專利名稱：用于有效負(fù)載控制的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用于有效負(fù)載控制的 機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)器可以用于將土壤、巖石和其它材料從一處位置移動(dòng)到另一處位置?？赡芟Ｍ?將材料從例如挖掘位置移動(dòng)到距離挖掘位置較遠(yuǎn)的另一處位置，其中，在材料被傾卸之前 必須將材料運(yùn)輸一段距離才能到達(dá)該另一處位置。例如，土壤、巖石和/或其它材料可以由 例如輪式裝載機(jī)的一個(gè)機(jī)器裝載到例如越野式卡車的另一個(gè)機(jī)器上，該另一個(gè)機(jī)器又可以 將材料運(yùn)輸?shù)絻A卸位置。重要的是運(yùn)輸材料的機(jī)器的有效負(fù)載要在特定的負(fù)載范圍內(nèi)，并且要在機(jī)器的有 效負(fù)載承載器中平衡。在越野式卡車中過重和/或未最佳化平衡或分布的有效負(fù)載會(huì)增加 輪胎磨損，不利地影響燃料經(jīng)濟(jì)性并損壞機(jī)器部件。另外，如果越野式卡車大面積超載，那 么機(jī)器設(shè)計(jì)限制會(huì)被超過。這會(huì)不利地影響制動(dòng)和/或轉(zhuǎn)向性能。即使機(jī)器部件未被可能 過量和/或不平衡的特定有效負(fù)載立即損壞，機(jī)器也可能過度地受力，并且會(huì)導(dǎo)致過分的 部件磨損。未最佳化分布的有效負(fù)載會(huì)導(dǎo)致行使控制性能差且操作員壓力大。另外，過輕 的有效負(fù)載會(huì)降低產(chǎn)量。希望在用于裝載的機(jī)器和被裝載的機(jī)器之間建立有用且有效的通 信，以便確保適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載控制。1996年8月13日授予Gudat等人的美國(guó)專利No. 5546093 (‘093專利)公開了一 種用于提供導(dǎo)航信號(hào)以輔助一個(gè)機(jī)器在工作位置裝載另一機(jī)器的系統(tǒng)和方法。‘093專利公 開了導(dǎo)航系統(tǒng)例如全球定位系統(tǒng)(GPS)在基于裝載機(jī)的當(dāng)前位置確定運(yùn)輸機(jī)的期望位置 中的應(yīng)用。裝載機(jī)可以在連續(xù)的工作循環(huán)之間將材料傾卸到運(yùn)輸機(jī)中的不同位置處，以允 許材料在運(yùn)輸機(jī)中均勻分布。運(yùn)輸機(jī)可以裝備有用于監(jiān)控有效負(fù)載的系統(tǒng)，并且裝載機(jī)可 以在運(yùn)輸機(jī)被填到滿負(fù)載時(shí)接到通知。雖然‘093專利的系統(tǒng)可以在裝載機(jī)和運(yùn)輸機(jī)之間建立一定程度的通信和一定程 度的有效負(fù)載控制，但’ 093專利的系統(tǒng)能夠繼續(xù)被改進(jìn)。雖然間接提到材料的均勻分布， 但‘093專利的系統(tǒng)未考慮不同尺寸材料之間的不同分布特性。同樣，‘093專利的系統(tǒng)未 向裝載機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，使得裝載機(jī)不知在何處堆放負(fù)載或者在給定負(fù)載中堆放多少材料。另 外，雖然提及了將運(yùn)輸機(jī)填到滿負(fù)載，但‘093專利的系統(tǒng)未考慮來(lái)自裝載機(jī)的再一次裝載 可能超過運(yùn)輸機(jī)的最佳容量的情況。因此，材料不可以被均勻地分布并且運(yùn)輸機(jī)實(shí)際上會(huì) 過載。本發(fā)明旨在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行一項(xiàng)或多項(xiàng)改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)有效負(fù)載控制的方法。該方法包括利用至少 一個(gè)裝載機(jī)在多個(gè)工作循環(huán)過程中移除材料。該方法還包括使至少一個(gè)裝載機(jī)相對(duì)于至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)。該方法還包括確定至少一個(gè)裝載機(jī)與至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的相對(duì)位置。該方 法包括在多個(gè)工作循環(huán)過程中利用至少一個(gè)裝載機(jī)將被移除的材料裝載到至少一個(gè)運(yùn)輸 機(jī)中。該方法還包括至少在多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)之前確定在至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī) 中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布。該方法還包括經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)向至少一個(gè)裝載機(jī) 傳送多個(gè)工作循環(huán)的至少最后一個(gè)工作循環(huán)中為在至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中獲得期望的有效負(fù) 載和有效負(fù)載分布所需的至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)內(nèi)的附加有效負(fù)載的量和位置。