[发明专利]具有自动铲板定位系统的机器

说明书

本申请是卡特彼勒公司于2008年4月16日申请的名称为“具有自动铲板定位系统的机器”的第200880014031.5号中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有铲板定位系统的机器，特别是具有避撞能力的自动铲板定位系统。

背景技术

自行式平地机主要用作修整工具来将建筑场地表面造型为最终形状和轮廓。一般来说，自行式平地机包括很多手动操作的控制器来操纵平地机的轮子、定位铲板并使平地机的前框架作关节运动。铲板以可调整的方式安装到前框架，以从一侧到另一侧移动少量土壤。此外，前框架的关节运动通过相对平地机的后框架转动前框架进行调节。

为了产生最终表面轮廓，铲板和框架可以调整到多个不同位置。定位自行式平地机的铲板是一个复杂耗时的任务。经常是，操作员希望一个或者更多独特的铲板位置。但是，由于自行式平地机的几何形状，铲板位置的一些调整可能导致铲板与自行式平地机的零件碰撞或者与地面不想要的接触。这些碰撞可能损坏铲板、自行式平地机，或者这二者。进一步，与地面的任何不想要的接触都可能产生不想要的表面形状和轮廓，这些不想要的表面形状和轮廓需要进行改正。

2000年2月22日颁发给Hartman等人的第6,028,524号美国专利(Hartman)公开了一种自行式平地机，其包括用来防止铲板接触自行式平地机的前框架以及/或者轮胎的系统。Hartman的系统包括电子控制装置、具有位置传感器的铲板控制器和具有位置传感器的框架控制器。控制装置监视位置传感器的输出以确定铲板控制器和框架控制器的位置。当铲板控制器和框架控制器接收到请求重新定位铲板或框架的输入信号时，控制装置确定铲板和框架的当前位置。控制装置接着基于重新定位请求计算将来的铲板和框架位置。计算将来的铲板和框架位置后，控制装置预测是否会发生将来的铲板位置和将来的框架位置的交叉。如果位置的交叉即将发生，则控制装置将向操作员产生一个警告信号或者取消重新定位请求。

尽管Hartman的系统可以防止铲板与自行式平地机的前框架和/或轮胎碰撞，但是，操作员仍然还要为铲板确定替换路径以到达希望位置。由于地形和自行式平地机的几何形状复杂，安全地重新定位铲板对于操作员执行起来可能是一项极其困难和耗时的任务。而且，计划一种新的铲板路径可能加给操作员这样的要求，使其可能忽视对于自行式平地机的操作来说必要的其他任务。

发明内容

本发明公开的系统旨在克服上面提到的一个或者更多问题。

在一个方面，本发明涉及一种工作执行器定位系统。该系统包括用于促使工作执行器运动的至少一个致动器。该系统还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述至少一个致动器相关联并能够感测表示所述工作执行器位置和取向的至少一个参数。该系统进一步包括能够响应于从所述至少一个传感器收到的数据而自动地为所述工作执行器生成行进路径并引导所述工作执行器的控制装置。其中，所述控制装置进一步能够在检测到所述工作执行器和障碍物之间即将发生碰撞时自动修正所述行进路径。

与本发明公开内容的另一方面相一致的是，提供了一种用于使工作执行器运动的方法。该方法包括感测表示工作执行器位置和取向的至少一个参数。该方法还包括基于感测到的所述至少一个参数和存储数据生成所述工作执行器的数学表示。此外，所述方法包括选择所述工作执行器的目标位置和目标取向。进一步，所述方法包括基于感测到的所述至少一个参数和存储数据生成所述工作执行器的行进路径。还基于感测到的所述至少一个参数、存储数据以及目标位置和取向生成所述行进路径中的可能障碍物的数学表示。此外，所述方法包括沿着所述行进路径使所述工作执行器运动。所述方法进一步包括响应于确定所述工作执行器和障碍物之间即将碰撞而自动修正所述行进路径。

附图说明

图1是示例性自行式平地机的图形表示；

图2是用于图1的自行式平地机的示例性铲板定位系统的方框图；

图3是图1的自行式平地机的示例性线框模型的图形表示；

图4是图1的自行式平地机的示例性铲板的线框模型图解表示；

图5是叠加在整体坐标系上的局部铲板坐标系的图形表示；

图6是表示图3的示例性铲板的运动的图形表示；

图7是表示图3的示例性铲板的避撞运动的图解表示；

图8a是表示图3的示例性铲板的避撞运动的图解表示；

图8b是表示图3的示例性铲板的避撞运动的图解表示；以及

图9是用于使图3的铲板运动的示例性公开方法的流程图。

具体实施方式