DE112015003946T5

DE112015003946T5 - System und Verfahren zum Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Boden

Info

Publication number: DE112015003946T5
Application number: DE112015003946.5T
Authority: DE
Inventors: Terence D. Pickett; Wade S. Mitchell; Frederick W. Nelson
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-05-18
Also published as: GB2544438A; WO2016032750A1; GB2544438B; US20160057921A1; GB201703214D0; AU2015307084B2; AU2015307084A1; US9374939B2

Abstract

Es wird ein Ziel-Lenkwinkel erfasst (S300), wobei der Ziel-Lenkwinkel zu einem Gerätelenksystem zum Einhalten einer geplanten Gerätebahn gehört. Ein Datenprozessor bestimmt, ob der Gerätelenkwinkel in Richtung einer seitlichen Steigung des Bodens auf oder nahe einem maximalen Lenkwinkel liegt oder nicht (S302). Der Datenprozessor bestimmt, ob sich das Gerät mit der geplanten Gerätebahn in Ausrichtung befindet (S304). Ein Kontroller oder Datenprozessor passt einen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs an, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen (S308), so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Boden.
Hintergrund
Ein Gerät kann mit einem aktiven Lenksystem verbunden sein, durch welches die Position des Geräts in Reaktion auf ein Steuersignal gesteuert wird. Bestimmte aktive Lenksysteme scheitern jedoch dabei, auf einem schräg abfallenden Boden oder Terrain eine gewünschte Bahn einzuhalten. Entsprechend besteht ein Bedarf für ein Lenken des Geräts, so dass ein Bahneinhaltungsfehler vermieden wird, der ansonsten auftreten könnte.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein System und Verfahren zum Lenken eines Geräts einen Lenkdetektor zum Erfassen eines Ziel-Lenkwinkels, der zu einem Gerätelenksystem gehört. Es wird ein Ziel-Lenkwinkel erfasst, wobei der Ziel-Lenkwinkel zu einem Geräte-Lenksystem zum Einhalten einer geplanten Gerätebahn gehört. Ein Datenprozessor bestimmt, ob der Geräte-Lenkwinkel in Richtung einer seitlichen Steigung des Bodens auf oder nahe einem maximalen Lenkwinkel liegt oder nicht. Der Datenprozessor bestimmt, ob das Gerät an der geplanten Gerätebahn ausgerichtet ist (oder sich z. B. auf der seitlichen Steigung bezüglich der geplanten Gerätebahn unten befindet). Ein Kontroller oder ein Datenprozessor stellt einen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs ein, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Geräte-Lenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaubild einer Ausführungsform eines Systems zum variablen Lenken eines Geräts.
2 ist eine Draufsicht auf ein lenkbares Fahrzeug und ein lenkbares Gerät, welches das System der 1 umfasst.
3A–3B sind Draufsicht-Darstellungen, welche beispielhafte Bahnen eines Geräts anzeigen.
4 ist ein Ablaufplan eines Beispiels eines Verfahrens zum Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Gelände.
5 ist ein Ablaufplan eines anderen Beispiels eines Verfahrens zum variablen Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Gelände.
6 ist ein Ablaufplan noch eines anderen Beispiels eines Verfahrens zum variablen Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Gelände.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System der 1 Fahrzeugelektronik 12 und Geräteelektronik 10. Die Fahrzeugelektronik 12 und die Geräteelektronik 10 können über eine Kommunikationsverbindung 45 zwischen einer Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44 und einer Geräte-Kommunikationsschnittstelle 20 miteinander kommunizieren. Die Kommunikationsverbindung 45 kann eine Sendeleitung, ein Kabel, ein Drahtgeschirr, einen gepaarten Sender und Empfänger zum Senden elektromagnetischer Signale (z. B. Funkfrequenz, optische oder Mikrowelle) oder eine Gruppe drahtloser Sendeempfänger zur Kommunikation elektromagnetischer Signale umfassen. Die Fahrzeugelektronik 12 kann auf dem Fahrzeug (z. B. Antriebseinheit oder Fahrzeug) getragen werden oder montiert sein. Die Geräteelektronik 10 kann auf dem Fahrzeug oder dem Gerät getragen werden oder montiert sein.
Das Gerät kann Räder oder Kufen aufweisen, welche in den Boden greifen. Wie in 2 veranschaulicht, weist das Gerät mindestens zwei lenkbare Räder auf, obwohl auch andere Konfigurationen von Geräten unter den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen können. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Gerät eine Sprühvorrichtung zum Sprühen von Chemikalien, Lösungen, Insektiziden, Herbiziden, Fungiziden, Düngemitteln, Stickstoff, Kali, Phosphor, Mineralien, Nährstoffen, Bodenbehandlungen oder anderen Pflanzenzusätzen auf. In anderen Ausführungsformen umfasst das Gerät einen in den Boden greifenden Teil, wie z. B. Seche, Scheiben, Eggen, Zinken, Messer, Schneidwerkzeug, eine Baggerschaufel, eine Platte, ein Pflanzelement oder eine andere Vorrichtung zum Pflügen, Pflanzen, Kultivieren, Schneiden oder Bereitstellen einer landwirtschaftlichen Funktion.
In einer Ausführungsform umfasst die von dem Fahrzeug (z. B. einem Fahrzeug) getragene Fahrzeugelektronik 12 einen Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32, eine Datenspeichervorrichtung 34, einen Fahrzeug-Datenprozessor 40, einen Fahrzeug-Kontroller 76 und eine Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44, die mit einem Fahrzeug-Datenbus verbunden ist. Der Fahrzeug-Datenprozessor 40 kann über den Fahrzeug-Datenbus 30 mit einem oder mehreren aus den Folgenden kommunizieren: dem Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32, der Datenspeichervorrichtung 34, der Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44 und dem Fahrzeug-Kontroller 76.
Der Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32 kann einen Global-Positioning-System(GPS)-Empfänger, einen GPS-Empfänger mit Differentialkorrektur oder einen anderen Empfänger zum Empfangen von Positionsdaten von Satelliten oder terrestrischen Referenzsendern umfassen. Der Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32 bestimmt eine Position des Positionsbestimmungsempfängers, welcher auf dem Fahrzeug montiert ist oder von diesem getragen wird. Der Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger liefert Fahrzeugpositionsdaten-Koordinaten und Kursdaten 36 für das Fahrzeug. Die Positionsdaten können in Koordinaten (z. B. geographische Länge und Breite) ausgedrückt sein. Der Kurs kann beispielsweise als eine Winkelpeilung in Bezug auf den magnetischen oder geographischen Nordpol oder mit einem anderen Bezug ausgedrückt sein.