在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)運(yùn)輸機(jī)的有效負(fù)載的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一 組機(jī)器，該組機(jī)器包括至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)和至少一個(gè)裝載機(jī)，至少一個(gè)裝載機(jī)能夠在多個(gè)工 作循環(huán)過程中移除材料并將材料裝載到至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中。該系統(tǒng)還包括機(jī)器對(duì)機(jī)器通信 系統(tǒng)，其能夠在至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)和至少一個(gè)裝載機(jī)之間提供通信。該系統(tǒng)包括與至少一個(gè) 運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)的控制器，其能夠至少在多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)之前確定至少一個(gè) 運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布。該系統(tǒng)還包括與至少一個(gè)裝載機(jī)相聯(lián)的控制器，其 能夠經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)接收來(lái)自至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的信號(hào)，該信號(hào)指示在多個(gè)工作循 環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)中為獲得至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中期望的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布所需 的至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的附加有效負(fù)載的量和位置。


圖1是根據(jù)一種示例性公開的實(shí)施方式的裝載機(jī)的示意圖；圖2是根據(jù)一種示例性公開的實(shí)施方式的運(yùn)輸機(jī)的示意圖；圖3是根據(jù)一種示例性公開的實(shí)施方式的用于顯示運(yùn)輸機(jī)的接收容器的視覺表 示的顯示裝置的示意圖；以及圖4是圖示根據(jù)一種示例性公開的實(shí)施方式的方法的各方面的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了裝載機(jī)10的一種示例性實(shí)施方式，該裝載機(jī)例如可以是輪式 裝載機(jī)。裝載機(jī)10可以在接地裝置12上被推進(jìn)和運(yùn)輸，使得該機(jī)器能夠用作活動(dòng)單元。雖 然接地裝置12被圖示為車輪，但可以理解的是，裝載機(jī)10可以由其它類型的接地裝置，例 如履帶來(lái)推進(jìn)和運(yùn)輸。適當(dāng)?shù)墓β试?4，例如柴油機(jī)可以位于裝載機(jī)10上并且可以用于驅(qū) 動(dòng)裝載機(jī)10的接地裝置和其它部件中的一個(gè)或多個(gè)。鏟斗16可以通過適當(dāng)?shù)倪B接裝置18附接到裝載機(jī)10，并且可以通過適當(dāng)?shù)闹聞?dòng) 器20、22經(jīng)由連接裝置18操縱。將理解的是，鏟斗16的類型和尺寸以及連接裝置18的具 體設(shè)置可以隨著裝載機(jī)10的型式和尺寸而改變。裝載機(jī)10經(jīng)由接地裝置12和功率源14 可以使鏟斗16抵著待裝載材料，并且通過一連串連續(xù)的工作循環(huán)，從一處位置移除材料并 將該材料堆放在另一處位置。例如，在采礦、采石或挖掘地點(diǎn)處，鏟斗16可以被驅(qū)動(dòng)到貯料 器或材料堆中，以便填充鏟斗。連接裝置18可以用于提升鏟斗，接地裝置12可以用于適當(dāng) 地移動(dòng)機(jī)器的位置，并且材料可以被裝載到材料堆或適當(dāng)?shù)娜萜髦?。裝載機(jī)10還可以包括操作員站24。操作員站24可以包括封閉式操作室或部分封 閉式操作室，并且可以包括操作員座椅26、適當(dāng)?shù)牟僮鲉T控制裝置28和顯示裝置30。顯示 裝置30例如可以是用于顯示信息、圖像等的專用顯示裝置，或者其可以是允許操作員執(zhí)行控制功能和/或輸入信息的交互型觸摸屏顯示器。除了顯示裝置30之外，裝載機(jī)10可以 包括聽覺系統(tǒng)，該聽覺系統(tǒng)由操作員在其打開位置和關(guān)閉位置之間進(jìn)行控制，并且能夠向 操作員提供聲音方向、數(shù)據(jù)等。裝載機(jī)10也可以包括適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)，包括控制器32、各種 檢測(cè)器或傳感器、和用于操作與機(jī)器相聯(lián)的若干部件的各種致動(dòng)器。另外，機(jī)器10可以包 括總的用34標(biāo)示的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)部件。在圖1中，機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34被示出為與操作員站24相聯(lián)。然而，可以理解 的是，機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34實(shí)際上可以是能夠使機(jī)器10與一組機(jī)器中的其它機(jī)器通信 的部件系統(tǒng)。如圖1示意性地所示，機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34可以包括通信系統(tǒng)的能夠使機(jī) 器10接收并發(fā)送信號(hào)并且例如與控制器32和/或顯示裝置30通信的這些部件。