СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНОЙ
METHOD AND DEVICE FOR AGRICULTURAL MACHINE CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления сельскохозяйственной машиной в соответствии с ограничительной частью пунктов 1 и 11 формулы изобретения.
Уровень техники
Из патентного документа ЕР 0660660 известно оснащение сельскохозяйственных машин устройствами так называемой системы GPS (Global Positioning System - глобальной системы навигации и определения местоположения) для регистрации положения сельскохозяйственных уборочных машин на площади, подлежащей обработке. При этом маршрут движения определяется оператором машины, а с помощью системы GPS, связанной с записывающим устройством, регистрируются данные положения машины, которые затем в записывающем устройстве привлекаются для электронного построения изображения пройденного маршрута. Такие системы являются первым шагом в направлении регистрации маршрутов, однако здесь производится только запись маршрута как такового. Системы этого типа не позволяют выполнять предварительное планирование маршрутов движения машины при обработке.
В развитие идеи регистрации маршрутов системы по патентному документу ЕР 0821296 создают возможность генерирования (разработки) маршрутов в зависимости от внешней геометрии подлежащих обработке площадей. Существенное преимущество этих систем состоит в том, что они впервые позволяют вначале разрабатывать маршруты с учетом различных критериев оптимизации, а затем в простейшем случае производить обработку сельскохозяйственными машинами с их автоматическим следованием по этим маршрутам. Поскольку в данном случае участки пути разрабатываются на основе простых геометрических зависимостей, такие системы способны только подразделять подлежащую обработке территорию на участки пути в зависимости от ширины обработки сельскохозяйственной машины. Поскольку ширина подлежащей обработке территории, как правило, не является величиной, кратной ширине обработки сельскохозяйственной машины, система маршрутизации разрабатывает также участки пути, на которых используется только часть ширины обработки машины. В неблагоприятном случае может создаваться ситуация, когда расчетные крайние участки пути могут обрабатываться только с большими затратами времени путем осуществления оператором машины сложных маневров рулевого управления. При этом в ходе работ по распределению материалов, таких как удобрения или средства защиты растений, на отдельных участках обрабатываемой территории эти материалы могут наноситься несколько раз. Это не только повышает расходы на излишнее нанесение материалов, но в неблагоприятных случаях может приводить к повреждению растительности.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании системы маршрутизации, которая позволяет устранить недостатки известных решений и обеспечивает экономичную эксплуатацию сельскохозяйственной машины на подлежащей обработке территории.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в способе управления сельскохозяйственной машиной, когда с сельскохозяйственной машиной связана система маршрутизации для разработки маршрутов на территории и эта система маршрутизации подразделяет территорию по меньшей мере на обработанную территорию и по меньшей мере на территорию оставшейся площади. Согласно изобретению по меньшей мере один параметр сельскохозяйственной машины регулируют в зависимости от конфигурации обработанной территории и/или территории оставшейся площади.
За счет того, что по меньшей мере один параметр сельскохозяйственной машины регулируют в зависимости от конфигурации обработанной территории и/или территории оставшейся площади, обеспечивается возможность приспособления режима работы сельскохозяйственной машины или ее рабочих аппаратов к конфигурации соответствующей территории в аспекте экономичной эксплуатации сельскохозяйственной машины.
В предпочтительном примере осуществления изобретения сельскохозяйственная машина образована по меньшей мере одним несущим
транспортным средством с установленными на нем рабочими аппаратами, а параметры, регулируемые в зависимости от конфигурации подлежащей обработке территории могут быть как параметрами несущего транспортного средства, так и параметрами рабочих аппаратов. За счет этого достигается высокая гибкость при оптимизации рабочего процесса, так как в зависимости от типа сельскохозяйственной машины либо ее отдельные рабочие аппараты могут быть переведены из рабочего в нерабочее положение, либо не требующиеся рабочие аппараты могут быть отключены, но не развернуты.
В простейшем случае изменяемый параметр может охватывать адаптирование сельскохозяйственной машины или установленных на ней рабочих аппаратов в зависимости от конфигурации обработанной территории и/или территории оставшейся площади. При этом адаптирование может касаться либо косой установки сельскохозяйственной машины и/или ее рабочих аппаратов, либо установки частичной ширины обработки. Особенное преимущество решения заключается в том, что, с одной стороны, лучше используется ширина обработки сельскохозяйственной машины, и, с другой стороны, устраняется риск неоднократной обработки одной и той же территории.
