity of the machine can be prevented. Dangerous situations with the operator or with other people in the vicinity of the agricultural machine are avoided.
  • the input interface is designed to wirelessly receive a stop signal from the remote control.
  • the control unit is designed to specify the safe operating state when the stop signal is received.
  • the stop signal switches back to the safe operating state at any time.
  • the agricultural machine can only be operated by one operator at the machine. There is therefore no danger from the agricultural machine. In other words, deactivation is possible at any time using the remote control. This further improves security.
  • control unit is designed, when the agricultural machine is in the safe operating state, to specify the remotely controlled operating state when the second release signal is received within a predefined time interval after the first release signal. If the second release signal is not received within the predefined time interval, the machine falls back into the safe operating state. This prevents a dangerous situation and an unintentional initiation of the autonomous operating state from occurring due to inattentiveness on the part of the operator. Security is improved.
  • the input interface is designed to receive an operator signal from an operator on the agricultural machine.
  • the control unit is designed to specify the safe operating state when the operator signal is received. In other words, an operator at the machine is free at any time to return the machine to the safe state in which only the operator at the machine can control the machine.
  • the autonomous operating state or the remote-controlled Radiozu can be terminated accordingly at the request of an operator on the agricultural machine. This ensures that the operator of the agricultural machine has or can keep the top control at all times. The operator's safety is guaranteed.
  • the input interface is designed to receive a first ready signal from a tool of the agricultural machine, which signal indicates that the tool is ready for operation.
  • the control unit is designed to only specify the autonomous operating state when the first ready signal is received.
  • a tool can in particular be an autonomously operated tool, for example a spray device or a soil cultivation tool.
  • the autonomous operating state can only be initiated when the tool or the device of the tool signals that it is ready for operation. This avoids errors when starting operations. The safety of the tool and the operator involved are guaranteed.
  • the input interface is designed to receive a second ready signal from a self-propelled unit of the agricultural machine.
  • the second ready signal indicates that the self-propelled unit is ready to take control of the agricultural machine.
  • the control unit is designed to only admit the autonomous operating state when the second ready signal is received. It is ensured that the autonomous operation can only be initiated if a Confirmation of the self-propelled unit is available that it can take over the control and steering of the agricultural machine. If there is a conflict or there is an error state in the self-propelled unit, the autonomous operating state cannot be initiated. This creates additional security.
  • the autonomous operating state can only be initiated if the corresponding self-propelled unit is working properly. The safety of the agricultural machine and the operator are guaranteed.
  • control unit is designed to only specify the autonomous operating state when the agricultural machine is in the remote-controlled operating state if the second ready signal is received within a predefined time interval. If the predefined time interval is exceeded, the agricultural machine falls back into the remote-controlled operating state or remains in the remote-controlled operating state. It is ensured that an accidental initiation of the autonomous operating state is prevented. This ensures safe operation.
  • the input interface is designed to wirelessly receive a control takeover signal from the remote control.
  • the control unit is designed, when the agricultural machine is in the autonomous operating state, to vorzuge ben the remote-controlled operating state when the control takeover signal is received.
  • the autonomous operating state it is possible at any time to switch back to a remote-controlled operating state with a corresponding signal from the remote control.
  • an operator can take control of the machine by remote control at any time. This makes it easier to react to unforeseen situations. Security is improved.
  • control unit is designed to initiate braking of the agricultural machine when the agricultural machine is in the autonomous operating state and only to specify the remote-controlled operating state when the agricultural machine is at a standstill. It is avoided that the machine is in operation or during the movement in a state in which an immediate intervention would be required due to the continued movement via the remote control.
  • the autonomous operating state can only be switched to the remote-controlled operating state if the agricultural machine is not moving. This improves the safety of the material and the people involved.
  • the input interface for receiving an error signal is formed by the self-propelled unit of the agricultural machine.
  • the error signal indicates that autonomous control of the agricultural machine is not possible.
  • the control unit is designed to specify the remote-controlled operating state when the error signal is received. If an error is detected, it is possible to switch from the autonomous state back to the remote-controlled state. In this way, for example, an operator can make a corresponding entry in order to avoid an accident or a dangerous situation. Safe operation is maintained.
  • the autonomously operable agricultural machine comprises a self-propelled unit for controlling driving functions of the agricultural machine. Additionally or alternatively, the autonomously operable agricultural machine comprises a tool, in particular a field sprayer for spraying a substance.
  • the self-propelled unit is a unit that can interact directly with actuators on the agricultural machine in order to carry out driving functions or other functions.
  • the tool can in particular be a device for performing an agricultural function.
  • An agricultural machine that can be operated autonomously here refers in particular to a machine that can travel without the intervention of a human operator and perform an agricultural function / task.
  • a self-propelled field sprayer that applies a spray or another substance, or a self-propelled seed drill that applies seeds.
  • An operating state is in particular a state of the agricultural machine or a state of the troll system of the agricultural machine, the control system comprising all the different control and regulation units of the machine.
  • An operating status can in particular be specified or set in that control signals are transmitted corresponding to the sensors and actuators of the agricultural machine. The sensors and actuators then perform a function or prevent a function.
  • a remote control refers in particular to a mobile device, that is to say a portable device that can be used by an operator in a direct area around the agricultural machine to control the agricultural machine.
  • a remote control allows wireless communication with a corresponding communication interface on the device or on the agricultural machine.
  • An environment is understood to mean in particular an area in which there is a visual connection between the operator or remote control and the agricultural machine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an agricultural machine with a system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a reduced state machine which is implemented by the device according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a complete state machine which is implemented by the device according to the invention.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a system 10 according to the invention for changing an operating state of an agricultural machine 12.
  • the system comprises a Device 14 for changing an operating state of an agricultural machine 12 that can be operated autonomously or an agricultural machine 12 with a device 14.
  • the system comprises a remote control 16 for the wireless transmission of signals to the device 14.
  • an autonomously driving field sprayer is shown as an agricultural machine 12.
  • the field sprayer is used to spray a liquid substance on larger fields or fields.
  • the field syringe comprises a liquid tank 18, in which, for example, a plant protection agent can be filled, and a tool 20 which is designed as a spray device.
  • the contents of the liquid tank 18 can be applied to a field or to the plants in the field by means of the spray device.
  • the spray device is designed as a long and fold-out boom, which enables the liquid in the liquid tank 18 to be dispensed over a width of several meters by means of several nozzles 21 and a pump (not shown).
  • a remote control 16 and an operating element 24 on the machine is provided according to the invention.
  • a first release signal is received via the operating element 24 on the agricultural machine 12.
  • the operator 22 can press a button on the agricultural machine 12 as an operating element 24.
  • the remote control 16 is actuated by the operator 22, as a result of which a second release signal is transmitted to the device 17 of the agricultural machine 12. Only when the first release signal and the second release signal have been received is the agricultural machine 12 put into remote-controlled operation.
