用于在机器铰接期间的碰撞缓解的系统和方法技术方案

公开一种用于铰接式作业车辆的碰撞缓解系统和方法。该系统包括控制器，该控制器配置成基于与围绕铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕铰接式作业车辆的安全区域。控制器进一步配置成基于来自操作地联接于铰接式作业车辆的一组传感器系统的信号来确定铰接式作业车辆上一个或多个外围点的位置和速度。控制器进一步配置成接收驾驶员控制输入。控制器进一步配置成当预期铰接式作业车辆上的外围点落在距安全区域的最近边缘的预定距离内时向驾驶员控制输入施加限制。

System and method for collision mitigation during machine articulation

A collision mitigation system and method for articulated vehicle is disclosed. The system includes a controller configured to determine a safe area around an articulated vehicle based on a signal corresponding to the sensing object surrounding an articulated vehicle. The controller is further configured to determine the position and speed of one or more peripheral points on the articulated operating vehicle based on a signal of a set of sensor systems connected to the articulated operating vehicle from the operating point. The controller is further configured to receive driver control input. The controller is further configured to impose restrictions on the driver control input when the peripheral point on the expected articulated operating vehicle falls within a predetermined distance from the nearest edge of the safe area.

【技术实现步骤摘要】
用于在机器铰接期间的碰撞缓解的系统和方法
本专利技术涉及一种作业车辆，且更具体地说涉及用于作业车辆的碰撞缓解系统和方法。
技术介绍
诸如建筑、农业、采矿的工业通常采用铰接式机器。铰接式机器通常包括前和后框架，该前和后框架由挂接接头铰接在一起用于相对枢转运动。当其中一个框架相对于另一个运动时，铰接式机器转弯以改变行进方向。不同于仅仅通过旋转车轮才能改变方向的汽车和卡车，铰接式机器需要至少是机器长度一半的间隙距离，以完成转弯。当机器紧邻于包括但不限于其它作业机器、建筑和岩石的周围外部对象时，机器的间隙距离的此种大型重新构造在受限的区域中有时可能是危险的。这会导致困难或者与周围对象的意外相互作用，并且当在此种机器中执行转弯或其它操作时引起碰撞。U.S.7,721,842B2(之后称为’842专利)涉及一种具有受控转向缓冲的铰接式作业车辆转向系统以及相关联方法。设有转向系统来用于作业车辆，该作业车辆包括铰接式第一和第二车辆部段。转向系统包括控制器，该控制器适合于基于速度请求信号来确定第一车辆部段相对于第二车辆部段绕铰接轴线朝向第一车辆部段的位置范围的端部区域的末端所请求的请求转向速度是否至少等于预定转向速度。转向系统进一步包括基于位置信号来确定第一车辆部段是否定位在位置范围的端部区域中；并且所请求的转向速度是否至少是预定转向速度且第一车辆部段定位在端部区域中，并且基于该信号确定第一车辆部段的实际转向速度低于所请求的转向速度。’842专利的转向系统提供对铰接式作业车辆的转向速度的操作；然而，此种转向系统并不提供任何装置来检测和/或防止或缓解此类机器与外部对象的碰撞。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，描述一种铰接式作业车辆。该铰接式作业车辆包括具有第一对车轮的前框架和具有第二对车轮的后框架。铰接式作业车辆还包括联接装置，该联接装置将前框架枢转地联接于后框架。铰接式作业车辆包括动力系，该动力系配置成驱动第一和第二对车轮。该铰接式作业车辆进一步包括转向系统，该转向系统配置成基于驾驶员控制输入来提供前框架相对于后框架绕联接装置的受控铰接。铰接式作业车辆包括第一传感器系统、第二传感器系统以及第三传感器系统，该第一传感器系统配置成感测围绕铰接式作业车辆的对象，该第二传感器系统配置成感测前框架相对于后框架的实时铰接角度，且该第三传感器系统配置成感测第一和第二对车轮的实时旋转。铰接式作业车辆还包括实时处理电路，该实时处理电路电气地联接于转向系统、第一传感器系统、第二传感器系统以及第三传感器系统。处理电路配置成基于来自第一传感器系统的与围绕铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕铰接式作业车辆的安全区域。处理电路进一步配置成基于来自第二传感器系统和第三传感器系统的信号来确定铰接式作业车辆上的一个或多个外围点的位置和速度。处理电路配置成接收驾驶员控制输入。处理电路进一步配置成当预期铰接式作业车辆上的外围点落在距安全区域的最近边缘的预定距离内时向驾驶员控制输入施加限制。在本专利技术的另一方面中，描述一种用于铰接式作业车辆的碰撞缓解系统。碰撞缓解系统包括存储器，该存储器配置成存储程序指令和传感器信号。碰撞缓解系统还包括与存储器通信的控制器。