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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug&sub1; vorzugsweise ein
landwirtschaftliches Fahrzeug, wie z. B. einen
Schlepper, mit einem ersten Sender/Empfänger, der mit einem
an einen Computer angeschlossenen zweiten
Sender/Empfänger und mindestens zwei stationären dritten
Sendern/Empfängern zum Orten und Leiten des Fahrzeuges
mittels des Computers zusammenwirkt, wobei der zweite
und die dritten Sender/Empfänger von dem Fahrzeug
entfernt angeordnet sind, und wobei das Fahrzeug außerdem
Steuerungen zu seinem Betrieb aufweist, die durch
Steuer- und Betätigungssignale des Computers
fernbetätigt werden.
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Ein derartiges Fahrzeug ist aus der US-A-4,939,522
bekannt. Der Empfänger, der an dem in dieser Druckschrift
beschriebenen Fahrzeug angebracht ist, wirkt mit
mindestens zwei mit Abstand voneinander angeordneten Sendern
und einem zentral angeordneten Datenerfassungssystem
oder einer Steuereinheit zusammen. Mittels dieser
Einheiten kann das Fahrzeug geortet und gesteuert werden.
Außerdem kann die Steuereinheit Steuersignale an das
Fahrzeug senden, die das Fahrzeug empfangen kann, wobei
an dem Fahrzeug Betätigungssysteme oder Steuerungen
vorgesehen sind, um das Fahrzeug zu lenken, zu
beschleunigen oder abzubremsen und dergleichen. Das in
der US-Druckschrift beschriebene Gesamtsystem kann zur
Steuerung von Flugzeugen, von Fahrzeugen im
Stadtbereich und von Transportfahrzeugen in Anlagen wie z. B.
Tagebau, Kaufhäusern, Flughäfen und dergleichen
eingesetzt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug
dieser Art vorzusehen, das bestimmte Funktionen
ausführen kann, insbesondere in der Landwirtschaft. Gemäß der
Erfindung ist das Fahrzeug der im Oberbegriff genannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß es weitere Steuerungen
aufweist, die durch weitere Steuer- und
Betätigungssignale des Computers fernbetätigt werden
und den Betrieb eines an das Fahrzeug angeschlossenen
Gerätes steuern.
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Das Fahrzeug, vorzugsweise ein unbemannter Raupen
schlepper, ist geeignet, ein Feld automatisch und ohne
Unterbrechung, insbesondere bei Tag und bei Nacht zu
bearbeiten.
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Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 die Wirtschaftsgebäude und eine
Landwirtschaftsparzelle, zwei darauf arbeitende Fahrzeuge mit Sendern
und vier stationäre Empfänger;
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Fig. 2 einen Empfänger mit einer Empfangs-Richtantenne
und einer Sendeantenne, die an einem Mast angebracht
sind und zur Kommunikation mit den Wirtschaftsgebäuden
dienen;
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Fig. 3 in Draufsicht einen Raupenschlepper und in
schematischer Darstellung das Zusammenwirken des Fahrzeuges
mit einem in den Wirtschaftsgebäuden befindlichen
Computer,
einem stationären Empfänger und einer
Fernsteuerung;
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Fig. 4 einen Computer und darüber ein Bildschirmgerät,
das ein zu bearbeitendes Feld mit einem darauf
arbeitenden Fahrzeug zeigt;
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Fig. 5 eine Fernsteuerung, mittels der das Fahrzeug zu
steuern und zu betätigen ist;
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die Fig. 6 und 7 einen Raupenschlepper mit front- und
heckseitig angeschlossenen Pflügen;
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Fig. 8 in schematischer Darstellung, wie der in den
Fig. 6 und 7 gezeigte Schlepper mit den Geräten
vorwärts und zurück über das Feld zu bewegen ist;
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die Fig. 9 und 10 einen Raupenschlepper mit heckseitig
angeschlossener Kreiselegge;
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die Fig. 11 und 12 einen Raupenschlepper mit heckseitig
angeschlossener Mähmaschine, und
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Fig. 13 in schematischer Darstellung, wie die in den
Fig. 9 bis 12 gezeigten Maschinen über das Feld zu
bewegen sind.