在示例 性的實(shí)施方式中，控制器32和/或顯示裝置30可以被認(rèn)為是機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34的部 件。有時(shí)有利的是，裝載機(jī)與一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸機(jī)相關(guān)聯(lián)。例如，在裝載機(jī)10可以被操 作用于從一處位置移除材料并且隨后被操縱移動(dòng)到另一處位置以將材料傾卸到材料堆時(shí)， 常常需要并且希望將被移除的材料運(yùn)輸?shù)竭h(yuǎn)程位置。在這種情況下，裝載機(jī)可以將被移除 的材料裝載到一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸機(jī)中。圖2示意性地示出了運(yùn)輸機(jī)40的一種示例性的實(shí)施方式，運(yùn)輸機(jī)40例如可以是 越野式卡車。運(yùn)輸機(jī)40例如可以在接地裝置42和44上被推進(jìn)和運(yùn)輸。在運(yùn)輸機(jī)40上可 以包括例如柴油機(jī)等功率源46，其用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)接地裝置和機(jī)器40的其它部件。適 當(dāng)?shù)慕邮杖萜?8可以位于運(yùn)輸機(jī)40上以接收有效負(fù)載。接收容器48可以例如經(jīng)由致動(dòng) 器50被操縱到傾卸位置。運(yùn)輸機(jī)40可以包括適當(dāng)?shù)牟僮鲉T站52。操作員站52可以包括封閉式或部分封閉 式操作室，并且可以包括操作員座椅54、適當(dāng)?shù)牟僮鲉T控制裝置(未標(biāo)出)和顯示裝置56。 運(yùn)輸機(jī)40也可以包括適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)，包括控制器58、各種檢測(cè)器和/或傳感器、和用于 操作與機(jī)器相聯(lián)的若干部件的各種致動(dòng)器。另外，機(jī)器40可以包括結(jié)合裝載機(jī)10描述的 機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)的部件，并且在圖2中總體上仍然用34標(biāo)示?？梢蕴峁┯嘘P(guān)接收容器 48的視覺指示60，以從視覺上告知例如裝載機(jī)操作員的觀察者接收容器48內(nèi)的有效負(fù)載 分布的中心點(diǎn)位置。運(yùn)輸機(jī)40可以包括用于確定在任何給定時(shí)間點(diǎn)運(yùn)輸機(jī)40的接收容器48中的有 效負(fù)載量及其分布的設(shè)備。例如，運(yùn)輸機(jī)40可以裝備有與用于運(yùn)輸機(jī)40的機(jī)架的支撐柱 相聯(lián)的壓力傳感器。多個(gè)支撐柱中的壓力可以得到指示接收容器48中累積的有效負(fù)載量 的數(shù)據(jù)，多個(gè)支撐柱中壓力的變化可以得到指示有效負(fù)載分布的數(shù)據(jù)。其它的有利方式，例 如按一定策略定位的照相機(jī)、GPS技術(shù)等可以用于確定有效負(fù)載的量和有效負(fù)載分布。運(yùn) 輸機(jī)控制器58可以接收表示有效負(fù)載和有效負(fù)載分布的數(shù)據(jù)，并且發(fā)送表示有效負(fù)載和 有效負(fù)載分布以及裝載機(jī)在后續(xù)步驟中為獲得適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和/或有效負(fù)載分布所需 的材料位置和量的信號(hào)?？梢岳酶鞣N技術(shù)來(lái)感測(cè)或檢測(cè)與機(jī)器10和40相關(guān)聯(lián)的參數(shù)和狀況，或者與一 組機(jī)器的其它機(jī)器相關(guān)聯(lián)的狀況?？梢云谕砸欢ǔ潭鹊木_性確定例如在裝載操作過程 中例如裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40的兩個(gè)機(jī)器的相對(duì)位置。為此，可以利用GPS、雷達(dá)和/或衛(wèi) 星可視技術(shù)中的一種或多種來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)器10和40以及一組機(jī)器的其它機(jī)器的位置。
控制器32和58中的每個(gè)可以包括中央處理單元、適合的存儲(chǔ)部件、各種輸入/輸 出外圍設(shè)備、和通常與機(jī)器控制器相聯(lián)的其它部件。控制器32和58可以包括與機(jī)器10和 40的操作相關(guān)聯(lián)的程序、算法、數(shù)據(jù)圖等?？刂破?2和58能夠接收來(lái)自多個(gè)源、例如一個(gè) 或多個(gè)機(jī)器致動(dòng)器、各種傳感器或檢測(cè)器的(例如用于機(jī)器行駛方向、對(duì)地速度、發(fā)動(dòng)機(jī)操 作等的傳感器或檢測(cè)器)的信息，以及來(lái)自機(jī)器操作員例如經(jīng)由機(jī)器10的控制裝置28和 機(jī)器40的適當(dāng)?shù)目刂蒲b置的輸入。控制器32和58可以被適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，以發(fā)送合適的信號(hào) 到與機(jī)器10和40相聯(lián)的各種傳感器、致動(dòng)器等和/或從與機(jī)器10和40相聯(lián)的各種傳感 器、致動(dòng)器等接收合適的信號(hào)。圖3示意性地示出了例如與裝載機(jī)10的操作員站24相聯(lián)的顯示裝置30的一種 示例性實(shí)施方式。