控制器配置成基于来自第一传感器系统的与围绕铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕铰接式作业车辆的安全区域。控制器还配置成基于来自与铰接式作业车辆操作地联接的一组传感器系统的信号来确定铰接式作业车辆上一个或多个外围点的位置和速度。控制器还配置成接收驾驶员控制输入。控制器进一步配置成当预期铰接式作业车辆上的外围点落在距安全区域的最近边缘的预定距离内时向驾驶员控制输入施加限制。在本专利技术的又一方面中，描述一种用于铰接式作业车辆的碰撞缓解方法。该方法包括基于来自第一传感器系统的与围绕铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕铰接式作业车辆的安全区域。该方法进一步包括基于来自与铰接式作业车辆操作地联接的一组传感器系统的信号来确定铰接式作业车辆上一个或多个外围点的位置和速度。该方法还包括接收驾驶员控制输入。该方法进一步包括当预期铰接式作业车辆上的外围点落在距安全区域的最近边缘的预定距离内时向驾驶员控制输入施加限制。从以下描述和附图中，本专利技术的其它特征和方面会显而易见。附图说明包含在说明书中并且构成其一部分的附图是对一个或多个实施例的说明，并且连同描述一起解释这些实施例。附图无需按比例绘制。此外，附图中的任何数值或尺寸仅仅是用于说明的目的并且可表示或者可以不表示实际或较佳的数值或尺寸。在适用的情形下，可并不示出一些或所有选择特征，以助于描述或理解基础特征。图1示出根据本专利技术一个或多个实施例的示例性铰接式作业车辆的示意侧视图；图2示出根据本专利技术的一个或多个实施例的示例性铰接式作业车辆的示意俯视图，该铰接式作业车辆具有绕其后框架铰接的前框架；图3示出根据本专利技术的一个或多个实施例的示例性铰接式作业车辆的俯视平面图，该铰接式作业车辆具有位于其周围的外部对象；图4示出根据本专利技术的一个或多个实施例的示例性铰接式作业车辆的框图，该铰接式作业车辆具有碰撞缓解系统；图5示出表示控制根据本专利技术一个或多个实施例的示例性铰接式作业车辆中的铰接的算法的流程图；以及图6示出表示根据本专利技术一个或多个实施例的用于示例性铰接式作业车辆的碰撞缓解方法的流程图。具体实施方式下文结合附图阐述的描述旨在对所描述主题的各个实施例的描述并且并非必须旨在表示仅有的实施例。在某些情形中，该描述包括用于提供对所描述主题的理解的特定细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可在没有这些特定细节的情形下实践这些实施例。在一些情形中，结构和部件能以框图形式示出，以避免使得所描述的主题不清楚。在可能的情形下，在所有附图中会使用对应的或类似的附图标记，以指代相同或对应的部件。说明书中对于“一个实施例”或“一实施例”的任何参照意指结合一实施例描述的特定特征、结构、特点、操作或功能包括在至少一个实施例中。因此，术语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在说明书中的任何出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、特点、操作或功能可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合，并且所描述主题的实施例可以并且应覆盖所描述实施例的修改和变型。还应注意的是，如说明书、所附权利要求以及摘要中所使用地，单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”包括复数参照，除非上下文另有清楚地指示。也就是说，除非另有清楚地规定，如这里所使用地，词语“一(a)”和“一个(an)”等等携有“一个或多个”的含义。附加地，应理解的是，诸如“左”、“右”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“侧部”、“高度”、“长度”、“宽度”、“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“内”、“外”等等这里可能使用的术语仅仅描述参照点，并且并非必须将所描述主题的实施例限制为任何特定的定向或构造。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语仅仅识别这里所描述地多个部分、部件、参照点、操作和/或功能的一个，且类似地并非必须将所描述主题的实施例限制为任何特定的构造或定向。一般而言，本专利技术的实施例能提供用于铰接式作业车辆的碰撞缓解系统，该碰撞缓解系统包含在铰接式作业车辆操作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铰接式作业车辆，包括：前框架，所述前框架具有第一对车轮；后框架，所述后框架具有第二对车轮；联接装置，所述联接装置将所述前框架枢转地联接于所述后框架；动力系，所述动力系配置成至少驱动所述第二对车轮；转向系统，所述转向系统配置成基于驾驶员控制输入来提供所述前框架相对于所述后框架绕所述联接装置的受控铰接；第一传感器系统，所述第一传感器系统配置成感测围绕所述铰接式作业车辆的对象；第二传感器系统，所述第二传感器系统配置成感测所述前框架相对于所述后框架的铰接角度；第三传感器系统，所述第三传感器系统配置成感测所述第一和第二对车轮的实时旋转；以及实时处理电路，所述实时处理电路电气地联接于所述转向系统、所述第一传感器系统、所述第二传感器系统以及所述第三传感器系统，且所述处理电路配置成：基于来自所述第一传感器系统的与围绕所述铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕所述铰接式作业车辆的安全区域；基于来自所述第二传感器系统和所述第三传感器系统的信号来确定所述铰接式作业车辆上一个或多个外围点的位置和速度；接收所述驾驶员控制输入；以及当预期所述铰接式作业车辆上的外围点落在距所述安全区域的最近边缘的预定距离内时向所述驾驶员控制输入施加限制。...