In einer Ausführungsform umfasst der Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32 eine Trägheits-Messeinheit, ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Mehrachsen-Beschleunigungsmesser oder einen anderen Sensor zum Erfassen von Schräglage-, Steigungs- oder Seitenabweichungswinkeln des Fahrzeugs oder des Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfängers 32.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Fahrzeugelektronik 12 einen optionalen Neigungsdetektor 31 (z. B. Schräglagedetektor) zum Erfassen oder Fühlen einer Neigung des Bodens oder Terrains (welches z. B. das Fahrzeug überquert). Zum Beispiel kann der Neigungsdetektor eine Trägheits-Messeinheit, ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Mehrachsen-Beschleunigungsmesser oder einen anderen Sensor zum Erfassen von Schräglage-, Steigungs- oder Seitenabweichungswinkeln des Fahrzeugs oder des Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfängers 32 umfassen. Der Neigungsdetektor 31 ist in gestrichelten Linien dargestellt, da er optional ist und in bestimmten Ausführungsformen weggelassen werden kann.
Der Fahrzeug-Datenprozessor 40 umfasst einen Mikroprozessor, einen Kontroller, einen Mikrokontroller, eine digitale Logikschaltung, ein programmierbares Logik-Array, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine andere Datenverarbeitungsvorrichtung. Der Datenprozessor 40 kann ferner ein Geräte-Bahneinhaltungs-Auswerteelement 42 umfassen. Beispielsweise kann das Geräte-Bahneinhaltungs-Auswerteelement 42 einen Gerätekurs, eine Geräteposition (z. B. eine geschätzte zukünftige Geräteposition bei einem gegebenen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel und einem gegebenen Ziel-Gerätelenkwinkel) oder beides auf der Basis eines kinematischen Modells schätzen. Das kinematische Modell kann ein Fahrradmodell oder eine Variante davon umfassen, wenn sich die lenkbaren Räder des Geräts auf einem im Allgemeinen festen neutralen oder einem im Allgemeinen geraden Kurs befinden. Andere kinematische Modelle können auf die gelenkig verbundene Gruppe aus dem Fahrzeug und dem Gerät angewendet werden, wo die Vorderräder des Fahrzeugs und die hintersten Räder des Geräts lenkbar sind. Bei dem kinematischen Modell können eine oder mehrere der folgenden Eingaben verwendet werden, um den Gerätekurs oder die Geräteposition (z. B. die geschätzte zukünftige Geräteposition) zu schätzen: Fahrzeugposition; Fahrzeugkurs; ein Abstand zwischen der Kupplungskugel und vorderen Geräterädern; Position des Gelenkpunkts in Bezug auf das Fahrzeug oder das Gerät oder die lenkbaren Räder des Fahrzeugs oder Geräts; der Radstand oder die Breite der Geräteräder, neben anderen Faktoren. Das Geräte-Bahneinhaltungs-Auswerteelement 42 kann Software-Module, Elektronikmodule oder eine beliebige Kombination der Vorstehenden umfassen.
Die Datenspeichervorrichtung 34 kann elektronischen Speicher, eine magnetische Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine Festplatte, einen nichtflüchtigen Direktzugriffsspeicher, Computerspeicher oder eine andere Vorrichtung zum Speichern von Daten (z. B. digitalen Daten) umfassen. Die Datenspeichervorrichtung 34 speichert eines oder mehreres aus Folgendem: erfasste Fahrzeugpositions-und-kursdaten 36 (geliefert z. B. von dem Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32), erfasste Gerätepositions-und-kursdaten (geliefert z. B. von dem Geräte-Positionsbestimmungsempfänger 14) und erfasste Schräglagewinkeldaten für das Fahrzeug, das Gerät oder beides oder erfasste Schräglagewinkeldaten, Steigungswinkeldaten und Seitenabweichungswinkeldaten für das Fahrzeug, das Gerät oder beides. Die Datenspeichervorrichtung 34 kann einen oder mehrere der folgenden Datentypen speichern, abrufen oder darauf zugreifen: erfasste Fahrzeugpositions-und-kursdaten 36 und erfasste Gerätepositions-und-kursdaten.
Die Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44 kann einen Eingabe/Ausgabe-Datenanschluss, einen Kommunikationsanschluss, einen Sender, einen Empfänger, einen drahtgebundenen Sendeempfänger oder einen drahtlosen Sendeempfänger umfassen. In einer Ausführungsform kann die Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44 Pufferspeicher zum Speichern von Daten umfassen, die aus dem Fahrzeug-Datenbus 30 oder einer anderen Datenquelle empfangen werden, an den Fahrzeug-Datenbus 30 oder einen anderen Datenempfänger gesendet werden. Der Eingabe/Ausgabe-Datenanschluss kann einen Sendeempfänger wie z. B. einen Universal Asynchronous Receiver Transmitter umfassen.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Geräteelektronik 10 einen optionalen Neigungsdetektor 33 (z. B. Schräglagedetektor) zum Erfassen oder Fühlen einer Neigung des Bodens oder Terrains (welches z. B. das Fahrzeug überquert). Zum Beispiel kann der Neigungsdetektor eine Trägheits-Messeinheit, ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Mehrachsen-Beschleunigungsmesser oder einen anderen Sensor zum Erfassen von Schräglage-, Steigungs- oder Seitenabweichungswinkeln des Fahrzeugs oder des Geräte-Positionsbestimmungsempfängers 14 umfassen. Der Neigungsdetektor 31 ist in gestrichelten Linien dargestellt, da er optional ist und in bestimmten Ausführungsformen weggelassen werden kann.
Der Fahrzeug-Kontroller 76 kann einen Kontroller zum Steuern des Lenksystems 80, des Antriebssystems 78 und des Bremssystems des Fahrzeugs und zum Bilden einer Schnittstelle zu diesen umfassen. Der Kontroller 76 kann Lenkbefehle (z. B. Lenkwinkelbefehle) oder -signale, Bremsbefehle oder -signale, Drosselklappenbefehle an einen Motor oder Steuersignale an einen Elektromotor aus Signalen umwandeln, die in Reaktion auf den Fahrzeug-Datenprozessor 40 oder von diesem erzeugt werden, oder ausgeben.
Die Geräteelektronik 10 umfasst einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger 14, einen Geräte-Lenk-Kontroller 18 und eine Geräte-Kommunikationsschnittstelle 20, die mit einem Geräte-Datenbus 22 verbunden ist. Im Gegenzug ist der Geräte-Lenk-Kontroller 18 mit einem Gerätelenksystem 28 verbunden.
Der Geräte-Lenk-Kontroller 18 kann über den Geräte-Datenbus 22 mit einer oder mehreren der folgenden Komponenten kommunizieren: dem Geräte-Positionsbestimmungsempfänger 14, dem Geräte-Modusdetektor 16, dem Geräte-Lenk-Kontroller 18 und der Geräte-Kommunikationsschnittstelle 20.