顯示裝置30可以是僅僅能夠顯示諸如文字、符號(hào)和圖像的專用顯示裝 置，或者顯示裝置30可以是既能夠顯示數(shù)據(jù)又能夠接收操作員輸入的觸摸屏式顯示器的 部件。雖然顯示裝置30能夠接收并顯示與機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34、裝載機(jī)10的控制器32 和/或運(yùn)輸機(jī)40的控制器58相關(guān)聯(lián)的各種信息和數(shù)據(jù)，但圖3示意性地示出了在運(yùn)輸機(jī) 40的接收容器48的顯示裝置30上形成視覺表示80的一種示例性的圖像。參照?qǐng)D3中的示例性的視覺表示80，圖像可以包括對(duì)應(yīng)于運(yùn)輸機(jī)40的接收容器 48的外圍輪廓的輪廓82。裝載機(jī)10的操作員可以經(jīng)由視覺表示80得知接收容器48的參 數(shù)以及向接收容器48中堆積下一次負(fù)載的位置以確保適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載分布。例如，在裝載 機(jī)10將負(fù)載堆積到運(yùn)輸機(jī)40中的一個(gè)或多個(gè)工作循環(huán)之后，可以接收來(lái)自運(yùn)輸機(jī)40的控 制器58的信號(hào)，該信號(hào)指示為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載分布下一次負(fù)載應(yīng)當(dāng)堆積的位置和/ 或下一次負(fù)載應(yīng)當(dāng)堆積多少材料。圖3中的點(diǎn)84(用加(+)號(hào)表示)意在表示一種示例性 的情況，其中從裝載機(jī)40接收的信號(hào)指示來(lái)自裝載機(jī)10的下一次負(fù)載應(yīng)當(dāng)堆積在該點(diǎn)處。如圖3中示出的示例性實(shí)施方式所示，前后中心線86和/或側(cè)側(cè)中心線88可以 標(biāo)示在視覺表示80上。圖3中標(biāo)示的中心點(diǎn)90例示了一種情況，其中，運(yùn)輸機(jī)40的接收 容器48的前后之間的負(fù)載分割是均勻的。各種運(yùn)輸機(jī)40可以具有不同的負(fù)載分割以便實(shí) 現(xiàn)待承載的有效負(fù)載的適當(dāng)分布。例如，一些機(jī)器的負(fù)載分割可以是由機(jī)器前軸承載負(fù)載 的三分之一，由機(jī)器后軸承載負(fù)載的三分之二。其它機(jī)器的負(fù)載分割可以是前軸比后軸承 載更多的負(fù)載。因此，在裝載機(jī)10的給定的多個(gè)工作循環(huán)過程中，視覺表示80可以根據(jù)特 定的機(jī)器尺寸參數(shù)、包括與裝載機(jī)10相關(guān)聯(lián)的運(yùn)輸機(jī)40的負(fù)載分割而變化。圖3的示例性的視覺表示80示出了接收容器48可以被劃分成四象限的情況。根 據(jù)特定的運(yùn)輸機(jī)參數(shù)，可以想到其他劃分方式。視覺表示80可以被定向成與待裝載的運(yùn)輸 機(jī)40的定向相對(duì)應(yīng)，運(yùn)輸機(jī)40的定向例如具有左側(cè)92、右側(cè)94、機(jī)器前側(cè)96和機(jī)器后側(cè) 98。工業(yè)實(shí)用性圖4圖示并示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的方法中通常會(huì)涉 及到的各個(gè)方面。應(yīng)當(dāng)注意的是，并不是圖4中的各項(xiàng)全都有必要出現(xiàn)在涉及優(yōu)化有效負(fù) 載的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信的給定操作中。另外，指出的各項(xiàng)的順序可以例如根據(jù)所涉及的具體 工作場(chǎng)地、所利用的機(jī)器類型等而改變。參照?qǐng)D4，在步驟100中，利用裝載機(jī)10在多個(gè)工作循環(huán)過程中從場(chǎng)地移除材料。 工作循環(huán)例如包括這樣的操作，在該操作過程中，裝載機(jī)10接合待移除的材料，將裝載機(jī)
7鏟斗16填滿材料，操縱裝載機(jī)10到傾卸位置，傾卸材料，然后返回并再次接合材料。材料 例如可以來(lái)自于堆或凹陷中的采挖表面。材料可以包括粒狀材料、砂礫、土壤、巖石、亂石、 各種尺寸材料的混合物等。在步驟102中，在欲從一場(chǎng)地運(yùn)輸待移除的材料的情況下，裝載機(jī)10可以與一個(gè) 或多個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)。雖然為了簡(jiǎn)化僅描述了有關(guān)一個(gè)裝載機(jī)10和一個(gè)運(yùn)輸機(jī)40的操作， 可以理解的是，為了優(yōu)化在給定場(chǎng)地的產(chǎn)量，可以有一組機(jī)器相關(guān)聯(lián)地工作，這些機(jī)器可以 包括至少一個(gè)裝載機(jī)10和認(rèn)為適當(dāng)?shù)娜魏纹谕麛?shù)量的運(yùn)輸機(jī)。裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40的 聯(lián)合可以包括確保適合的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34是工作的，使裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40互相 交換信息。在步驟104中，確定機(jī)器相對(duì)位置。