專利名稱：用于控制機(jī)具以使機(jī)器生產(chǎn)率最大化和保護(hù)最終平整度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制機(jī)具以使機(jī)器生產(chǎn)率最大化和保護(hù)最終平整度的系統(tǒng)和方法。機(jī)器100的示例性實(shí)施例在圖I中示意性地示出。機(jī)器100可以是執(zhí)行與例如采礦業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等エ業(yè)或本領(lǐng)域中已知的任何其它エ業(yè)相關(guān)聯(lián)的某種操作的移動(dòng)機(jī)器。例如，機(jī)器100可以是拖拉機(jī)或推土機(jī)(如圖I中所示)、自動(dòng)平地機(jī)或本領(lǐng)域中已知的任何其它機(jī)器。盡管下面對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述就推土機(jī)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解，該描述也適用于將本發(fā)明用于其它這類機(jī)器中。本發(fā)明不限于在拖拉機(jī)或推土機(jī)上使用。在所示的實(shí)施例中，機(jī)器100包括動(dòng)カ源102、容納有操作機(jī)器100所必需的控制裝置的操作站或操作室104，所述控制裝置例如是ー個(gè)或多個(gè)用于推進(jìn)機(jī)器100和/或控制其它機(jī)器部件的輸入裝置106。機(jī)器100還包括工作工具或機(jī)具108，例如用于土方工作的鏟刀。所述ー個(gè)或多個(gè)輸入裝置106可以包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)在操作室104內(nèi)的操縱桿，并可以適于接收來(lái)自操作員的表示機(jī)具108的所希望的運(yùn)動(dòng)的輸入。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅討論并在附圖
中示出ー個(gè)具體體現(xiàn)為操縱桿的輸入裝置106。操作室104還可以包括具有用于向操作員傳遞信息的顯示器的用戶界面110，且可以包括鍵盤、觸摸屏或任何適于接收來(lái)自操作員的輸入以控制和/或操作機(jī)器100、機(jī)具108和/或其它機(jī)器部件的機(jī)構(gòu)。機(jī)具108可以適于接合、穿透或切割作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的表面，且還可以適于土方工作以完成預(yù)定的任務(wù)。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112可以包括例如礦場(chǎng)、垃圾填埋場(chǎng)、采石場(chǎng)、建筑エ地或任何其它類型的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。土方工作可以與改變作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112處的地形相關(guān)聯(lián)，并可以包括例如平整操作、鏟運(yùn)操作、找平操作、松散材料清除操作或任何其它類型的在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112處改變地形的操作。在所示的實(shí)施例中，機(jī)具108包括在第一端116和第二端118之間延伸的切割刃114。機(jī)具108的切割刃114的第一端116可以是機(jī)具108的右尖端或右邊緣，機(jī)具108的切割刃114的第二端118可以是機(jī)具108的左尖端或左邊緣。機(jī)具108可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)操作地連接到在操作室104內(nèi)的輸入裝置106上的液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。液壓機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)或多個(gè)液壓升降致動(dòng)器120和ー個(gè)或多個(gè)液壓傾斜致動(dòng)器122，用于將機(jī)具108移動(dòng)到不同位置，例如使機(jī)具108上升或下降、使機(jī)具108左傾或右傾或者使機(jī)具108前俯或后仰。在所示的實(shí)施例中，機(jī)器100在機(jī)具108的每ー側(cè)都包括一個(gè)液壓升降致動(dòng)器120和ー個(gè)液壓傾斜致動(dòng)器122。所示的實(shí)施例示出兩個(gè)液壓升降致動(dòng)器120,但僅示出兩個(gè)液壓傾斜致動(dòng)器122當(dāng)中的ー個(gè)(僅示出ー側(cè))。動(dòng)カ源102是向地面接合機(jī)構(gòu)124提供動(dòng)カ的發(fā)動(dòng)機(jī)，該地面接合機(jī)構(gòu)124適于支承、推進(jìn)機(jī)器100和使之轉(zhuǎn)向。動(dòng)カ源102可以具體體現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料動(dòng)カ發(fā)動(dòng)機(jī)或本領(lǐng)域中已知的任何其它類型的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)。可以設(shè)想，動(dòng)カ源102可供選擇地可以具體體現(xiàn)為非燃燒式動(dòng)力源(未示出)，例如燃料電池、蓄電裝置或另外合適的動(dòng)力源。動(dòng)カ源102可以產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)カ或電カ輸出，該輸出可以轉(zhuǎn)換成用于向機(jī)器100、機(jī)具108和其它機(jī)器部件提供動(dòng)カ的液壓動(dòng)力。