Der Geräte-Lenk-Kontroller 18 kann Gerätelenkdaten auf der Grundlage von einem oder mehreren aus Folgendem empfangen: einer Differenz zwischen Gerätepositionsdaten und Fahrzeugpositionsdaten und einer Differenz zwischen Gerätekursdaten und Fahrzeugkursdaten, einer geplanten Bahn des Fahrzeugs und einer geplanten Bahn des Geräts. In Reaktion auf die empfangenen Gerätelenkdaten kann der Geräte-Lenk-Kontroller 18 Steuerdaten für das Gerätelenksystem 28 erzeugen, um das Gerätelenksystem 28 gemäß den Gerätelenkdaten und der geplanten Bahn des Geräts zu steuern.
Der Geräte-Lenk-Kontroller 18 umfasst einen Lenkdetektor 24 und ein Lenkanpassungsmodul 26. In einer Ausführungsform kann der Lenkdetektor 24 einen Geräte-Radwinkelsensor umfassen, welcher den Winkel eines gelenkten Rades des Geräts, einer lenkbaren Anhängerkupplung, eines lenkbaren Ansatzes, der mit einer Anhängerkupplungsanordnung verbunden ist, eines lenkbaren Sechs oder dergleichen erfasst. In einer anderen Ausführungsform empfängt, erfasst oder liest der Lenkdetektor 24 Lenkbefehlsdaten von dem Lenkanpassungsmodul 26 oder von dem Fahrzeug-Kontroller 76 oder von dem Lenksystem 80 des Fahrzeugs oder von einer beliebigen Kombination der vorstehenden Vorrichtungen.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein Fahrzeuglenkdetektor mit dem Fahrzeug verbunden sein, um den Fahrzeuglenkwinkel eines oder mehrerer lenkbarer Räder an dem Fahrzeug zu erfassen.
Das Lenkanpassungsmodul 26 oder der Geräte-Kontroller 18 kann das Gerät über das Gerätelenksystem 28 lenken. Das Gerätelenksystem 28 kann ein elektrisch gesteuertes Lenksystem, ein elektro-hydraulisches Lenksystem, ein elektromagnetisch gesteuertes Lenksystem oder ein anderes System zum Ändern der Richtung eines oder mehrerer Räder oder in den Boden greifender Elemente (z. B. Seche) des Geräts umfassen. In einer alternativen Ausführungsform kann das Lenksystem ein Rutschlenkungssystem umfassen, bei welchem durch das Antriebssystem auf verschiedene Räder verschiedene Drehgeschwindigkeiten angewendet werden, um das Fahrzeug zu lenken.
In noch einer alternativen Ausführungsform kann das Gerätelenksystem 28 ein elektrisch gesteuertes Lenksystem, ein elektro-hydraulisches Lenksystem oder ein elektromagnetisch gesteuertes Lenksystem, das zu einer lenkbaren Anhängerkupplung gehört, einen lenkbaren Ansatz einer Geräte-Anhängerkupplung oder ein lenkbares Element eines Schleppfahrzeug-Befestigungspunkts umfassen, wobei das Gerätelenksystem 28 auf dem Fahrzeug angeordnet ist, welches schleppt oder den Antrieb für das Gerät bereitstellt. Entsprechend kann das Gerätelenksystem 28 mit den Rädern verbunden sein oder ein in den Boden greifendes Sech des Geräts kann auf dem Fahrzeug oder auf einem Fahrzeug, welches schleppt oder den Antrieb für das Gerät bereitstellt, angeordnet sein.
Der Stellantrieb des Gerätelenksystems 28 kann einen hydraulischen Stellantrieb, einen elektrischen Stellantrieb, einen Linearmotor, einen elektrischen Motor, einen elektrohydraulischen Stellantrieb, einen Elektromagneten, einen Servomotor oder dergleichen umfassen. Der Stellantrieb liefert Kraft oder eine Bewegung oder Drehung eines oder mehrerer Räder des Geräts, um das Gerät gemäß Befehlsdaten von dem Geräte-Lenk-Kontroller 18 zu lenken.
Der Geräte-Lenk-Kontroller 18 kann ein Steuersignal oder Steuerdaten zur Anwendung oder Verwendung durch das Gerätelenksystem 28 erzeugen. Der Geräte-Lenk-Kontroller 18 umfasst eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Logikniveau-Signals, eines analogen oder digitalen Signals, welches einen gewünschten oder Ziel-Lenkwinkel des Lenksystems (z. B. Gerätelenksystems 28) repräsentiert, eines variablen Spannungssignals, eines variablen Stromsignals oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung zum Steuern des Gerätelenksystems 28.
Der Fahrzeug-Kontroller 76 kann über den Fahrzeug-Datenbus 30 kommunizieren. Der Fahrzeug-Kontroller 76 ist direkt oder indirekt mit dem Lenksystem 80 verbunden. Der Fahrzeug-Kontroller 76 kann Steuersignale oder Steuerdaten zum Steuern des Antriebssystems 78, des Lenksystems 80 und des Bremssystems 82 des Fahrzeugs erzeugen. Der Fahrzeug-Kontroller 76 kann ferner eine Logikschaltung, ein Datenverarbeitungssystem oder eine andere Vorrichtung zum Erzeugen eines analogen oder digitalen Steuersignals für das Lenksystem und Bremssystem umfassen.
In einer beispielhaften Ausführungsform können die Geräteelektronik 10 und die Fahrzeugelektronik 12 wie folgt funktionieren. In der Fahrzeugelektronik 12 kann der Fahrzeug-Datenprozessor 40 eine gewünschte oder Ziel-Bahn des Geräts, eine Ziel-Bahn des Fahrzeugs oder beides einrichten. Die Geräte-Ziel-Bahn kann auf einem Startpunkt und einem Endpunkt, welche ein lineares Segment definieren, oder auf einer Serie von verbundenen Punkten basieren, die eine Form oder eine gezackte Linie bilden. Jeder Punkt kann durch seine Koordinaten (z. B. geographische Länge und Breite) definiert sein und kann in der Datenspeichervorrichtung 34 gespeichert sein. In der Geräteelektronik 10 versucht der Geräte-Lenk-Kontroller 34, die Geräte-Ziel-Bahn einzuhalten, um beispielsweise zu verhindern, dass das Gerät auf einem seitlichen Gefälle in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs und Geräts nach unten rutscht. Sobald jedoch der maximale Geräte-Lenkwinkel erreicht ist, entscheidet der Datenprozessor 40, ob der Fahrzeuglenkwinkel anzupassen ist oder nicht, um die Geräte-Ziel-Bahn einzuhalten, auf der Grundlage der Abweichung von der Gerätebahn, dem Neigungswinkel oder dem Maß des seitlichen Gefälles oder beidem. An der Fahrzeugelektronik 12 kann das Geräte-Bahneinhaltungs-Auswerteelement 42 erfasste Gerätepositions-und-kursdaten 38 vom Geräte-Positionsbestimmungsempfänger 14 oder einer anderen Geräte-Positionsbestimmungsvorrichtung über die Geräte-Kommunikationsschnittstelle 20, die Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle 44 und die Kommunikationsverbindung 45 empfangen. Entsprechend werden die Geräte-Ziel-Lenkwinkel, die Fahrzeug-Ziel-Lenkwinkel oder beide von der Geräteelektronik 10 und der Fahrzeugelektronik 12 in Übereinstimmung mit den Befehlen, Daten und Signalen behandelt oder gesteuert, die von dem Fahrzeug-Datenprozessor 40 und/oder dem Fahrzeug-Kontroller 76 erzeugt werden.