確定機(jī)器相對(duì)位置可以涉及利用GPS技術(shù)、雷 達(dá)技術(shù)、照相機(jī)和/或其它適當(dāng)?shù)亩ㄎ患夹g(shù)，這些技術(shù)使至少裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40的相對(duì) 位置能夠被確定并經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34使這兩個(gè)機(jī)器得知該相對(duì)位置。隨著材料移動(dòng)操作進(jìn)行到待裝載運(yùn)輸機(jī)的步驟，運(yùn)輸機(jī)40可以操縱到與裝載機(jī) 10緊密聯(lián)系的位置。在步驟106中，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)40被定位以便裝載時(shí)，運(yùn)輸機(jī)40可以向裝載 機(jī)10發(fā)送信號(hào)。運(yùn)輸機(jī)操作員可以從視覺上確定運(yùn)輸機(jī)40的適當(dāng)定位。在這種情況下， 運(yùn)輸機(jī)操作可以經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34并利用例如觸摸屏顯示器發(fā)送表示可以開始 裝載的信號(hào)。裝載機(jī)10例如可以經(jīng)由定位在裝載機(jī)10中的顯示裝置30或者經(jīng)由聽覺信 號(hào)來(lái)接收信號(hào)。在步驟108中，在一些時(shí)間點(diǎn)，例如在裝載開始之前，裝載機(jī)10可以向運(yùn)輸機(jī)40 傳送其裝載機(jī)參數(shù)。類似地，在步驟Iio中，運(yùn)輸機(jī)40可以向裝載機(jī)10傳送其運(yùn)輸機(jī)參 數(shù)。裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40參數(shù)例如隨著機(jī)器的尺寸和類型而改變。裝載機(jī)和運(yùn)輸機(jī)各自 的參數(shù)例如可以影響各自的機(jī)器顯示裝置30和56上的視覺圖像。另外，參數(shù)可以影響運(yùn) 輸機(jī)40相對(duì)于裝載機(jī)10的初始位置，并且可以影響用于確定何時(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)最佳有效負(fù)載 和有效負(fù)載分布的機(jī)器計(jì)算。在步驟112中，一旦運(yùn)輸機(jī)40被適當(dāng)?shù)囟ㄎ灰员氵M(jìn)行裝載并且向裝載機(jī)10發(fā)送 關(guān)于該事件的信號(hào)，并且一旦每個(gè)機(jī)器得到另一機(jī)器的參數(shù)，裝載機(jī)10可以在多個(gè)工作循 環(huán)過程中裝載運(yùn)輸機(jī)40。特定裝載機(jī)10將特定運(yùn)輸機(jī)40裝載到適當(dāng)?shù)娜萘?、例如適當(dāng)?shù)?有效負(fù)載和有效負(fù)載分布所需的工作循環(huán)次數(shù)可以隨著兩個(gè)機(jī)器各自的尺寸和其它參數(shù) 而改變。顯示裝置可以向裝載機(jī)操作員提供方向，例如引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)牟牧隙?。替代地，可?經(jīng)由聽覺系統(tǒng)以可聽見的方式給出指示。在步驟114中，可以確定運(yùn)輸機(jī)有效負(fù)載和有效負(fù)載分布?？梢云谕谘b載機(jī)10 的最后一個(gè)工作循環(huán)之前或者在裝載機(jī)10的每個(gè)工作循環(huán)之前確定有效負(fù)載和/或有效 負(fù)載分布。例如，隨著運(yùn)輸機(jī)40的接收容器48接近其容量，并且當(dāng)很明顯地僅需要裝載 機(jī)10再進(jìn)行一次裝載便能達(dá)到運(yùn)輸機(jī)40的容量時(shí)，希望可以確定為了達(dá)到適當(dāng)?shù)挠行ж?fù) 載容量需要多少有效負(fù)載以及最后一次裝載放置的位置以確保適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載分布。替代 地，得到的有效負(fù)載和當(dāng)前的有效負(fù)載分布可以在裝載機(jī)10的每次工作循環(huán)之前即被確 認(rèn)。在步驟116中，一旦已經(jīng)確定當(dāng)前得到的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布，就計(jì)算為得 到適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載分布運(yùn)輸機(jī)40的接收容器48中所需的附加有效負(fù)載的量和
8位置，并且將該量和位置傳送至裝載機(jī)10。計(jì)算所需的量和位置例如可以通過運(yùn)輸機(jī)40的 控制器58或通過裝載機(jī)10的控制器32來(lái)執(zhí)行。在步驟118中，在裝載機(jī)10中，顯示裝置30可以顯示運(yùn)輸機(jī)接收容器48的視覺 表示80。在步驟110中，視覺表示80可以根據(jù)例如從運(yùn)輸機(jī)40接收的識(shí)別參數(shù)而以圖解 方式向裝載機(jī)操作員指示接收容器48的相對(duì)尺寸。視覺表示80可以包括接收容器48劃 分成四象限或多個(gè)部分、容器中心線的指示、接收容器的負(fù)載分布的中心點(diǎn)等。在步驟120中，在運(yùn)輸機(jī)40的裝載過程中，運(yùn)輸機(jī)40的接收容器48中的有效負(fù) 載分布顯示在裝載機(jī)中并且隨著裝載進(jìn)行而更新。例如，如在步驟114中那樣，在裝載機(jī)10 將負(fù)載放至接收容器48中的一次工作循環(huán)之后，運(yùn)輸機(jī)40可以確定當(dāng)前的有效負(fù)載和有 效負(fù)載分布，并如在步驟116中那樣，傳送為了得到適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載分布所需 的必需的量和位置。