機(jī)器100還包括操作地連接到輸入裝置106和液壓致動(dòng)器120、122上的用于控制機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)的機(jī)具控制系統(tǒng)126。如圖2中所示，機(jī)具控制系統(tǒng)126包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)(site design) 128、平整度控制系統(tǒng)130、載荷控制系統(tǒng)132和控制器134?？刂破?34適于接收來(lái)自輸入裝置106、平整度控制系統(tǒng)130和載荷控制系統(tǒng)132的輸入。機(jī)具控制系統(tǒng)126還適于基于來(lái)自輸入裝置106、平整度控制系統(tǒng)130和載荷控制系統(tǒng)132的輸入單獨(dú)地或以預(yù)定的組合共同地控制機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)。控制器134可以響應(yīng)于接收自輸入裝置106的表示代表操作員所希望的機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)的位置的輸入信號(hào)指揮機(jī)具108移動(dòng)到預(yù)定或目標(biāo)位置。表示操作員所希望的機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)可以包括升降信號(hào)，例如降低機(jī)具信號(hào)和升高機(jī)具信號(hào)。表示操作員所希望的機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)還可以包括傾斜信號(hào)，例如左傾信號(hào)和右傾信號(hào)。 在某些實(shí)施例中，機(jī)具108的左傾運(yùn)動(dòng)和右傾運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)輸入裝置106實(shí)現(xiàn)，以便單獨(dú)地移動(dòng)切割刃114的第一端116或單獨(dú)地移動(dòng)切割刃114的第二端118。在某些實(shí)施例中，移動(dòng)第一端116可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)輸入裝置106當(dāng)中的一個(gè)——例如使用右缸高度桿(未示出)——實(shí)現(xiàn)，而移動(dòng)第二端118可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)輸入裝置106當(dāng)中的另ー個(gè)——例如使用左缸高度桿(未示出)——實(shí)現(xiàn)。可供選擇地或者附加地，移動(dòng)第一端116和移動(dòng)第二端118可以通過(guò)使用具體體現(xiàn)為圖I中所示的操縱桿的同一輸入裝置106實(shí)現(xiàn)。但是，在另ー些實(shí)施例中，位置信號(hào)不包括傾斜信號(hào)?？刂破?34還可以響應(yīng)于接收自平整度控制系統(tǒng)130的表示機(jī)具108的自動(dòng)確定的運(yùn)動(dòng)的輸入信號(hào)指揮機(jī)具108移動(dòng)到預(yù)定或目標(biāo)位置。機(jī)具的自動(dòng)確定的運(yùn)動(dòng)可以基于來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)128的輸入。表示機(jī)具108的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)還包括升降信號(hào)，例如降低機(jī)具和升高機(jī)具。表示機(jī)具108的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的位置信號(hào)可以包括或可以不包括傾斜信號(hào)，例如與左傾和右傾運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的左傾或右傾信號(hào)，如上面詳細(xì)論述的?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)128包括基于工程設(shè)計(jì)的與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工表面有關(guān)的數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)128中所提供的施工表面可以是能夠表示不規(guī)則的三維(3D)表面或平坦平面的地面輪廓。在所示的實(shí)施例中，施工表面是代表用于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的所希望的切割平面或所希望的最終平整度的設(shè)計(jì)平面136。在某些實(shí)施例中，平整度控制系統(tǒng)130可以適于確定機(jī)器100在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112內(nèi)的相對(duì)定位或位置。在另ー些實(shí)施例中，平整度控制系統(tǒng)130可以適于基于機(jī)器100在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112內(nèi)的定位或位置確定機(jī)具108的相對(duì)定位或位置。機(jī)器100和/或機(jī)具108的相對(duì)定位或位置可以使用一個(gè)或多個(gè)本領(lǐng)域中已熟知的位置傳感器、GPS接收器和/或激光系統(tǒng)確定。在所示的實(shí)施例中，平整度控制系統(tǒng)130接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)128的表示用于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的設(shè)計(jì)平面136的輸入，并確定機(jī)具108相對(duì)于設(shè)計(jì)平面136的相應(yīng)目標(biāo)位置。