  • control of the agricultural machine 12 with the remote control 16 is possible, please include.
  • the agricultural machine 12 it is possible for the agricultural machine 12 to be put into the autonomous operating state, in which the agricultural machine 12 can operate autonomously, by a corresponding start signal based on the remote control 16.
  • a device 14 according to the invention is shown schematically in FIG. 2.
  • the device comprises an input interface 26 and a control unit 28.
  • the device 14 can, for example, be integrated in a vehicle control device of the agricultural machine 12 or also be implemented as a separate module. It is possible for the device 14 according to the invention to be implemented partially or completely in software and / or hardware.
  • the control unit 28 and the input interface 26 and other units of the device 14 can be formed individually or in combination as a processor, processor module or software for a processor.
  • the first release signal is received from the operating element on the agricultural machine via the input interface 26.
  • wireless communication is also performed with the remote control.
  • the second release signal and the start signal are received by the remote control.
  • the input interface 26 can be connected, for example, to a CAN bus or another bus system of the agricultural machine.
  • the input interface 26 can be connected, for example, to a corresponding communication module.
  • a low-energy short-range communication standard such as Bluetooth, ZigBee or a proprietary protocol can be used.
  • the control unit 28 is designed to specify a new operating state of the agricultural machine based on the first release signal and the second release signal.
  • the control unit 28 can also be connected to the bus system of the agricultural machine 12 for this purpose.
  • the operating state is usually specified by setting corresponding parameters in a control device or in a plurality of control devices of the agricultural machine and thus making settings that characterize an operating state of the agricultural machine. For example, a brake can be actuated, a motor and a steering activated or a lock of a car door can be opened.
  • a reduced state machine 30 is shown schematically in FIG. 3, which characterizes the behavior of the system according to the invention.
  • the reduced state machine 30 includes a safe operating state 32, a remote-controlled operating state 34 and an autonomous operating state 36.
  • the safe operating state the agricultural machine can only be operated by a driver or an operator on the machine or in a cab of the machine. Remote control is not possible.
  • the remote-controlled operating state 34 the machine can be controlled via a remote control. In this case, both driving functions and functions in connection with the tool of the agricultural machine can be controlled remotely.
  • a remote control is understood to mean an operation by an operator on a remote control in the immediate vicinity of the agricultural machine. But it is also possible that a remote control by an operator at a room separate control station, for example via the Internet.
  • the autonomous operating state 36 the agricultural machine is ready for autonomous use. In particular, the autonomous operation can be started directly and a function of the agricultural machine can be fulfilled autonomously. For example, an autonomous field sprayer can apply plant protection products to all plants in a field
  • the remote control Only after pressing a button on the control element (first release signal) can the remote control send a second release signal to the agricultural machine or to the device agricultural machine.
  • first release signal When this confirmation is available from the remote control or from the operator on the remote control, the agricultural machine changes to the remote-controlled operating state 34.
  • a start signal can be transmitted via the remote control, by means of which the autonomous operating state 36 is initiated. To this extent, there is no direct route from the safe operating state 32 to the autonomous operating state 36. It is necessary that the agricultural machine is first switched to the remote-controlled operating state.
  • a complete state machine 38 is shown schematically, which characterizes the behavior of the system according to the invention in a more detailed representation.
  • the complete state machine 38 comprises the safe operating state 32, the remote-controlled operating state 34 and the autonomous operating state 36.
  • the first intermediate state 40 corresponds to an operating state that is assumed before the remote-controlled operating state 34 and in which the agricultural machine checks all conditions in order to be able to ensure remote control.
  • the second intermediate state 42 is at Transition between remote-controlled operating state 34 and autonomous operating state 36 assumed and corresponds to an intermediate state in which the agricultural machine checks all conditions in order to be able to guarantee an autonomous application.
  • the agricultural machine is ignited and goes into the safe operating state 32.
  • This safe operating state can be visualized, for example, by a green LED on the machine and / or on the remote control.
  • the first intermediate state 40 is assumed. The conditions are checked in order to be able to guarantee remote control. If no further input is made, for example during a predetermined time interval, the safe operating state 32 is assumed again. The safe operating state 32 is also assumed again when the remote control transmits a stop signal to the control unit.
  • the safe operating state 32 is assumed again.
  • the remote control can receive a start signal for starting autonomous operation.
  • a tool of the agricultural machine reports that it is ready for operation (receipt of a first ready signal)
  • the remote-controlled Radio System 34 is left and the second intermediate state 42 is assumed.
  • a return to the safe operating state 32 can be brought about by a stop signal.
  • the agricultural machine can fall back into the remote-controlled operating state 34.
  • the autonomous operating mode 36 is assumed.
  • the autonomous operating mode 36 can be determined by pressing a corresponding button on the remote control and transmitting a stop signal from the remote control to the device or by an operating element on the self-propelled machine (flap on the vehicle, button on the vehicle or driver intervention in the vehicle cabin) that an autonomous operation should be aborted. Then the autonomous operating state 36 is exited and the safe operating state 32 is assumed again. It is also possible for a signal to be received from the remote control in the autonomous operating state 36 (control takeover signal). The autonomous operating state 36 is then exited and the remote-controlled operating state 34 is assumed again. For safety reasons, the speed of the agricultural machine is initially reduced to a standstill before the autonomous operating state 36 is exited.
  • FIG. 5 a method according to the invention for changing an operating state of an agricultural machine that can be operated autonomously is schematically illustrated.
  • the method comprises the steps of receiving S10 a first release signal, wirelessly receiving S12 a second release signal and a start signal and specifying S16 a new operating state.
  • the method can be implemented, for example, as software that is executed on a vehicle control device of the agricultural machine. It is also possible for the method according to the invention to be implemented as software for a mobile device (smartphone app). The method can be carried out completely or partially cloud-based.
  • the invention has been comprehensively described and explained with reference to the drawings and the description. The description and explanation are to be understood as examples and not restrictive. The invention is not limited to the embodiments disclosed. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art using the present invention and a careful analysis of the drawings, the disclosure and the following claims.
  • a single element or a single unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims.
  • An element, a unit, an interface, a device and a system can be partially or completely implemented in hardware and / or in software.
  • the mere mention of some measures in several different dependent claims is not to be understood as meaning that a combination of these measures cannot also be used advantageously.
  • a computer program can be stored / distributed on a non-volatile data carrier, for example on an optical memory or on a semiconductor drive (SSD).