Wie in diesem Dokument verwendet, bedeuten die Begriffe geeignet für, konfiguriert für oder eingerichtet für, dass ein beliebiger Datenprozessor (40), Kontroller (18, 76) oder ein anderes elektronisches Modul oder eine Kombination solcher elektronischer Module mit Software-Befehlen (z. B. ausführbarem Code und Bibliotheken) programmiert oder mit entsprechenden Hardware-Komponenten, Logik oder Hardware konfiguriert ist, um ein(e) oder mehrere bezeichnete Funktionen oder Merkmale zu erreichen. Solche bezeichneten Merkmale werden mit dem Vorteil und Detail verschiedener Hardware, Strukturdetails, Daten, Blockschaubilder und Ablaufpläne beschrieben, die in diesem Dokument beschrieben werden.
2 ist eine beispielhafte Draufsicht auf ein Fahrzeug 201 und ein Gerät 203, wobei das Fahrzeug 201 mit einer Fahrzeugelektronik 12 verbunden ist und wobei das Gerät 203 mit einer Geräteelektronik 10 verbunden ist. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeuglenksystem 80 der 1 den Fahrzeug-Stellantrieb 204 (z. B. Fahrzeug-Lenk-Stellantrieb) und die Fahrzeuglenkverbindung 208 der 2; das Gerätelenksystem 28 der 1 umfasst den Geräte-Stellantrieb 212 (z. B. Geräte-Lenk-Stellantrieb) und die Gerätelenkverbindung 214 der 2. Entsprechend kann in bestimmten Ausführungsformen der Block, der die Fahrzeugelektronik 10 repräsentiert, den Fahrzeug-Stellantrieb 204 und die Fahrzeuglenkverbindung 208 beinhalten oder umfassen und der Block, der die Geräteelektronik 12 repräsentiert, kann den Geräte-Stellantrieb 212 und die Gerätelenkverbindung 214 beinhalten oder umfassen.
Das Fahrzeug 201 (z. B. Fahrzeug) weist einen Satz lenkbarer Fahrzeugräder 206 (z. B. Vorderräder) auf. Wie dargestellt, kann ein Fahrzeug-Stellantrieb 204 (z. B. ein elektrohydraulisches Element oder ein Fahrzeug-Lenk-Stellantrieb) den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel 200 lenkbarer Fahrzeugräder 206 über eine Fahrzeuglenkverbindung 208 oder eine andere mechanische Anordnung lenken oder anpassen. Obwohl das Fahrzeug 201 veranschaulicht, dass die lenkbaren Fahrzeugräder 206 Vorderräder sind, können in einer alternativen Ausführungsform die lenkbaren Fahrzeugräder andere lenkbare Räder oder lenkbare Hinterräder umfassen. Ferner sind andere Konfigurationen möglich, wie z. B. ein einziges lenkbares Vorderrad oder hintere Kufen statt Hinterräder 222.
Wie in 2 dargestellt, kann ein Geräte-Stellantrieb 212 (z. B. ein elektro-hydraulisches Element) den Ziel-Gerätelenkwinkel 202 von lenkbaren Geräterädern 210 über eine Gerätelenkverbindung 214 oder eine andere mechanische Anordnung lenken oder anpassen. In einer Ausführungsform hängt beispielsweise der maximale Gerätewinkel (z. B. die Grenze oder der maximale Anpassungsbereich) des Gerätelenkwinkels 202 von der Konfiguration und Geometrie der Gerätelenkverbindung 214 und des Geräte-Stellantriebs 212 oder von den physikalischen Grenzen des Gerätelenksystems 28 ab.
Das Fahrzeug 201 und das Gerät 203 sind an einem Gelenkpunkt 218 über eine Anhängerkupplung 220 verbunden. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs kann in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse 224 des Fahrzeugs 201 definiert werden, während die Fahrtrichtung des Geräts in Bezug auf die Gerätelängsachse 226 des Geräts definiert werden kann. Ein erster Abstand 228 ist zwischen dem Gelenkpunkt 218 und einer Drehachse der lenkbaren Fahrzeugräder 206 des Fahrzeugs 201 definiert. Ein zweiter Abstand 230 ist zwischen einem Gelenkpunkt 218 und einer Drehachse der lenkbaren Geräteräder 210 des Geräts 203 definiert.
Gegebenenfalls kann das Gerät in Abhängigkeit von der speziellen Konfiguration des Geräts eine optionale Pflanzen-Verarbeitungsapparatur, Bodeneingriffsapparatur oder andere strukturelle Komponenten 216 für landwirtschaftliche, bauliche, forstwirtschaftliche, industrielle oder andere Arbeitsaufgaben aufweisen.
3A zeigt ein Fahrzeug, welches ein Gerät schleppt. Das Fahrzeug 306 ist mit der Geräteelektronik 12 ausgestattet, wie sie z. B. in 1 dargestellt ist. Das Gerät 304 ist mit der Geräteelektronik 10 ausgestattet, wie sie z. B. in 1 dargestellt ist. Das Fahrzeug 306 der 3A und 3B kann das Fahrzeug 201 der 2 oder ein beliebiges anderes Fahrzeug repräsentieren, welches für das Verfahren und System der vorliegenden Offenbarung geeignet ist. In ähnlicher Weise kann das Gerät 304 der 3A und 3B das Gerät 203 der 2 oder ein beliebiges anderes Gerät repräsentieren, welches für das Verfahren und System der vorliegenden Offenbarung geeignet ist, ungeachtet der Anzahl der Räder des Geräts, welche Räder lenkbar sind und welche Räder festangebracht oder nicht lenkbar sind.