控制器134接收來(lái)自平整度控制系統(tǒng)130的表示基于機(jī)具108相對(duì)于設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置由平整度控制系統(tǒng)130產(chǎn)生的目標(biāo)位置的輸入。目標(biāo)位置表示使機(jī)具108與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的地勢(shì)接合以達(dá)到設(shè)計(jì)平面136所需的機(jī)具108的位置?？刂破?34可供選擇地或者附加地可以響應(yīng)于接收自載荷控制系統(tǒng)132的表示基于預(yù)定生產(chǎn)率值自動(dòng)確定的機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)的輸入信號(hào)指揮機(jī)具108移動(dòng)到預(yù)定或目標(biāo)位置。生產(chǎn)率值可以與代表最大或最佳生產(chǎn)率的預(yù)定地速相對(duì)應(yīng)。生產(chǎn)率值也可以與代表最大或最佳生產(chǎn)率的預(yù)定滑移值相對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中，控制器將當(dāng)前地速或當(dāng)前滑移條件與相當(dāng)于最大或最佳生產(chǎn)率的參考地速或參考滑移條件進(jìn)行比較，確定為保持地速或滑移條件近似等于參考地速或參考滑移條件所必需的機(jī)具108的目標(biāo)位置，并因此指揮機(jī)具移動(dòng)到目標(biāo)位置?？刂破?34還可以接收來(lái)自輸入裝置106的表示操作員所希望的用于使機(jī)具108與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的地勢(shì)接合的機(jī)具108的位置的輸入?？刂破?34適于接收由平整度控制系統(tǒng)130產(chǎn)生的目標(biāo)位置信號(hào)和由輸入裝置106產(chǎn)生的目標(biāo)位置信號(hào)，并適于基于機(jī)具108與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置產(chǎn)生用于將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置或相應(yīng)的輸入裝置106目標(biāo)位置的控制信號(hào)?？梢允┘右苿?dòng)機(jī)具108的控制信號(hào)，以致動(dòng)液壓致動(dòng)器118、120來(lái)將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的目標(biāo)位置。移動(dòng)機(jī)具108可以包括切割到相應(yīng)的目標(biāo)位置或升高到相應(yīng)的目標(biāo)位置?？刂破?34可以適于通過(guò)比較機(jī)具108的切割刃114的一部分138與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)定位來(lái)估計(jì)機(jī)具108和設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置。在所示的實(shí)施例中，切割刃114的所述部分138設(shè)在機(jī)具108的切割刃114的在第一端116和第二端之118之間的大約中心138處。控制器134可以確定所述部分138是在設(shè)計(jì)平面136上方還是在設(shè)計(jì)平面136下方。控制器134可以適于根據(jù)中心138是在設(shè)計(jì)平面136上方還是在設(shè)計(jì)平面136 下方來(lái)基于來(lái)自輸入裝置106的輸入或基于來(lái)自平整度控制系統(tǒng)130的輸入確定是否控制機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)。在另ー些實(shí)施例中，控制器134可以適于通過(guò)比較機(jī)具的切割刃114的多個(gè)部分與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)定位來(lái)估計(jì)機(jī)具108與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置。切割刃114的多個(gè)部分可以包括設(shè)在切割刃114的大約中心138處的部分138和切割刃114的設(shè)在大約第一端116處和/或大約第二端118處的部分138?？刂破?34可以適于根據(jù)中心138是在設(shè)計(jì)平面136上方還是在設(shè)計(jì)平面136下方和/或根據(jù)第一端116和第二端118是在設(shè)計(jì)平面136的上方還是在設(shè)計(jì)平面136下方來(lái)基于來(lái)自輸入裝置106的輸入、基于來(lái)自平整度控制系統(tǒng)130的輸入或者基于來(lái)自載荷控制系統(tǒng)132的輸入確定是否控制機(jī)具108的運(yùn)動(dòng)。エ業(yè)適用性從上面的論述可以很容易理解本文所述的用于控制機(jī)具以使機(jī)器生產(chǎn)率最大化和保護(hù)最終平整度的系統(tǒng)和方法的エ業(yè)適用性。盡管機(jī)器示出為履帶式拖拉機(jī)，但該機(jī)器可以是執(zhí)行至少ー種與例如采礦、建筑和其它エ業(yè)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的操作的任何類型的機(jī)器。而且，本文所述的系統(tǒng)和方法能夠適用于各種各樣的機(jī)器和任務(wù)。例如，反鏟裝載機(jī)、滑移裝載機(jī)、輪式裝載機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)和許多其它機(jī)器能夠受益于上述系統(tǒng)和方法。