DE102019111317A1

DE102019111317A1 - Autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102019111317A1
Application number: DE102019111317.2A
Authority: DE
Inventors: Theodor Leeb; Manfred Köbler
Original assignee: Horsch Leeb Application Systems GmbH
Current assignee: Horsch Leeb Application Systems GmbH
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren zum Betreiben einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10). Das Verfahren weist ein Erfassen von Umfelddaten im Umfeld der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) durch eine Umfelderfassungssensorik (20) der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) auf. Das Verfahren weist ein Auswerten der erfassten Umfelddaten derart auf, dass ermittelt wird, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) das Umfeld ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde. Das Verfahren weist ein autonomes Betreiben der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung auf. Das Verfahren kann eine Sicherheit beim autonomen Betrieb erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine.
In der Landtechnik halten zunehmend teilautonome und vollautonome Fahrzeuge Einzug. Ein derartiges Fahrzeug wurde bspw. in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2018 108 024 angemeldet.
Derartige autonome Fahrzeuge müssen den Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG entsprechen, insbesondere den Anforderungen der Normen ISO 12100 und ISO 13849 und ISO 25119 entsprechen. Gemäß dieser Normen muss für Steuerungsfunktionen ein sogenanntes Performancelevel (PL) definiert und die Steuerungen entsprechend ausgelegt werden. D.h., dass in Abhängigkeit des definierten Performancelevels die jeweilige Architektur der Steuerungshardware und die Steuerungssoftware entsprechend ausgeführt sein müssen.
Ausgehend hiervor hat sich als eine große Schwierigkeit eine sichere Personenerkennung herausgestellt. Hierfür kann Sensorik, wie sie bspw. aus dem Automobilbereich bekannt ist, nur bedingt verwendet werden. Ein Grund hierfür sind die verschiedenen Wachstumsstadien der Pflanzen. So können bspw. Maispflanzen bis zu 3 Meter oder mehr groß werden. Zudem können landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen (z.B. Feldspritzen, Düngerstreuer, Saatmaschinen) große Arbeitsbreiten von 24 Meter, 30 Meter oder mehr aufweisen. Sensorik mit der bspw. auch eine liegende Person in einem 3 Meter hohen oder dichten Pflanzenbestand über eine Arbeitsbreite von bis zu 36 Meter gemäß der Maschinenrichtlinie „sicher“ erkannt werden kann, ist bislang technisch nicht möglich oder wenn doch, dann nur extrem aufwendig und teuer.
Ein weiterer sicherheitstechnisch schwer umzusetzender Aspekt betrifft die Umsetzung einer „virtuellen Grenze“, innerhalb derer sich die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bewegen darf. D.h., es muss sichergestellt werden, dass die Arbeitsmaschine die jeweilige landwirtschaftliche Fläche nicht unkontrolliert verlässt. Hierbei gibt es einen Unterschied zu bspw. aus dem Automobilbereich bekannten Fahrzeugen. PKWs und LKWs werden jeweils entlang von Straßen geführt, deren Grenzen bspw. durch Leitpfosten abgesteckt sind, welche mittels Sensorik gut erkennbar bzw. erfassbar sind. Dies ist bei großen landwirtschaftlichen Flächen, welche zudem verschiedenste Grenzen (z.B. angrenzend an Straße oder angrenzend an Feldweg oder angrenzend an andere Kultur oder dergl.) und Grenzkonturen (z.B. kurvenreich, gerade oder dergl.) aufweisen können, nicht oder nur bedingt der Fall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative und/oder verbesserte Technik zum Betreiben einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben einer (z.B. teil- oder voll-)autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Das Verfahren weist ein Erfassen von Umfelddaten im Umfeld der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durch eine Umfelderfassungssensorik der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine auf. Das Verfahren weist ein Auswerten der erfassten Umfelddaten derart auf, dass ermittelt wird, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine das Umfeld ohne räumliche Unterbrechung (z.B. räumlich unterbrechungsfrei, durchgehend, stetig, ohne Erfassungslücke; z.B. ohne Verdeckungen) erfasst wurde. Das Verfahren weist ein autonomes Betreiben der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung auf.
Das Verfahren ermöglicht eine Verbesserung der Sicherheit beim autonomen Betrieb der Arbeitsmaschine. Es ist möglich, dass eine Position oder Orientierung der Arbeitsmaschine oder eine Geländeform der Umgebung keine räumlich unterbrechungsfreie Erfassung des Umfelds bis hin zu einem Mindestabstand zur Arbeitsmaschine zulässt. Es kann jedoch nicht sicher davon ausgegangen werden, dass sich in den Unterbrechungen bzw. „blinden Flecken“ keine Hindernisse, wie Personen, Tiere oder Gegenstände befinden. Daher wird vorgeschlagen, dass bei der Auswertung der Umfelddaten diejenige Entfernung ermittelt wird, bis zu der ausgehend von der Arbeitsmaschine (bzw. angrenzend an die Arbeitsmaschine) keine Unterbrechung vorliegt. Nur für den Bereich bis zu dieser Entfernung kann sicher davon ausgegangen werden, dass Hindernisse erkannt werden würden. Der Betrieb der Arbeitsmaschine kann entsprechend an die Größe dieses Bereichs bzw. die Größe der ermittelten Entfernung angepasst werden. Bspw. kann eine Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine entsprechend angepasst werden, sodass stets ein ausreichender Bremsweg zur Verfügung steht, um ein sicheres Anhalten der Arbeitsmaschine zu gewährleisten, sollte sich zu einem späteren Zeitpunkt herausstellen, dass in dem Bereich, in dem zuvor die Unterbrechung lag, tatsächlich ein Hindernis vorhanden ist. Die unterbrechungsfreie Ermittlung kann auch daher wichtig sein, da sich bewegende Hindernisse seitlich in den Sichtbereich der Umfelderfassungssensorik hineinbewegen können.