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Fig. 1 zeigt eine Parzelle mit Wirtschaftsgebäuden 1,
einem Wohnhaus und Scheunen. Die Parzelle ist in Boden
flächen 2 aufgeteilt, die einzeln bearbeitet werden
müssen, wobei zwei dieser Bodenf lächen von zugehörigen
landwirtschaftlichen Fahrzeugen 3 und 4 bearbeitet
werden, die durch Raupenschlepper mit einem oder mehreren
front- und/oder heckseitig angeschlossenen
landwirtschaftlichen
Geräten gebildet sind. Auf jedem der
Fahrzeuge 3 und 4 ist ein Sendesystem 5 mit einem Sender 6
und einer Sendeantenne 7 installiert (siehe Fig. 6, 7
und 9 bis 12). Die Antenne 7 ist eine
Rundstrahlantenne, so daß die von dem Sender erzeugte Strahlungs
charakteristik in allen Richtungen gleich ist. Das auf
jedem der Fahrzeuge 3 und 4 angeordnete Sendesystem 5
wirkt mit einem Empfangssystem zusammen, das aus
mehreren stationären Empfängern 8 besteht, die jeweils mit
einer drehbaren Richtantenne 9 versehen sind. In Fig. 1
ist jeder dieser mit der Empfangsantenne 9 versehenen
Empfänger 8 an einem Mast 10 nahe einer Ecke des
Grundstückes aufgestellt, und zwar an Positionen, die mit
den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet sind. Obwohl
das auf dem Fahrzeug 3, 4 angeordnete Sendesystem bei
der dargestellten Ausführungsform mit einem
Empfangssystem zusammenwirkt, das aus Empfängern mit
Empfangsantenne besteht, die an Positionen A, B, C
und D aufgestellt sind, können die Empfänger mit
Empfangsantenne, die an den Positionen B und C aufgestellt
sind, durch die an den Positionen E und F aufgestellten
Empfänger mit Empfangsantenne ersetzt werden, wenn das
zu bearbeitende Feld eine andere Größe hat. Der Winkel
zwischen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges 3, 4 in bezug
auf einen zugehörigen Empfänger 8 und einer festen
Bezugslinie kann mittels der drehbaren
Empfangs-Richtantenne 9 bestimmt werden. Zur Bestimmung der Position
des Fahrzeuges 3, 4 sind mindestens zwei dieser
Peilwinkel erforderlich, da die Abstände zwischen den ein
zelnen Empfängern bekannt sind. Da es jedoch vorkommen
kann, daß sich das Fahrzeug auf oder nahe der
Verbindungsgeraden zwischen zwei Empfängern befindet, ist zur
Bestimmung der Fahrzeugposition ein dritter Empfänger
wünschenswert. Eine genauere Positionsbestimmung ist
dadurch zu erzielen, daß noch weitere Empfänger auf
oder nahe der landwirtschaftlichen Parzelle installiert
werden. Die von den Empfängern ermittelten Winkelwerte
werden an einen Computer 11 übermittelt, der
vorzugsweise in einem Wirtschaftsgebäude 1 installiert ist
(siehe Fig. 11). Diese Übertragung von Winkelwerten
kann über Funk oder Draht erfolgen. Für die
Funkverbindung ist jeder Mast 10 mit einem Sender 12 und einer
Antenne 13 versehen, wobei vorzugsweise in demselben
Wirtschaftsgebäude, in dem auch der Computer 11
installiert ist, ein Empfänger 14 mit einer Antenne 15
angeordnet ist (siehe Fig. 3), der mittels des Senders 12
übermittelte Winkelwerte empfängt und an den Computer
11 weitergibt. Der Computer 11 leitet die Position des
Fahrzeuges 3, 4 aus zwei Winkelwerten und der
Entfernung zwischen den Empfängern ab, von denen die
Winkelwerte ermittelt worden sind. Eine Reihe von Werten für
die Positionskoordinaten des Fahrzeuges können in der
Weise ermittelt werden, daß jeweils zwei durch
benachbarte Empfänger ermittelte Winkelwerte mehrmals
miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise können die
Positionskoordinaten des Fahrzeuges 3, 4 anhand der
Ortungsdaten von den Empfängern an den Positionen A und
B, von den Empfängern an den Positionen B und C, von
den Empfängern an den Positionen C und D und anhand der
Ortungsdaten von den Empfängern an den Positionen A und
D ermittelt werden. Es sind also vier Paar
Positionskoordinaten des Fahrzeuges 3, 4 zu ermitteln, aus denen
mittels statistischer Verfahren die endgültigen
Positionskoordinaten des Fahrzeuges zu ermitteln sind.
