多模式主体回转避碰系统和方法技术方案

提供了多模式主体回转避碰系统和方法。具体地，提供了用于机器的主体回转避碰系统和方法，该机器具有用于移动该机器的可转向牵引装置。传感器监测机器周围的障碍物。基于操作员转向命令来计算经命令的主体回转路径。如果障碍物处于经命令的主体回转路径中，则该系统自动调整转向命令，以避免与障碍物碰撞。可以计算碰撞时间，并且仅在该碰撞时间低于阈值时才调整转向命令。调整转向命令以避免碰撞可以包括：基于转向命令来确定推进分量和转向分量；以及如果推进分量大于阈值，则调整转向命令以调整回转路径从而避免碰撞，而如果推进分量小于阈值，则调整转向命令以使机器变慢从而避免碰撞。碰撞。碰撞。

【技术实现步骤摘要】
多模式主体回转避碰系统和方法


[0001]本公开涉及机器避碰(collision avoidance)，更具体地，涉及机器的主体在操纵期间与周围障碍物之间的避碰。

技术介绍

[0002]机器常常必须靠近各种障碍物和屏障来进行转向。一些小型机器(诸如小型履带式装载机(compact track loader)或滑移转向装载机(skid steer))经常需要非常靠近墙壁或物体来操纵以便高效作业。这使得对于各种机器来实现自动避碰具有挑战性，因为避碰系统必须防止机器接触障碍物，同时仍然允许该机器变得靠近障碍物。
[0003]机器可以具有各种驱动机构和转向机构，例如，前部、后部、整体的车轮驱动和/或车轮转向等。作为一个示例，诸如小型履带式装载机或滑移转向装载机这样的差速转向机器(differentially steered machine)通常在机器的各侧上具有用于车轮或履带的单独的驱动总成(drive assembly)。机器的运动或轨线可以被认为是具有由操作员命令的推进、径向或直线向前/向后分量(component)，以及转向、横向或侧向分量。当机器转向或旋转时，机器的前端或者后端将在与另一端相反的方向上回转(swing)出来。另外，机器的一端(常常是后部)通常对于操作员来说比另一端更不可见。此外，当机器正在沿一个方向移动时，操作员可能将注意力集中在该方向上，并且在试图转向时有时可能将机器的相反端回转到墙壁或其它障碍物中。对于铰接的机器以及附接至机器的机具(implement)情况也是如此，其中，在回转、转向或铰接运动期间，使机器或机具的一端回转或转向可能将该机器或机具的另一端回转到未注意到的障碍物中。
[0004]希望具有这样一种主体回转避碰系统，该系统检测机器或机具的主体回转的路径中障碍物的存在，并且防止或减轻机器或机具与障碍物的碰撞。该主体回转避碰系统可以通过例如在与障碍物碰撞之前停止机器运动或者通过超控(overriding)操作员的转向命令以避免与障碍物碰撞，来防止或减轻与障碍物的碰撞。主体回转避碰系统的具体行为可以取决于操作员的当前控制输入，根据该当前控制输入可以推断出操作员的意图。

