自主机器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于移动式机器(12)的自主控制系统(20)。该自主控制系统(20)可以包括多个系统模块(26)，每个被配置为监视至少一个机器(12)部件(22)的状态，并基于该状态生成相应的推荐机器(12)动作，以及控制模块(28)，其被配置用来控制该移动式机器(12)的操作。该自主控制系统(20)还可以包括与所述多个系统模块和所述控制模块通讯的健康度监管模块(32)。该健康度监管模块可以被配置用于仲裁来自所述多个系统模块的每个推荐机器(12)动作，以确定总体机器(12)响应，并命令所述控制模块执行该总体机器(12)响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及机器系统，并尤其涉及用于移动式机器的自主控制系统
技术介绍
诸如挖掘机，装载机，推土机，机动平地机，运输卡车和其他类型的重型设备的工程机器被用来执行各种任务。在执行这些任务期间，机器能够在对操作员有害的状况下，在对于操作员不舒服的极端环境条件下，或在远离文明地区的工作地点进行操作。此外，一些任务需要非常精确和准确地控制机器的操作，对于人类操作员来说提供这些是很困难的。一些任务对于操作员来说还是非常重复性的和疲劳的。由于这些因素，由操作员控制的机器来完成这些任务可能代价高，劳动强度大，费时且低效。因此，常常在恶劣条件下或在关键和重复性的应用中使用自主机器。自主机器能够在很少或没有人工输入的情况下，依靠从各种机器系统接收到的信息来操作。例如，基于制动系统输入、转向系统输入、发动机系统输入、障碍物检测系统输入、工具系统输入等等，可以控制自主机器来自动地完成程序化的任务。在执行任务期间，通过接收来自 每个不同机器系统的反馈，可以执行对机器操作的持续调整，以确保完成任务的精确性和安全性。然而，为了做到这一点，由不同机器系统提供的信息应该准确和可靠，同时控制系统应该能够处理系统组件的异常或故障情况。在1995年11月21日授予Hawkins等人的第5469356号美国专利(’356号专利)描述了机器控制系统，所述系统在检测到的故障条件期间提供自主操纵。具体地，’ 356号专利描述了车辆信息管理系统(V頂S)，所述系统提供各种车辆系统的状态监视。VMS从车辆的板载专用传感器和发动机管理器收集信息。在VIMS检测到与一个或多个车辆系统相关的故障条件的情况下，VIMS确定指示车辆上存在的最高故障级别的警告级别。该警告级别包括:级别I警告，指示传感器的读数超出了正常的操作范围，级别II警告，指示如果未被纠正可能导致车辆损坏的状况，以及级别III警告，指示对车辆的直接危险。VIMS将这个信息提供给机器导航模块，该机器导航模块基于警告级别控制车辆继续操作、缓慢操作、或停止操作。虽然’356号专利的自主控制系统可以再故障条件期间操作，但是集中式系统可能是麻烦和受有限的。这是由于VIMS是负责直接采集所有的信息，并且基于每个机器的故障条件来确定所有的推荐动作，系统输入的数量可能受到VIMS的计算能力的限制。此外，随着机器系统输入的数量的增加，系统的控制复杂性也增加，因此使得VIMS相当麻烦。本专利技术公开的自主控制系统是为了克服上述提出的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种用于移动式机器的自主控制系统。所述自主控制系统可以包括多个系统模块，每个系统模块被配置用于监视至少一个机器部件的状态，并基于所述状态生成相应的推荐机器动作，以及控制模块，被配置用来控制所述移动式机器的操作。该自主控制系统还可以包括与多个系统模块和控制模块通讯的健康度监管模块。该健康度监管模块可以被配置用于仲裁来自多个系统模块的每个推荐机器动作，以确定总体机器响应，并命令控制模块执行该总体机器响应。在另一方面中，本专利技术涉及另一种用于移动式机器的自主控制系统。该自主控制系统可以包括多个系统模块，每个系统模块被配置用于监视至少一个机器部件的状态，并基于所述状态生成相应的推荐机器动作。