Aufgrund der Fahrzeug-Positionskoordinaten, die jeweils
in dieser Weise von dem Computer ermittelt werden, kann
in dem Computer 11 die von dem Fahrzeug auf dem Feld
gefahrene Route berechnet und mit einer vorgegebenen
Route verglichen werden; etwaige Abweichungen werden
ermittelt, von dem Computer 11 in Steuersignale zur
Kurskorrektur umgewandelt und an das auf dem Feld
befindliche Fahrzeug 3, 4 gesandt. Die von dem Computer
11 erzeugten Steuersignale können durch einen Sender 16
im Wirtschaftsgebäude und die Antenne 15 gesendet
werden, wobei an dem Fahrzeug 3, 4 ein Empfänger 17 sowie
noch näher zu erläuternde Steuerungen vorgesehen sind,
um die von dem Computer 11 erzeugten automatischen
Steuersignale zu empfangen und zu verarbeiten und das
Fahrzeug entsprechend zu steuern.
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In Fig. 2 ist der Mast 10 gezeigt, an dem ein Empfänger
8 und ein Sender 12 zusammen mit einer drehbaren
Empfangs-Richtantenne 9 und einer Sendeantenne 13
angeordnet sind. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind
vier solcher Masten an oder nahe den Ecken der
landwirtschaftlichen Parzelle aufgestellt.
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In Fig. 3 ist das Fahrzeug 3 gezeigt, beispielsweise
ein Raupenschlepper, und in schematischer Darstellung
auch die Art und Weise, in der dieser Raupenschlepper
mit in einem Wirtschaftsgebäude angeordneten
Steuereinrichtungen sowie mit den verschiedenen Sendern und
Empfängern an oder nahe den Ecken der landwirtschaftlichen
Parzelle zusammenwirkt. Der Raupenschlepper hat einen
Sender/Empfänger 6, 17, der mit einem Sender/Empfänger
16, 14 zusammenwirkt, welcher entfernt angeordnet und
mit dem Computer 11 sowie den stationären
Sendem/Empfängern 12, 8 verbunden ist, von denen in
Fig. 3 nur einer gezeigt ist, wobei von dem Sender 6
zur Ermittlung der Positionskoordinaten des
Raupenschleppers 3 Signale S1 ausgesandt werden, die von dem
Empfänger 8 zu empfangen sind, und wobei von dem Sender
12 die von diesen Signalen S1 abgeleiteten
Peilwinkel S2 ausgesandt werden, die von dem Empfänger 14 zu
empfangen sind. Von dem Sender 16 können zum Ein- und
Ausschalten des Senders/Empfängers 12, 8
Schaltsignale S3 ausgesandt werden, die von dem Empfänger 8 zu
empfangen sind. Außerdem können von dem Sender 16 zum
Steuern und Betätigen des Raupenschleppers 3 und der an
ihn anzuschließenden Geräte Steuer- und
Betätigungssignale S4 ausgesandt werden, die von dem Empfänger 17 zu
empfangen sind. Des weiteren können von dem Sender 6
Informationen über den Raupenschlepper 3 enthaltende
Signale S5 ausgesandt werden, die von dem Empfänger 14
zu empfangen sind. Diese Informationen betreffen
Fahrzeugparameter wie z. B. die Drehzahlen des Motors und
der Zapfwelle(n), die verfügbare Kraftstoffmenge usw.
Zur Ermittlung dieser Fahrzeugparameter sind an dem
Raupenschlepper Meß- und Aufzeichnungseinrichtungen 18
vorhanden, die im folgenden näher erläutert sind.