Der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel 302 des Fahrzeugs ist in 3A und in 3B als θ_Fahrzeug bezeichnet. Der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel 302 (θ_Fahrzeug) wird in Bezug auf den Fahrzeugkurs 308 gemessen. Der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel 302 bezieht sich auf die Differenz zwischen dem Fahrzeugkurs 308 und der gewünschten Bahn 301 (z. B. des Fahrzeugs und des Geräts), welche als eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
In 3A ist der Ziel-Lenkwinkel 300 des Geräts als Θ_Ziel bezeichnet. Der Ziel-Lenkwinkel 300 wird in Bezug auf den Fahrzeugkurs 308 gemessen. Der Ziel-Lenkwinkel 300 wird so gewählt, dass er die Gerätebahn mit der gewünschten Bahn 301 in Ausrichtung bringt, so dass sowohl das Fahrzeug als auch das Gerät ungefähr derselben gewünschten Bahn folgen, wobei das Gerät, das der gewünschten Bahn 301 folgt, einen Zeitrückstand aufweist.
In 3A und 3B ist der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel 302 (θ_Ziel) des Fahrzeugs derselbe. Der Ziel-Lenkwinkel 300 (θ_Ziel) der 3A ist größer als der korrigierte Lenkwinkel 307 der 38. Der Ziel-Lenkwinkel 300 der 3A würde das Gerät theoretisch schneller mit der gewünschten Bahn in Ausrichtung bringen als der korrigierte Lenkwinkel 307 der 3B.
4 ist ein Beispiel für ein Verfahren zum Lenken eines Geräts auf schräg abfallendem Boden. Das Verfahren der 2 beginnt im Schritt S300.
Im Schritt S300 erfasst ein Lenkdetektor 24 einen Ziel-Lenkwinkel (202), der zu einem Gerätelenksystem 28 oder dem Geräte-Stellantrieb 212 gehört. Der Lenkdetektor 24 kann den Ziel-Lenkwinkel (202) erfassen, wobei der Lenkbefehl einen Ziel-Lenkwinkel umfasst. In einer Konfiguration kann der Lenkwinkel über einen Winkelsensor (z. B. über einen Magnetfeldsensor und einen Magneten, der auf dem lenkbaren Rad (210) oder der Geräteverbindung 212 montiert ist, ein Potentiometer, eine differentielle Auswertung von Beschleunigungsmessern) erfasst werden, der zu einem lenkbaren Rad (210) oder der Geräteverbindung 212 des Geräts gehört. In einer anderen Konfiguration kann der Lenkdetektor 24 einen von dem Fahrzeug-Datenprozessor 40 gesendeten Lenkbefehl lesen, erfassen oder empfangen, um den aktuellen oder zukünftigen Ziellenkwinkel zu überwachen. In noch einer anderen Konfiguration wird der Lenkbefehl oder eine Ableitung davon überwacht, wie zwischen dem Lenkanpassungsmodul 26 (oder dem Geräte-Lenk-Kontroller 18) und dem Gerätelenksystem 28 kommuniziert.
Im Schritt S302 bestimmt ein Datenprozessor 40 oder ein Geräte-Lenk-Kontroller 18, ob der Gerätelenkwinkel (202) in Richtung einer seitlichen Steigung des Bodens auf oder nahe einem maximalen Gerätelenkwinkel liegt. Der maximale Gerätelenkwinkel kann als eine Werkseinstellung definiert sein, welche auf den Bewegungsgrenzen des Geräte-Stellantriebs (212), des Gerätelenksystems 28 oder irgendeiner zugehörigen Gerätelenkverbindung (214) basiert. In einer alternativen Ausführungsform kann der maximale Gerätelenkwinkel (202) eine feldprogrammierbare Einstellung für ein spezielles Gerät darstellen, welche auf dem Zweck, dem Gewicht, der Gewichtsverteilung, dem Schwerpunkt, den Abmessungen, dem Radstand, der Breite, der Aufhängung, der Radgeometrie des Geräts oder anderen Faktoren basiert. Wenn der Gerätelenkwinkel (202) auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S304 fortgesetzt. Wenn jedoch der Gerätelenkwinkel (202) nicht auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S303 fortgesetzt.
Im Schritt S303 warten der Datenprozessor, der Geräte-Lenk-Kontroller oder beide ein Zeitintervall ab und kehren zum Schritt S300 zurück.
Im Schritt S304 bestimmen der Datenprozessor 40, der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder beide, ob sich das Gerät (203, 304) mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung befindet (z. B. innerhalb einer bestimmten Toleranz oder eines akzeptablen Fehlerbereichs). Zum Beispiel sind der Datenprozessor 40, der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder beide dafür geeignet zu bestimmen, ob sich das Gerät (203, 304) auf der seitlichen Steigung in Bezug auf die geplante Gerätebahn (301) unten befindet, auf der Grundlage von Positionsdaten (und Neigungsdaten des Geräts oder des Bodens) von dem Geräte-Positionsbestimmungsempfänger 14 oder auf der Grundlage von Positionsdaten (und Neigungsdaten des Fahrzeugs oder des Bodens) von dem Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger 32 in Verbindung mit dem kinematischen Modell der Gerätebewegung und -position (welches z. B. durch den Fahrzeug-Datenprozessor oder seinem Geräte-Bahneinhaltungs-Auswerteelement 42 ausführbar ist). Die Datenspeichervorrichtung 34 kann die geplante Gerätebahn (301) als einen Satz von Punkten (z. B. zwei- oder dreidimensionsionale Koordinaten) oder lineare oder quadratische Gleichungen oder etwas anderes speichern, welches der Datenprozessor 40 mit der Position des Positionsbestimmungsempfängers (14, 32) vergleichen kann. Wenn sich das Gerät (203, 304) mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung befindet, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S306 fortgesetzt. Wenn sich das Gerät (203, 304) jedoch nicht mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung befindet, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S308 fortgesetzt.
Im Schritt S306 bewahrt der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 den Fahrzeuglenkwinkel oder passt ihn an, um die geplante Gerätebahn weiter einzuhalten (z. B. ohne weiteren Ausgleich zur Berücksichtigung eines Rutschens oder Abweichens des Geräts nach unten gegenüber der geplanten Gerätebahn 301, welches im Allgemeinen oder hauptsächlich der Neigung des Bodens zuzuschreiben ist).
