[发明专利]持续的作业机具角度控制

说明书

技术领域

本专利公开一般而言涉及控制附设于机械上的作业机具，更具体而言涉及响应于机械的运动来控制作业机具的角度。

背景技术

作业机械如液压挖掘机通常使用作业机具执行任务。例如，液压挖掘机可使用诸如铲斗之类的作业机具在泥土中挖沟。操作员通常控制机械和作业机具。在挖掘机的情形中，操作员控制挖掘机的发动机速度、前进运动、旋转运动、悬臂的运动以及铲斗的斜度和角度。控制挖掘机的运动的所有方面需要训练有素的操作员。

作为示例性操作，挖掘机可清理沟渠。操作员使挖掘机定向成平行于沟渠行进。挖掘机可定位在沿沟渠的任何点。沿沟渠的地面可能是不平整的。例如，在一个点地面可能朝沟渠倾斜，而在另一个点地面可能远离沟渠倾斜。因而，挖掘机可能会沿其侧倾轴线倾斜。操作员沿沟渠表面引导铲斗直到铲斗充满泥土为止。然后操作员放平铲斗以保持捕集的负荷。随着操作员提升铲斗离开沟渠，悬臂远离沟渠摆动以倾倒负荷。在摆动操作期间，铲斗相对地平线的角度改变一机械沿其侧倾轴线倾斜的量。因此，操作员必须对铲斗的水平位置进行不断的调节以防止溢出负荷。控制诸如挖掘机之类的作业机械的所有方面需要技艺精湛的操作员。

当挖掘机倾斜时，即使技艺精湛的操作员也不能尽快执行沟渠清理操作。在操作员填充并提升铲斗之后，铲斗远离沟渠摆动。然而，操作员必须不断地对铲斗的角度进行调节。为了防止负荷溢出，操作员通常必须减慢机械的摆动速度，从而可在任何物料从铲斗溢出之前进行铲斗角度调节。

除了在机械远离沟渠摆动铲斗时保持作业机具角度以外，在机械的作业循环中的其它步骤期间操作员必须改变铲斗的角度。例如，随着铲斗接近倾倒点，操作员必须改变铲斗的角度使得铲斗中的物料从铲斗落下并在正确的倾倒点着地。随着操作员使机械摆动回到沟渠，必须将铲斗的角度设定于正确的角度以在沟渠中执行下一次挖掘操作。正确的挖掘角度可基于被挖掘的物料的类型和密度以及沟渠相对于泥土表面和重力二者的角度而改变。

已实施简单的控制方案来保持相对于泥土设定的作业机具角度。用于保持作业机具角度的一个示例性系统在授予Hendron等人的美国专利7222444中公开。所公开的系统包括附设于铲斗上的倾斜传感器。倾斜传感器能够感测铲斗相对于泥土的倾斜角度并且生成相应的铲斗角度信号。控制器接收铲斗角度信号并且生成铲斗控制信号。基于铲斗控制信号，机械移动铲斗以实现相对于泥土预先选择的角度。虽然此系统能够保持用于作业机具的大致设定的角度，但它不能基于机械正在执行的任务来改变作业机具的角度。

前述背景讨论只是为了帮助读者。其并非意图限制本发明，因此不应当被认为是表明现有系统的任何具体元件不适合用于本发明内，也并非意图表明任何元件对于实施本文公开的创新是必不可少的。本文所述的创新的实施和应用由所附权利要求书限定。

发明内容

在一方面，本公开内容描述了一种相对于设计表面斜坡控制作业机具的方法。首先，自动或手动识别设计表面斜坡。接下来，自动或手动确定作业机具的角度。监测机械的任何运动，并且确定设计表面斜坡与作业机具之间的距离。最后，基于作业机具的当前角度、机械的运动以及从设计表面斜坡至作业机具的距离，改变作业机具的角度。

本公开内容还描述了一种用于控制连接在机械上的作业机具的运动的系统。连接在作业机具上的作业执行组件改变作业机具的位置。与作业执行组件相关联并且连接至处理器的至少一个传感器确定作业执行组件的物理位置和作业机具的物理位置。至少一个输入装置生成表示对作业执行组件的位置的期望改变的信号。处理器从至少一个输入装置接收信号，计算作业执行组件的物理位置，确定作业执行组件的当前物理位置和作业机具的当前物理位置，并且将作业机具设定到适当的物理位置。

附图说明

图1示出作业机械的侧视图；

图2是示出用于控制作业机械的示例性控制装置的框图；

图3A示出修改设计表面的图1的作业机械；

图3B示出从设计表面向第二位置传送物料的图1的作业机械；

图4是示出用于控制连接在作业机械上的作业机具的过程的流程图。

具体实施方式

此公开内容涉及用于控制连接在机械上的作业机具的系统和方法。所述的技术包括自动或手动识别设计表面斜坡、确定作业机具的角度、监测机械的运动、确定从设计表面斜坡至作业机具的距离以及最终改变作业机具的角度，使得作业机具的角度是基于作业机具的当前角度、机械的运动以及从设计表面斜坡至作业机具的距离。