根據(jù)某些實(shí)施例，機(jī)具控制系統(tǒng)126適于比較由平整度控制系統(tǒng)130產(chǎn)生的目標(biāo)位置信號(hào)、由載荷控制系統(tǒng)132產(chǎn)生的目標(biāo)位置信號(hào)和由輸入裝置106產(chǎn)生的目標(biāo)位置信號(hào)，井部分地基于機(jī)具108與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置產(chǎn)生用于將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置、相應(yīng)的載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置或相應(yīng)的輸入裝置106目標(biāo)位置的控制信號(hào)。機(jī)具控制系統(tǒng)126將平整度控制系統(tǒng)130和載荷控制系統(tǒng)132結(jié)合，并將它們結(jié)合到提供操作員協(xié)助控制系統(tǒng)的集成系統(tǒng)中，該操作員協(xié)助控制系統(tǒng)在典型的推土循環(huán)的所有階段期間都工作。圖3示出機(jī)具控制系統(tǒng)126的機(jī)具控制過(guò)程和操作的示例性實(shí)施例(300)。控制器134適于接收由輸入裝置106產(chǎn)生的表示操作員所希望的機(jī)具108的位置的目標(biāo)位置信號(hào)(步驟302)。控制器134還適于接收由平整度控制系統(tǒng)130產(chǎn)生的表示例如為與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的地勢(shì)接合以達(dá)到設(shè)計(jì)平面136所需的機(jī)具108的位置的平整度控制條件信號(hào)(步驟304)。控制器134還適于接收由載荷控制系統(tǒng)132產(chǎn)生的表示例如為與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)112的地勢(shì)接合以獲得最大生產(chǎn)率所需的機(jī)具108的位置的載荷控制條件信號(hào)(步驟306)?？刂破?34將第一比較特征分配給平整度控制條件信號(hào)，將第二比較特征分配給載荷控制條件信號(hào)，并將第三比較特征分配給輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)(步驟308)。所述比較特征可以是用于相對(duì)于另ー比較特征分配給ー個(gè)比較特征優(yōu)先級(jí)并因此將相關(guān)優(yōu)先 級(jí)分配給相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的比較值或權(quán)重。例如，如果第一比較特征相對(duì)于第二比較特征和第三比較特征來(lái)說(shuō)分配有具有較高相關(guān)數(shù)值的權(quán)重，則認(rèn)為第一比較特征相對(duì)于第二比較特征和第三比較特征來(lái)說(shuō)具有最高的優(yōu)先級(jí)。在某些實(shí)施例中，比較特征可以從由平整度控制系統(tǒng)130、載荷控制系統(tǒng)132或控制器134所執(zhí)行的歸ー化算法(normalization algorithm)產(chǎn)生,該歸ー化算法將例如不同輸入信號(hào)類型變換成與不同輸入信號(hào)類型相關(guān)聯(lián)的共用信號(hào)。可以對(duì)共用信號(hào)類型實(shí)施邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，以便比較信號(hào)、對(duì)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)排序并基于具有最高優(yōu)先級(jí)的信號(hào)控制機(jī)具108的操作。例如，平整度控制條件信號(hào)、載荷控制條件信號(hào)和輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)都可以被歸一化，以表現(xiàn)為與每個(gè)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)位置。所述目標(biāo)位置可以是機(jī)具108相對(duì)于設(shè)計(jì)平面136的位置。所述目標(biāo)位置也可以是相對(duì)于彼此的不同位置。例如，表現(xiàn)為在設(shè)計(jì)平面136上方最大距離的目標(biāo)位置可以確定為具有最高優(yōu)先級(jí)，在這種情況下，目標(biāo)位置具有與每個(gè)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)在或固有的比較特征。因此，在某些實(shí)施例中，控制器134可以將與這些信號(hào)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)在或固有的比較特征進(jìn)行比較，而在另ー些實(shí)施例中，控制器134可以分配與每個(gè)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的比較特征，以對(duì)所述信號(hào)的優(yōu)先級(jí)排序。在所示的實(shí)施例中，控制器134可以部分地基于來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)128的輸入將第一比較特征分配給平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置信號(hào)?？刂破?34也可以部分地基于機(jī)器100的地速或機(jī)器100的滑移條件與表示可接受的機(jī)器生產(chǎn)率的預(yù)定參考地速或滑移條件的比較將第二比較特征分配給載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置信號(hào)。控制器134部分地基于機(jī)具108與設(shè)計(jì)平面136的相對(duì)位置將第三比較特征分配給輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)。