【技术特征摘要】
2016.12.15 US 15/380,6231.一种铰接式作业车辆，包括：前框架，所述前框架具有第一对车轮；后框架，所述后框架具有第二对车轮；联接装置，所述联接装置将所述前框架枢转地联接于所述后框架；动力系，所述动力系配置成至少驱动所述第二对车轮；转向系统，所述转向系统配置成基于驾驶员控制输入来提供所述前框架相对于所述后框架绕所述联接装置的受控铰接；第一传感器系统，所述第一传感器系统配置成感测围绕所述铰接式作业车辆的对象；第二传感器系统，所述第二传感器系统配置成感测所述前框架相对于所述后框架的铰接角度；第三传感器系统，所述第三传感器系统配置成感测所述第一和第二对车轮的实时旋转；以及实时处理电路，所述实时处理电路电气地联接于所述转向系统、所述第一传感器系统、所述第二传感器系统以及所述第三传感器系统，且所述处理电路配置成：基于来自所述第一传感器系统的与围绕所述铰接式作业车辆的所感测对象相对应的信号来确定围绕所述铰接式作业车辆的安全区域；基于来自所述第二传感器系统和所述第三传感器系统的信号来确定所述铰接式作业车辆上一个或多个外围点的位置和速度；接收所述驾驶员控制输入；以及当预期所述铰接式作业车辆上的外围点落在距所述安全区域的最近边缘的预定距离内时向所述驾驶员控制输入施加限制。2.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，进一步包括：液压受控工具；以及第四传感器系统，所述第四传感器系统配置成感测所述液压受控工具的实时位置，其中，所述实时处理电路进一步配置成基于来自所述第四传感器系统的信号来确定所述铰接式作业车辆上的一个或多个外围点的位置和速度。3.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，向所述驾驶员控制输入施加限制是减小所述前框架的所述铰接速率。4.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，向所述驾驶员控制输入施加限制是在所述前框架相对于所述后框架绕所述联接装置的铰接上进行硬止挡。5.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，所述第一传感器系统包括一个或多个照相机。6.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，所述第一传感器系统包括一个或多个雷达传感器。7.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，所述第一传感器系统包括一个或多个激光雷达传感器。8.根据权利要求1所述的铰接式作业车辆，其中，所述第一传感器系统包括一个或多个声纳传感器。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·米彻尔，A·M·普勒克尔，M·A·鲁滨逊，S·R·梅尔基奥里，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US