技术实现思路

[0005]公开了一种用于机器的主体回转避碰方法，该机器具有用于移动该机器的可转向牵引装置。所述方法包括以下步骤：使用传感器监测机器周围的障碍物；监测可转向牵引装置的操作员转向命令；基于操作员转向命令，计算机器的经操作员命令的主体回转路径；确定由传感器检测到的障碍物是否处于经操作员命令的主体回转路径中；以及如果该障碍物处于经操作员命令的主体回转路径中，则自动调整操作员转向命令，以避免与障碍物碰撞。自动调整操作员转向命令以避免与障碍物碰撞的步骤可以包括：基于操作员转向命令，确定与障碍物的碰撞时间；以及如果与障碍物的碰撞时间低于时间阈值，则自动调整操作员转向命令，以避免与障碍物碰撞。
[0006]自动调整操作员转向命令以避免与障碍物碰撞的步骤可以包括：基于操作员转向
命令，确定机器的操作员请求的推进分量和转向分量。如果操作员请求的推进分量大于或等于推进阈值，则所述方法可以包括以下步骤：调整操作员转向命令以调整主体回转路径，从而避免与障碍物碰撞。如果操作员请求的推进分量小于推进阈值，则所述方法可以包括以下步骤：调整操作员转向命令以使机器变慢，从而避免与障碍物碰撞。
[0007]调整操作员转向命令以调整主体回转路径从而避免与障碍物碰撞的步骤可以包括：确定靠近经操作员命令的主体回转路径的、避免与障碍物碰撞的、计算出的主体回转路径；维持操作员请求的推进分量；计算计算出的主体回转路径的转向分量；以及调整操作员转向命令，以实现操作员请求的推进分量和计算出的转向分量。
[0008]调整操作员转向命令以使机器变慢从而避免与障碍物碰撞的步骤可以包括：维持操作员请求的转向分量与操作员请求的推进分量的比率；以及减少操作员请求的转向分量和操作员请求的推进分量两者，以避免与障碍物碰撞。
[0009]调整操作员转向命令以调整主体回转路径从而避免与障碍物碰撞的步骤可以包括：连续监测可转向牵引装置的操作员转向命令；基于最新操作员转向命令，连续计算机器的经操作员命令的主体回转路径；以及连续确定障碍物否处于最新的经操作员命令的主体回转路径中。如果障碍物处于最新的经操作员命令的主体回转路径中，则所述方法还可以包括以下步骤：连续确定靠近最新的经操作员命令的主体回转路径的、避免与障碍物碰撞的最新计算出的主体回转路径；针对所述最新计算出的主体回转路径连续计算转向分量；以及连续调整操作员转向命令，以实现操作员请求的推进分量和最新计算出的转向分量。
[0010]所述方法还可以包括以下步骤：检查操作员超控(override)命令；以及在检测到操作员超控命令时，不调整操作员转向命令，以避免与障碍物碰撞。
[0011]公开了一种用于机器的主体回转避碰系统，该机器具有用于移动该机器的可转向牵引装置，并且具有车辆控制器。该主体回转避碰系统包括传感器和主体回转控制器。传感器检测机器周围的障碍物。该主体回转控制器：监测可转向牵引装置的操作员转向命令；基于操作员转向命令，计算机器的经操作员命令的主体回转路径；以及确定由传感器检测到的障碍物是否处于经操作员命令的主体回转路径中。如果障碍物处于经操作员命令的主体回转路径中，则该主体回转控制器调整操作员转向命令，以避免与障碍物碰撞。如果障碍物处于经操作员命令的主体回转路径中，则该主体回转控制器还可以基于操作员转向命令，确定与障碍物的碰撞时间；以及当与障碍物的碰撞时间低于时间阈值时，仅调整操作员转向命令。
[0012]如果障碍物处于经操作员命令的主体回转路径中，则该主体回转控制器基于操作员转向命令，确定机器的操作员请求的推进分量和转向分量。如果操作员请求的推进分量大于或等于推进阈值，该主体回转控制器可以调整操作员转向命令以调整主体回转路径，从而避免与障碍物碰撞。如果操作员请求的推进分量小于推进阈值，则该主体回转控制器可以调整操作员转向命令以使机器变慢，从而避免与障碍物碰撞。
[0013]如果操作员请求的推进分量大于或等于推进阈值，则该主体回转控制器可以确定靠近经操作员命令的主体回转路径的、避免与障碍物碰撞的、计算出的主体回转路径；维持操作员请求的推进分量；计算计算出的主体回转路径的计算出的转向分量；以及调整操作员转向命令，以实现操作员请求的推进分量和计算出的转向分量。
[0014]如果操作员请求的推进分量小于推进阈值，则该主体回转控制器可以维持操作员
请求的转向分量与推进分量的比率；以及减少操作员请求的转向分量和推进分量两者，以避免与障碍物碰撞。
[0015]该主体回转控制器可以与车辆控制器进行通信，以监测操作员转向命令。该主体回转控制器可以将可转向牵引装置的经调整的命令发送至车辆控制器，以避免与障碍物碰撞。