用于位于远方的机械的机具模拟系统技术方案

公开了一种用于机械的机具模拟系统（１４）。所述系统具有远离所述机械的用户接口（３４）以及与所述用户接口和所述机械通信的处理器（３８）。所述处理器被配置为：接收在所述机械的位置处的多个参数输入；基于所述多个参数计算机具（２０）载荷；以及在所述用户接口上显示机具载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及模拟系统，以及更具体地，涉及显示与位于远方的机械相关的图 像的机具模拟系统。
技术介绍
例如，诸如挖掘机、载重车、推土机、自动平地机、运输卡车以及其他类型的重型设 备之类的机械被用于执行各种任务。在执行这些任务期间，机械操作在对于操作者不舒适 的极端环境条件下，或者工地远离文明地区。由于这些因素，通过机载操作者来完成一些任 务是昂贵、劳动密集、费时以及低效的。该问题的一种解决方案包括远程控制机械。具体地，如果提供有机械和工作环境 的视觉表示，远离机械的非机载操作者可以从更舒适的位置来控制机械的操作。通过从现 场到操作者的实况视频馈送广播来提供机械和工作环境的视觉表示。然后，操作者通过图 形用户接口提供操作指令，操作指令随后被发送到机械以控制机械。但是通过实况视频馈送来远程控制机械存在的一个问题与从机械向远程位置传 输馈送所需的大带宽有关。在其中不能获得传输实况视频馈送所需的大带宽的远程控制 操作期间，操作者必须往返于远程控制台与推土机之间，重复地进行视觉检查刮土铲载荷 (blade load)和对刮土铲进行远程控制调整这一过程。该重复过程是低效而费时的。在1999年9月7日颁发给Yamamoto等的美国专利No. 5，950，141 (，141专利)描 述了解决这些问题的尝试。’ 141专利描述的系统包括用于检测在刮土铲上施加的反作用力 (reaction)的装置、用于计算累积了泥土的刮土铲的载荷因子的装置以及用于显示载荷因 子的值或简化的图形表示的装置。’ 141专利的系统可以将推土机移动到位，并根据在刮土 铲的面上积累的泥土量的自动检测来使推土机从挖掘自动切换到承载。操作者通过手动操 作或在无线电控制器的帮助下从远程位置来指引推土机到位。因此，’ 141专利描述了一种 用于自动进行推土操作而不依赖于操作者感知和对操作的影响的系统。虽然’ 141专利的系统提供了一种用于在不能获得大带宽的情况下远程控制推土 机的自动系统，但该系统使具有经验的操作者不能使用其技能和经验来影响推土操作。在 该’ 141专利系统中，操作者仅能将机械指引到推土位置，而不能控制在该位置的推土和材 料移动操作。因为不能利用操作者的技能，因此降低了’ 141系统对不可预见的环境做出反 应的适应能力。此外，不能利用有经验的推土机操作者可能为工地带来的推土作业中的速 度和技能。本公开旨在克服上述一个或多个问题。
技术实现思路
根据一个方面，本公开涉及一种用于机械的机具模拟系统。所述系统包括远离所 述机械的用户接口以及与所述用户接口、所述机械通信的处理器。所述处理器被配置为接 收在所述机械的位置处的多个参数输入；基于所述多个参数计算机具载荷；以及在所述用3户接口上显示机具载荷。根据另一方面，本公开涉及一种显示机具载荷的方法。所述方法包括接收在机械 位置处测量的输入参数；基于所接收的输入参数计算所述机械的机具载荷；以及向远离所 述机械位置的用户显示机具载荷。附图说明图1为行驶在工地的示例性公开的机械的图示；图2为用于图1的机械的示例性公开的模拟和控制系统的示意性略图；以及图3为用于图2的系统的示例性公开的图形用户接口的图示。具体实施例方式图1示例了在工地12进行推土操作的示例性机械10。机械10可以为本领域公知 的任何运土机械，例如，图1示出的推土机，其中机械10的功能包括将工地12的材料处理 为结构需要的形式。如图2所示，机械10与具有多个部件的模拟系统14关联，该多个部件互相作用以 监视机械10的操作并响应于操作进行分析。具体而言，机械10包括与控制器18通信的数 据模块16。可以预期，如果需要的话，数据模块16和控制器18可以集成在单个单元中。还 可以预期模拟系统14包括除图2所示出的部件之外的附加或不同的部件。数据模块16包括遍及机械10分布的多个感测装置16a_f以从机械10的各种部 件和系统收集实时数据。例如，感测装置16a-f可以关联到机具20 (例如，推土机刮土铲)、 动力源22、变速器装置24、一个或多个致动器装置26、驱动和/或导向牵引装置30、变矩器 (未示出)、流体供应(未示出)、操作者输入装置(未示出)、和/或机械10的其他系统和 部件。