該信息例如通過裝載機(jī)10的控制器32處理并且以圖解方式呈現(xiàn)給裝 載機(jī)的操作員。例如，位于圖3中視覺表示80中的“加”(+)號(hào)向裝載機(jī)操作員指示，為了 獲得適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載分布，下一次裝載應(yīng)當(dāng)堆放在點(diǎn)84處。在步驟122中，隨著運(yùn)輸機(jī)40的裝載接近容量，并且當(dāng)很明顯下一次裝載是在超 出運(yùn)輸機(jī)40的容量之前的最后一次裝載時(shí)，裝載機(jī)10可以定位最后一次工作循環(huán)的裝載， 以便確保適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載分布。一些情況可以指示最后一次裝載應(yīng)當(dāng)放置到例 如圖3中所示的點(diǎn)84處，并且指示為了不超出容量而裝載的量明顯小于鏟斗16的全負(fù)載。 在這種情況下，假設(shè)裝載機(jī)10從右側(cè)92裝載運(yùn)輸機(jī)40，裝載機(jī)僅可以填滿鏟斗16的右半 部并且自身定位以將負(fù)載傾卸到點(diǎn)84上。不同的材料在接收容器48中會(huì)傾向于分布不同。例如，諸如沙子或砂礫的相對(duì)均 勻的材料會(huì)傾向于稍微均勻分布。另一方面，亂石、尺寸不均勻的大塊石、碎石等會(huì)傾向于 不同程度地不均勻分布。根據(jù)情況，為了適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和/或有效負(fù)載分布而應(yīng)當(dāng)放置 下一次負(fù)載的點(diǎn)位置(例如圖3中的點(diǎn)84)可以在接收容器的四象限內(nèi)并且在視覺表示80 上有相當(dāng)大的變化。視覺表示80可以經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)基于從運(yùn)輸機(jī)40接收到的 數(shù)據(jù)更新，以連續(xù)地對(duì)應(yīng)于接收容器48中的當(dāng)前有效負(fù)載分布。視覺表示80可以包括例如在堆放最后一次負(fù)載之前向裝載機(jī)操作員顯示口頭指 示，指示是否僅填滿鏟斗16的一部分、是否填滿鏟斗的左半部或右半部等。替代地，可以利 用適合的聽覺系統(tǒng)向裝載機(jī)操作員提供指示，輔助操作員調(diào)節(jié)裝載機(jī)鏟斗16內(nèi)和裝載到 接收容器48中(位于前側(cè)、后側(cè)、左側(cè)、右側(cè)等)的負(fù)載。另外，由于裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī)40 均得知另一機(jī)器的參數(shù)(步驟108和110)，因此，當(dāng)裝載機(jī)10相對(duì)于運(yùn)輸機(jī)40適當(dāng)?shù)囟ㄎ?以將負(fù)載直接傾卸在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)84上時(shí)，裝載機(jī)控制器32可以發(fā)出信號(hào)(聽覺、視覺等)以 輔助裝載機(jī)操作員精確地得知這一情況。機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)34確保裝載機(jī)10和運(yùn)輸機(jī) 40的相對(duì)位置可以更新并且在任何給定時(shí)間點(diǎn)由每個(gè)機(jī)器得知。在步驟122，當(dāng)完成最后一次工作循環(huán)并且適當(dāng)?shù)靥畛淞诉\(yùn)輸機(jī)時(shí)，在步驟124， 裝載機(jī)可以向運(yùn)輸機(jī)發(fā)出關(guān)于最后一次工作循環(huán)已完成的信號(hào)。運(yùn)輸機(jī)隨后可以進(jìn)行將負(fù) 載運(yùn)輸?shù)揭呀?jīng)確認(rèn)的負(fù)載應(yīng)當(dāng)堆放的點(diǎn)位置。上述過程例如可以由另一輛運(yùn)輸機(jī)繼續(xù)。通過根據(jù)本發(fā)明控制有效負(fù)載和有效負(fù)載分布，可以提高例如挖掘操作的材料移 除操作的總產(chǎn)量。由運(yùn)輸機(jī)移動(dòng)的每次有效負(fù)載可以更接近于最佳有效負(fù)載和有效負(fù)載分 布。另外，最佳有效負(fù)載分布可以改進(jìn)對(duì)運(yùn)輸機(jī)的行使控制并減輕操作員壓力。同樣，適當(dāng)
9的有效負(fù)載和適當(dāng)?shù)仄胶夂头植嫉挠行ж?fù)載將減輕機(jī)器應(yīng)力、減少由于機(jī)器過度應(yīng)力而產(chǎn) 生的維修成本、降低輪胎磨損并且延長(zhǎng)運(yùn)輸機(jī)的總的結(jié)構(gòu)壽命。通過利用機(jī)器對(duì)機(jī)器通信，可以向機(jī)器操作員提供更新的信息，該信息不僅涉及 被操作的機(jī)器，而且涉及相聯(lián)的機(jī)器。機(jī)器對(duì)機(jī)器通信可以使運(yùn)輸機(jī)或裝載機(jī)的一位操作 員能夠可靠地操作兩臺(tái)機(jī)器。另外，機(jī)器對(duì)機(jī)器通信可以允許裝載機(jī)和相聯(lián)的運(yùn)輸機(jī)例如 經(jīng)由來(lái)自機(jī)器控制器或來(lái)自遠(yuǎn)程位置的程序控制進(jìn)行完全自動(dòng)操作。需要注意的是，術(shù)語(yǔ)“最佳”等在這里解釋為并不是指實(shí)現(xiàn)的理想，而是盡可能合 理地力圖實(shí)現(xiàn)的策略性目標(biāo)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到絕對(duì)最佳有效負(fù)載和有效負(fù)載 分布是可望不可及的目標(biāo)。