Наиболее простым конструктивным путем установку частичной ширины обработки осуществляют посредством включения и отключения отдельных рабочих аппаратов.
Как правило, после эксплуатации сельскохозяйственной машины на подлежащей обработке территории ее переводят на новую территорию, при этом переезд обычно производится с более высокой скоростью движения, чем при рабочем ходе во время обработки территории. То же самое относится к переезду от одного обработанного маршрута к следующему маршруту, подлежащему обработке. В предпочтительном примере осуществления в данном случае скорость движения сельскохозяйственной машины изменяют сразу же после того, как величина территории оставшейся площади становится равной нулю. В простейшем случае окончание обработки производится в ходе одного единственного маршрута, который заканчивается при достижении этой нулевой величины.
В следующем предпочтительном примере осуществления параметр, изменяемый в зависимости от обработанной территории или территории оставшейся площади, может охватывать активизацию предварительно определенного рабочего процесса. Преимущество решения заключается в том, что в определенных местах территории, например, в конце маршрута, автоматически запускается повторяющийся рабочий процесс. В частности, такие предварительно определенные рабочие процессы могут представлять собой процессы управления обработкой на краю поля; при этом в простейшем случае конфигурация территории оставшейся площади может быть также определена таким образом, что она образована оставшейся частью подлежащего обработке маршрута.
Часто активизация рабочих аппаратов, такая как установка (регулирование положения) передающих перегрузочных устройств, в значительной мере зависит от конфигурации обработанной территории или территории оставшейся площади в том отношении, что, например, из-за ограниченного пространства перегрузочное транспортное средство может быть установлено на территории только в определенных местах. В дальнейшем примере осуществления изменяемый параметр может охватывать правостороннюю и левостороннюю установку рабочих аппаратов, что позволяет значительно снизить количество манипуляций оператора, необходимых для выполнения процесса перегрузки.
За счет знания конфигурации территории оставшейся площади для сельскохозяйственной машины в распоряжении имеются также качественные данные относительно потребности в мощности. В предпочтительном примере осуществления эти данные могут использоваться также для того, чтобы число оборотов двигателя сельскохозяйственной машины и/или числа оборотов самых различных приводов сельскохозяйственной машины или установленных на ней рабочих аппаратов могло регулироваться в соответствии с требуемыми затратами мощности.
В особенности простое конструктивное осуществление способа по изобретению обеспечивается в том случае, когда с системой маршрутизации связано по меньшей мере одно вычислительно-управляющее устройство, которое в зависимости от разработанных маршрутов генерирует управляющие сигналы для регулирования по меньшей мере одного параметра сельскохозяйственной машины, а этот по меньшей мере один параметр сельскохозяйственной машины вырабатывается в зависимости от конфигурации обработанной территории и/или территории оставшейся площади.
Дальнейшая разгрузка оператора сельскохозяйственной машины достигается за счет того, что вычислительно-управляющее устройство автоматически производит регулирование выработанных параметров в сельскохозяйственной машине.
Для того чтобы дать оператору возможность воздействия на регулирование выработанных параметров, в дальнейшем примере осуществления предусмотрено, что выработанные параметры могут быть визуально указаны оператору посредством индикаторного устройства.
Задача изобретения решена также в устройстве для управления сельскохозяйственной машиной, причем с сельскохозяйственной машиной связана система маршрутизации для разработки маршрутов на территории и эта система маршрутизации подразделяет территорию по меньшей мере на обработанную территорию и по меньшей мере на территорию оставшейся площади. Согласно изобретению система маршрутизации находится во взаимодействии по меньшей мере с одним вычислительно-управляющим устройством, причем это вычислительно-управляющее устройство выполнено с возможностью генерирования управляющих сигналов для регулирования по меньшей мере одного параметра сельскохозяйственной машины в зависимости от разработанных маршрутов. Указанный по меньшей мере один параметр сельскохозяйственной машины вырабатывается в зависимости от конфигурации обработанной территории и/или территории оставшейся площади.
В предпочтительном варианте осуществления вычислительно-управляющее устройство выполнено с возможностью автоматически производить регулирование выработанных параметров и с возможностью визуальной индикации выработанных параметров посредством индикаторного устройства.