  • a computer program can be distributed together with hardware and / or as part of hardware, for example by means of the Internet or by means of wired or wireless communication systems. Reference signs in the claims are not to be understood as restrictive.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (14) zum Wechseln eines Be- triebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine (12), mit: einer Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines ersten Freigabesignals von einem Bedienelement (24) an der landwirtschaftlichen Maschine und zum drahtlosen Empfangen eines zweiten Freigabesignals und eines Startsignals von einer Fernbe- dienung (16) in einer Umgebung der landwirtschaftlichen Maschine; und einer Steu- ereinheit (28) zum Vorgeben eines neuen Betriebszustands (32, 34, 36, 40, 42) der landwirtschaftlichen Maschine basierend auf dem ersten Freigabesignal und dem zweiten Freigabesignal, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine in einem sicheren Betriebszustand (32) befindet, in dem sie nur von einem Bediener (22) an der landwirtschaftlichen Maschine bedienbar ist, einen ferngesteuerten Betriebszustand (34) vorzugeben, in dem die landwirtschaftli- che Maschine fernsteuerbar ist, wenn zuerst das erste Freigabesignal und dann das zweite Freigabesignal empfangen werden; und die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand befindet, einen autonomen Betriebszustand (36) vorzugeben, in dem die landwirt- schaftliche Maschine autonom operiert, wenn das Startsignal empfangen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und ein System (10) zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine.

Description

Vorrichtung und System zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom be treibbaren landwirtschaftlichen Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln eines Betriebszu stands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren sowie ein System und eine autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine.
Immer mehr moderne landwirtschaftliche Maschinen (Bodenbearbeitungsmaschinen, Feldspritzen, Transporter, Sämaschinen, Zugmaschinen etc.) bieten Möglichkeiten für einen autonomen oder teilautonomen Betrieb. Gerade dadurch, dass Landma schinen überwiegend auf Äckern bzw. außerhalb von verkehrsreichen Bereichen eingesetzt werden und die durchzuführenden Arbeiten oft wiederkehrend sind, kön nen autonome Ansätze mit vergleichsweise geringem Aufwand implementiert wer den. Insbesondere können selbstfahrende Fahrzeuge mit weitgehend oder vollstän dig autonom operierenden Werkzeugen eingesetzt werden. Es ergibt sich ein hohes Kostenreduktionspotential durch eine solche Automatisierung.
Eine Herausforderung besteht darin, beim Betrieb von autonom betreibbaren land wirtschaftlichen Maschinen die Sicherheit von Menschen in der Umgebung zu ge währleisten. Zudem sollen Schäden an der landwirtschaftlichen Maschine sowie an Objekten in der Umgebung vermieden werden. Dadurch, dass autonom betreibbare Maschinen oft einen menschlichen Bediener erfordern, um zu einem Einsatzort über führt zu werden und der autonome Betrieb erst an diesem Einsatzort aufgenommen wird, kann es beim Umschalten zwischen einem manuellen Betrieb und einem auto nomen Betrieb zu Gefahrensituationen kommen. Insbesondere kann es zu Unfällen kommen, wenn ein autonomer Betrieb beabsichtigt oder versehentlich aufgenommen wird, solange der menschliche Bediener noch in der Nähe ist.
In diesem Zusammenhang betrifft die US 2017/0355252 A1 ein abnehmbares Panel an einem autonomen Arbeitsfahrzeug. Ein autonomes landwirtschaftliches Fahrzeug umfasst ein Bedienelement in einem Gehäuse des autonomen Landfahrzeugs, das dazu ausgebildet ist, einen Betrieb des autonomen landwirtschaftlichen Fahrzeugs zu steuern und/oder eine Funktion des landwirtschaftlichen Fahrzeugs zu kontrollie ren. Weiterhin umfasst das autonome landwirtschaftliche Fahrzeug ein abnehmbares Panel, das zumindest teilweise abnehmbar über dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das abnehmbare Panel an einer Stelle angeordnet ist, sodass es für einen Bediener zugänglich ist.
Zwar verhindert das abnehmbare Panel eine Benutzung durch unbefugte Personen und eine versehentliche Bedienung. Allerdings ist es notwendig, dass sich der Be diener unmittelbar am Fahrzeug befindet, um Zugang zu der Bedienschnittstelle zu haben und das autonome landwirtschaftliche Fahrzeug zu steuern. Wenn während des autonomen Betriebs der Maschine ein Eingriff notwendig ist, kann es zu gefährli chen Situationen kommen.
Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, die Sicherheit beim Initialisieren eines autonomen Betriebs einer autonom betreibbaren landwirt schaftlichen Maschine zu verbessern. Es soll gewährleistet werden, dass beim Auf nehmen eines autonomen Betriebs die Sicherheit von Menschen in der Umgebung zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist. Zudem soll auch ein möglicher Schaden am landwirtschaftlichen Fahrzeug selbst sowie an Objekten in der Umgebung des land wirtschaftlichen Fahrzeugs vermieden werden. Insbesondere soll ein sicheres Um schalten zwischen einem Normalbetrieb und einem autonomen Betrieb ermöglicht werden.
Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vor richtung zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirt schaftlichen Maschine, mit:
einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines ersten Freigabesignals von einem Bedienelement an der landwirtschaftlichen Maschine und zum drahtlosen Empfangen eines zweiten Freigabesignals und eines Startsignals von einer Fernbe dienung in einer Umgebung der landwirtschaftlichen Maschine; und
einer Steuereinheit zum Vorgeben eines neuen Betriebszustands der landwirt schaftlichen Maschine basierend auf dem ersten Freigabesignal und dem zweiten Freigabesignal, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Ma schine in einem sicheren Betriebszustand befindet, in dem sie nur von einem Bedie ner an der landwirtschaftlichen Maschine bedienbar ist, einen ferngesteuerten Be triebszustand vorzugeben, in dem die landwirtschaftliche Maschine fernsteuerbar ist, wenn zuerst das erste Freigabesignal und dann das zweite Freigabesignal empfan gen werden; und
die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Ma schine im ferngesteuerten Betriebszustand befindet, einen autonomen Betriebszu stand vorzugeben, in dem die landwirtschaftliche Maschine autonom operiert, wenn das Startsignal empfangen wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine mit einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben und einem Bedienelement zum Bedienen der landwirtschaftlichen Maschine durch einen Bedie ner.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Wech seln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Ma schine, mit:
einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine wie zuvor be schrieben oder einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben; und
einer Fernbedienung zum drahtlosen Übertragen von Signalen an die Vorrich tung.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein der Vorrichtung entsprechendes Verfah ren und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin be schriebenen Verfahrens bewirkt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorgenannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die land wirtschaftliche Maschine, das Verfahren, das System und das Computerprogramm produkt entsprechend der für die Vorrichtung in den abhängigen Ansprüchen be schriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zunächst ein erstes Freigabesignal von einem Bedienelement an der landwirtschaftlichen Maschine und dann ein zweites Freigabesignal von einer drahtlosen Fernbedienung in einer Umgebung der landwirt schaftlichen Maschine empfangen werden muss, um die landwirtschaftliche Maschi ne von einem sicheren Zustand in einen ferngesteuerten Zustand zu versetzen. Nach dem Start bzw. nach dem Anlassen befindet sich die landwirtschaftliche Maschine in einem sicheren Zustand. In diesem sicheren Zustand kann sie nur von einem Bedie ner gesteuert werden, der sich an der landwirtschaftlichen Maschine befindet, bei spielsweise an einem extern angebrachten Bedienelement oder in einer Fahrerkabi ne. Vom ferngesteuerten Zustand kann die Maschine dann weiter in einen autono men Betriebszustand versetzt werden, wenn ein weiteres Signal (Startsignal) von der drahtlosen Fernbedienung empfangen wird. Im autonomen Betriebszustand ist es möglich, dass die landwirtschaftliche Maschine autonom eine Funktion ausübt. Ins besondere ist es möglich, dass die landwirtschaftliche Maschine autonom fährt und ein Werkzeug, wie beispielsweise eine Spritzvorrichtung oder eine Bodenbearbei tungsvorrichtung, zum Einsatz bringt.