在某些實(shí)施例中，控制器134確定輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)是在設(shè)計(jì)平面136下方還是在設(shè)計(jì)平面上方的相對(duì)位置。如果相關(guān)的輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)是在設(shè)計(jì)平面136上方，則控制器134可以使用輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)來(lái)將機(jī)具108移動(dòng)到表示操作員所希望位置的目標(biāo)位置。如果相關(guān)的輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)是例如在設(shè)計(jì)平面136下方，也就是說(shuō)，如果第一比較特征具有比第二比較特征高的優(yōu)先級(jí)，則控制器134可以使用平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置信號(hào)來(lái)將機(jī)具108移動(dòng)到表示所希望的平整度條件目標(biāo)位置?？刂破?34適于將輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)、平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置信號(hào)及載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置信號(hào)的第一比較特征、第二比較特征和第三比較特征進(jìn)行比較，并根據(jù)比較特征的相對(duì)值在信號(hào)間進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序(步驟310)。在某些實(shí)施例中，比較特征的優(yōu)先級(jí)排序可以基于機(jī)器100的操作循環(huán)進(jìn)行。機(jī)器100可以適于基于例如相對(duì)于機(jī)器100的機(jī)具位置、相對(duì)于之前機(jī)具位置的機(jī)具位置、由操作員所提供的表示操作循環(huán)的命令或信號(hào)或任何其它已知的確定操作循環(huán)的方法中的至少ー個(gè)來(lái)知道機(jī)器100處于什么操作循環(huán)。例如，如果機(jī)器100處于切土或挖土循環(huán)，則控制器134可以分配給代表第一比較特征的數(shù)值相對(duì)于控制器分配給代表第二比較特征和第三比較特征的數(shù)值具有更高的優(yōu)先級(jí)?？晒┻x擇地或者附加地，如果機(jī)器100處于移土或運(yùn)土循環(huán)，則控制器134可以例如分配給代表第二比較特征的數(shù)值相對(duì)于第一比較特征和第三比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)。在某些實(shí)施例中，第一比較特征、第二比較特征和第三比較特征的優(yōu)先級(jí)排序可以基于例如機(jī)器100的操作條件進(jìn)行。例如，當(dāng)?shù)谝槐容^特征、第二比較特征或第三比較特 征的相應(yīng)目標(biāo)位置導(dǎo)致提高的生產(chǎn)率、所希望的平整度或操作員所希望的位置時(shí)，控制器134可以將最高數(shù)值分配給第一比較特征、第二比較特征或第三比較特征，使之具有最高相對(duì)優(yōu)先級(jí)?？刂破?34將機(jī)具108移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于具有最高優(yōu)先級(jí)的相關(guān)目標(biāo)位置信號(hào)的位置(步驟312)。換句話說(shuō)，如果第一比較特征與第二比較特征和第三比較特征相比具有較高優(yōu)先級(jí)，則控制器134將把機(jī)具108移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于輸入裝置106目標(biāo)位置信號(hào)的位置?？晒┻x擇地或者附加地，如果控制器134沒(méi)有接收到來(lái)自輸入裝置106的信號(hào)，例如，如果操作員沒(méi)有接合輸入裝置以指示所希望的目標(biāo)位置，則控制器134可以使用平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置信號(hào)或載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置信號(hào)，以部分地基干與平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置信號(hào)和與載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置信號(hào)相關(guān)聯(lián)的比較特征的相對(duì)值來(lái)將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的位置?？晒┻x擇地或者附加地，控制器134可以適于對(duì)平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置、載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置和輸入裝置106目標(biāo)位置進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，井部分地基于邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果確定目標(biāo)位置?？刂破?34可以將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的目標(biāo)位置。