该主体回转避碰系统可以包括操作员超控控件(control)；并且当该操作员超控控件启用时，可以将该主体回转控制器配置成，不向车辆控制器发送可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机器(100、102、200、250、270、500)的主体回转避碰方法，所述机器具有用于移动所述机器(100、102、200、250、270、500)的可转向牵引装置(140、142、148)，所述机器(100、102、200、250、270、500)还具有前端(202、252、272)和后端(204、254、274)，所述方法包括以下步骤：使用传感器(214、216、264、266)，来监测所述机器(100、102、200、250、270、500)周围的障碍物(240、242、350、450、550)；监测所述可转向牵引装置(140、142、148)的操作员转向命令；基于所述操作员转向命令，来计算所述机器(100、102、200、250、270、500)的经操作员命令的主体回转路径；确定由所述传感器(214、216、264、266)检测到的障碍物(240、242、350、450、550)是否处于所述经操作员命令的主体回转路径中；以及如果所述障碍物(240、242、350、450、550)处于所述经操作员命令的主体回转路径中，则自动调整所述操作员转向命令，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞。2.根据权利要求1所述的主体回转避碰方法，其中，自动调整所述操作员转向命令，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的步骤包括：基于所述操作员转向命令，来确定与障碍物(240、242、350、450、550)的碰撞时间；以及如果与所述障碍物(240、242、350、450、550)的所述碰撞时间低于时间阈值，则自动调整所述操作员转向命令，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞。3.根据权利要求1所述的主体回转避碰方法，其中，自动调整所述操作员转向命令，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的步骤包括：基于所述操作员转向命令，来确定所述机器(100、102、200、250、270、500)的操作员请求的推进分量；基于所述操作员转向命令，来确定所述机器(100、102、200、250、270、500)的操作员请求的转向分量；如果所述操作员请求的推进分量大于或等于推进阈值，则调整所述操作员转向命令以调整所述主体回转路径，从而避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞；而如果所述操作员请求的推进分量小于所述推进阈值，则调整所述操作员转向命令以使所述机器(100、102、200、250、270、500)变慢，从而避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞。4.根据权利要求3所述的主体回转避碰方法，其中，调整所述操作员转向命令以调整所述主体回转路径从而避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的步骤包括：确定靠近所述经操作员命令的主体回转路径的、避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的、计算出的主体回转路径；维持所述操作员请求的推进分量；计算所述计算出的主体回转路径的转向分量；以及调整所述操作员转向命令，以实现所述操作员请求的推进分量和计算出的转向分量。5.根据权利要求3所述的主体回转避碰方法，其中，调整所述操作员转向命令以使所述机器(100、102、200、250、270、500)变慢从而避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的步骤包括：
维持所述操作员请求的转向分量与所述操作员请求的推进分量的比率；以及减少所述操作员请求的转向分量和所述操作员请求的推进分量两者，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞。6.根据权利要求3所述的主体回转避碰方法，其中，调整所述操作员转向命令以调整所述主体回转路径从而避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的步骤包括：连续监测所述可转向牵引装置(140、142、148)的所述操作员转向命令；基于最新操作员转向命令，来连续计算所述机器(100、102、200、250、270、500)的所述经操作员命令的主体回转路径；连续确定所述障碍物(240、242、350、450、550)是否处于最新的经操作员命令的主体回转路径中；如果所述障碍物(240、242、350、450、550)处于最新的经操作员命令的主体回转路径中，则：连续确定靠近最新的经操作员命令的主体回转路径的、避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞的、最新计算出的主体回转路径；针对所述最新计算出的主体回转路径连续计算转向分量；以及连续调整所述操作员转向命令，以实现所述操作员请求的推进分量和最新计算出的转向分量。7.根据权利要求1所述的主体回转避碰方法，所述方法还包括以下步骤：检查操作员超控命令；以及在检测到所述操作员超控命令时，不调整所述操作员转向命令，以避免与所述障碍物(240、242、350、450、550)碰撞。8.一种用于机器(100、102、200、250、270、500)的主体回转避碰系统，所述机器具有用于移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：