Der Detektionsbereich bzw. das Sichtfeld der Umfelderfassungssensorik kann zweckmäßig durch den Hersteller der Umfelderfassungssensorik und ggf. die Anordnung der Umfelderfassungssensorik vorgegeben sein. Wenn bspw. herstellerseitig ein Detektionsbereich bis in eine Entfernung von 5 m zur Arbeitsmaschine vorgegeben ist, wird die Fahrgeschwindigkeit initial entsprechend diesem Detektionsbereich angepasst. Unterbrechungen im Detektionsbereich können nun zu einer Anpassung der (maximal zulässigen und/oder aktuellen) Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine führen. Es ist möglich, dass mehrere Sensoren in Zusammenarbeit miteinander einen größeren Detektionsbereich ermöglichen, als ein Sensor allein. Bspw. könnte ein unbemanntes Fluggerät (z.B. eine Drohne) so bewegt werden, dass deren Detektionsbereich vor (ggf. mit Überlappung) dem Detektionsbereich der bordeigenen Umfelderfassungssensorik der Arbeitsmaschine liegt. Auf das genannte Beispiel bezogen, könnte ein unbemanntes Fluggerät so bspw. den Detektionsbereich bis in eine Entfernung von 10 m vor der Arbeitsmaschine vergrößern, wenn das unbemannte Fluggerät bspw. eine ähnliche oder gleiche Umfelderfassungssensorik aufweist wie die bordeigene Umfelderfassungssensorik der Arbeitsmaschine.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Erfassen von Umfelddaten in einem Umfeld vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bezüglich einer Fahrrichtung, vorzugsweise Vorwärtsfahrrichtung, der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Im Bereich vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine besteht das größte Gefahrenpotenzial, da dieser von der Arbeitsmaschine noch überfahren wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Erfassen von Umfelddaten für eine geplante Fahrspur und/oder für eine gesamte Arbeitsbreite der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Der Bereich des zu erfassenden Umfelds kann somit zweckmäßig auf den relevanten Gefahrenbereich eingeschränkt werden. Dies kann beispielsweise die Verarbeitung der Daten aufgrund einer verringerten Datenmenge beschleunigen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ermittelt, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine ein Bodenbereich des Umfelds ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde. Die Überwachung des Bodenbereichs ermöglicht insbesondere die Erkennung von Hindernissen mit geringer Höhe, wie zum Beispiel kleine Tiere oder im Feld liegende Personen.
Alternativ oder zusätzlich wird ermittelt, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine ein Bereich bis zu einer vorgegebenen Höhe, vorzugsweise einer Maximalhöhe der Arbeitsmaschine, über einem Boden des Umfelds ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde. Damit kann die gesamte Höhe der Arbeitsmaschine, die mit einem Hindernis kollidieren könnte, sicher überwacht werden.
In einer Ausführungsform erstreckt sich die Entfernung bis zu einem Gipfel einer Hügelkuppe, wenn die Hügelkuppe einen dahinterliegenden Bereich des Umfelds verdeckt. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Entfernung beispielsweise bis zu einem in den Umfelddaten erkannten Objekt erstrecken, wenn das Objekt einen dahinterliegenden Bereich des Umfelds verdeckt. In anderen Worten, der verdeckte Bereich entspricht einer Unterbrechung in den erfassten Umfelddaten, sodass sich die ermittelte Entfernung bis zu der Unterbrechung erstreckt.
Es ist möglich, dass die Umfelderfassungssensorik derart ausgebildet ist, dass auch bei vorausliegenden Bergkuppen/Hügelkuppen oder dgl. ein Mindestbereich im Umfeld überwachbar ist, z.B. unter Verwendung von einem vorauseilenden unbemannten Fluggerät als Teil der Umfelderfassungssensorik. Es ist auch möglich, die Umfelderfassungssensorik zumindest teilweise möglichst hoch an der Arbeitsmaschine anzuordnen, z.B. dachseitig oder darüber hinaus mittels einer Verlängerungs- bzw. Erhöhungsvorrichtung (z.B. ein Vertikalträger oder -stab).
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ein Ermitteln einer Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, auf. Vorzugsweise kann das autonome Betreiben zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Größe der Unterbrechung abhängen. Beispielsweise können sehr kleine Unterbrechungen zu nur sehr kleinen oder gar keinen Anpassungen des autonomen Betriebs der Arbeitsmaschine führen.
In einer Ausführungsvariante weist das autonome Betreiben ein Anpassen einer maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine auf. Vorzugsweise kann die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender ermittelter Entfernung zunehmen und/oder mit abnehmender ermittelter Entfernung abnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, abnehmen und/oder mit abnehmender Größe der Unterbrechung zunehmen. Damit kann sichergestellt werden, dass die Arbeitsmaschine im autonomen Betrieb nicht auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden kann, bei der gegebenenfalls ein Bremsweg nicht mehr ausreichen würde, um die Arbeitsmaschine sicher anzuhalten, wenn sich herausstellt, dass sich ein Hindernis im Bereich der Unterbrechung befand.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das autonome Betreiben ein Anpassen einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine auf. Vorzugsweise kann die aktuelle Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender ermittelter Entfernung zunehmen und/oder mit abnehmender ermittelter Entfernung abnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, abnehmen und/oder mit abnehmender Größe der Unterbrechung zunehmen. So kann die aktuelle Fahrgeschwindigkeit beispielsweise direkt auf den zu gegebenenfalls notwendigen Bremsweg angepasst werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist das autonome Betreiben ein Stoppen einer Pflanzen- und/oder Bodenbehandlung, ein Anhalten und/oder ein Stilllegen der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine auf, wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und/oder eine Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Umfelderfassungssensorik eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung, vorzugsweise mit einem Fischaugenobjektiv und/oder einer Wärmebildkamera, auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Umfelderfassungssensorik ein unbemanntes Fluggerät (zum Beispiel eine Drohne) auf, das der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zugeordnet ist und ein Umfeld der Arbeitsmaschine erfasst. Vorzugsweise kann das unbemannte Fluggerät eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung tragen. Das unbemannte Fluggerät kann eine Flexibilität bei der Überwachung des Umfelds der Arbeitsmaschine erhöhen und beispielsweise zielgerichtet zum Überwachen von Bereichen, in den Unterbrechungen in den erfassten Umfelddaten liegen, eingesetzt werden.