例如，控制器134可以部分地基于平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置、載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置和輸入裝置106目標(biāo)位置的總和確定目標(biāo)位置，并可以將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的目標(biāo)位置。在另ー些實(shí)施例中，控制器134可以部分地基于平整度控制系統(tǒng)130目標(biāo)位置、載荷控制系統(tǒng)132目標(biāo)位置和輸入裝置106目標(biāo)位置的統(tǒng)計(jì)平均值確定目標(biāo)位置，并可以將機(jī)具108移動(dòng)到相應(yīng)的目標(biāo)位置。平整度控制系統(tǒng)130、載荷控制系統(tǒng)132和控制器134可以包括ー個(gè)或多個(gè)控制模塊(例如，ECMs、E⑶s等)。所述ー個(gè)或多個(gè)控制模塊可以包括處理單元、存儲(chǔ)器、傳感器接口和/或控制信號(hào)接ロ(用于接收和傳送信號(hào))。處理單元可以是ー個(gè)或多個(gè)被機(jī)具控制系統(tǒng)126使用的邏輯和/或處理元件，以便執(zhí)行某些通信、控制和/或診斷功能。例如，處理単元可以適于在機(jī)具控制系統(tǒng)126內(nèi)部和/或外部的裝置中執(zhí)行路由信息。另外，處理單元可以適于執(zhí)行包括來(lái)自存儲(chǔ)裝置如存儲(chǔ)器的指令。所述ー個(gè)或多個(gè)控制模塊可以包括多個(gè)處理単元，例如ー個(gè)或多個(gè)通用處理單元和/或?qū)Ｓ锰幚韱卧?例如，ASICS、FPGAs等)。在某些實(shí)施例中，處理單元的功能可以體現(xiàn)在集成微處理器或微控制器內(nèi)，包括集成CPU、存儲(chǔ)器及ー個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備。存儲(chǔ)器可以是ー個(gè)或多個(gè)已知的能夠存儲(chǔ)信息的系統(tǒng)，包括但不限于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁和光學(xué)存儲(chǔ)裝置、盤、可編程可擦元件如可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM、EEPROM等)以及非易失性存儲(chǔ)器如閃存。應(yīng)該理解，上述描述提供了所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的示例。然而，可以設(shè)想，本發(fā)明的另ー些實(shí)施方案可以在細(xì)節(jié)上與上述示例不同。本發(fā)明或其示例的所有參考意在參考那時(shí)論述的具體示例，且更一般地不暗含對(duì)本發(fā)明的范圍的任何限制。除非另外指出，否則關(guān)于某些特征的區(qū)分和貶低的所有語(yǔ)言都意在表示不優(yōu)選那些特征，但并不完全從本發(fā)明的范圍排除這些特征。除非本文另外指出，否則本文的數(shù)值范圍的敘述僅用作是指單獨(dú)落在該范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)的數(shù)值的簡(jiǎn)化方法，且每個(gè)單獨(dú)的數(shù)值接合在說(shuō)明書中，好像它在本文中單獨(dú)列舉的那樣。除非本文另外指出或者與上下文明顯矛盾，否則本文所述的所有方法都能夠以 任何合適次序?qū)嵤?。因此，本發(fā)明包括可適用法律所允許的所附權(quán)利要求書中所述的主題的所有修改和等同方案。而且，除非本文另外指出或者與上下文明顯矛盾，否則本發(fā)明包括上述元件的所有可能變化的任何組合。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)具控制系統(tǒng)(126),包括 操作地連接到機(jī)具(108)上的控制器(134)，該控制器(134)適于 接收來(lái)自與機(jī)具(108)操作的通信的系統(tǒng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)，其中，第一信號(hào)表示所希望的載荷控制條件，第二信號(hào)表示所希望的平整度控制條件； 確定具有與第一信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第一比較特征的第一目標(biāo)位置，和確定具有與第二信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第二比較特征的第二目標(biāo)位置；和 部分地基于第一比較特征和第二比較特征產(chǎn)生用于將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置或第二目標(biāo)位置的控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器(134)還適于 部分地基于第一比較特征和第二比較特征將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置和第二目標(biāo)位置。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器(134)還適于 將第一比較特征和第二比較特征進(jìn)行比較，以確定是第一比較特征還是第二比較特征具有最聞優(yōu)先級(jí)；和 如果第一比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置；如果第二比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第二目標(biāo)位置。