Mittels nicht dargestellter Meßeinrichtungen werden über
Leitungen 19 und 20 Signale an die
Aufzeichnungseinrichtung 18 geliefert, die die Drehzahl des Motors und
die dem Motor zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge
anzeigen. Meßeinrichtungen 21 und 22 zum Messen der
Drehzahl der Zapfwellen 23 bzw. 24 liefern über die
Leitungen 25 bzw. 26 Signale an die
Aufzeichnungseinrichtung 18, die die Drehzahl der Zapfwellen
repräsentieren. Die von dem Empfänger 17 empfangenen
Steuer- und Betätigungssignale werden von der
Aufzeichnungseinrichtung 18 aufgezeichnet. An dem Raupenschlepper sind
Steuerungen 27 und 28 zum Betätigen der Kupplung und
der Vorwärts- und Rückwärtsgänge des Raupenschleppers 3
vorhanden, wobei die Betätigungssignale für diese
Steuerungen von der Aufzeichnungseinrichtung 18 über
die Leitungen 29 bzw. 30 an die Steuerungen geliefert
werden. Ferner sind an dem Raupenschlepper 3
Steuerungen 31 und 32 zum Betätigen des linken und rechten
Raupenkettenantriebes und somit zum Lenken des Fahrzeuges
vorgesehen, wobei die Betätigungssignale für diese
Steuerungen 31 und 32 von der Aufzeichnungseinrichtung
18 über die Leitungen 33 bzw. 34 an die Steuerungen
geliefert werden. Außerdem sind an dem Raupenschlepper 3
Steuerungen 35 und 36 zum Betätigen der front- und der
heckseitigen Hebevorrichtung des Raupenschleppers
vorgesehen, wobei die Betätigungssignale für diese
Steuerungen 35 und 36 von der Aufzeichnungseinrichtung 18
über die Leitungen 37 bzw. 38 an die Steuerungen
geliefert werden. Schließlich sind an dem Raupenschlepper 3
Steuerungen 39 und 40 zum Ein- und Ausschalten der
vorderen bzw. der hinteren Zapfwelle vorgesehen, wobei die
Betätigungssignale für diese Steuerungen 39 und 40 von
der Aufzeichnungseinrichtung 18 über die Leitungen 25
bzw. 26 an die Steuerungen geliefert werden.
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Der Raupenschlepper 3 und die an ihn anzuschließenden
Geräte können nicht nur automatisch mittels des
Computers 11, sondern auch manuell gesteuert und betätigt
werden. Hierfür ist eine tragbare Fernsteuerung 41
vorgesehen, die sich entweder in dem Raum befinden kann,
in dem der Computer 11 steht, oder vom Benutzer auf das
zu bearbeitende Feld mitgenommen werden kann. Die
Steuer- und Betätigungssignale für den Raupenschlepper
können von der Fernsteuerung 41 über Funk entweder
direkt an den am Raupenschlepper 3 befindlichen Empfänger
17 oder über den mit dem Computer 11 verbundenen
Empfänger 14 und den Sender 16 an den am Raupenschlepper 3
befindlichen Empfänger 17 gesandt werden. In Fig. 3
sind die beiden Möglichkeiten durch die Signale S6
und S6' bezeichnet. Fig. 5 zeigt eine Fernsteuerung 41
mit einer Sendeantenne 42, einem in dem Gerät
angeordneten Sender (nicht dargestellt) mit Steuerelektronik,
Kippschalter-Steuerungen 43 bis 49 sowie Steuerhebeln
50 und 51. Die Steuerungen 43, 44 und 46 dienen zum
Ein- und Ausschalten des Motors sowie der hinteren und
der vorderen Zapfwelle des Schleppers. Die Steuerungen
45 und 47 dienen zum Heben oder Absenken der
zugehörigen Hebevorrichtung an der Heck- und der Frontseite des
Schleppers. Mittels der Steuerungen 48 und 49 wird die
Kupplung betätigt und das Wechselgetriebe in
Vorwärts- oder Rückwärtsgang geschaltet. Je nachdem, welche
Steuerungen betätigt worden sind, können mittels der
Steuerhebel 50 und 51 die zugehörigen Steuer- und
Betätigungsmaßnahmen durchgeführt werden.
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Auf einem an den Computer 11 angeschlossenen
Bildschirmgerät 52 kann angezeigt werden, ob der Schlepper
vollautomatisch mittels des Computers 11 oder mittels
der Fernsteuerung 41 gesteuert und betrieben wird. Der
Computer 11 mit dem an ihn angeschlossenen
Bildschirmgerät 52 ist in Fig. 4 gezeigt, wobei auf dem
Bildschirm ein zu bearbeitendes Feld mit einem in Betrieb
befindlichen Fahrzeug sowie verschiedene Daten
bezüglich des Schleppers und seiner Funktionen gezeigt sind.
Auf diese Weise kann der Schlepper mit den an ihn
anzuschließenden Geräten mittels der Fernsteuerung 41
entweder direkt von dem in Arbeit befindlichen Feld aus
gesteuert und betätigt werden, weil der Benutzer den
Schlepper und seine Aktivitäten direkt überwachen kann,
oder vom Computerraum aus, wo das Feld mit dem darauf
arbeitenden Schlepper auf dem Bildschirrngerät 52
angezeigt wird.