所述自主控制系统还可以包括健康度监管模块，该健康度监管模块与多个系统模块通讯且被配置用于仲裁来自多个系统模块的每个推荐机器动作，以确定总体机器响应。所述自主控制系统可以进一步包括与健康度监管模块通讯的板外操作员接口站，其被配置用来在所述总体机器响应改变时，为所述移动式机器提供新的路径规划。附图说明图1是示例性公开的用于移动式机器的自主控制系统的形象化图示；以及图2是示例性公开的可与图1中的自主控制系统一起使用的图形用户接口的形象化图示；以及图3是描述了示例性公开的由图1中的自主控制系统执行的方法的流程图。具体实施例方式图1示出了工地10和在工地10执行任务的示例性机器12。工地10可以包括，例如，矿场，垃圾填埋场，采石场，建筑工地，或具有机器12可通过的表面的任何其他类型工地。机器12执行的任务可以与在工地10改变地形相关，并可以包括，例如，运输操作，分级操作，平整操作，犁耕操作，大批材料清除操作，或任何其他类型的操作。因此，机器12可以具体实施为移动式机器，例如拖运卡车(图1中示出)，平地机，装载机，或雪犁。除了别的以外，机器12可以包括动 力系统14，一个或多个牵引装置16，作业工具18，和自主控制系统20。动力系统14可以产生动力并为移动牵引装置16和作业工具18提供动力，而自主控制系统20可以响应于各种输入来调节动力系统14，牵引装置16和/或工具18的操作。动力系统14可以是完整系统，其被配置用来产生和传输动力到牵引装置16，以推进机器12。特别的是，动力系统14可以包括动力源，例如，柴油，汽油，或气体燃料发动机，其操作用来产生机械动力输出，以及传动装置(未示出)，且被连接以接收机械动力输出并通过末级传动装置(未示出)以有用的方式将机械动力传送给牵引装置16和/或作业工具18。在一些应用中，转矩变换器(未示出)可以位于动力源与传动装置或作业工具18之间，以选择性地耦合和解耦合他们之间的动力传输。可以预见的是，如果需要的话，可以在动力系统14中包括附加的部件。牵引装置16可以是轮子(图1中示出)，皮带，轨道或本领域中已知的任何其他从动牵引装置。牵引装置16可以通过动力系统14来驱动，以根据动力系统14的输出旋转来旋转并推进机器12。转向装置(未示出)，例如液压缸，液压马达，电动机，和/或齿条与小齿轮配置可能会与一个或多个牵引装置16关联以影响其转向。此外，制动装置(未示出)，例如压缩盘形制动器，内部流体制动器，发动机减速器，排气制动器和/或传动制动器，可以与一个或多个牵引装置16和/或动力系统14，以影响机器12的制动。许多不同的作业工具18可以安装到单台机器12上，并可被控制用来执行特定的任务。例如，作业工具18具体实施为牵引床(图1中示出)，粗齿锯，吊桶，刀片，铁铲，或本领域所熟知的另外的任务执行装置。作业工具18可以通过直接枢接，通过连杆系统，通过一个或多个液压缸，通过电机，或以任何其他任何适当的方式连接到机器12。作业工具18可以在枢转，旋转，滑动，摆动，升降或以本领域中熟知的任何方式相对于机器12移动。动力系统14，牵引装置16和作业工具18可以包括辅助控制机器12的部件22。除了别的以外，这些部件22可以包括电子控制传感器，致动器，通讯装置，和导航装置。例如，机器12可以配备动力系统传感器，例如发动机转速传感器，发动机温度传感器，压力传感器，流量计，换挡传感器，传动速度传感器，泵和马达的排量传感器，转向角传感器，等等。机器12还可以配备阀门致动器，泵和马达的排量致动器，制动致动器，发动机燃油供给致动器，换档致动器，转向致动器，和本领域熟知的其他致动器。最终，机器12可以配备GPS接收器，本地激光和/或无线定位装置，摄像机，有线和/或无线数据传输设备，和其他通讯和导航设备。每个这些部件22均可以被配置为生成在手动和自主控制机器12时使用的信肩、O部件22可以被分为多个不同的子系统24，并且被分类为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·哈尔德，A·维塔勒，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：
国别省市：