Erfindungsgemäß kann der autonome Betriebszustand also nur erreicht werden, wenn zuvor ein ferngesteuerter Betriebszustand erreicht wird. Insoweit entspricht die erfindungsgemäße Vorrichtung einer Zustandsmaschine bzw. setzt eine Zustands maschine um, bei der der autonome Betriebszustand nur nach Durchlaufen des fern gesteuerten Betriebszustands erreichbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass es nicht zu einer versehentlichen Aktivierung des autonomen Betriebszustands kommt, bevor dies gewünscht ist und der Bediener darauf vorbereitet ist. Insbesondere kann der autonome Betriebszustand nur erreicht werden, wenn über eine Fernbedienung ein entsprechendes Startsignal gesendet wird. Die Fernbedienung ist erforderlich. Zu- dem kann das Signal der Fernbedienung nur empfangen werden, wenn die Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand ist. Zunächst wird also die Fernbedienung in Be trieb genommen und der ferngesteuerte Betriebszustand initialisiert. Dann wird von der Fernbedienung ein Startsignal übermittelt, um den autonomen Betriebszustand zu erreichen.
Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen, bei denen eine autonome Operation direkt initi ierbar ist, bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung damit eine verbesserte Sicher heit. Schäden an der Maschine oder auch an Objekten im Umfeld der Maschine kön nen verhindert werden. Gefährliche Situationen mit dem Bediener oder mit anderen Personen im Umfeld der landwirtschaftlichen Maschine werden vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum drahtlosen Empfangen eines Stoppsignals von der Fernbedienung ausgebildet. Die Steuerein heit ist zum Vorgeben des sicheren Betriebszustands ausgebildet, wenn das Stopp signal empfangen wird. Durch das Stoppsignal wird zu jeder Zeit direkt zurück in den sicheren Betriebszustand gewechselt. Im sicheren Betriebszustand kann die land wirtschaftliche Maschine nur von einem Bediener an der Maschine bedient werden. Es geht daher keine Gefahr von der landwirtschaftlichen Maschine aus. Eine Deakti vierung ist in anderen Worten jederzeit über die Fernbedienung möglich. Hierdurch wird die Sicherheit weiter verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im sicheren Betriebszustand befindet, den fernge steuerten Betriebszustand vorzugeben, wenn das zweite Freigabesignal innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls nach dem ersten Freigabesignal empfangen wird. Wenn das zweite Freigabesignal nicht innerhalb des vordefinierten Zeitintervalls empfangen wird, fällt die Maschine wieder in den sicheren Betriebszustand zurück. Hierdurch wird vermieden, dass es aufgrund einer Unachtsamkeit des Bedieners zu einer gefährlichen Situation und zu einem unabsichtlichen Initiieren des autonomen Betriebszustands kommt. Die Sicherheit wird verbessert. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Bedienersignals von einem Bediener an der landwirtschaftlichen Maschine ausgebildet. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den sicheren Betriebszustand vorzugeben, wenn das Bedienersignal empfangen wird. In anderen Worten steht es einem Bediener an der Maschine jederzeit frei, die Maschine wieder in den sicheren Zustand zu versetzen, in dem nur der Bediener an der Maschine die Maschine steu ern kann. Der autonome Betriebszustand oder auch der ferngesteuerte Betriebszu stand können entsprechend auf Anforderung eines Bedieners an der landwirtschaftli chen Maschine beendet werden. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Bediener an der landwirtschaftlichen Maschine zu jedem Zeitpunkt die oberste Kontrolle hat bzw. behalten kann. Die Sicherheit des Bedieners wird gewährleistet.
In einer Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines ersten Bereitschaftssignals von einem Werkzeug der landwirtschaftlichen Maschine ausge bildet, das anzeigt, dass das Werkzeug betriebsbereit ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebs zustand befindet, den autonomen Betriebszustand nur vorzugeben, wenn das erste Bereitschaftssignal empfangen wird. Ein Werkzeug kann insbesondere ein autonom betriebenes Werkzeug sein, beispielsweise eine Sprühvorrichtung oder ein Boden bearbeitungswerkzeug. Erst wenn das Werkzeug bzw. die Vorrichtung des Werk zeugs signalisiert, dass es betriebsbereit ist, kann der autonome Betriebszustand eingeleitet werden. Hierdurch wird vermieden, dass es zu Fehlern bei der Aufnahme des Betriebs kommt. Die Sicherheit des Werkzeugs sowie des beteiligten Bedieners bleiben gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines zweiten Bereitschaftssignals von einer Selbstfahreinheit der landwirtschaftlichen Ma schine ausgebildet. Das zweite Bereitschaftssignal zeigt an, dass die Selbstfahrein heit bereit ist, die Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine zu übernehmen. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand befindet, den autonomen Betriebszustand nur vor zugeben, wenn das zweite Bereitschaftssignal empfangen wird. Es wird sicherge stellt, dass der autonome Betrieb nur dann eingeleitet werden kann, wenn eine Be- stätigung der Selbstfahreinheit vorliegt, dass diese die Kontrolle und die Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine übernehmen kann. Wenn es zu einem Konflikt kommt oder ein Fehlerzustand in der Selbstfahreinheit vorliegt, kann der autonome Betriebszustand nicht eingeleitet werden. Hierdurch wird eine zusätzliche Sicherheit bewirkt. Der autonome Betriebszustand kann nur dann eingeleitet werden, wenn die entsprechende Selbstfahreinheit fehlerfrei arbeitet. Die Sicherheit der landwirtschaft lichen Maschine und des Bedieners bleiben gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand befindet, den autonomen Betriebszustand nur vorzugeben, wenn das zweite Bereitschaftssignal innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls empfangen wird. Wenn das vordefinierte Zeitintervall überschritten wird, fällt die landwirtschaftliche Maschine in den fernge steuerten Betriebszustand zurück bzw. bleibt im ferngesteuerten Betriebszustand. Es wird sichergestellt, dass eine versehentliche Einleitung des autonomen Betriebszu stands verhindert wird. Hierdurch bleibt ein sicherer Betrieb gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum drahtlosen Empfangen eines Steuerungsübernahmesignals von der Fernbedienung ausgebildet. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im autonomen Betriebszustand befindet, den ferngesteuerten Betriebszustand vorzuge ben, wenn das Steuerungsübernahmesignal empfangen wird. Es ist im autonomen Betriebszustand jederzeit möglich, durch ein entsprechendes Signal von der Fernbe dienung wieder in einen ferngesteuerten Betriebszustand zurück zu wechseln. In an deren Worten kann ein Bediener jederzeit die Kontrolle über die Maschine per Fern bedienung übernehmen. Hierdurch kann auf unvorhergesehene Situationen besser reagiert werden. Die Sicherheit wird verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im autonomen Betriebszustand befindet, ein Ab bremsen der landwirtschaftlichen Maschine einzuleiten und den ferngesteuerten Be triebszustand erst dann vorzugeben, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im Stillstand befindet. Es wird vermieden, dass sich die Maschine im laufenden Betrieb bzw. während der Bewegung in einen Zustand begibt, in dem aufgrund der fortge setzten Bewegung über die Fernbedienung sofort eine Intervention erforderlich wäre. Vom autonomen Betriebszustand kann nur dann in den ferngesteuerten Betriebszu stand übergegangen werden, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine nicht be wegt. Hierdurch wird die Sicherheit des beteiligten Materials und der beteiligten Per sonen verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Fehlersignals von der Selbstfahreinheit der landwirtschaftlichen Maschine aus gebildet. Das Fehlersignal zeigt an, dass eine autonome Steuerung der landwirt schaftlichen Maschine nicht möglich ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im autonomen Betriebszustand befindet, den ferngesteuerten Betriebszustand vorzugeben, wenn das Fehlersignal empfangen wird. Wenn ein Fehler erkannt wird, ist es möglich, dass vom autonomen Zustand zurück in den ferngesteuerten Zustand gewechselt wird. Hierdurch kann beispiels weise ein Bediener eine entsprechende Eingabe vornehmen, um einen Unfall oder eine gefährliche Situation zu vermeiden. Der sichere Betrieb bleibt aufrechterhalten.
In einer Ausgestaltung der autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine um fasst diese eine Selbstfahreinheit zum Ansteuern von Fahrfunktionen der landwirt schaftlichen Maschine. Zusätzlich oder alternativ umfasst die autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine ein Werkzeug, insbesondere eine Feldspritze zum Aus sprühen einer Substanz. Die Selbstfahreinheit ist dabei eine Einheit, die direkt mit Aktuatoren an der landwirtschaftlichen Maschine interagieren kann, um Fahrfunktio nen oder andere Funktionen auszuführen. Das Werkzeug kann insbesondere eine Vorrichtung zum Ausführen einer landwirtschaftlichen Funktion sein.
Eine autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine bezeichnet hierin insbeson dere eine Maschine, die ohne Eingriff eines menschlichen Bedieners fahren und eine landwirtschaftliche Funktion/Aufgabe ausführen kann. Beispielsweise eine selbstfah rende Feldspritze, die ein Spritzmittel oder eine andere Substanz ausbringt, oder ei ne selbstfahrende Sämaschine, die Saatgut ausbringt. Ein Betriebszustand ist insbe sondere ein Zustand der landwirtschaftlichen Maschine bzw. ein Zustand des Kon- trollsystems der landwirtschaftlichen Maschine, wobei das Kontrollsystem alle ver schiedenen Steuer- und Regelungseinheiten der Maschine umfasst. Ein Betriebszu stand kann sich insbesondere dadurch vorgeben bzw. einstellen, dass entsprechen den Sensoren und Aktuatoren der landwirtschaftlichen Maschine Steuersignale übermittelt werden. Die Sensoren und Aktuatoren führen dann eine Funktion aus o- der unterbinden eine Funktion. Eine Fernbedienung bezeichnet insbesondere ein Mobilgerät, also ein tragbares Gerät, das von einem Bediener in einem direkten Um feld der landwirtschaftlichen Maschine zur Steuerung der landwirtschaftlichen Ma schine verwendet werden kann. Insbesondere erlaubt eine Fernbedienung eine drahtlose Kommunikation mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle an der Vorrichtung bzw. an der landwirtschaftlichen Maschine. Unter einem Umfeld wird dabei insbesondere ein Bereich verstanden, in dem eine Sichtverbindung zwischen Bediener bzw. Fernbedienung und landwirtschaftlicher Maschine besteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläu tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Maschine mit einem erfindungsgemäßen System;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines reduzierten Zustandsautomaten, der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgesetzt wird;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vollständigen Zustandsautomaten, der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgesetzt wird; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System 10 zum Wechseln eines Betriebszustands einer landwirtschaftlichen Maschine 12. Das System umfasst eine Vorrichtung 14 zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine 12 bzw. eine landwirtschaftliche Maschine 12 mit einer Vorrichtung 14. Weiterhin umfasst das System eine Fernbedienung 16 zum drahtlo sen Übertragen von Signalen an die Vorrichtung 14.
Im dargestellten Beispiel ist eine autonom fahrende Feldspritze als landwirtschaftli che Maschine 12 abgebildet. Die Feldspritze dient dazu, auf größeren Äckern oder Feldern sprühend eine flüssige Substanz auszubringen. Hierzu umfasst die Feld spritze einen Flüssigkeitstank 18, in dem beispielsweise ein Pflanzenschutzmittel eingefüllt werden kann, sowie eine Werkzeug 20, das als Spritzvorrichtung ausgebil det ist. Durch die Spritzvorrichtung kann der Inhalt des Flüssigkeitstanks 18 auf ein Feld bzw. auf die Pflanzen auf dem Feld ausgebracht werden. Im dargestellten Bei spiel ist die Spritzvorrichtung als langer und ausklappbarer Ausleger ausgebildet, der es ermöglicht, über eine Breite von mehreren Metern mittels mehrerer Düsen 21 und einer (nicht dargestellten) Pumpe die Flüssigkeit des Flüssigkeitstanks 18 auszubrin gen.
Immer weiter verbreitet ist die Verwendung von autonom fahrenden bzw. autonom operierenden Feldspritzen oder anderen landwirtschaftlichen Maschinen, bei denen sowohl das Fahren als auch die Verwendung des Werkzeugs autonom erfolgen. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Verwendung einer Maschine zumeist auf Feldern oder Äckern erfolgt, wo nur wenig Hindernisse und im Regelfall keine anderen Ver kehrsteilnehmer berücksichtigt werden müssen. Trotz des autonomen Betriebs ist aus Sicherheitsgründen zumindest für die Überführung zum Einsatzort zumeist noch ein Fahrzeugführer in einer Fahrerkabine erforderlich. Am Einsatzort erfolgt dann ein Umschalten in einen autonomen Betrieb. Insbesondere erfolgt eine entsprechende Ansteuerung des Werkzeugs 20 sowie einer Selbstfahreinheit 23, die beispielsweise eine Routenplanung und eine Ansteuerung des Antriebs und der Lenkung der land wirtschaftlichen Maschine 12 bewirkt. Eine Herausforderung stellt bei dieser Anwen dung die Initialisierung des autonomen Betriebs dar. Der Bediener muss normaler weise eine entsprechende Einstellung an der Maschine vornehmen , um den auto nomen Betrieb zu initialisieren. Dadurch, dass sich der Bediener dabei in der Nähe der landwirtschaftlichen Maschine befindet, kann es zu gefährlichen Situationen kommen.