Перечень фигур
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 изображает схему, иллюстрирующую способ в соответствии с изобретением,
фиг.2 изображает блок-схему способа в соответствии с изобретением,
фиг.3 изображает схему, иллюстрирующую различные примеры использования способа по изобретению.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 схематично показана территория 1, подлежащая проходу и обработке сельскохозяйственной машиной 2, которая в данном примере выполнения представлена в виде самоходной косилки 3. Самоходная косилка 3 образована несущим транспортным средством 4, - в простейшем случае трактором 5, - с установленными на нем спереди и по бокам рабочими органами 6, в данном примере в виде косилочных аппаратов. Кроме того, сельскохозяйственная машина 2 оснащена системой 7 маршрутизации, которая сама по себе известна и способна подразделять подлежащую обработке территорию 1 на так называемые маршруты 8 обработки. Разработка этих маршрутов 8 обработки достигается, как правило, за счет того, что сельскохозяйственная машина 2 вначале объезжает подлежащую обработке территорию 1 в ходе первого рабочего прохода, следуя вдоль внешнего контура 9. Затем система 7 маршрутизации в зависимости от ширины А обработки разрабатывает дальнейшие маршруты 8, так что обеспечивается полное перекрытие территории 1 маршрутами 8 обработки, зависящими от ширины А обработки. В целях лучшей повторяемости такие системы 7 маршрутизации, как правило, базируются на системе GPS, при этом сельскохозяйственная машина 2 снабжена GPS-приемником 10, который передает спутниковые сигналы 11 положения на вычислительное устройство 12, связанное с системой 7 маршрутизации. Кроме того, система 7 маршрутизации имеет такую структуру, что в зависимости от маршрутов 8 обработки подлежащая обработке территория 1 разделяется на уже обработанную территорию 13 и территорию 14 оставшейся площади, подлежащую обработке. Известным образом обработанная территория 13 и территория 14 оставшейся площади могут визуально представляться на индикаторном устройстве 16, находящемся в области обзора оператора 15. В рамках изобретения возможен вариант, когда территория 14 оставшейся площади привязана к единственному маршруту, так что в пределах подлежащей обработке территории 1 могут быть оставаться несколько территорий 14 оставшейся площади.
Как показано на фиг.1 в средней части, при обработке сельскохозяйственной машиной 2 разработанных маршрутов 8 обработки может оказаться, что, например, последний маршрут 8 обработки имеет поперечную протяженность меньше ширины А обработки машины 2. Настоящим изобретением предусмотрено, что теперь по меньшей мере один параметр 17, в данном случае ширина А обработки, может регулироваться или адаптироваться в соответствии с конфигурацией обработанной территории 13 или, что аналогично, с конфигурацией территории 14 оставшейся площади. Для простоты на фиг.1 конфигурация территории 14 оставшейся площади выбрана такой, что ширина этой территории 14 соответствует примерно двум величинам единичной ширины ЕА обработки одного косилочного рабочего аппарата 6, установленного на несущем транспортном средстве 4. Соответственно, как это будет более подробно описано дальше, с привлечением системы 7 маршрутизации в способе предусмотрено, что рабочие аппараты 6 сельскохозяйственной машины 2 активизируются только на частичной ширине ТА обработки. Применительно к косилочным аппаратам 6 на фиг.1 это означает, что сельскохозяйственная машина 2 потребляет меньше энергии и обладает улучшенной маневренностью, когда излишний косилочный аппарат 6а переводится из рабочего в нерабочее положение.