Es ist möglich, dass die Umfelderfassungssensorik zwei oder mehr unbemannte Fluggeräte aufweist. Bspw. kann so ein Sichtfeld bzw. Detektionsbereich der Umfelderfassungssensorik vergrößert, z.B. verbreitert oder verlängert, werden.
In einer Weiterbildung weist das Verfahren ein Anpassen eines Betriebs, vorzugsweise einer Position (zum Beispiel einer Relativposition zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine), des unbemannten Fluggeräts, auf, sodass die Entfernung, bis in die das Umfeld ohne räumliche Unterbrechung erfasst wird, vergrößert wird, vorzugsweise wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ein Anpassen eines Betriebs, vorzugsweise einer Position (zum Beispiel einer Relativposition zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine), des unbemannten Fluggeräts auf, sodass ein Bereich des Umfelds, in dem sich eine Unterbrechung befindet, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, von dem unbemannten Fluggerät erfasst wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ein Positionieren des unbemannten Fluggeräts derart auf, dass die Umfelddaten für eine gesamte Arbeitsbreite der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine erfasst werden.
In einer Ausführungsvariante erfasst die Umfelderfassungssensorik ein Umfeld in einem Winkelbereich von 360° um die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine herum. Alternativ kann die Umfelderfassungssensorik beispielsweise ein Umfeld in einem Winkelbereich von kleiner oder gleich 270° oder 180° um die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine erfassen, vorzugsweise bezüglich einer Vorwärtsfahrtrichtung der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Umfelderfassungssensorik mehrere Sensorvorrichtungen auf, deren erfasste Umfelddaten zur Ermittlung der Entfernung und/oder einer Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die Entfernung erstreckt, fusioniert werden. Die Sensorfusion ermöglicht eine Vergrößerung des unterbrechungsfrei erfassbaren Bereichs des Umfelds der Arbeitsmaschine.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Umfelderfassungssensorik dazu ausgebildet, Wärmequellen im Umfeld, Umrisse oder Konturen im Umfeld und/oder Bewegungen im Umfeld zu erkennen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine dazu ausgebildet, in einem vorgegebenen räumlichen Arbeitsbereich entlang eines vorgegebenen Bewegungspfads, vorzugsweise aufweisend eine Mehrzahl von parallelen Bahnen oder Spuren, autonom zu fahren, vorzugsweise mit Vorgabe einer maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit und/oder vorzugsweise mit Durchführen einer der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zugeordneten Boden- und/oder Pflanzenbehandlung an vorgegebenen Positionen entlang des Bewegungspfads.
Die Erfindung betrifft auch eine (teil- oder voll-)autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, die eine Umfelderfassungssensorik aufweist. Die Arbeitsmaschine weist zudem eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren wie hierin offenbart auszuführen. Die Arbeitsmaschine ermöglicht die Erzielung der gleichen Vorteile, wie bereits für das Verfahren beschrieben.
Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinheit“ auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ bzw. „Steuern mit Rückkopplung“ umfasst sein.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine;
2 eine schematische Draufsicht auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche, auf der eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine betrieben wird;
3 eine schematische Draufsicht auf eine weitere landwirtschaftliche Nutzfläche, auf der eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine betrieben wird; und
4 eine schematische Darstellung eines Betriebs einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die 1 zeigt eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 in Form einer selbstfahrenden autonomen Feldspritze. Die Feldspritze kann flüssige Medien, z. B. Dünger, Pflanzenschutzmittel oder dgl., über ein Behandlungsgerät (Arbeitsgerät) 12 in Form eines Verteilgestänges (Spritzgestänges) auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche verteilen.
Es ist möglich, dass die Arbeitsmaschine 10 nicht selbstfahrend ausgeführt ist, sondern bspw. von einem angetriebenen Fahrzeug, z. B. einem Traktor, bewegt, vorzugsweise gezogen, wird. Es ist auch möglich, dass die Arbeitsmaschine 10 ein alternatives oder zusätzliches Behandlungsgerät 12 zur Boden und/oder Pflanzenbehandlung aufweist.
Zum Beispiel kann die Arbeitsmaschine 10 alternativ als ein Düngerstreuer oder eine Saatmaschine ausgeführt sein. Die Arbeitsmaschine 10 kann gemäß einer alternativen Ausführungsvariante auch eine Maschine zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat sein und bspw. ein Behandlungsgerät 12 zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat von landwirtschaftlichem Saatgut, Dünger oder dergl. umfassen. Die Arbeitsmaschine 10 kann auch ein autonomes Trägerfahrzeug sein, an welchem wiederum Bodenbearbeitungswerkzeuge, Säschare oder Spritzgestänge oder dergl. angebaut werden können. Die Arbeitsmaschine 10 kann auch ein für die Landwirtschaft geeignetes Zugfahrzeug (z. B. Traktor) sein oder aufweisen. An das Zugfahrzeug kann wiederum eine Maschine zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat oder zur Verteilung von Pflanzenschutzmittel angebaut werden oder mittels diesem über eine Ackerfläche gezogen werden. Auch könnte die Arbeitsmaschine 10 eine Erntemaschine wie bspw. ein Feldhäcksler oder Mähdrescher oder dergl. sein. Generell kann die Arbeitsmaschine 10 somit jegliche Arbeitsmaschine sein, welche für den landwirtschaftlichen Einsatz geeignet ist.