Im Schritt S308 passt der Datenprozessor 40, der Fahrzeug-Kontroller 76 oder der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder irgendeine Kombination der vorstehenden Steuermodule (40, 76, 18) einen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel (200) der lenkbaren Fahrzeugräder 206 des Fahrzeugs (201, 306) an, um das Gerät (203, 304) in Richtung der seitlichen Steigung des Bodens mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung zu bringen, wenn der Gerätelenkwinkel (202) auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt. Hier wählt der Datenprozessor 40, der Fahrzeug-Kontroller 76 oder der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder irgendeine Kombination der vorstehenden Steuermodule (40, 76, 18) den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel (200) durch das Lenksystem 80 oder den Fahrzeug-Stellantrieb 204, um irgendeinen zusätzlichen Ausgleich bereitzustellen, um ein Rutschen oder Abweichen des Geräts von der geplanten Gerätebahn 301 nach unten zu berücksichtigen, welches im Allgemeinen oder hauptsächlich der Neigung des Bodens zuzuschreiben ist.
Der Schritt S308 kann gemäß verschiedenen Techniken ausgeführt werden, die separat oder kumulativ angewendet werden können. Unter einer ersten Technik bestimmen oder berechnen der Datenprozessor 40, der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder beide den Ziel-Gerätelenkwinkel für das Gerätelenksystem und den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel für das Fahrzeuglenksystem gemeinsam, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe einem maximalen Winkel liegt. Zum Beispiel bestimmen der Datenprozessor 40, der Geräte-Lenk-Kontroller 18 oder beide den Ziel-Gerätelenkwinkel und den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel auf der Grundlage eines oder mehrerer der folgenden Parameter: Geräterad-Lenkdaten (Winkeldaten), Fahrzeugrad-Lenkdaten (Winkeldaten), Fahrzeugpositionsdaten, Gerätepositionsdaten, Gerätekursdaten, den Fahrzeugkursdaten und kinematischen Modelldaten.
Unter einer zweiten Technik zum Ausführen des Schritts S308 bestimmt der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel zumindest teilweise auf der Grundlage eines kinematischen Modells (z. B. Fahrradmodells) des Fahrzeugs und Geräts, um eine zukünftige Position (und einen aktuellen Kurs oder eine aktuelle Schwenkbewegung) des Geräts zu schätzen, welches sich mit der geplanten Gerätebahn in Ausrichtung befindet oder mit dieser übereinstimmt.
Unter einer dritten Technik passt der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel an, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung mit der geplanten Gerätebahn in Ausrichtung zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt (gemessen durch den Lenkdetektor 24) und wenn das Gerät gegenüber der geplanten Gerätebahn auf der seitlichen Neigung unten liegt. Der Datenprozessor 40 bestimmt zum Beispiel, ob das Gerät auf der seitlichen Neigung unten liegt, welche im Allgemeinen senkrecht zu der Längsachse (224, 226) oder Fahrtrichtung des Fahrzeugs oder Geräts verläuft, auf der Grundlage der Geräteposition und/oder des Gerätekurses in Bezug auf die geplante Gerätebahn zusammen mit der entsprechenden seitlichen Neigung oder Schräglage des Fahrzeugs oder Geräts auf oder nahe der Geräteposition. Der Datenprozessor 40 oder der Geräte-Lenk-Kontroller 18 kann bestimmen, ob sich das Gerät (203, 304) mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung befindet, indem er Positionsdaten von einem Positionsbestimmungsempfänger (14, 32) in Bezug auf eine geplante Gerätebahn (301) auswertet, ob das Gerät (203, 304) gegenüber der geplanten Gerätebahn (301) auf der seitlichen Steigung unten liegt. Die geplante Gerätebahn 301 kann durch zwei oder mehr Punkte (z. B. zwei- oder dreidimensionsionale Koordinaten oder Wegpunkte) dargestellt werden, welche ein lineares Segment oder ein gekrümmtes Segment definieren.
Unter einer vierten Technik passt der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel so an, dass der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel verringert wird, indem der Ziel-Lenkwinkel in Übereinstimmung mit einer maximalen Geschwindigkeit der Winkeländerung je Zeiteinheit begrenzt wird.
Unter einer fünften Technik wendet der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel auf einen Stellantrieb oder ein Lenksystem 80 an, um einen Winkelkurs oder Seitenabweichungswinkel eines oder mehrerer lenkbarer Räder des Fahrzeugs zu steuern.
Das Verfahren der 5 ähnelt dem Verfahren der 4, außer dass das Verfahren der 5 ferner den Schritt S310 umfasst. Gleiche Bezugszahlen in 4 und 5 zeigen gleiche Schritte, Verfahren oder Merkmale an.
Im Schritt S310 erfasst oder schätzt der Neigungsdetektor (31, 33) oder der Positionsbestimmungsempfänger (14, 32) eine Querneigung (des Bodens oder den entsprechenden Schräglagewinkel des Geräts) an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden und der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 bestimmt eine Stärke einer Korrekturanpassung für den Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs auf der Grundlage des Querneigungswinkels (z. B. des Schräglagewinkels des Geräts) und eines Fehlerwinkels (300) zwischen der geplanten Gerätebahn (301) und der beobachteten Gerätebahn (308) des Geräts.
Das Verfahren der 6 ähnelt dem Verfahren der 4, außer dass im Verfahren der 5 der Schritt S308 durch den Schritt S314 ersetzt ist. Gleiche Bezugszahlen in 4 und 6 zeigen gleiche Schritte, Verfahren oder Merkmale an.
Der Schritt S314 umfasst den Schritt S309, den Schritt S312 oder beide Schritte S309 und S312. Der Schritt S309 und der Schritt S312 können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Wenn das Verfahren der 6 mehrere Wiederholungen aufweist, können sich die Wiederholungen darin unterscheiden, ob der Schritt S309 oder der Schritt S312 ausgeführt wird, was von dem Querneigungswinkel oder dem entsprechenden Geräte-Schräglagewinkel abhängt, gemessen oder beobachtet in Bezug auf den Schwellenwert (z. B. Steigungs- oder Neigungswinkel von ungefähr fünf (5) Prozent). Der Querneigungswinkel des Bodens wird in Bezug auf eine flache oder ebene Bodenfläche gemessen, z. B. eine Ebene, die im Allgemeinen senkrecht zur Erdoberfläche verläuft. Der Schräglagewinkel (des Fahrzeugs oder Geräts), welcher der Querneigung des Bodens entspricht, kann in Bezug auf eine Normale (Liniensegment) gemessen werden, welche im Allgemeinen senkrecht zur Erdoberfläche verläuft (wobei z. B. der Schräglagewinkel und die Querneigung komplementär sind oder einen Summenwinkel von ungefähr 90 Grad aufweisen), oder in Bezug auf die flache oder ebene Bodenfläche. In alternativen Ausführungsformen können der Fahrzeug-Schräglagewinkel, der Geräte-Schräglagewinkel oder beide verwendet werden, um den Querneigungswinkel des Bodens für eine entsprechende Position auf einem Feld oder Arbeitsort zu schätzen.