Фиг.2 изображает блок-схему, иллюстрирующую основные этапы способа. Как уже было описано, вначале система 7 маршрутизации известным образом разрабатывает, по меньшей мере, с привлечением данных 11 положения на основе системы GPS, множество маршрутов 8 обработки, которые регистрируются и записываются в память системы 7 маршрутизации на этапе 18 выполнения программы. Кроме того, разработанные и сохраненные маршруты 8 и состояние их обработки увязываются друг с другом посредством последовательности 19 “соотношение площадей”. Последовательность 19 “соотношение площадей” определяет из разработанных маршрутов 8 и состояния их обработки с привлечением ширины А обработки сельскохозяйственной машины 2 конфигурацию обработанной территории 13, а также конфигурацию территории 14 оставшейся площади. Эти данные передаются в виде выходных сигналов Z в вычислительно-управляющее устройство 20, которое в простейшем случае может быть идентично вычислительному устройству 12, уже имеющемуся в системе 7 маршрутизации. Из этих выходных сигналов Z, представляющих в закодированном виде конфигурацию обработанной территории 13 и/или территории 14 оставшейся площади, вычислительно-управляющее устройство 20 вырабатывает (т.е. определяет, вычисляет) для сельскохозяйственной машины 2 и/или для установленных на ней рабочих аппаратов 6 подлежащие изменению параметры 17, изменение которых влияет на приспособление режима работы сельскохозяйственной машины 2 и ее рабочих аппаратов 6 к конкретной конфигурации территории 14 оставшейся площади или уже обработанной территории 13. Как правило, здесь преимущественно привлекается конфигурация территории 14 оставшейся площади. Однако ввиду непосредственной взаимной зависимости этих двух территорий в рамках изобретения может быть предусмотрено изменение самых различных параметров 17 для приведения их в соответствие с конфигурацией уже обработанной территории 13. В ходе дальнейшего этапа 21 способа параметры 17, выработанные (т.е. определенные, вычисленные) вычислительно-управляющим устройством 20, могут указываться оператору 15 с помощью индикаторного устройства 16, так что оператор может произвести регулирование самых различных органов сельскохозяйственной машины 2 или установленных на ней рабочих аппаратов 6. Однако может быть также предусмотрено, что в ходе дальнейшего этапа 22 способа вычислительно-управляющим устройством 20 генерируются управляющие сигналы Y для автоматического регулирования выработанных параметров 17 сельскохозяйственной машины 2 или навешенных на нее рабочих аппаратов 6.
Как показано на фиг.3, сельскохозяйственная машина 2 может представлять собой машину 23 для распределения материалов, такую как разбрасыватель удобрений, машину для опрыскивания гербицидами или сеялку. При этом эксплуатация машины с частичной шириной ТА обработки может производиться либо только отключением рабочего аппарата 6, либо путем его отключения и перевода в нерабочее положение.
В следующем примере осуществления параметр 17, подлежащий изменению в зависимости от конфигурации территории 14 оставшейся площади, может содержать также скорость v движения. Это имеет особенное преимущество в тех случаях, когда сельскохозяйственная машина 2 совершает вспомогательные переезды между последовательными маршрутами 8 обработки или после полной обработки одной территории 1 переезжает на следующую территорию. В обоих случаях сельскохозяйственная машина 2 обычно приводится с более высокой скоростью v движения, чем при рабочем ходе. Далее, подлежащий изменению параметр 17 может охватывать активизацию предварительно определенной и заложенной в вычислительно-управляющем устройстве 20 рабочих процессов, таких как, например так называемое, “управление процессом 24 обработки на краю поля”, как показано на фиг.3 в средней части. В простейшем случае такое “управление процессом 24 обработки на краю поля” содержит подъем рабочих аппаратов 6 по окончании маршрута 8 обработки и их обратное опускание при входе в следующий маршрут 8 обработки. Далее, подлежащий изменению параметр 17 может охватывать правостороннюю и левостороннюю активизацию 25 рабочих аппаратов 26, такую как поворот выбросного патрубка 27 сельскохозяйственной машины 2 в виде полевого измельчителя 28. Особенное преимущество такого решения заключается в том, что сельскохозяйственная машина 2 в зависимости от положения территории 14 оставшейся площади на подлежащей обработке территории 1 автоматически распознает, когда, например, из-за ограниченного пространства транспортное средство 29 для разгрузки бункера может подойти только с одной определенной стороны маршрута 8 обработки или соответствующей ему территории 14 оставшейся площади.
В зависимости от ширины А обработки сельскохозяйственной машины 2 потребление мощности возрастает или снижается. В том случае, когда система 7 маршрутизации знает конфигурацию территории 14 оставшейся площади, вычислительно-управляющее устройство 20 может быть дополнительно выполнено таким образом, что генерируемые управляющие сигналы Y по фиг.2 могут воздействовать на число 30 оборотов двигателя 31 сельскохозяйственной машины 2 или на числа 32 оборотов самых различных рабочих аппаратов 6. Преимуществом в данном случае является возможность экономии топлива за счет снижения числа оборотов при работе с частичной шириной ТА обработки.
Для специалиста в данной области понятно, что при осуществлении изобретения возможны различные изменения и модификации способа и устройства, не выходящие за пределы объема защиты, а также использование их в других системах машин.