Die Arbeitsmaschine 10 kann auch manuell gesteuert werden, bspw. mittels einer Fernbedienung und/oder mittels eines an der Arbeitsmaschine 10 vorhandenen Bedienfeldes. Manuell eingegebene Befehle können vorrangig vor autonom erzeugten Befehlen verarbeitet werden. Ein Beispiel für einen derartigen manuellen Befehl kann bspw. ein Not-Aus sein.
Die Arbeitsmaschine 10 weist eine Steuereinheit 14 auf. Die Steuereinheit 14 kann die Arbeitsmaschine 10 in einem vorgegebenen räumlichen Arbeitsbereich entlang eines vorgegebenen Bewegungspfads, vorzugsweise aufweisend eine Mehrzahl von parallelen Bahnen oder Spuren, autonom fahren.
Zur Verdeutlichung zeigen die 2 und 3 beispielhafte Bewegungspfade B in einem vorgegebenen räumlichen Arbeitsbereich A. Der Arbeitsbereich A ist eine landwirtschaftliche Nutzfläche bzw. Ackerfläche, wie bspw. eine Fläche zum Anbau von Getreide. Der Arbeitsbereich A ist durch eine (Feld-)Grenze G nach außen hin begrenzt.
Der Bewegungspfad B wird vor Beginn der Arbeit bspw. mittels eines Spurplanungstools vorgegeben. Im Betrieb bewegt sich die Arbeitsmaschine 10 dann entlang des vorgegebenen Bewegungspfads B. Der Bewegungspfad B kann so geplant sein, dass die jeweils optimalen Fahrspuren für die Arbeitsmaschine 10 vorgegeben werden, z. B. um zweckmäßig vorzugeben, in welcher Reihenfolge der Arbeitsbereich A befahren werden soll. Durch eine derartige Spurplanung können bspw. Hindernisse entsprechend in der Planung des Bewegungspfads B berücksichtigt werden. Der Bewegungspfad B kann auch derartig vorgegeben werden, dass doppelte Überfahrten von Teilabschnitten des Arbeitsbereichs A zumindest weitgehend unterbunden werden. Derartige Spurplanungstools können bspw. an eine Technik angelehnt sein, die als sogenanntes „Controlled Traffic Farming (CTF)“ bekannt ist.
Neben dem Bewegungspfad B kann zudem bspw. noch vorgegeben werden, mit welcher Fahrgeschwindigkeit sich die Arbeitsmaschine 10 an welcher Stelle des Arbeitsbereichs A autonom bewegen darf oder soll. Es kann bspw. auch vorgegeben werden, wo (Position) und/oder wie (z.B. Intensität) das jeweilige Behandlungsgerät 12 entlang des Bewegungspfads B zu betreiben ist (z.B. Verteilung von Verteilgut, Ernte von Erntegut oder dgl.).
Es ist möglich, dass zur Versorgung der Arbeitsmaschine 10 mit Energie (z. B. elektrische Energie oder Treibstoff) und/oder zur Versorgung des Behandlungsgeräts 12 ein Versorgungsfahrzeug 16 vorgesehen ist. Das Versorgungsfahrzeug 16 kann bspw. die jeweils zu verteilenden Verteilgüter in flüssiger und/oder fester (insbesondere granularer) Form bereitstellen. Die Arbeitsmaschine 10 kann, wenn gewünscht, autonom zu dem Versorgungsfahrzeug 16 gefahren werden (siehe 2). Die Arbeitsmaschine 10 kann den Weg zum Versorgungsfahrzeug 16 mit der gleichen oder einer anderen Fahrgeschwindigkeit zurücklegen, wie bei der Arbeit im Arbeitsbereich A. Das Behandlungsgerät kann für die Fahrt zum Versorgungsfahrzeug 16 in eine Transportstellung bewegt werden, z. B. eingeklappt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Versorgungsfahrzeug 16 (voll- oder teil-)autonom zur Arbeitsmaschine 10 gefahren werden. Bspw. kann einem Fahrer des Versorgungsfahrzeugs 16 eine Versorgungsposition angezeigt werden, an der die Arbeitsmaschine 10 für die Versorgung anzutreffen ist.
Es ist möglich, dass bspw. mittels der Steuereinheit 14 im Betrieb eine Position, an der der Arbeitsvorgang der Arbeitsmaschine 10 unterbrochen wird, abgespeichert wird. Nach der Versorgung mittels des Versorgungsfahrzeugs 16 kann die Arbeitsmaschine 10 diese Position wieder anfahren und ihren Weg entlang des Bewegungspfads B fortsetzen. Die hierfür gefahrenen Routen müssen nicht identisch sein.
Es ist zudem möglich, dass die Arbeitsmaschine 10 ein System zur Restmengenüberwachung aufweist. D.h., es kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine 10 bspw. füllstandsüberwachende Sensoren (z. B. ein Wiegesystem, Durchflusssystem oder dergl.) aufweist, mittels denen jeweils ermittelbar ist, bspw. wieviel Verteilgut noch in der Arbeitsmaschine 10 vorhanden ist. Die Steuereinheit 14 kann nun ermitteln, wie lange das Verteilgut noch ausreicht, d.h. welche Fahrtstrecke noch zurückgelegt werden kann. Anhand dieser Auswertung kann die Arbeitsmaschine 10 bspw. anschließend derart gesteuert werden, dass eine Route bzw. ein Streckenabschnitt bearbeitet wird, für welchen die Ausbringmenge noch ausreichend ist, oder die Arbeitsmaschine 10 wird direkt zum Versorgungsfahrzeug 16 bewegt, ohne dass ein weiterer Streckenabschnitt begonnen wird.