Im Schritt S309 passt der Datenprozessor 40 oder der Geräte-Lenk-Kontroller 18 einen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel (200) des Fahrzeugs (201, 306) an, um das Gerät (203, 304) in Richtung der seitlichen Steigung des Bodens mit der geplanten Gerätebahn (301) in Ausrichtung zu bringen, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt und wenn der Querneigungswinkel größer oder gleich einem Schwellenwert ist (z. B. Steigungs- oder Neigungswinkel von ungefähr fünf (5) Prozent). Der Neigungsdetektor (31, 33) oder der Positionsbestimmungsempfänger (14, 32) erfasst eine Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden und kann eine beliebige Gruppe, Kombination oder Permutation von Messungen verwenden, um die Querneigung des Bodens an einer entsprechenden Position eines Felds oder Arbeitsorts zu schätzen.
Im Schritt S312 erfasst der Neigungsdetektor (31, 33) oder der Positionsbestimmungsempfänger (14, 32) eine Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden und der Datenprozessor 40 oder der Fahrzeug-Kontroller 76 bestimmt, dass keine Korrekturanpassung für den Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs zugelassen wird, wenn der Querneigungswinkel (z. B. die Schräglage) kleiner als ein Schwellenwert ist (z. B. Steigungs- oder Neigungswinkel von ungefähr fünf (5) Prozent). Entsprechend können das Gerätelenksystem 28 und der Geräte-Lenk-Kontroller 18 effektiv einen Querneigungswinkel ausgleichen, der kleiner als der Schwellenwert ist, aber der Schwellenwert kann für Faktoren wie Reifengröße, Reifenprofil, Fahrzeuggewicht, Gerätegewicht, Geräteradstand-Abmessungen, Fahrzeugradstand-Abmessungen, Bodenfeuchtigkeitsgehalt, Regenfallgeschichte, Boden- oder Umgebungstemperatur, Bodenbestandteile (z. B. Ton, Sand, Lehm und organische Stoffkomponenten), oder dergleichen dynamisch angepasst werden.
Das Verfahren und das System sind gut geeignet zum Abschwächen der möglichen Spureinhaltungsfehler auf der Gerätebahn, die für seitliche Neigungen, z. B. extreme Seitenneigungen (z. B. Steigungen von mehr als fünf (5) Grad) des Bodens auf bestimmten Feldern oder an bestimmten Arbeitsorten ansonsten auftreten könnten. Wenn zum Beispiel die seitlichen Neigungen einen kritischen Winkel oder eine kritische Neigung übersteigen, kann ein aktives Lenken des Geräts nicht genug Lenkkraft bereitstellen, um das Gerät auf der Ziel-Lenklinie oder der geplanten Gerätebahn zu halten. Das Fahrzeug (z. B. der Traktor) kann dem Gerät jedoch einen zusätzlichen seitlichen Lenkaufwand bereitstellen, indem das Fahrzeug (der Traktor) mit einem bergauf gerichteten Lenkwinkel gelenkt wird, der zu der Ziel-Lenklinie oder der geplanten Gerätebahn versetzt ist. Entsprechend kann das Gerät mit der der Ziel-Lenklinie oder der geplanten Bahn in Ausrichtung bleiben, um einen einheitlichen und beabsichtigten Abstand zwischen benachbarten Reihen von Pflanzen zu erzeugen oder um vorhandene Reihen während Sprühoperationen zu verfolgen oder um Reihen für Landeinebnungs- oder Stufungsoperationen zu verfolgen.
Der Fahrzeug-Datenprozessor 40 kann einen oder mehrere der folgenden Betriebsmodi unterstützen oder ermöglichen: (1) einen aktiven Geräteführungsmodus, (2) einen passiven Geräteführungsmodus und (3) einen hybriden Geräteführungsmodus. In einem aktiven Geräteführungsmodus lenkt das Gerätelenksystem 28, geleitet von dem Geräte-Lenk-Kontroller 18, die lenkbaren Geräteräder 210, um das Gerät 203 zu führen. Im Gegensatz dazu können in einem passiven Geräteführungsmodus der Geräte-Lenk-Kontroller 18 und das Gerätelenksystem 28 die lenkbaren Geräteräder 210 in einer neutralen Stellung oder auf einer geraden Bahn (z. B. einem Gerätelenkwinkel 202 von ungefähr Null als Ziel-Gerätelenkwinkel) verriegeln, so dass das Gerät 203 (z. B. hauptsächlich oder vollständig) von dem Lenksystem 80 des Fahrzeugs 201 oder Traktors abhängt, um die lenkbaren Fahrzeugräder 206 zu lenken, welche im Gegenzug das Gerät gemäß einer Ziel-Lenklinie oder geplanten Strecke lenken. Hier wird der aktive Geräteführungsmodus mit dem passiven Geräteführungsmodus kombiniert, um einen hybriden Modus zu bilden, um das Gerät auf steileren seitlichen Neigungen in Bezug auf die Längsachse 226 des Geräts 203 mit einer geplanten Gerätebahn in Ausrichtung zu halten.
Im aktiven Geräteführungsmodus befiehlt der Geräte-Lenk-Kontroller 18 das Gerätelenksystem 28 auf dem Gerät, bis das Lenkelement die Stellantrieb-Bewegungsgrenze des Geräte-Stellantriebs 212 erreicht, welche zu dem maximalen Gerätewinkel für den Gerätelenkwinkel 202 gehört. Sobald der maximale Gerätewinkel erreicht ist, kann das Fahrzeug (z. B. der Traktor) den aktiven Führungsmodus aktivieren, in welchem der Datenprozessor 40 und der Fahrzeug-Kontroller 76 eine zusätzliche Lenkung von der Führungslinie weg bereitstellen, um jegliches Driften des Geräts 203 von seiner geplanten Gerätebahn nach unten auszugleichen. Diese zusätzliche Lenkkraft des Fahrzeugs 201 zwingt das Gerät 203, auf die geplante Gerätebahn oder Führungslinie zurückzukehren, die vom Operator oder Benutzer ausgewählt wird (z. B. für einen im Allgemeinen einheitlichen Reihenabstand zwischen benachbarten Reihen).
