[发明专利]用于控制机具以使机器生产率最大化和保护最终平整度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及机具控制系统，并更具体地涉及用于控制机具以使机器生产率最大化和保护最终平整度（grade）的系统和方法。

背景技术

土方机械如履带式拖拉机、自动平地机、铲土机和/或反铲装载机都具有例如推土铲刀或铲斗的机具，所述机具在作业现场上使用，以便改变一段土地的地形或地势。机具可以由操作员或由控制系统控制，以便在作业现场上进行工作。例如，操作员可以移动杆，以通过液压机构控制机具的运动。为了达到最终表面外形或最终平整度，操作员或控制系统可以将机具调整到不同位置。

然而，如果由操作员控制运动，则定位机具是需要专门技能和努力的复杂而耗时的任务。因此，通常希望提供铲刀的自动控制，以便简化操作员控制。自动控制机具的现有技术系统是已知的。例如，授予Stratton的US专利No.5,560,431（“以下简称’431”）公开了响应于地形轮廓变化而自动控制土方机械的土方机具的位置的设备和方法。

然而，有时希望通过允许操作员主要控制机具的运动来使用操作员的技能以及通过限制控制系统的功能来提高操作员的生产率。但是，’431和其它现有技术系统不包括在典型的推土机的大多数循环期间通过控制机具来提供操作员协助的系统。这种系统会减少操作员疲劳和减少在大量土方作业现场上所需的操作员和/或机器的数量。

所公开的系统和方法针对克服上述问题中的一个或多个。

发明内容

一方面，本发明描述了包括操作地连接到机具上的控制器的机具控制系统。控制器适于接收来自与机具操作的通信的系统的第一信号和第二信号。第一信号表示所希望的载荷控制条件，第二信号表示所希望的平整度控制条件。控制器还适于确定具有与第一信号相关联的第一比较特征的第一目标位置和确定具有与第二信号相关联的第二比较特征的第二目标位置。控制器还适于部分地基于第一比较特征和第二比较特征产生用于将机具移动到第一目标位置或第二目标位置的控制信号。

另一方面，本发明描述了用于控制机具的方法，该方法包括接收来自操作地连接到机具上的系统的第一信号。第一信号表示所希望的载荷控制条件。该方法还包括接收来自所述系统的第二信号。第二信号表示所希望的平整度控制条件。该方法包括确定具有与第一信号相关联的第一比较特征的第一目标位置和确定具有与第二信号相关联的第二比较特征的第二目标位置。该方法还包括部分地基于第一比较特征和第二比较特征产生用于将机具移动到第一目标位置和第二目标位置的控制信号。

附图说明

图1示出具有根据本发明的示例性实施例的机具控制系统的机器。

图2示出根据本发明的示例性实施例的机具控制系统。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的机具控制过程的一个实施例的流程图。

具体实施方式

本发明涉及用于控制机具以使机器生产率最大化和保护最终平整度的系统和方法。机器100的示例性实施例在图1中示意性地示出。机器100可以是执行与例如采矿业、建筑业、农业、运输业等工业或本领域中已知的任何其它工业相关联的某种操作的移动机器。例如，机器100可以是拖拉机或推土机（如图1中所示）、自动平地机或本领域中已知的任何其它机器。尽管下面对示例性实施例的详细描述就推土机对本发明进行了描述，但应该理解，该描述也适用于将本发明用于其它这类机器中。本发明不限于在拖拉机或推土机上使用。

在所示的实施例中，机器100包括动力源102、容纳有操作机器100所必需的控制装置的操作站或操作室104，所述控制装置例如是一个或多个用于推进机器100和/或控制其它机器部件的输入装置106。机器100还包括工作工具或机具108，例如用于土方工作的铲刀。所述一个或多个输入装置106可以包括一个或多个设在操作室104内的操纵杆，并可以适于接收来自操作员的表示机具108的所希望的运动的输入。

为了简化起见，仅讨论并在附图中示出一个具体体现为操纵杆的输入装置106。操作室104还可以包括具有用于向操作员传递信息的显示器的用户界面110，且可以包括键盘、触摸屏或任何适于接收来自操作员的输入以控制和/或操作机器100、机具108和/或其它机器部件的机构。