Das beschriebene Verfahren zur Versorgung der Arbeitsmaschine 10 mittels des Versorgungsfahrzeugs 16 kann gleichermaßen analog auch für Service-Arbeiten verwendet werden. Bspw. kann bei einer durchzuführenden Servicemaßnahme an der Arbeitsmaschine 10 der optimale Bewegungspfad zu einem stationären oder mobilen „Service-Punkt“ ermittelt werden, z. B. von der Steuereinheit 14. Gleiches gilt auch für Störungen an der Arbeitsmaschine 10. Bei Störungen kann wiederum mittels der Steuereinheit 14 eine Auswertung dahingehend erfolgen, ob die Arbeitsmaschine 10 überhaupt noch zum „Service-Punkt“ bewegt werden kann oder nicht.
Es wird erneut auf die 1 Bezug genommen. Zur Navigation entlang des vorgegebenen Bewegungspfads B weist die Arbeitsmaschine 10 eine Positionsbestimmungsvorrichtung 18 auf. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 18 kann bspw. eine satellitengestützte (globale) Positionsbestimmungsvorrichtung (z.B. GPS-Positionsbestimmungsvorrichtung, eine Galileo-Positionsbestimmungsvorrichtung, eine Glonass-Positionsbestimmungsvorrichtung oder eine Beidou-Positionsbestimmungsvorrichtung) sein. Es ist auch möglich, dass die Positionsbestimmungsvorrichtung 18 eine lokale Positionsbestimmungsvorrichtung ist, die bspw. vorbestimmte Landmarken (Pfosten oder dergleichen), deren Positionen bekannt sind, erfassen kann. Aus einem Abstand und/oder einer Winkellage der Arbeitsmaschine 10 zu den erfassten Landmarken kann eine aktuelle Position der Arbeitsmaschine 10 ermittelt werden.
Die Arbeitsmaschine 10 weist eine Umfelderfassungssensorik 20 zur Überwachung des Umfelds der Arbeitsmaschine 10 auf. Die Umfelderfassungssensorik 20 kann bspw. eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung aufweisen. Die Umfelderfassungssensorik 20 kann wie gewünscht an der Arbeitsmaschine 10 positioniert sein, z. B. verteilt an mehreren Seiten oder nur an einer Frontseite. Die Umfelderfassungssensorik 20 ist so angeordnet, dass sie in der Lage ist, das Umfeld bis angrenzend an die Arbeitsmaschine 10 zu erfassen. Zweckmäßig ist die Umfelderfassungssensorik 20 dazu ausgebildet, Wärmequellen im Umfeld, Umrisse oder Konturen im Umfeld und/oder Bewegungen im Umfeld zu erkennen.
Die Umfelderfassungssensorik 20 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante aus mindestens drei Sensorvorrichtungen gebildet sein, aufweisend eine Radarvorrichtung, Normal- oder Objektkameras und Kameras mit Fischaugenobjektiv, die derartig insbesondere an der Arbeitsmaschine 10 angeordnet sind, dass die jeweiligen Gefährdungsbereiche der Arbeitsmaschine 10 überwacht bzw. erfasst werden können. Ergänzend kann eine Laserscanner-Vorrichtung umfasst sein, die insbesondere einen Bereich in Vorwärtsfahrrichtung vor der Arbeitsmaschine 10 erfasst.
Die Umfelderfassungssensorik 20 kann zweckmäßig dazu angeordnet sein, ein Umfeld vor der Arbeitsmaschine 10 zu erfassen. Die Umfelderfassung erfolgt bspw. für eine geplante Fahrspur und/oder für eine gesamte Arbeitsbreite der Arbeitsmaschine 10. Zweckmäßig erfolgt die Umfelderfassung so, dass die Fahrspuren und/oder die gesamte Arbeitsbreite der Arbeitsmaschine 10 insbesondere auf Personen, Tiere oder Hindernisse oder dergl. überwacht werden. Die Umfelderfassungssensorik 20 kann derartig ausgebildet sein, Bereiche der Arbeitsmaschine 10 zu überwachen, welche mit einer Bodenfläche des Umfelds bzw. der Umgebung in Kontakt stehen. Bspw. kann es bei einer Pflanzenschutzspritze ggf. ausreichend sein, wenn nur die Räder (die in Bodenkontakt stehen) auf Personen überwacht werden, wohingegen bei Saatmaschinen oder Bodenbearbeitungsmaschinen die gesamte Arbeitsbreite überwacht wird.
Es ist auch möglich, dass ein anderer oder größerer Winkelbereich um die Arbeitsmaschine 10 herum überwacht wird, z. B. kleiner oder gleich 360°, 270° oder 180°.
Die Umfelderfassungssensorik 20 erfasst Umfelddaten. Die Umfelddaten werden zu der Steuereinheit 14 übertragen. Die Steuereinheit 14 wertet die Umfelddaten aus, um den Betrieb der Arbeitsmaschine 10 an die Umfelddaten anzupassen.
Eine Besonderheit der Auswertung der Umfelddaten durch die Steuereinheit 14 liegt darin, dass ermittelt wird, bin in welche Entfernung bzw. bis in welchen Abstand zur Arbeitsmaschine 10 das Umfeld räumlich unterbrechungsfrei bzw. stetig von der Umfelderfassungssensorik 20 erfasst wurde. Der hier relevante Bereich ist vor allem der Bodenbereich des Umfelds und der darüber liegende Bereich bis vorzugsweise zu einer Maximalhöhe der Arbeitsmaschine 10. Umgebungsbedingungen, die zumindest teilweise in den Unterbrechungen liegen, können nämlich nicht oder nicht vollständig überwacht werden, sodass in den Umfelddaten ein oder mehrere „blinde Flecken“ vorhanden sein können. In 4 ist eine derartige Situation dargestellt, bei der nach der Hügelkuppe kein Bodenbereich des Umfelds mehr erfassbar ist. Hindernisse mit geringer Höhe, die sich hinter der Hügelkuppe befinden, könnten so ggf. nicht erfasst werden.
Bspw. könnten große Objekte im Vordergrund der Umfelddaten kleinere Objekte im Hintergrund verdecken. Derartige Objekte können bspw. mittels bestimmter Algorithmen, z.B. Bilderkennungsalgorithmen, erkannt werden. Es ist auch möglich, dass bspw. bei der Arbeit an einem Hügel der Gipfel des Hügels den dahinterliegenden Bereich verdeckt oder die Arbeitsmaschine 10 so geneigt ist, dass das nutzbare Sichtfeld der Umgebungserfassungssensorik 20 eingeschränkt ist (vgl. 4). Beim Überfahren von Kuppen kann das unterbrechungsfrei erfassbare Umfeld anders sein als auf einer ebenen Fläche. Insbesondere kann sich das durch die Umfelderfassungssensorik unterbrechungsfrei erfassbare Umfeld bei Kuppen oder Hanglagen gegenüber einer Bodenfläche in dessen Höhe verringern oder erhöhen, so dass bspw. nur noch Personen, Hindernisse etc. erfasst werden können, die eine bestimmte Mindestgröße bzw. Mindesthöhe aufweisen.
Die ermittelte Entfernung gib somit an, bis in welchen Abstand zur Arbeitsmaschine 10 das Umfeld entsprechend dem jeweiligen Sichtfeld der Umfelderfassungssensorik 20 vollständig erfasst wurde. In Abhängigkeit der ermittelten Entfernung wird der autonome Betrieb der Arbeitsmaschine 10 automatisch angepasst.
Zweckmäßig kann in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung eine Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 durch die Steuereinheit 14 angepasst werden. Bspw. kann eine von dem Spurplanungstool vorgegebene, zulässige Maximalfahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 für den autonomen Betrieb oder eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 im autonomen Betrieb angepasst werden. Die autonome Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 kann groß sein, wenn der Zahlenwert der ermittelten Entfernung groß ist. Die autonome Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 kann klein sein, wenn der Zahlenwert der ermittelten Entfernung klein ist. Es ist möglich, dass die Anpassung der Fahrgeschwindigkeit entsprechend einer vorgegebenen Zuordnung (zum Beispiel Tabelle, Kennfeld oder Formel) erfolgt. Die vorgegebene Zuordnung gibt für eine Mehrzahl von möglichen ermittelten Entfernungen eine jeweilige (maximal zulässige und/oder aktuelle) Fahrgeschwindigkeit an.
Alternativ oder zusätzlich zum Anpassen der Fahrgeschwindigkeit können andere Betriebsparameter der Arbeitsmaschine 10 in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung angepasst werden. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine 10 angehalten oder stillgesetzt werden, wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Es kann auch das Behandlungsgerät 12 gestoppt werden, wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Es ist auch möglich, dass eine Größe der Unterbrechung in den Umfelddaten ermittelt wird, wobei zweckmäßig diejenige Unterbrechung betrachtet wird, an der die ermittelte Entfernung endet bzw. bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt. Eine kleine räumliche Unterbrechung kann zu einem kleinen automatischen Eingriff in den autonomen Betrieb der Arbeitsmaschine 10 führen, z. B. Absenken der Fahrgeschwindigkeit. Eine große räumliche Unterbrechung kann hingegen bspw. zu einem Anhalten oder Stillsetzen der Arbeitsmaschine 10 führen.
Sofern die Umfelderfassungssensorik 20 mehrere Sensorvorrichtungen aufweist, kann die Steuereinheit 14 die erfassten Umfelddaten von den mehreren Sensorvorrichtungen zunächst fusionieren. Die so fusionierten erfassten Umfelddaten können von der Steuereinheit 14 dann im Hinblick auf die zu ermitteln Entfernung und/oder die zu ermittelnde Größe der Unterbrechung ausgewertet werden.
Die Umfelderfassungssensorik 20 kann auch bspw. zwei (redundante) Sensorvorrichtungen aufweisen, die gleich ausgeführt sind. Die Sensorvorrichtungen müssten daher gleiche Messergebnisse oder innerhalb vorgebbarer Toleranzbereiche liegende Messergebnisse liefern. Sofern dies nicht der Fall ist, kann wiederum darauf geschlossen werden, dass bspw. eine (oder beide) Sensorvorrichtungen nicht richtig funktionieren. In einem solchen Fall kann die Arbeitsmaschine 10 bspw. stillgesetzt oder in einen sicheren Zustand überführt werden.
Die Umfelderfassungssensorik 20 kann auch mehrere Sensorvorrichtungen aufweisen, die unterschiedliche Messeigenschaften aufweisen, wodurch vorzugsweise insbesondere unterschiedliche physikalische Eigenschaften des Umfelds erfasst werden können.
Die Umfelderfassungssensorik 20 kann zumindest teilweise fest an der Abreitmaschine 10 angebracht ein. Die Umfelderfassungssensorik 20 der Arbeitsmaschine 10 kann auch ein unbemanntes Fluggerät (eine Drohne) 22 aufweisen. Das unbemannte Fluggerät 22 kann bspw. eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung zum Überwachen des Umfelds der Arbeitsmaschine 10 tragen.
Das unbemannte Fluggerät 22 kann mit der Steuereinheit 14 in Kommunikationsverbindung stehen. Die Kommunikation zwischen dem unbemannte Fluggerät 22 und der Steuereinheit 14 kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Kommunikation kann insbesondere zweikanalig bzw. redundant ausgeführt sein, wobei die zwei Kanäle zudem gleich oder unterschiedlich ausgeführt sein können. Wenn die Steuereinheit 14 unterschiedliche Daten über die redundanten Kanäle empfängt, kanndiese die Arbeitsmaschine 10 bspw. in Stillstand versetzen.