4.如權(quán)利要求I所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器(134)還適于 接收表示操作員所希望的機(jī)具(108)的運(yùn)動(dòng)的第三信號(hào)； 確定具有與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第三比較特征的第三目標(biāo)位置；和部分地基于第一比較特征、第二比較特征和第三比較特征產(chǎn)生用于將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置、第二目標(biāo)位置和第三目標(biāo)位置的控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器還適于 將第三比較特征與第一比較特征和第二比較特征進(jìn)行比較，以確定是第一比較特征、第二比較特征還是第三比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)；和 如果第三比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第三目標(biāo)位置。
6.如權(quán)利要求4所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器(134)還適于 部分地基于第一目標(biāo)位置、第二目標(biāo)位置和第三目標(biāo)位置的總和確定第四目標(biāo)位置；和 產(chǎn)生用于將機(jī)具(108)移動(dòng)到第四目標(biāo)位置的控制信號(hào)；和 將機(jī)具(108)移動(dòng)到第四目標(biāo)位置。
7.如權(quán)利要求4所述的機(jī)具控制系統(tǒng)(126)，其特征在于，控制器(134)還適于 部分地基于第一目標(biāo)位置、第二目標(biāo)位置和第三目標(biāo)位置的平均值確定第四目標(biāo)位置；和 產(chǎn)生用于將機(jī)具(108)移動(dòng)到第四目標(biāo)位置的控制信號(hào)；和 將機(jī)具(108)移動(dòng)到第四目標(biāo)位置。
8.一種用于控制機(jī)具(108)的方法,包括 接收來(lái)自操作地連接到機(jī)具(108)上的系統(tǒng)的第一信號(hào)，其中，第一信號(hào)表示所希望的載荷控制條件； 接收來(lái)自所述系統(tǒng)的第二信號(hào)，其中，第二信號(hào)表示所希望的平整度控制條件；確定具有與第一信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第一比較特征的第一目標(biāo)位置； 確定具有與第二信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第二比較特征的第二目標(biāo)位置； 部分地基于第一比較特征和第二比較特征產(chǎn)生用于將機(jī)具(108 )移動(dòng)到第一目標(biāo)位置或第二目標(biāo)位置的控制信號(hào)；和 部分地基于第一比較特征和第二比較特征，將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置和第二目標(biāo)位置。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括 將第一比較特征和第二比較特征進(jìn)行比較； 確定是第一比較特征還是第二比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)；和 如果第一比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第一目標(biāo)位置；如果第二比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第二目標(biāo)位置。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括 接收來(lái)自所述系統(tǒng)的第三信號(hào)，其中，第三信號(hào)表示操作員所希望的機(jī)具(108)的運(yùn)動(dòng)； 確定具有與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第三比較特征的第三目標(biāo)位置；和部分地基于第一比較特征、第二比較特征和第三比較特征產(chǎn)生用于將機(jī)具移動(dòng)到第一所希望的位置、第二所希望的位置和第三所希望的位置的控制信號(hào)； 將第三比較特征與第一比較特征和第二比較特征進(jìn)行比較，以確定是第一比較特征、第二比較特征還是第三比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)；和 如果第三比較特征具有最高優(yōu)先級(jí)，則將機(jī)具(108)移動(dòng)到第三目標(biāo)位置。
全文摘要
本發(fā)明一方面描述了機(jī)具控制系統(tǒng)，該機(jī)具控制系統(tǒng)包括操作地連接到機(jī)具上的控制器。控制器適于接收來(lái)自與機(jī)具操作的通信的系統(tǒng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)。第一信號(hào)表示所希望的載荷控制條件，第二信號(hào)表示所希望的平整度控制條件。控制器還適于確定具有與第一信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第一比較特征的第一目標(biāo)位置和確定具有與第二信號(hào)相關(guān)聯(lián)的第二比較特征的第二目標(biāo)位置。控制器還適于部分地基于第一比較特征和第二比較特征產(chǎn)生用于將機(jī)具移動(dòng)到第一目標(biāo)位置或第二目標(biāo)位置的控制信號(hào)。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102713086SQ201080061964
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者E·J·埃丁頓, E·J·迪施曼, N·S·多伊, R·A·金登, S·R·克勞澤, W·A·拉姆博 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司