[发明专利]半自主的挖掘控制系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及挖掘控制系统，更具体地说，涉及半自主的挖掘控制系统。

背景技术

在不引起操作者疲劳的情况下，挖掘机械的控制可能是难以有成果且有效地执行的任务。这种控制可能要求多年的经验和高的技术水平，这不是所有操作者都拥有的。为了保证即使无经验的或者技术水平低的操作者也能实现挖掘机械的最佳性能，通常利用自动挖掘系统。自动挖掘系统将许多通常由操作人员执行的重复性操作自动化。

用于挖掘机械的典型循环包括挖掘分段、摆动到卡车分段、卸料分段和摆动到壕沟分段。这些分段中的某些由操作者执行最好，而另一些分段能自主地执行，以便减轻操作者的疲劳和降低操作者必须拥有的技术或经验水平。例如，挖掘和卸料分段一般最好由操作人员执行，而摆动分段则可自主地或半自主地执行。为了使自动挖掘系统对操作者有益，系统的起动应当简单，并且不会引起挖掘循环中断。

自动挖掘系统的一个例子在1983年3月22日授予Inui等人的美国专利US4377043(简称为’043专利)中公开。’043专利公开了一种半自动液力挖掘机，该挖掘机当完成卸料步骤之后使铲斗回到原始挖掘姿势时能自动地控制斗杆和铲斗角度。半自动液力挖掘机包括手动-自动变换开关。当在卸料步骤已经完成之后起动该开关时，以及当操作者控制悬臂缸以使铲斗返回到挖掘部位(亦即，返回到壕沟内)时，斗杆缸和悬臂缸自动地被控制，以便在铲斗到达挖掘部位之前给铲斗定向，用于下一个挖掘步骤。因此，悬臂缸(及摆缸和铲斗打开缸)用手动控制，而铲斗和斗杆缸随着悬臂缸的运动而自动地进行控制。这样，使挖掘机械的手动控制简化。

尽管’043专利的半自动液力挖掘机可以简化其手动控制，但好处可能是有限的。也就是说，即使在挖掘循环的自主部分期间，也许仍要求操作者完成许多手动任务(例如，悬臂升降和悬臂摆动)。而且，由于操作者必须在每个循环期间起动用于待实施的半自主控制的附加开关，所以挖掘循环可能周期性地中断。

所公开的控制系统用于克服上述问题中的一个或多个问题。

发明内容

本发明的一方面针对挖掘控制系统。该挖掘控制系统可以包括作业工具、至少一个操作者输入装置和控制器，所述操作者输入装置构造成对作业工具的运动提供手动控制，所述控制器与所述至少一个操作者输入装置通信。该控制器可构造成接收与操作者所需的作业工具部位有关的输入，并决定(确定)操作者手动控制作业工具的朝向操作者所需的作业工具部位(定位，位置)的运动。该控制器还可以构造成根据该决定对作业工具的朝向操作者所需的作业工具部位的运动自动地采取控制。

本发明的另一方面针对在挖掘循环期间自动地移动作业工具的方法。该方法可以包括接收与操作者所需的作业工具部位有关的输入，并决定操作者手动控制作业工具的朝向操作者所需的作业工具部位的运动。该方法还可以包括根据该决定对作业工具的朝向操作者所需的作业工具部位的运动自动地采取控制，并在作业工具已到达操作者所需的作业工具部位之后，向操作者交出对作业工具的运动的自动控制权。

附图说明

图1是示例性公开的机械的示意图；和

图2是可以与图1的机械一起使用的示例性公开的控制系统的示意图。

具体实施方式

图1示出示例性机械10，该机械10具有多个系统和部件，所述多个系统和部件相配合以挖掘泥土材料并将其装载到附近的运输车辆12上。在一个实施例中，机械10可以具体为液力挖掘机。然而，可以设想，如果需要，机械10可以具体为其它类型的挖掘机械，例如反铲挖掘机、正铲挖掘机、轮式装载机或其它类似的机械。机械10可以包括机具系统14和操作台22，所述机具系统14构造成在挖掘部位18和运输车辆12上的卸料部位20之间移动作业工具16，而操作台22用于手动控制机具系统14。