Das unbemannte Fluggerät 22 kann zumindest einen Teil der Umfelddaten erfassen. Zweckmäßig wird das unbemannte Fluggerät 22 so gesteuert, dass es die Umfelddaten für eine gesamte Arbeitsbreite der Arbeitsmaschine 10 vor der Arbeitsmaschine 10 erfasst. Das unbemannte Fluggerät 22 kann dazu verwendet werden, den unterbrechungsfrei erfassten Bereich des Umfelds zu vergrößern. So kann beispielsweise eine Position des unbemannten Fluggeräts 22 derart angepasst werden, dass der Bereich, in dem die ermittelte Unterbrechung in den erfassten Umfelddaten liegt, von dem unbemannten Fluggerät 22 erfasst wird. Folglich liegt in diesem Bereich nach kurzer Positionsanpassung des unbemannten Fluggeräts 22 keine Unterbrechung mehr vor. Die Entfernung, bis zu der das Umfeld der Arbeitsmaschine 10 unterbrechungsfrei erfasst wird, vergrößert sich dementsprechend.
Es kann vorgesehen sein, das auf einem Arbeitsbereich A zwei oder mehr landwirtschaftliche autonome Arbeitsmaschine 10 arbeiten (z. B. unabhängig voneinander oder koordiniert). Das unbemannte Fluggerät 22 kann zur Umfelderfassung für die zwei oder mehr landwirtschaftlichen Fahrzeuge eingesetzt werden, zum Beispiel gleichzeitig, abwechselnd oder je nach Anforderung. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr unbemannte Fluggeräte 22 vorhanden sind, welche einer oder mehreren Arbeitsmaschinen 10 zugeordnet sein können.
Es ist möglich, dass das unbemannte Fluggerät 22 auch derart betrieben wird, dass es bezüglich der Arbeitsmaschine 10 auch diejenigen Bereiche überwacht, die nicht mittels an der Arbeitsmaschine 10 angebrachter Umgebungserfassungssensorik überwacht werden können, bspw. weil an bestimmten Bereichen der Arbeitsmaschine 10 eine Positionierung der Sensorvorrichtung nur schwierig oder unmöglich ist.
Typischerweise fliegt das unbemannte Fluggerät 22 in Fahrtrichtung vor der Arbeitsmaschine 10. Das unbemannte Fluggerät 22 ist zweckmäßig so zur Arbeitsmaschine 10 positioniert, dass die Arbeitsmaschine 10 bspw. bei einer Personen-, Tier- oder Hinderniserkennung noch sicher zum Stillstand kommen kann oder in einen sicheren Zustand überführt werden kann. Der Stillstand hängt u.a. vom Bremsweg und von der Reaktionszeit, bis der Bremsvorgang eingeleitet wird, ab. Wird die Arbeitsmaschine 10 bspw. mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h (v0=5,56 m/s) bewegt, weist eine Bremsverzögerung von 5 m/s² (abw) sowie eine (Erfassungs- und Auswerte-)Reaktionszeit von 0,5 s (trz) auf, so kann sich ein Weg bis zum Stillstand von rd. 5,86 m ergeben (= v0*trz+v0^2/2*abw). Dementsprechend kann das unbemannte Fluggerät 22 bspw. so zur Arbeitsmaschine 10 positioniert werden, dass das Umfeld der Arbeitsmaschine 10 vom unbemannten Fluggerät 22 bis zu einem Mindestabstand von 5,86 m vor der Arbeitsmaschine 10 erfasst wird. Die Berechnung verwendet u.a. die Annahme, dass sich bspw. eine Person oder ein Tier nicht bewegt, insbesondere nicht in Richtung des landwirtschaftlichen Fahrzeugs bewegt.
Um ein Sicherheitslevel bspw. noch weiter zu erhöhen, kann zudem eine Berücksichtigung von Bewegungen von Personen oder Tieren vorgesehen sein. Der zu überwachende Mindestabstand kann um einen Schutz- oder Sicherheitsbereich bzw. -aufschlag ergänzt werden. Bspw. kann der Schutzbereich bspw. gemäß der ISO 13855 berechnet werden.
Zusätzlich kann neben dem Mindestabstand und dem Schutzbereich noch ein weiterer zusätzlicher Bereich mitberücksichtigt werden, sodass der so angepasste Mindestabstand nochmals z. B. 10 % oder 20 % größer sein kann als die Summe aus Mindestabstand und Sicherheitsbereich. Wird der (angepasste) Mindestabstand bspw. unterschritten, kann bei der Arbeitsmaschine 10 ein direkter Stillstand eingeleitet oder die Arbeitsmaschine 10 in einen sicheren Zustand überführt werden.
Es ist möglich, dass der (angepasste) Mindestabstand vereinfacht einem Abstand in Meter, der gleich zum Zahlenwert der Fahrgeschwindigkeit in km/h ist, entspricht, d.h. z.B. Geschwindigkeit 20 km/h = Mindestabstand 20 m. Der Mindestabstand kann bspw. auch 10 % größer oder kleiner oder 25 % größer oder kleiner oder 50 % größer oder kleiner sein.