Um die Gefahr für den Bediener aber auch für die Maschine oder andere Objekte beim Wechseln des Betriebszustands zu reduzieren, ist erfindungsgemäß die Ver wendung einer Fernbedienung 16 und eines Bedienelements 24 an der Maschine vorgesehen. Zunächst wird über das Bedienelement 24 an der landwirtschaftlichen Maschine 12 ein erstes Freigabesignal empfangen. Beispielsweise kann der Bedie ner 22 einen Knopf an der landwirtschaftlichen Maschine 12 als Bedienelement 24 drücken. Im nächsten Schritt erfolgt eine Betätigung der Fernbedienung 16 durch den Bediener 22, wodurch ein zweites Freigabesignal an die Vorrichtung 17 der landwirtschaftlichen Maschine 12 übermittelt wird. Erst wenn das erste Freigabesig nal und das zweite Freigabesignal empfangen wurden, wird die landwirtschaftliche Maschine 12 in einen ferngesteuerten Betrieb versetzt. Im ferngesteuerten Betrieb ist eine Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine 12 mit der Fernbedienung 16 mög lich. Insbesondere ist es möglich, dass die landwirtschaftliche Maschine 12 durch ein entsprechendes Startsignal ausgehend von der Fernbedienung 16 in den autonomen Betriebszustand versetzt wird, in dem die landwirtschaftliche Maschine 12 autonom operieren kann.
In der Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 14 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Eingangsschnittstelle 26 sowie eine Steuereinheit 28. Die Vorrichtung 14 kann beispielsweise in ein Fahrzeugsteuergerät der landwirtschaftli chen Maschine 12 integriert sein oder auch als separates Modul implementiert sein. Es ist möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 14 teilweise oder vollständig in Soft- und/oder Hardware umgesetzt ist. Die Steuereinheit 28 und die Eingangs schnittstelle 26 sowie andere Einheiten der Vorrichtung 14 können einzeln oder kombiniert als Prozessor, Prozessormodul oder Software für einen Prozessor ausge bildet sein.
Über die Eingangsschnittstelle 26 wird einerseits das erste Freigabesignal von dem Bedienelement an der landwirtschaftlichen Maschine empfangen. Andererseits wird zudem die drahtlose Kommunikation mit der Fernbedienung durchgeführt. Insbeson- dere werden das zweite Freigabesignal sowie das Startsignal von der Fernbedienung empfangen. Zum Kommunizieren mit dem Bedienelement an der landwirtschaftlichen Maschine kann die Eingangsschnittstelle 26 beispielsweise an einen CAN-Bus oder ein anderes Bussystem der landwirtschaftlichen Maschine angebunden sein. Zum drahtlosen Kommunizieren mit der Fernbedienung kann die Eingangsschnittstelle 26 beispielsweise an ein entsprechendes Kommunikationsmodul angebunden sein. Ins besondere kann ein Niedrigenergie-Kurzstreckenkommunikationsstandard wie Blue- tooth, ZigBee oder auch ein proprietäres Protokoll verwendet werden.
Die Steuereinheit 28 ist dazu ausgebildet, basierend auf dem ersten Freigabesignal und dem zweiten Freigabesignal einen neuen Betriebszustand der landwirtschaftli chen Maschine vorzugeben. Insbesondere kann die Steuereinheit 28 hierzu ebenfalls an das Bussystem der landwirtschaftlichen Maschine 12 angeschlossen sein. Das Vorgeben des Betriebszustands erfolgt üblicherweise dadurch, dass in einem Steu ergerät oder in mehreren Steuergeräten der landwirtschaftlichen Maschine entspre chende Parameter gesetzt werden und damit Einstellungen vorgenommen werden, die einen Betriebszustand der landwirtschaftlichen Maschine charakterisieren. Bei spielsweise kann eine Bremse betätigt, ein Motor und eine Lenkung angesteuert o- der auch ein Verschluss einer Kabinentür geöffnet werden.
In der Fig. 3 ist schematisch ein reduzierter Zustandsautomat 30 abgebildet, der das Verhalten des erfindungsgemäßen Systems charakterisiert. Der reduzierte Zu standsautomat 30 umfasst einen sicheren Betriebszustand 32, einen ferngesteuerten Betriebszustand 34 sowie einen autonomen Betriebszustand 36. Im sicheren Be triebszustand kann die landwirtschaftliche Maschine nur von einem Fahrer bzw. ei nem Bediener an der Maschine oder in einer Kabine der Maschine betrieben werden. Eine Fernsteuerung ist nicht möglich. Im ferngesteuerten Betriebszustand 34 kann die Maschine über eine Fernbedienung kontrolliert werden. Hierbei können vorzugs weise sowohl Fahrfunktionen als auch Funktionen im Zusammenhang mit dem Werkzeug der landwirtschaftlichen Maschine ferngesteuert werden. Unter einer Fernsteuerung versteht sich dabei eine Bedienung durch einen Bediener an einer Fernbedienung im unmittelbaren Umfeld der landwirtschaftlichen Maschine. Es ist aber auch möglich, dass eine Fernsteuerung durch einen Bediener an einer räumlich getrennten Kontrollstation, beispielsweise über das Internet, erfolgt. Im autonomen Betriebszustand 36 ist die landwirtschaftliche Maschine für die autonome Anwendung bereit. Insbesondere kann der autonome Betrieb direkt aufgenommen werden und eine Funktion der landwirtschaftlichen Maschine autonom erfüllt werden. Beispiels weise kann eine autonome Feldspritze Pflanzenschutzmittel auf alle Pflanzen eines Feldes ausbringen.
Beim Zünden der landwirtschaftlichen Maschine geht diese zunächst bzw. ein zentra les Steuergerät der landwirtschaftlichen Maschine in den sicheren Betriebszustand.