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Der Computer 11 kann in unterschiedlicher Weise
programmiert werden. Eine erste Methode besteht darin, daß
der Benutzer für jeden speziellen Bearbeitungsvorgang
des Bodens oder der Vegetation einmal sorgfältig über
die zugehörigen Flächen fährt. Dabei wird der Schlepper
mittels der Fernsteuerung 41 gesteuert. Der dabei
gefahrene Weg wird von dem Positions-Ortungsgerät
aufgezeichnet und im Speicher des Computers 11
gespeichert. Das Betätigen der Geräte, beispielsweise
um sie anzuheben und abzusenken und die Zapfwelle
einund auszuschalten, wird über den an dem Schlepper
befindlichen Sender 6 und den mit dem Computer 11
verbundenen Empfänger 16 in dem Computer 11
aufgezeichnet. Nachdem der Bewegungsweg des Schleppers
auf dem zu bearbeitenden Feld und das Betätigen der
Geräte festgelegt worden sind, ist die Programmierung
abgeschlossen, und die jeweiligen Arbeitsgänge können
wiederholt werden, wobei sich der Computer 11 mit dem
Schlepper über Funk in Verbindung setzt. Die
Programmierung kann auch durch eine exakte
Spezifizierung des Feldes beispielsweise mittels
Katasterdaten erfolgen, wobei dann die kompletten Programme
für die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge vom
Software-Lieferanten zur Verfügung gestellt werden. Falls
erforderlich, können die individuellen Daten bezüglich
des zu bearbeitenden Feldes und des Schleppers mit den
zu benutzenden Geräten vom Benutzer selbst in das
Programm eingegeben werden.
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Es gibt zwei Möglichkeiten, den Schlepper auf das Feld
zu befördern. Ist das Feld nur über eine öffentliche
Straße zu erreichen, so muß das Fahrzeug entweder
bemannt und gefahren oder auf einem Anhänger zu diesem
Feld transportiert werden. Muß keine öffentliche Straße
benutzt werden, so kann der Weg vom Wirtschaftsgebäude
zum Feld ebenfalls in das Programm eingegeben werden.
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Wird der Schlepper von dem Computer 11 gesteuert, so
muß durch ständige Funkpeilungen mit Rückmeldung
überprüft werden, ob der vorprogrammierte Weg tatsächlich
auch gefahren wird, wobei die Möglichkeit besteht, bei
Bedarf eine Korrektur vorzunehmen. Das Funkpeilgerät
wird eingeschaltet, sobald die einmalige ferngesteuerte
oder die computergesteuerte Fahrt des Schleppers
beginnt, und außer Betrieb gesetzt, sobald der
Fahrzeugmotor abgeschaltet wird; hierfür werden die oben
beschriebenen Schaltsignale S3 benutzt. Weichen die
Ergebnisse der Funkpeilung zu stark voneinander ab, kommt
das Fahrzeug automatisch zum Stillstand, weil dann
angenommen wird, daß ein Systemfehler vorliegt. Dasselbe
geschieht, wenn ein für die Funkpeilung benötigter
Empfänger 8 ausfällt.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Raupenschlepper, an
dessen Front- und Heckseite je ein landwirtschaftliches
Gerät desselben Typs angeschlossen ist, nämlich ein
Pflug 53 bzw. ein Pflug 54. Aufgrund dieser Anordnung
kann das Fahrzeug ohne Wendemanöver, jedoch nach einer
bestimmten Bewegung seitlich rückwärts oder seitlich
vorwärts (siehe Fig. 8) auf einem zu bearbeitenden Feld
vorwärts und zurück bewegt werden. In Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung ist jeweils eines der beiden
landwirtschaftlichen Geräte in der Arbeitslage. Wird
der in den Fig. 6 und 7 gezeigte Raupenschlepper nach
vorne bewegt, so gleitet der an der Heckseite des
Schleppers angeschlossene Pflug 54 durch den Boden,
während der an der Frontseite des Schleppers
angeschlossene Pflug von der Hebevorrichtung angehoben
bleibt. Bei der Bewegung des Raupenschleppers nach
hinten wird der Pflug 53 in den Boden eingesetzt, während
der Pflug 54 bis über den Boden angehoben wird. Die
Fig. 9 und 10 zeigen einen Raupenschlepper mit
heckseitig angeschlossener Kreiselegge, während in den Fig. 11
und 12 eine Drillmaschine an die Heckseite des
Raupenschleppers angeschlossen ist. Dabei wird das Fahrzeug
auf einem zu bearbeitenden Feld vorwärts und zurück
bewegt und an den Enden des Feldes gewendet, wie in
Fig. 13 gezeigt.