Die Arbeitsmaschine 10 kann zweckmäßig in mindestens zwei Betriebsmodi betrieben werden: einem manuellen Betriebsmodus und einem autonomen Betriebsmodus. Im manuellen Betriebsmodus erfolgt eine Bedienung, die zu Bewegungen und Arbeiten der Arbeitsmaschine 10 führt, auf Basis von manuellen Bedienvorgaben durch eine Bedienperson, z.B. mittels einer Fernbedienung. Im autonomen Betriebsmodus wird die Arbeitsmaschine 10 (teil- oder voll-)autonom von der Steuereinheit 14 gesteuert, insbesondere auf Basis von mittels des Spurplanungstools vorgegebenen Sollvorgaben. Eine Aktivierung des autonomen Betriebsmodus kann an bestimmte Bedingungen geknüpft sein: z.B. keine Hindernisse im Umfeld der Arbeitsmaschine 10, Sichtfeld der Umfelderfassungssensorik 20 für gewünschte Fahrgeschwindigkeit ausreichend und/oder aktuelle Position der Arbeitsmaschine 10 ausreichend genau erfasst.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z.B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste

10: Autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
12: Behandlungsgerät
14: Steuereinheit
16: Versorgungsfahrzeug
18: Positionsbestimmungsvorrichtung
20: Umfelderfassungssensorik
22: Unbemanntes Fluggerät (Teil der Umfelderfassungssensorik)
A: Arbeitsbereich
B: Bewegungspfad
G: Grenze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018108024 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 12100 [0003]
ISO 13849 [0003]
ISO 25119 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10), aufweisend: Erfassen von Umfelddaten im Umfeld der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) durch eine Umfelderfassungssensorik (20) der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10); Auswerten der erfassten Umfelddaten derart, dass ermittelt wird, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) das Umfeld ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde; und autonomes Betreiben der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Erfassen von Umfelddaten in einem Umfeld vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) bezüglich einer Fahrrichtung, vorzugsweise Vorwärtsfahrrichtung, der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) erfolgt; und/oder das Erfassen von Umfelddaten für eine geplante Fahrspur und/oder für eine gesamte Arbeitsbreite der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: ermittelt wird, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) ein Bodenbereich des Umfelds ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde; und/oder ermittelt wird, bis in welche Entfernung zur autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) ein Bereich bis zu einer vorgegebenen Höhe, vorzugsweise einer Maximalhöhe der Arbeitsmaschine (10), über einem Boden des Umfelds ohne räumliche Unterbrechung erfasst wurde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: sich die Entfernung bis zu einem Gipfel einer Hügelkuppe erstreckt, wenn die Hügelkuppe einen dahinterliegenden Bereich des Umfelds verdeckt; und/oder sich die Entfernung bis zu einem in den Umfelddaten erkannten Objekt erstreckt, wenn das Objekt einen dahinterliegenden Bereich des Umfelds verdeckt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: Ermitteln einer Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, wobei vorzugsweise: das autonome Betreiben zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten Größe der Unterbrechung abhängt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das autonome Betreiben ein Anpassen einer maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) aufweist, wobei vorzugsweise: die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender ermittelter Entfernung zunimmt und/oder mit abnehmender ermittelter Entfernung abnimmt; und/oder die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, abnimmt und/oder mit abnehmender Größe der Unterbrechung zunimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das autonome Betreiben ein Anpassen einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) aufweist, wobei vorzugsweise: die aktuelle Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender ermittelter Entfernung zunimmt und/oder mit abnehmender ermittelter Entfernung abnimmt; und/oder die aktuelle Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, abnimmt und/oder mit abnehmender Größe der Unterbrechung zunimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das autonome Betreiben ein Stoppen einer Pflanzen- und/oder Bodenbehandlung, ein Anhalten und/oder ein Stilllegen der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) aufweist, wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und/oder eine Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Umfelderfassungssensorik (20) eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung, vorzugsweise mit einem Fischaugenobjektiv und/oder einer Wärmebildkamera, aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Umfelderfassungssensorik (20) ein unbemanntes Fluggerät (22) aufweist, das der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) zugeordnet ist und ein Umfeld der Arbeitsmaschine (10) erfasst, wobei das unbemannte Fluggerät (22) vorzugsweise eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanner-Vorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung trägt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend: Anpassen eines Betriebs, vorzugsweise einer Position, des unbemannten Fluggeräts (22), sodass die Entfernung, bis in die das Umfeld ohne räumliche Unterbrechung erfasst wird, vergrö-ßert wird, wenn die ermittelte Entfernung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet; und/oder Anpassen eines Betriebs, vorzugsweise einer Position, des unbemannten Fluggeräts (22), sodass ein Bereich des Umfelds, in dem sich eine Unterbrechung befindet, bis zu der sich die ermittelte Entfernung erstreckt, von dem unbemannten Fluggerät (22) erfasst wird; und/oder Positionieren des unbemannten Fluggeräts (22) derart, dass die Umfelddaten für eine gesamte Arbeitsbreite der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Umfelderfassungssensorik (20) ein Umfeld in einem Winkelbereich von 360° um die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) herum erfasst; oder die Umfelderfassungssensorik (20) ein Umfeld in einem Winkelbereich von kleiner oder gleich 270° oder 180° um die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) erfasst, vorzugsweise bezüglich einer Vorwärtsfahrtrichtung der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) vor der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Umfelderfassungssensorik (20) mehrere Sensorvorrichtungen aufweist, deren erfasste Umfelddaten zur Ermittlung der Entfernung und/oder einer Größe einer Unterbrechung, bis zu der sich die Entfernung erstreckt, fusioniert werden; und/oder die Umfelderfassungssensorik (20) dazu ausgebildet ist, Wärmequellen im Umfeld, Umrisse oder Konturen im Umfeld und/oder Bewegungen im Umfeld zu erkennen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) dazu ausgebildet ist, in einem vorgegebenen räumlichen Arbeitsbereich (A) entlang eines vorgegebenen Bewegungspfads (B), vorzugsweise aufweisend eine Mehrzahl von parallelen Bahnen oder Spuren, autonom zu fahren, vorzugsweise mit Vorgabe einer maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit und/oder vorzugsweise mit Durchführen einer der autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) zugeordneten Boden- und/oder Pflanzenbehandlung an vorgegebenen Positionen entlang des Bewegungspfads (B).
Autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10), aufweisend eine Umfelderfassungssensorik (20); und eine Steuereinheit (14), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.