用于运行移动的作业机器的方法以及移动的作业机器技术

本发明专利技术涉及一种用于运行移动的作业机器的方法，所述作业机器具有操纵器，所述操纵器能够移动地布置在移动的作业机器的组件上，其中在使用至少一个布置在所述操纵器上的传感器的情况下获取所述操纵器相对于组件的位置，其中在使用相对于组件位置固定地布置的旋转速率传感器的情况下检测所述组件围绕所述移动的作业机器的竖直轴（H）的旋转（D），其中借助于操纵器相对于所述组件的位置以及所述组件围绕竖直轴（H）的旋转（D）获取操纵器在移动的作业机器之内的位置，并且其中所述组件围绕竖直轴（H）的旋转（D）此外在使用至少一个布置在移动的作业机器上的摄像机的情况下得到检测以及本发明专利技术涉及一种这样的移动的作业机器。

Methods for running mobile operating machines and mobile operating machines

【技术实现步骤摘要】
用于运行移动的作业机器的方法以及移动的作业机器
本专利技术涉及一种用于运行具有操纵器的移动的作业机器的方法，以及一种用于执行该方法的计算单元和一种这样的移动的作业机器。
技术介绍
移动的作业机器的运动学或者操纵器、例如挖掘机的工作臂可以纯粹液力地操控，但是对于移动的作业机器、特别是对于建筑机器以及特殊地对于挖掘机而言存在一种将液压系统电气化的趋势。此外可以借助于辅助系统改善操作，在所述辅助系统中驾驶员在显示器上被显示地得到，该驾驶员例如必须多么精确地挖掘，或者在所述辅助系统中预先给定了这样的线或者轮廓，驾驶员不允许超过所述线或者轮廓。先进的系统也能够例如介入对液压系统的控制，如果驾驶员超过了边界线或者所述先进的系统自动地实施部分任务。这样的功能的基础是以下可能性：即，精确地在关于移动的作业机器的、也就是说例如关于挖掘机的上部车厢并且绝对地在地球上确定如下方面：运动学的或者操纵器的状态以及特殊地所谓的工具-中心-点（TCP）、用于在操纵器上、例如挖掘机臂上的工具的参照点。作为移动的作业机器的挖掘机的上部车厢在地球仪（Globus）上的的位置大多通过基于GPS的系统来获取。为了确定在地球上的工具-中心-点，因此还需要获取工具-中心-点相对于在上部车厢上的GPS-参照点的位置。为此存在不同的方案，例如借助于挖掘机臂的运动学以及安装在缸上的位移传感器、安装在铰接件上的角度传感器或者也借助于在挖掘机臂的单个部件上的惯性传感器来计算所述工具-中心-点。特别地，惯性传感器以及旋转角度传感器或者旋转速率传感器广泛得到使用。由DE102009018070A1例如已知一种移动的作业机器，在所述移动的作业机器中，位置借助于倾斜传感器或者旋转速率传感器来获取。由DE102012102291A1例如已知一种用于运行移动的作业机器的方法，在所述方法中使用了磁罗盘，以便获取移动的作业机器或者该移动的作业机器的操纵器的更加精确的定向。
技术实现思路
根据本专利技术，提出了一种用于运行移动的作业机器的方法、用于执行该方法的计算单元以及具有独立权利要求的特征的这种移动的作业机器。有利的构造方案是从属权利要求以及以下的说明书的主题。本专利技术涉及一种用于运行移动的作业机器的方法，所述移动的作业机器具有操纵器，所述操纵器能够移动地布置在移动的作业机器的组件上。在挖掘机作为移动的作业机器的情况下，挖掘机的上部车厢可以被考虑作为这样的组件。在载重车辆的装载吊车的情况下，其也可以例如是指在载重车辆上的铰接设备，在其上固定了操纵器或者吊车臂。在此，在使用至少一个布置在操纵器上的传感器的情况下获取操纵器相对于组件的位置。特别地位移传感器、角度传感器以及惯性传感器、在此于是又一方面特别是旋转速率传感器和/或加速度传感器被考虑作为这样的传感器。在使用相对于组件位置固定地布置的旋转速率传感器的情况下于是检测组件围绕移动的作业机器的竖直轴的旋转。借助于操纵器相对于组件的位置以及组件围绕竖直轴的旋转于是获取了操纵器在移动的作业机器之内的位置。接下来将借助于作为移动的作业机器的具有挖掘机臂或者工作臂作为操纵器的挖掘机来进一步地描述和解释本方法。但是要理解的是，这样的方法相应地也可以在另外的具有操纵器的移动的作业机器中使用。所提到的传感器可以在挖掘机中现在布置在工作臂的单个的节段（Glied）上，旋转速率传感器于是在作为所提到的组件的上部车厢或者其一部分上得到布置。所述传感器特别地可以是指惯性传感器，所述惯性传感器不仅能够测量加速度而且能够测量围绕确定的、优选地围绕所有三个空间轴的旋转速率。由此产生的所测量的加速度可以在挖掘机的以及其运动学的或者其操纵器的静止状态中被解释成重力加速度，由此于是可以推断出相应的惯性传感器绝对地相对于地球重力场的角度。因为该信号通常剧烈地消失（verrauschen），并且在上部车厢运动时能够通过由运动所引起的加速度非常剧烈地被失真（verfälschen），由加速度信号所引起的角度信号可以与沿着上部车厢的旋转轴或者挖掘机的竖直轴所测量出的旋转速率或者旋转速率的积分通过卡尔曼-滤波器进行合并（fusionieren）。在知道工作臂的单个节段的所有的绝对角度的情况下，可以确定在各个节段之间的相对角度，以至于（在考虑到其余的尺寸的情况下）能够推断出操纵器的位置或者推断出工具-中心-点（TCP）。但是因为旋转轴或者竖直轴通常（或者至少在大多情况中）始终平行于地球重力场地定向，可以对于上部车厢的位置确定并且由此工具-中心-点在空间中的位置确定，仅仅使用相应的利用上部车厢上的旋转速率传感器所测量的旋转速率。利用关于地球重力场的加速度传感器对该信号的支撑不能实行。因为旋转速率传感器大多具有未知的偏移和/或噪声，通过对于位置确定所必须的旋转速率的积分而越来越累计并且因此增大了可能的误差（产生了所谓的漂移）。根据本专利技术现在规定，组件的围绕竖直轴的旋转此外（也就是说附加地）在使用至少一个布置在移动的作业机器上的摄像机来检测。因此可以支持旋转速率信号（也就是说旋转速率传感器的信号），也就是说改善或者相应地与用于确定位置的另外的信号、即摄像机的信号合并。因为例如挖掘机或者另外的作业机器经常已经配备了倒车摄像机（Rückfahrkamera），并且也存在用于检测环境的趋势，未来的挖掘机或者另外的移动的作业机器本来会增多地配备摄像机。为了能够借助于这样的摄像机的信号支持上部车厢旋转速率或者为了改善借助于旋转速率传感器所检测到的或者获取到的旋转，可以获取上部车厢绝对地相对于环境的和/或相对与下部车厢的速度，并且例如输送给已经存在的合并算法（例如卡尔曼-滤波器）。就这方面而言，同样优选的是，在使用至少一个布置在移动的作业机器上的摄像机的情况下此外检测了移动的作业机器的平移的运动。移动的作业机器在空间中的位置可以正如已经提到的那样优选地无线电支持地和/或卫星支持地、特别地在使用GPS和/或移动无线电-三角测量法的情况下获取。所获取的移动的作业机器在空间中的位置于是借助于所检测到的平移的运动得到改善。这可以不仅在以卫星支持的方式进行位置获取时而且在以其他方式来获取位置时、必要时也仅仅相对地实行。借助于操纵器在移动的作业机器之内的位置以及移动的作业机器在空间中的位置于是可以特别优选地获取操纵器（或者工具-中心-点）在空间中的位置。特别优选地的是，移动的作业机器包括挖掘机，在所述挖掘机中，组件是上部车厢的一部分，在所述组件上布置有构造成挖掘机臂的操纵器。但是备选地同样地优选的是，移动的作业机器包括伸缩抓手（Teleskophandler）、具有装载吊车的载重车辆或者林业机器，其同样分别具有操纵器或者工作臂。如下方面是有益的，在这样的移动的工作机器中，于是当正如已经提到的那样借助于操纵器的所获取的位置来引导移动的作业机器的驾驶员，例如其方法是，在显示机构（例如显示器）上显示操纵器的或者工具-中心-点的相比于预先给定的工作区域的位置，所述工作区域例如借助于线来示出。这简化了利用移动的作业机器的作业并且提高了安全性。在此也可以考虑的是，自动地并且主动地介入操纵器的运动，以便遵守预先给定的工作区域。通过建议的使用摄像机再次提高了这样被引导的运动的优点，因为能够明显地更好或者更精确地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于运行移动的作业机器（100、100’）的方法，所述作业机器具有操纵器（110），所述操纵器能够移动地布置在所述移动的作业机器（100、100’）的组件（120）上，其中在使用至少一个布置在所述操纵器（110）上的传感器（111、112、113、114、114）的情况下获取所述操纵器（110）相对于所述组件（120）的位置，其中在使用相对于所述组件（120）位置固定地布置的旋转速率传感器（121）的情况下检测所述组件（120）围绕所述移动的作业机器（100、100’）的竖直轴（H）的旋转（D），并且其中借助于所述操纵器（110）相对于所述组件（120）的位置以及所述组件（120）围绕所述竖直轴（H）的旋转（D）来获取所述操纵器（110）在所述移动的作业机器（100、100’）之内的位置，其特征在于，所述组件（120）围绕所述竖直轴（H）的旋转（D）此外在使用至少一个布置在所述移动的作业机器（100、100’）上的摄像机（125、126、127）的情况下得到检测。