In diesem sicheren Betriebszustand stellt sie keine Gefahr für Objekte oder Men schen in ihrer Umgebung aufgrund eines autonomen Betriebs dar. Erst nach einem Tastendruck am Bedienelement (erstes Freigabesignal) kann von der Fernbedienung ein zweites Freigabesignal an die landwirtschaftliche Maschine bzw. an die Vorrich tung der landwirtschaftlichen Maschine übermittelt werden. Wenn diese Bestätigung durch die Fernbedienung bzw. durch den Bediener an der Fernbedienung vorliegt, geht die landwirtschaftliche Maschine in den ferngesteuerten Betriebszustand 34 über. Im ferngesteuerten Betriebszustand 34 kann über die Fernbedienung ein Start signal übermittelt werden, durch das der autonome Betriebszustand 36 initiiert wird. Insoweit gibt es keinen direkten Weg vom sicheren Betriebszustand 32 in den auto nomen Betriebszustand 36. Es ist notwendig, dass die landwirtschaftliche Maschine zunächst in den ferngesteuerten Betriebszustand versetzt wird.
In der Fig. 4 ist schematisch ein vollständiger Zustandsautomat 38 abgebildet, der das Verhalten des erfindungsgemäßen Systems in detaillierterer Darstellung charak terisiert. Der vollständige Zustandsautomat 38 umfasst den sicheren Betriebszu stand 32, den ferngesteuerten Betriebszustand 34 sowie den autonomen Betriebszu stand 36. Zusätzlich gibt es zwischen sicherem Betriebszustand 32 und ferngesteu ertem Betriebszustand 34 einen ersten Zwischenzustand 40 und zwischen fernge steuertem Betriebszustand 34 und autonomem Betriebszustand 38 einen zweiten Zwischenzustand 42. Der erste Zwischenzustand 40 entspricht dabei einem Be triebszustand, der vor dem ferngesteuerten Betriebszustand 34 eingenommen wird und in dem die landwirtschaftliche Maschine alle Bedingungen überprüft, um eine Fernsteuerung gewährleisten zu können. Der zweite Zwischenzustand 42 wird beim Übergang zwischen ferngesteuertem Betriebszustand 34 und autonomem Betriebs zustand 36 eingenommen und entspricht einem Zwischenzustand, bei dem die land wirtschaftliche Maschine alle Bedingungen prüft, um eine autonome Anwendung ge währleisten zu können.
Zunächst wird die landwirtschaftliche Maschine gezündet und geht in den sicheren Betriebszustand 32 über. Dieser sichere Betriebszustand kann beispielsweise durch eine grüne LED an der Maschine und/oder an der Fernbedienung visualisiert werden. Nach Drücken einer entsprechenden Taste an der landwirtschaftlichen Maschine (Bedienelement) wird der erste Zwischenzustand 40 eingenommen. Es werden die Bedingungen geprüft, um eine Fernsteuerung gewährleisten zu können. Sofern keine weitere Eingabe erfolgt, beispielsweise während eines vorbestimmten Zeitintervalls, wird wieder der sichere Betriebszustand 32 eingenommen. Ebenfalls wird wieder der sichere Betriebszustand 32 eingenommen, wenn von der Fernbedienung ein Stopp signal an die Steuereinheit übermittelt wird.
Wenn im ersten Zwischenzustand 40 eine Bestätigung an der Fernbedienung inner halb des vorbestimmten Zeitintervalls erfolgt, wird ein zweites Freigabesignal an die Vorrichtung übermittelt. Es erfolgt ein Übergang in den ferngesteuerten Betriebszu stand 34.
Wenn es im ferngesteuerten Betriebszustand 34 zu einem Fahrereingriff an der landwirtschaftlichen Maschine kommt, ein Taster oder eine Klappe oder ein anderes Bedienelement an der landwirtschaftlichen Maschine bedient wird, oder auch ein Stoppsignal von der Fernbedienung empfangen wird, wird erneut der sichere Be triebszustand 32 eingenommen.
Weiterhin kann im ferngesteuerten Betriebszustand 34 von der Fernbedienung ein Startsignal zum Aufnehmen des autonomen Betriebs empfangen werden. Wenn zu dem ein Werkzeug der landwirtschaftlichen Maschine meldet, dass es betriebsbereit ist (Empfang eines ersten Bereitschaftssignals), wird der ferngesteuerte Betriebszu stand 34 verlassen und der zweite Zwischenzustand 42 eingenommen. Auch im zweiten Zwischenzustand 42 kann durch ein Stoppsignal ein Rückfall in den sicheren Betriebszustand 32 bewirkt werden. Ebenfalls kann durch ein Signal einer Selbstfahreinheit, die anzeigt, dass eine Steuerung der landwirtschaftlichen Maschi ne nicht übernommen werden kann, oder durch ein Ablaufen eines Timers die land wirtschaftliche Maschine zurück in den ferngesteuerten Betriebszustand 34 fallen.
Sofern im zweiten Zwischenzustand 42 ein Signal empfangen wird, das anzeigt, dass ein autonomer Betrieb möglich ist (zweites Bereitschaftssignal), wird der autonome Betriebsmodus 36 eingenommen.
Im autonomen Betriebsmodus 36 kann durch Drücken einer entsprechenden Taste an der Fernbedienung und Übermitteln eines Stoppsignals von der Fernbedienung an die Vorrichtung oder auch durch ein Bedienelement an der selbstfahrenden Ma schine (Klappe am Fahrzeug, Taste am Fahrzeug oder Fahrereingriff in der Kabine des Fahrzeugs) festgestellt werden, dass ein autonomer Betrieb abgebrochen wer den soll. Dann wird der autonome Betriebszustand 36 verlassen und wieder der si chere Betriebszustand 32 eingenommen. Ebenfalls ist es möglich, dass im autono men Betriebszustand 36 ein Signal von der Fernbedienung empfangen wird (Steue rungsübernahmesignal). Dann wird der autonome Betriebszustand 36 verlassen und wieder der ferngesteuerte Betriebszustand 34 eingenommen. Aus Sicherheitsgrün den wird hierzu zunächst die Geschwindigkeit der landwirtschaftlichen Maschine bis zum Stillstand reduziert, bevor der autonome Betriebszustand 36 verlassen wird.
