[发明专利]用于培训模拟器的最佳运动路径

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于在2013年10月23日提交的美国临时申请No.61/894,585的优先权，其整体内容通过引用被并入在此。

技术领域

本发明的实施例涉及用于培训诸如在模拟环境中的铲子和轮式装载机的工业设备的操作员的方法和系统。

发明内容

诸如电绳或电铲、拉铲挖掘机、轮式装载机等的工业设备用于执行挖掘操作以从例如一堆矿取出材料。例如，操作员在挖掘操作期间控制铲子或轮式装载机，以将铲斗装上材料。操作员将在铲斗中包含的材料放置于拖运卡车内。在卸下材料后，挖掘周期继续，并且操作员将铲斗摇摆回那个堆，以执行另外的挖掘。

在给定工业设备的高成本和该设备的有效和合算的操作的之后的情况下，正确地培训操作员是重要的。然而，基于这些相同的参数，提供操作员的真实世界或现场培训是困难的。因此，可以使用基于计算机的培训模拟器来培训操作员。基于计算机的模拟器生成模拟培训环境和模拟工作环境，所述模拟培训环境提供模拟工业设备，诸如模拟铲子和/或模拟轮式装载机。

在模拟工作环境(和真实世界环境)内，可以有正确地操作特定设备的多种方式，诸如在挖掘周期期间的铲子上的铲斗的多个运动路径。然而，操作所述设备的一些方式可能比其他方式对于材料取出或设备操作(例如，燃料或能量耗费)更有效或者可能导致在所述设备上的更少的磨损。这些方式可以被看作用于操作所述设备的“最佳”方式(即，“最佳运动路径”或“最佳路径”)。然而，最佳运动路径可能难以在模拟工作环境内培训，因为构成最佳的特定运动路径的方面的一些设计工作环境的真实世界方面。因此，了解最佳运动路径可能要求训练模拟器不能提供的真实世界体验。

因此，本发明的实施例提供了用于通过下述方式来培训操作员的方法和系统：建立在培训模拟器内设置的模拟工业设备的至少一个组件的最佳运动路径(例如，在挖掘周期期间的模拟铲斗或模拟抓斗的最佳运动路径)。为了建立所述最佳运动路径，在操作在所述培训模拟器中模拟的所述设备(即，在真实世界中)上有经验的操作员将所述培训模拟器操作一次或多次。表示在所述培训模拟器内执行的所述至少一个组件的所述操作员的运动路径的数据被存储。例如，可以存储表示由所述有经验的操作员执行的完整挖掘周期的数据(例如，运动和速度)。所述存储的数据用于生成用于所述至少一个组件的最佳运动路径。所述最佳路径也用于生成可以在所述培训模拟器内显示的至少一个指示符来作为用于执行最佳运动路径的指南。在一些实施例中，所述至少一个指示符包括所述模拟工业设备的所述至少一个组件(例如，铲斗)的表示。所述表示可以沿着所述最佳路径移动，并且操作员可以试图通过共同将所述至少一个组件与所述表示对准来复制或跟随所述表示。

具体地说，本发明的一个实施例提供了一种用于培训操作员的系统。所述系统包括计算装置，所述计算装置包括处理单元和计算机可读介质。所述计算机可读介质存储培训模拟器应用。所述培训模拟器应用当被所述处理单元执行时被配置为生成模拟工作环境和模拟工业设备，从第一操作员接收用于移动所述模拟工业设备的至少一部分的第一系列的操作命令，并且基于所述第一系列的操作命令来计算最佳路径。所述培训模拟器应用也被配置为生成表示所述最佳路径的至少一部分的指示符，并且在所述模拟工作环境内向第二操作员显示所述指示符。所述指示符向所述第二操作员提供用于沿着所述最佳路径移动所述模拟工业设备的指南。所述培训模拟器应用也被配置为从所述第二操作员接收用于移动所述模拟工业设备的第二系列的操作命令，并且基于所述第二系列的操作命令来自动地修改所述指示符。

本发明的另一个实施例提供了一种培训操作员的方法。所述方法包括：生成模拟采矿环境和包括模拟铲斗的模拟铲子，从第一操作员接收用于移动所述模拟铲斗的第一系列的操作命令，并且利用处理单元基于所述第一系列的操作命令来计算最佳挖掘路径。所述方法也包括：利用所述处理单元生成所述最佳挖掘路径的至少一部分的图形表示，并且在所述模拟采矿环境内向第二操作员显示所述图形表示，其中，所述图形表示向所述第二操作员提供用于沿着所述最佳挖掘路径移动所述模拟铲斗的指南。所述方法进一步包括：从所述第二操作员接收用于移动所述模拟铲斗的第二系列的操作命令，并且利用所述处理单元来基于所述最佳挖掘路径和所述第二系列的操作命令自动修改所述图形表示。