[发明专利]防止工业机械中的失控状态的系统和方法

说明书

一种防止工业机械的失控状态的系统和方法。对工业机械的运动副进行监控，以确定工业机械是否有进入失控状态的危险。如果运动副参数超过指示可能进入失控状态的阈值，则增大力或扭矩极限，从而使得工业机械在减速时具有额外的力或扭矩以使工业机械减速。该额外的扭矩防止工业机械进入失控状态。

本申请要求于2016年11月9日提交的申请号为62/419,582的美国临时申请的优先权，其全部内容在此以参考的方式并入本申请。

技术领域

本申请涉及工业机械的控制。

背景技术

由于操作可变性、维护实践以及其他未知情况，诸如挖掘机械等的工业机械可能会承受超过或接近工业机械设计极限的负载。在这种情况下，工业机械有可能失去对一个或多个运动副的控制，从而导致机器进入失控状态。处于失控状态的工业机械可能会导致工业机械或其他设备的损坏。

发明内容

本发明的实施例提供了用于防止工业机械的失控状态的系统和方法。监测工业机械的运动副(joint)，以确定工业机械何时有可能进入失控状态。如果运动副参数(jointparameters)超过指示可能进入失控状态的阈值，则增加力极限(例如，扭矩极限)。工业机械则能够提供超过默认扭矩极限的额外的力或扭矩。这种额外的力或扭矩在减速期间被施加到工业机械上，从而防止机器进入失控状态。

在一个实施例中，本发明提供了一种防止工业机械的失控状态的计算机执行方法。工业机械包括处理器、传感器、马达驱动器和马达，所述方法包括：使用所述处理器将所述工业机械的运动副的扭矩极限设置为第一扭矩极限值；基于来自所述传感器的输出信号，使用所述处理器获得所述工业机械的运动副的运动副参数；使用所述处理器将所述运动副的运动副参数与运动副参数阈值进行比较；基于所述运动副的运动副参数与所述运动副参数阈值的比较，当所述运动副参数大于或等于所述运动副参数阈值时，使用所述处理器将所述工业机械的运动副的扭矩极限增大至第二扭矩极限值；以及使用所述马达驱动器和所述马达向所述工业机械的运动副施加扭矩，其中施加到所述工业机械的运动副的扭矩被限制在所述第二扭矩极限值。

在另一个实施例中，本发明提供一种工业机械，其包括：运动副；运动副传感器；与所述运动副相关联的马达驱动器；与所述马达驱动器和运动副相关联的马达；以及控制器。所述控制器耦接到所述运动副传感器和所述马达驱动器的控制器。所述控制器包括非暂时性计算机可读介质和处理器。所述控制器包括存储在所述计算机可读介质中的、用于控制所述工业机械进行以下操作的计算机可执行指令：将运动副的扭矩极限设置为第一扭矩极限值；基于来自所述运动副传感器的输出信号，获得所述运动副的运动副参数；将所述运动副的运动副参数与运动副参数阈值进行比较；以及基于所述运动副的运动副参数与所述运动副参数阈值的比较，当所述运动副参数大于或等于所述运动副参数阈值时，将所述运动副的扭矩极限增大至第二扭矩极限值。所述马达驱动器被配置成将扭矩施加到所述运动副。所述扭矩被限制在所述第二扭矩极限值。

在另一个实施例中，本发明提供了一种用于防止工业机械的失控状态的控制器。所述控制器包括非暂时性计算机可读介质和处理器。所述控制器包括存储在所述计算机可读介质中的、用于控制所述工业机械进行以下操作的计算机可执行指令：将所述工业机械的运动副的扭矩极限设置为第一扭矩极限值；基于来自传感器的输出信号，获得所述工业机械的运动副的运动副参数；将所述运动副的运动副参数与运动副参数阈值进行比较；基于所述运动副的运动副参数与所述运动副参数阈值的比较，当所述运动副参数大于或等于所述运动副参数阈值时，将所述工业机械的运动副的扭矩极限增大至第二扭矩极限值；以及向所述工业机械的运动副施加扭矩，所述扭矩被限制在所述第二扭矩极限值。