Nachdem die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, wird ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den begleitenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Lenken eines Geräts, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Ziel-Lenkwinkels, der zu einem Gerätelenksystem zum Einhalten einer geplanten Gerätebahn gehört; Bestimmen, ob der Gerätelenkwinkel in Richtung einer seitlichen Steigung des Bodens auf oder nahe einem maximalen Lenkwinkel liegt; Bestimmen, ob sich das Gerät mit der geplanten Gerätebahn in Ausrichtung befindet; und Anpassen eines Ziel-Fahrzeuglenkwinkels des Fahrzeugs, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, ob das Gerät ausgerichtet ist, ein Bestimmen umfasst, ob sich das Gerät auf der seitlichen Steigung in Bezug auf die geplante Gerätebahn unten befindet, durch Bewertung von Positionsdaten von einem Positionsbestimmungsempfänger in Bezug auf eine geplante Gerätebahn.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel angepasst wird, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt und wenn sich das Gerät auf der seitlichen Neigung in Bezug auf die geplante Gerätebahn unten befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden und Bestimmen einer Stärke einer Korrekturanpassung für den Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs auf der Grundlage des Querneigungswinkels und eines Fehlerwinkels zwischen der geplanten Gerätebahn und der beobachteten Gerätebahn des Geräts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen ein Anpassen eines Ziel-Fahrzeuglenkwinkels des Fahrzeugs umfasst, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt und wenn der Querneigungswinkel größer oder gleich einem Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden und Bestimmen, dass keine Korrekturanpassung für den Ziel-Lenkwinkel des Fahrzeugs zugelassen wird, wenn der Querneigungswinkel kleiner als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen ferner ein Anpassen des Ziel-Lenkwinkels umfasst, so dass der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel verringert wird, indem der Ziel-Lenkwinkel in Übereinstimmung mit einer maximalen Geschwindigkeit der Winkeländerung je Zeiteinheit begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Anwenden des Ziel-Fahrzeuglenkwinkels auf einen Stellantrieb zum Steuern eines Winkelkurses oder Seitenabweichungswinkels eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Sammeln von Gerätepositionsdaten und Gerätekursdaten für ein Gerät über einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger; Sammeln von Fahrzeugpositionsdaten und Fahrzeugkursdaten für ein Fahrzeug über einen Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger und Bestimmen von Gerätelenkdaten zwischen den Gerätepositionsdaten, den Fahrzeugpositionsdaten, den Gerätekursdaten und den Fahrzeugkursdaten, Berechnen des Ziel-Gerätelenkwinkels für das Gerätelenksystem und das Fahrzeuglenksystem zusammen auf der Grundlage der Gerätelenkdaten, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe einem maximalen Winkel liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel zumindest teilweise auf einem kinematischen Modell des Fahrzeugs und Geräts basiert.
System zum Lenken eines Geräts, wobei das System umfasst: einen Lenkdetektor zum Erfassen eines Gerätelenkwinkels, der zu einem Gerätelenksystem zum Einhalten einer geplanten Bahn gehört; einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger zum Bestimmen einer Geräteposition; einen Geräte-Lenk-Kontroller zum Bestimmen, ob der Gerätelenkwinkel auf oder nahe einem maximalen Lenkwinkel oder einem maximalen Lenkwinkel in Richtung einer seitlichen Steigung des Bodens liegt oder nicht; wobei der Geräte-Lenk-Kontroller oder ein Datenprozessor dafür geeignet ist zu bestimmen, ob sich das Gerät mit der geplanten Gerätebahn in Ausrichtung befindet; und einen Fahrzeug-Kontroller zum Anpassen eines Ziel-Fahrzeuglenkwinkels des Fahrzeugs, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt.
System nach Anspruch 11, wobei der Geräte-Lenk-Kontroller des Datenprozessors dafür geeignet ist, basierend auf Positionsdaten von dem Geräte-Positionsbestimmungsempfänger zu bestimmen, ob sich das Gerät auf der seitlichen Steigung in Bezug auf die geplante Gerätebahn unten befindet.
System nach Anspruch 11, wobei der Datenprozessor oder der Fahrzeug-Kontroller dafür eingerichtet ist, den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel anzupassen, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt und wenn sich das Gerät auf der seitlichen Neigung in Bezug auf die geplante Gerätebahn unten befindet.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Neigungsdetektor zum Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden; wobei der Datenprozessor dafür geeignet ist, eine Stärke einer Korrekturanpassung für den Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs auf der Grundlage des Querneigungswinkels und eines Fehlerwinkels zwischen der geplanten Gerätebahn und der beobachteten Gerätebahn des Geräts zu bestimmen.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Neigungsdetektor zum Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden; wobei der Datenprozessor dafür geeignet ist zu bestimmen, dass keine Korrekturanpassung für den Ziel-Lenkwinkel des Fahrzeugs zugelassen wird, wenn der Querneigungswinkel kleiner als ein Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger zum Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden; wobei der Datenprozessor dafür geeignet ist, eine Stärke einer Korrekturanpassung für den Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs auf der Grundlage des Querneigungswinkels und eines Fehlerwinkels zwischen der geplanten Gerätebahn und der beobachteten Gerätebahn des Geräts zu bestimmen.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger zum Erfassen einer Querneigung an dem Gerät, dem Fahrzeug oder beiden; wobei der Datenprozessor dafür geeignet ist zu bestimmen, dass keine Korrekturanpassung für den Ziel-Lenkwinkel des Fahrzeugs zugelassen wird, wenn der Querneigungswinkel kleiner als ein Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeug-Kontroller dafür geeignet ist, den Ziel Lenkwinkel so anzupassen, dass der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel verringert wird, indem der Ziel-Lenkwinkel in Übereinstimmung mit einer maximalen Geschwindigkeit der Winkeländerung je Zeiteinheit begrenzt wird.
System nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeug-Kontroller dafür geeignet ist, den Ziel-Fahrzeuglenkwinkel auf einen Stellantrieb zum Steuern eines Winkelkurses oder Seitenabweichungswinkels eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs anzuwenden.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Geräte-Positionsbestimmungsempfänger zum Sammeln von Gerätepositionsdaten und Gerätekursdaten für ein Gerät; einen Fahrzeug-Positionsbestimmungsempfänger zum Sammeln von Fahrzeugpositionsdaten und Fahrzeugkursdaten für ein Fahrzeug; einen Fahrzeug-Kontroller und einen Geräte-Lenk-Kontroller zum Bestimmen des Ziel-Gerätelenkwinkels für das Gerätelenksystem und das Fahrzeuglenksystem zusammen auf der Grundlage von Geräte-Lenkwinkeldaten, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe einem maximalen Winkel liegt.
System nach Anspruch 11, wobei der Ziel-Fahrzeuglenkwinkel zumindest teilweise auf einem kinematischen Modell des Fahrzeugs und Geräts basiert.
System nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeug-Kontroller dafür geeignet ist, einen Ziel-Fahrzeuglenkwinkel des Fahrzeugs anzupassen, um das Gerät in Richtung der seitlichen Steigung in Ausrichtung mit der geplanten Gerätebahn zu führen, so dass das Gerät die geplante Gerätebahn einhält, wenn der Gerätelenkwinkel auf oder nahe dem maximalen Lenkwinkel liegt und wenn der Querneigungswinkel größer oder gleich einem Schwellenwert ist.