但是，這里公開的示例性的實(shí)施方式例如通過使用在所公開的 示例性實(shí)施方式中的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)達(dá)到有效負(fù)載和有效負(fù)載分布的最優(yōu)化，以確保 隨時(shí)得知相互協(xié)作的機(jī)器的相對(duì)位置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚的是，這里公開的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用到通常描述為 輪式裝載機(jī)和越野式卡車以外的那些機(jī)器上。例如，裝載機(jī)可以是通常公知為液壓挖掘機(jī) 類型的。另外，運(yùn)輸機(jī)可以是能夠被裝載并運(yùn)輸負(fù)載的公路卡車或其它機(jī)器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)根據(jù)本發(fā)明的利用機(jī)器對(duì)機(jī)器通信增強(qiáng)有效負(fù)載控 制的方法和系統(tǒng)進(jìn)行各種變型和改變，而不脫離本發(fā)明的范圍。通過考慮這里公開的實(shí)施 方式的說明書和實(shí)踐，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言其它實(shí)施方式是清楚的。說明書和實(shí) 施例意在僅被作為示例考慮，本發(fā)明的真正范圍由權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
一種用于增強(qiáng)有效負(fù)載控制的方法，包括利用至少一個(gè)裝載機(jī)(10)在多個(gè)工作循環(huán)過程中移除材料；使所述至少一個(gè)裝載機(jī)相對(duì)于至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)(40)相聯(lián)；確定所述至少一個(gè)裝載機(jī)與所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的相對(duì)位置；在所述多個(gè)工作循環(huán)過程中，利用所述至少一個(gè)裝載機(jī)將被移除的材料裝載到所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中；至少在所述多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)之前確定所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布；并且經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)(34)向所述至少一個(gè)裝載機(jī)傳送所述多個(gè)工作循環(huán)的至少最后一個(gè)工作循環(huán)中所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中所需的附加有效負(fù)載的量和位置，以在所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中獲得期望的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述多個(gè)工作循環(huán)的每個(gè)工作循環(huán)之前確定所 述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括在與所述至少一個(gè)裝載機(jī)的操作員站(24)相聯(lián)的 顯示裝置(30)上顯示所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的接收容器(48)的視覺表示(80)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)向所述至少一個(gè)裝載機(jī) 傳送所述多個(gè)工作循環(huán)的每個(gè)工作循環(huán)之后為確保在所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中有適當(dāng)有效 負(fù)載和有效負(fù)載分布所需的所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的附加有效負(fù)載的量和位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括在所述多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)過程中 利用所述至少一個(gè)裝載機(jī)僅移除足量的材料，該足量的材料將所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的有效 負(fù)載增加到其適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載。
