[发明专利]用于包括平土铲的轮式装载机的机器控制系统

说明书

用于控制轮式装载机(100)相对于工作面(1)的土地平整或推土处理的机器控制系统，所述轮式装载机(100)配备有土地平整或推土铲(140‑142)，并且包括用于调整所述工具相对于第一主体(110)的位置和方向的工具定位装置(115)，其中，所述机器控制系统包括机器控制单元(10)和方向检测系统，其特征在于，所述方向检测系统包括方向检测装置，所述方向检测装置被设计成附接到所述铲(140‑142)和/或所述轮式装载机(100)，以检测所述铲(140‑142)相对于工作面(1)的位置和方向，所述方向检测装置适合于根据所述铲(140‑142)的相对位置和方向来生成方向数据并将所述方向数据发送到所述机器控制单元(10)，并且所述机器控制单元(10)适合于基于所述方向数据使用所述铲(140‑142)相对于所述工作面(1)的位置和方向来生成并显示所述轮式装载机(100)和所述铲(140‑142)的图形表示，和/或通过自动操作所述工具定位装置(115)基于所述方向数据调整所述铲(140‑142)相对于所述工作面(1)的所述位置和方向来至少部分地控制所述土地平整或推土处理。

本发明涉及用于控制具有土地平整(land levelling)或推土(earthmoving)铲(blade)的轮式装载机(wheel loader)在预定的工作面中的土地平整或推土处理的机器控制系统。

在建筑地点和建设区域上，通常由推土机(bulldozer)来执行土地平整和推土处理。这些推土机配备有用于提供相对于地面的稳定姿态(attitude)的连续履带以及用于推沙子、泥土和碎片的推土机铲。对于土地平整，通常使用直铲，所述直铲相对短并且没有横向弯曲或侧翼。

然而，推土机与轮式装载机相比具有缺点，因为操作成本更高。例如，推土机到工地(worksite)的转移昂贵，因为即使对于短距离，推土机也需要被运送到工地(例如，在拖车(articulated vehicle)上)，而诸如轮式装载机这样的轮式重型机械通常可以通过其自身的车轮在公共道路上行驶。

因此，正在用于平土(grading)操作的建设地点和相关领域使用数量增加的轮式装载机。另一方面，如果要保持预定的工作面，则用于精确的土地平整和推土处理的轮式装载机的使用对于操作员(operator)复杂并具有挑战性。由于它们的车轮，轮式装载机通常具有比推土机更高的重心。此外，减震器在两个轴处独立工作。因此，例如如果装载机铲斗(bucket)或铲上的重载荷使重心朝前部转移，则轮式装载机的工作轴经受更高的加速振荡和其它变化。另外，存在导致一个或更多个车轮沉入工作面之下的车轮空转(spin)的可能性。因此，对于操作员，几乎不可能在整个处理中一直使装载机的工具保持在相对于工作面的正确的位置和方向(orientation)。

因此，对于精确的土地平整和推土处理，需要一种帮助操作员始终使工具保持在相对于工作面的正确的位置和方向(具体地，正确的高度和倾斜角度)的机器控制系统。

对于根据现有技术已知的重型机械设备，存在一些机器控制辅助系统，这些机器控制辅助系统测量工具相对于机械的位置和/或方向，并且向操作员提供关于位置和姿态的反馈或者至少部分自动操作该机械。例如，US 2006/0245902A1公开了一种识别装载机铲斗的方向并且向操作员指示所述方向的系统，并且EP 1 988 220A2公开了一种用于轮式装载机和其它重型机械设备的、适合于将工具自动重新定位到预定位置的机器控制系统。

然而，对于利用可以用于在预定的工作面中的土地平整或推土目的的轮式装载机和铲来进行精确的土地平整和推土处理的特殊需求，这些可得到的系统不适合。

因此，本发明的目的是提供一种用于轮式装载机的、在执行土地平整或推土处理时支持该轮式装载机的操作员的改进的机器控制系统。

另一目的是提供允许以更高的精度来执行土地平整或推土处理的这样一种机器控制系统。

本发明的特定目的是提供适合于自动执行土地平整或推土处理的步骤的这样一种机器控制系统。

本发明的另一目的是提供一种用于控制轮式装载机的土地平整或推土处理的改进方法。