这些感测装置6a-f自动收集来自机械10的实时数据，例如，机具20的操纵、动力 源22的操作、和/或机械行驶特性(例如，速度、扭矩、打滑率(track slip rate)等等)； 机械10的定向和位置；流体压力、流速、温度、污染水平、和/或粘性；电流和/或电压水 平；流体(即，燃料、油、水等)消耗率；载荷水平(例如，有效载荷值、最大可允许载荷限制 的百分比、有效载荷历史、有效载荷分布等等)；变速器输出率；循环时间；空转时间、等级 (grade)；近期进行的维护和/或修理操作；以及其他这样的信息块。机械数据模块16还产 生或保持附加信息，例如，日期、时刻以及操作者信息。收集的数据可相对于时间、日期、操 作者、或其他信息块来索引，并传送到控制器18。例如，第一感测装置16a可以与设置在机械10上的常规俯仰和滚转(pitch and roll)倾角电子装置关联。例如，该电子装置包括设置在玻璃瓶内并浸没在导电流体中的电 极，以便当机械倾角改变时，电极的浸没深度同样改变，因而电极之间的路径的电阻也相应 地改变。这样，可以基于测量的电阻来限定机械10的俯仰和滚转。应该理解，还可以替代 地或附加地使用本领域公知的其他俯仰和滚转和/或倾角探测器。替代地，感测装置16a 可测量机械10的地速(ground speed)。例如，第二感测装置16b与牵引装置30关联以收集实时速度和/或其速率数据。 例如，感测装置16b能够确定牵引装置30的实时旋转速度。应该理解，通过在上述机械的 地速和牵引装置速度之间的检测的差来指示牵引装置30的打滑率(即，牵引装置30原地旋转的速率)。替代地，通过感测装置16b检测的牵引装置30中一个或多个的速度的突然 增加来指示打滑率。在另一方面，感测装置16b可收集实时转向命令信息。例如，在牵引装置30包括 驱动的不可转向带或履带的情况下，其旋转速度的测量的差指示了相应的转向速率和机械 10经过的方向。在其中牵引装置30包括可导向轮等等的另一实例中，感测装置16b可简单 地测量其当前转向角。例如，第三感测装置16c可以与变速器装置24关联以收集与机械10所利用的当 前变速器输出(例如，排档)有关的实时数据。此外，感测装置16c还收集与变速器装置24 的扭矩输出有关的实时数据。第四感测装置16d与动力源22关联以收集与动力源22的速 度输出(RPM)和/或扭矩输出有关的信息。第五感测装置16e与致动器装置26关联以收集与机具架32和/或机具20的位 置有关的实时数据。例如，致动器装置26可以包括在最小长度和最大长度之间的范围内可 延伸的液压缸。结合机具架32和/或机具20的公知的运动学和几何形状，便可以基于感 测的致动器装置26的延伸长度来确定机具架32和/或机具20在位置坐标中的三维位置 和取向。例如，第六感测装置16f可以与机具20关联以收集与施加到机具20的载荷有关 的实时数据。载荷可以表示为机具20啮合(engage)或支撑的材料的力、重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械（１０）的机具模拟系统（１４），包括：用户接口（３４），远离所述机械；以及处理器（３８），与所述用户接口和所述机械通信，所述处理器被配置为：接收在所述机械的位置处的多个参数输入；基于所述多个参数计算机具（２０）载荷；以及在所述用户接口上显示机具载荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-7 12/007,095一种机械(10)的机具模拟系统(14)，包括用户接口(34)，远离所述机械；以及处理器(38)，与所述用户接口和所述机械通信，所述处理器被配置为接收在所述机械的位置处的多个参数输入；基于所述多个参数计算机具(20)载荷；以及在所述用户接口上显示机具载荷。2.根据权利要求1的机具模拟系统，其中所述处理使用第一、第二以及第三算法来计 算机具载荷。3.根据权利要求2的机具模拟系统，其中所述第一算法使用的多个参数包括以下中的 至少一个所述机械的动力源(22)的速度输出、所述机械的变速器装置(24)的扭矩输出、 所述变速器装置的排档、所述机械的俯仰、所述机械的滚转以及所述机械的地速。4.根据权利要求3的机具模拟系统，其中所述第二算法使用的多个参数包括由所述 机具支撑的刮土铲载荷和致动器装置(26)在所述机具上施加的力中的至少一个，以及前 向地功率。5.根据权利要求4的机具模拟系统，其中所述第三算法使用的多个参数包括机械转向 信息和所述机械的牵引装置的滑动值中的至少一个，以及机具载荷功率。6.一种显示机具(20)载荷的方法，包括以下步骤 接收在机械(10)位置处...

【专利技术属性】
技术研发人员：FP尤特，JJ克拉尔，KL斯特拉通，J舒尔茨，A奥普登博施，JC圣玛丽亚，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]