6.一種用于增強(qiáng)運(yùn)輸機(jī)(40)的有效負(fù)載的系統(tǒng)，包括一組機(jī)器，包括至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)和至少一個(gè)裝載機(jī)(10)，所述至少一個(gè)裝載機(jī)能夠在 多個(gè)工作循環(huán)過程中移除材料并將材料裝載到所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中；機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)(34)，其能夠在所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)和所述至少一個(gè)裝載機(jī)之間 提供通信；控制器(58)，其與所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)并且能夠至少在所述多個(gè)工作循環(huán)的最后 一個(gè)工作循環(huán)之前確定所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布；以及控制器(32)，其與所述至少一個(gè)裝載機(jī)相聯(lián)并且能夠經(jīng)由所述機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)接 收來(lái)自所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的信號(hào)，該信號(hào)指示在所述多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán) 中為獲得所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中期望的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布所需的所述至少一個(gè)運(yùn) 輸機(jī)中的附加有效負(fù)載的量和位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，與所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)的所述控制器能夠 在所述多個(gè)工作循環(huán)的每個(gè)工作循環(huán)之前確定所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效 負(fù)載分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，與所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)的所述控制器能夠 經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)向所述至少一個(gè)裝載機(jī)發(fā)送信號(hào)，該信號(hào)指示為確保所述多個(gè)工 作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)之后所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中具有適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載 分布所需的材料的量和位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，與所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)相聯(lián)的所述控制器能夠 經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)向所述至少一個(gè)裝載機(jī)發(fā)送信號(hào)，該信號(hào)指示為確保所述多個(gè)工 作循環(huán)的每個(gè)工作循環(huán)之后所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中具有適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載分布 所需的材料的量和位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括顯示裝置(30)，其與所述至少一個(gè)裝載機(jī)的操作 員站(24)相聯(lián)并且能夠顯示所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)的接收容器的視覺表示(80)，所述顯示 裝置還能夠顯示用于指示為確保所述至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)中的適當(dāng)?shù)挠行ж?fù)載和有效負(fù)載分 布所需的材料的量和位置的視覺表示。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于增強(qiáng)有效負(fù)載控制的方法。該方法包括利用至少一個(gè)裝載機(jī)(10)在多個(gè)工作循環(huán)過程中移除材料和使裝載機(jī)相對(duì)于至少一個(gè)運(yùn)輸機(jī)(40)相聯(lián)。該方法還包括確定裝載機(jī)與運(yùn)輸機(jī)的相對(duì)位置，并且在多個(gè)工作循環(huán)過程中，利用裝載機(jī)將被移除的材料裝載到運(yùn)輸機(jī)中。該方法還包括至少在多個(gè)工作循環(huán)的最后一個(gè)工作循環(huán)之前確定運(yùn)輸機(jī)中的有效負(fù)載和有效負(fù)載分布并且經(jīng)由機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)(34)向裝載機(jī)傳送多個(gè)工作循環(huán)的至少最后一個(gè)工作循環(huán)中運(yùn)輸機(jī)中所需的用于期望有效負(fù)載和有效負(fù)載分布的附加有效負(fù)載的量和位置。
文檔編號(hào)E02F9/20GK101978117SQ200880109185
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者J·W·羅斯維爾, R·D·約翰斯頓, S·J·莫里, T·A·維克 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司