In der Fig. 5 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine darge stellt. Das Verfahren umfasst Schritte des Empfangens S10 eines ersten Freigabe signals, des drahtlosen Empfangens S12 eines zweiten Freigabesignals und eines Startsignals und des Vorgebens S16 eines neuen Betriebszustands. Das Verfahren kann beispielsweise als Software implementiert sein, die auf einem Fahrzeugsteuer gerät der landwirtschaftlichen Maschine ausgeführt wird. Ebenfalls ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren als Software für ein Mobilgerät (Smartphone- App) implementiert ist. Das Verfahren kann vollständig oder teilweise Cloud-basiert ausgeführt sein. Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend be schrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungs formen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer ge nauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentan sprüche.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter„umfassen“ und„mit“ nicht das Vor handensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel„ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprü chen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet wer den kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger ge speichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hard ware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
Bezuqszeichen System
landwirtschaftliche Maschine
Vorrichtung
Fernbedienung
Flüssigkeitstank
Werkzeug
Düse
Bediener
Selbstfahreinheit
Bedienelement
Eingangsschnittstelle
Steuereinheit
reduzierter Zustandsautomat
sicherer Betriebszustand
ferngesteuerter Betriebszustand autonomer Betriebszustand
vollständiger Zustandsautomat erster Zwischenzustand
zweiter Zwischenzustand

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (14) zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibba ren landwirtschaftlichen Maschine (12), mit:
- einer Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines ersten Freigabesignals von einem Bedienelement (24) an der landwirtschaftlichen Maschine und zum drahtlosen Empfangen eines zweiten Freigabesignals und eines Startsignals von einer Fernbe dienung (16) in einer Umgebung der landwirtschaftlichen Maschine; und
- einer Steuereinheit (28) zum Vorgeben eines neuen Betriebszustands (32, 34, 36, 40, 42) der landwirtschaftlichen Maschine basierend auf dem ersten Freigabesignal und dem zweiten Freigabesignal, wobei
- die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine in einem sicheren Betriebszustand (32) befindet, in dem sie nur von einem Bediener (22) an der landwirtschaftlichen Maschine bedienbar ist, einen ferngesteuerten Be triebszustand (34) vorzugeben, in dem die landwirtschaftliche Maschine fernsteuer bar ist, wenn zuerst das erste Freigabesignal und dann das zweite Freigabesignal empfangen werden; und
- die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand befindet, einen autonomen Betriebszustand (36) vorzugeben, in dem die landwirtschaftliche Maschine autonom operiert, wenn das Startsignal empfangen wird.
2. Vorrichtung (14) nach Anspruch 1 , wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum drahtlosen Empfangen eines Stoppsignals von der Fernbedienung (16) ausgebildet ist; und
- die Steuereinheit (28) zum Vorgeben des sicheren Betriebszustands (32) ausgebil det ist, wenn das Stoppsignal empfangen wird.
3. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerein heit (28) dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine (12) im sicheren Betriebszustand (32) befindet, den ferngesteuerten Betriebszustand (34) vorzugeben, wenn das zweite Freigabesignal innerhalb eines vordefinierten Zeitinter valls nach dem ersten Freigabesignal empfangen wird.
4. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines Bedienersignals von einem Bediener (22) an der landwirtschaftlichen Maschine (12) ausgebildet ist; und
- die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, den sicheren Betriebszustand (32) vor zugeben, wenn das Bedienersignal empfangen wird.
5. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines ersten Bereitschaftssignals von einem Werkzeug (20) der landwirtschaftlichen Maschine (12) ausgebildet ist, das anzeigt, dass das Werkzeug betriebsbereit ist; und
- die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Ma schine im ferngesteuerten Betriebszustand (34) befindet, den autonomen Betriebs zustand (36) nur vorzugeben, wenn das erste Bereitschaftssignal empfangen wird.
6. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines zweiten Bereitschaftssignals von einer Selbstfahreinheit (23) der landwirtschaftlichen Maschine (12) ausgebildet ist, das anzeigt, dass die Selbstfahreinheit (23) bereit ist, die Steuerung der landwirt schaftlichen Maschine zu übernehmen; und
- die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Ma schine im ferngesteuerten Betriebszustand (34) befindet, den autonomen Betriebs zustand (36) nur vorzugeben, wenn das zweite Bereitschaftssignal empfangen wird.
7. Vorrichtung (14) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine (12) im ferngesteuerten Betriebszustand (34) befindet, den autonomen Betriebszustand (36) nur vorzugeben, wenn das zwei te Bereitschaftssignal innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls empfangen wird.
8. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum drahtlosen Empfangen eines Steuerungsüber nahmesignals von der Fernbedienung (16) ausgebildet ist; und - die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine (12) im autonomen Betriebszustand (36) befindet, den ferngesteuerten Betriebszu stand (34) vorzugeben, wenn das Steuerungsübernahmesignal empfangen wird.
9. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerein heit (28) dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine (12) im autonomen Betriebszustand (36) befindet, ein Abbremsen der landwirtschaftlichen Maschine einzuleiten und den ferngesteuerten Betriebszustand (34) erst dann vorzu geben, wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im Stillstand befindet.
10. Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Eingangsschnittstelle (26) zum Empfangen eines Fehlersignals von der Selbst fahreinheit (23) der landwirtschaftlichen Maschine (12) ausgebildet ist, das anzeigt, dass eine autonome Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine nicht möglich ist; und
- die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, wenn sich die landwirtschaftliche Ma schine im autonomen Betriebszustand (36) befindet, den ferngesteuerten Betriebs zustand (34) vorzugeben, wenn das Fehlersignal empfangen wird.
1 1 . Autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine (12), mit:
- einer Vorrichtung (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche;
- einem Bedienelement (24) zum Bedienen der landwirtschaftlichen Maschine durch einen Bediener (22).
12. Autonom betreibbare landwirtschaftliche Maschine (12) nach Anspruch 1 1 , mit:
- einer Selbstfahreinheit (23) zum Ansteuern von Fahrfunktionen der landwirtschaftli chen Maschine; und/oder
- einem Werkzeug (20), insbesondere einer Feldspritze zum Aussprühen einer Sub stanz.
13. System (10) zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine (12), mit: - einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine (12) nach einem der An sprüche 1 1 und 12 oder einer Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und
- einer Fernbedienung (16) zum drahtlosen Übertragen von Signalen an die Vorrich tung.
14. Verfahren zum Wechseln eines Betriebszustands einer autonom betreibbaren landwirtschaftlichen Maschine (12), wobei die landwirtschaftlichen Maschine nach Anspruch 1 1 oder 12 ausgeformt ist, mit den Schritten:
- Empfangen (S10) eines ersten Freigabesignals von einem Bedienelement (24) an der landwirtschaftlichen Maschine;
- drahtloses Empfangen (S12) eines zweiten Freigabesignals und eines Startsignals von einer Fernbedienung (16) in einer Umgebung der landwirtschaftlichen Maschine; und
- Vorgeben (S14) eines neuen Betriebszustands (32, 34, 36, 40, 42) der landwirt schaftlichen Maschine basierend auf dem ersten Freigabesignal und dem zweiten Freigabesignal, wobei
- wenn sich die landwirtschaftliche Maschine in einem sicheren Betriebszustand (32) befindet, in dem sie nur von einem Bediener (22) an der landwirtschaftlichen Maschi ne bedienbar ist, ein ferngesteuerter Betriebszustand (34) vorgegeben wird, in dem die landwirtschaftliche Maschine fernsteuerbar ist, wenn zuerst das erste Freigabe signal und dann das zweite Freigabesignal empfangen werden; und
- wenn sich die landwirtschaftliche Maschine im ferngesteuerten Betriebszustand be findet, ein autonomer Betriebszustand (36) vorgegeben wird, in dem die landwirt schaftliche Maschine autonom operiert, wenn das Startsignal empfangen wird.
15. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
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