[发明专利]提供机器状态反馈的作业车辆磁流变流体操纵杆系统

说明书

本公开涉及提供机器状态反馈的作业车辆磁流变流体操纵杆系统。具体地，作业车辆磁流变流体(MRF)操纵杆系统的实施方式包括：操纵杆装置、MRF操纵杆阻力机构、控制器架构以及作业车辆传感器，该作业车辆传感器被配置成，提供指示与作业车辆有关的操作参数的传感器数据。该MRF操纵杆阻力机构能够被控制以改变MRF阻力，该MRF阻力抵抗操纵杆装置中所包括的操纵杆相对于该操纵杆装置的基壳的移动。该控制器架构被配置成进行如下操作：(i)利用传感器数据来监测操作参数的变化；以及(ii)通过至少部分地基于操作参数的变化，选择性地命令MRF操纵杆阻力机构对阻碍操纵杆移动的MRF阻力进行调节，来通过操纵杆装置提供指示操作参数的触觉反馈。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年5月1日向美国专利商标局提交的美国临时申请No. 63/019,083的优先权。

技术领域

本公开涉及磁流变流体(MRF：magnetorheological fluid)操纵杆(joystick)系统，该MRF操纵杆系统选择性地改变操纵杆阻力，以提供指示作业车辆的被监测的 操作参数或机器状态的反馈。

背景技术

操纵杆装置通常用于控制在建筑、农业、林业以及采矿业内采用的作业车辆的各个操作方面。例如，对于配备有动臂(boom)组件的作业车辆的情况来说，操作员 可以利用一个或更多个操纵杆装置来控制动臂组件移动，并因此控制被安装至动臂组 件的外部终端的工具或机具(implement)的移动。具有这种经操纵杆控制的动臂组 件的作业车辆的常见示例包括：挖掘机(excavator)、伐木归堆机(feller buncher)、 集材机(skidder)、拖拉机(可以在该拖拉机上安装模块化前端装载机(loader)和反 铲(backhoe)附件)、拖拉机装载机、轮式装载机以及各种紧凑型装载机。类似地， 对于推土机(dozer)、机动平地机(motor grader)以及配备有运土铲(earth-moving blade) 的其它作业车辆的情况来说，操作员可以利用一个或更多个操纵杆来控制铲的移动和 定位。在机动平地机、推土机以及诸如滑移装载机(skid steer loader)的某些装载机 的情况下，操纵杆装置通常也用于操纵或以其它方式控制作业车辆底盘的定向移动。 鉴于作业车辆内的操纵杆装置的普及，再结合作业车辆经常工作于的相对具有挑战性 的动态环境，不断需要改进作业车辆操纵杆系统的设计和功能，特别是达到这种进步 可以提高作业车辆操作的安全性和效率的程度。

发明内容

公开了一种供在作业车辆上使用的作业车辆磁流变流体(MRF)操纵杆系统。在 实施方式中，该作业车辆MRF操纵杆系统包括：操纵杆装置、MRF操纵杆阻力机构、 控制器架构以及作业车辆传感器，该作业车辆传感器被配置成，提供指示与作业车辆 有关的操作参数的传感器数据。该操纵杆装置又包括：基壳、可移动地安装至基壳的 操纵杆以及操纵杆位置传感器，该操纵杆位置传感器被配置成，对操纵杆相对于基壳 的移动进行监测。该MRF操纵杆阻力机构能够被控制以改变MRF阻力，该MRF阻 力抑制或抵抗操纵杆沿至少一个自由度(DOF：degree of freedom)相对于基壳的移 动。该控制器架构联接至操纵杆位置传感器、作业车辆传感器以及MRF操纵杆阻力 机构。该控制器架构被配置成，进行如下操作：(i)利用传感器数据来监测操作参数 的变化；以及(ii)通过至少部分地基于操作参数的变化，选择性地命令MRF操纵 杆阻力机构对MRF阻力进行调节，来通过操纵杆装置提供指示操作参数的触觉反馈。