[发明专利]用于控制机器工具的系统和方法

说明书

一种用于机器的控制系统可包括底盘、附接到底盘的工具、第一传感器、第二传感器、以及与第一和第二传感器通信的控制器。第一传感器可以配置为产生指示工具相对于底盘的角的第一信号。第二传感器可以配置为产生指示底盘相对于重力的角的第二信号。控制器可以被配置为基于第一信号和第二信号确定工具主落角；使用低通滤波器处理第二信号以确定过滤后的底盘俯仰角；基于第一信号和过滤后的底盘俯仰角确定目标主落角；并基于目标主落角和工具主落角生成命令信号。

技术领域

本发明总体上涉及一种具有工具的机器，并且更具体地涉及一种控制工具的位置和移动的方法。

背景技术

土方移动机器，例如拖拉机、推土机、挖掘机和材料搬运机可配备有作业工具以执行各种功能。例如，拖拉机可以配备有叶片形式的作业工具，用于在构造期间对地面进行轮廓加工或平整。作业工具的位置和移动可以由操作员和/或控制器控制。在操作期间，机器可以横穿不平坦的地形，使机器向前和/或向后俯仰。操作员和/或控制器可以补偿机器的俯仰变化，以维持期望的工具位置或移动路径。

一种用于补偿机器的俯仰变化的方法包括操作员手动调节工具的移动和位置。然而，即使非常熟练的操作员也可能难以预测工具响应于不平坦的地形的移动。结果，操作员可能不正确或过度校正工具的位置和/或移动。一些机器包括控制系统，以基于各种输入调节工具的位置和移动。这种控制系统可能试图调节机器或工具的俯仰的瞬时变化，但是这种控制系统可能不能充分地解决这些情况。

Rausch等人的美国专利第9,328,479号(“'479专利”)公开了一种用于控制地面接合叶片的坡度控制系统。该系统包括控制器，该控制器被配置为接收机器底盘和叶片倾斜信号，确定目标等级，基于指示叶片与目标等级之间的距离的信号确定距离误差，并发送命令以将叶片移向基于距离误差的目标等级。'479专利的控制系统可能不能在机器的所有模式和条件期间充分地控制叶片。

本发明的内容可以解决上述问题和/或本领域的其他问题中的一个或多个。然而，本发明的范围不是由解决任何特定问题的能力来定义的。

发明内容

根据本发明的一个方面，用于机器的控制系统可包括底盘、附接到底盘的工具、第一传感器、第二传感器和控制器。第一传感器可以配置为产生指示工具相对于底盘的角的第一信号。第二传感器可以配置为产生指示底盘相对于重力的角的第二信号。控制器可以与第一和第二传感器通信。控制器可以被配置为基于第一信号和第二信号确定工具主落角。控制器可以被配置为使用低通滤波器处理第二信号以确定过滤后的底盘俯仰角。控制器还可以被配置为基于第一信号和过滤后的底盘俯仰角确定目标主落角。控制器可以被配置为基于目标主落角和工具主落角生成命令信号。

根据本发明的另一方面，一种控制机器的工具的方法可包括在控制器处接收指示工具相对于底盘的角的工具俯仰信号，指示底盘相对于重力的角的底盘俯仰信号，以及指示机器速度的速度信号。可以基于速度信号调节低通滤波器。可以通过低通滤波器对底盘俯仰信号进行过滤，以产生过滤后的底盘俯仰角。可以基于工具俯仰信号和过滤后的底盘俯仰角确定目标主落角。可以基于目标主落角、工具俯仰信号和底盘俯仰信号确定差角。可以基于差角改变工具的位置。

根据本发明的又一方面，一种用于控制机器的工具的方法可以包括在控制器处接收操作员命令信号和底盘俯仰信号。可以基于操作员命令信号确定操作员期望的工具主落角速率。可以使用高通滤波器对底盘俯仰信号进行过滤，以产生过滤后的底盘俯仰速率。可以基于操作员期望的工具主落角速率和过滤后的底盘俯仰速率来确定目标工具主落角。可以基于目标工具主落角速率确定增强的操作员命令信号。该方法还可以包括基于增强的操作员命令信号改变工具的位置。

附图说明

包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了各种示例性实施例，并且与说明书一起用于解释所公开实施例的原理。

图1示出了根据本发明的方面的示例性机器；

图2示出了图1的机器的控制器的示例性控制器架构，包括功能模块、输入和输出；