【技术特征摘要】
2018.01.04 DE 102018200060.31.用于运行移动的作业机器（100、100’）的方法，所述作业机器具有操纵器（110），所述操纵器能够移动地布置在所述移动的作业机器（100、100’）的组件（120）上，其中在使用至少一个布置在所述操纵器（110）上的传感器（111、112、113、114、114）的情况下获取所述操纵器（110）相对于所述组件（120）的位置，其中在使用相对于所述组件（120）位置固定地布置的旋转速率传感器（121）的情况下检测所述组件（120）围绕所述移动的作业机器（100、100’）的竖直轴（H）的旋转（D），并且其中借助于所述操纵器（110）相对于所述组件（120）的位置以及所述组件（120）围绕所述竖直轴（H）的旋转（D）来获取所述操纵器（110）在所述移动的作业机器（100、100’）之内的位置，其特征在于，所述组件（120）围绕所述竖直轴（H）的旋转（D）此外在使用至少一个布置在所述移动的作业机器（100、100’）上的摄像机（125、126、127）的情况下得到检测。2.根据权利要求1所述的方法，其中在使用至少一个布置在所述移动的作业机器（100、100’）上的摄像机（125、126、127）的情况下此外检测所述移动的作业机器（100、100’）的平移的运动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述移动的作业机器（100、100’）在空间中的位置无线电支持地或者卫星支持地、特别地在使用GPS的情况下被获取。4.根据权利要求2和3所述的方法，其中所获取的移动的作业机器（100、100’）在...

【专利技术属性】
技术研发人员：D内耶，N施特克，P纳格尔，S罗泽，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE