一种操作设备的方法 【技术领域】
本发明涉及一种操作设备的方法。本发明特别针对但并非专门针对能够执行挖掘和/或装载或其它土方移动、负载转移类活动的这类作业设备而设计。
背景技术
应认识到的是，对这种作业设备的控制需要一系列复杂的控制。这种设备可以有许多需要控制的工作装置，其中一些工作装置可通过操作员操作机械控制件(mechanical control)来控制，而一些工作装置可通过操作员操作虚拟控制件来控制，例如使用触敏屏幕给控制器提供指令信号(demandsignal)，该控制器通过向工作装置发出命令信号来响应，从而操作设备。
【发明内容】
在本说明书中的任何部分提到控制结构时，即包括一种具有诸如操纵杆、控制旋钮、按钮等的机械控制件的结构，操作员可借助它们向控制器提供输入指令信号，还包括一种虚拟控制结构，该虚拟控制结构可包括显示屏幕和选择装置(例如指点装置或其它选择装置)，例如显示屏幕可以是在适当位置对触摸敏感的，这样使操作员能够选择诸如图标或文本行的选项，从而给控制器提供输入指令信号。在后一种情况下，可能要求操作员选择显示屏幕的具体页面或菜单，以便显示操作员希望选择的选项。
本发明特别涉及一种具有可选操作模式的机器，在每种可选操作模式期间，一些工作装置可以以优选的或预期工作状态来工作，其中，所述优选的或预期工作状态可能不同于设备在另一种操作模式下工作时工作装置的优选的或预期工作状态。
已知要监控设备的操作模式。已知要监控工作装置的操作状态。已知在诸如致动器之类的工作装置处于特定操作状态(其不适于设备正在运行的工作模式，或对于设备正在运行的工作模式不是理想的)时要向操作员提供警告。然而，在每种情况下，如果操作员希望改变工作装置的工作状态，则操作员需要操作控制结构的控制件。
根据本发明的第一方案，提供了一种根据权利要求1操作设备的方法。
根据本发明，如果建议装置建议操作员至少一个工作装置的工作状态不是操作模式所预期的，操作员不需要操作主控制结构，例如不需要通过操作机械控制件，或通过滚动显示屏幕上的页面或菜单来显示将工作装置的工作状态改变为预期工作状态可能会选择的选项。作为替代，操作员只需操作辅助控制结构。
当然，如果操作员希望将工作装置保持在感测到的工作状态，而非预期工作状态，也可以做得到。
在本发明的优选实施例中，建议装置是显示屏幕，辅助控制结构是虚拟的，通过利用所述辅助控制结构向控制器提供辅助控制信号，可选择显示屏幕上的可选项(例如图标)，以将工作装置的工作状态改变为预期工作状态。因此，该方法可包括，在所确定的工作状态不是操作模式所预期的情况下，激活辅助控制结构，使操作员能够使用辅助控制结构将至少一个工作装置的工作状态改变为预期工作状态。
建议装置显示的建议可包括显示屏幕上的可选项，该可选项可被操作以将工作装置的工作状态改变为预期工作状态。不管显示屏幕上已经显示了哪些菜单项，优选在显示屏幕上显示至少建议指示，理想地是显示可选项，并且优选地，在屏幕的一个区域或几个区域中显示建议指示，还优选显示将工作装置的工作状态改变为预期工作状态的可选项，以便不会在显示屏幕上显示多余的(over)或模糊(obscure)的信息，如若不然，将会在显示屏幕上显示这种信息。
因此，建议装置的显示屏幕和主控制结构的显示屏幕可以是一个相同的显示屏幕，而主控制结构的控制和辅助控制结构的控制可操作地分开。
尽管在另一实例中，可在显示屏幕上显示建议指示，但可以由单独控制，如一个实例中是按钮，或者另一实例中是单独触敏屏来提供辅助控制结构。
理想地，所述方法包括：确定多个可控工作装置中的每一装置的工作状态；将每一工作装置的工作状态和适于当前或将要操作的装置所处的操作模式的预期工作状态进行比较。在多于一个的可控工作装置的所确定的工作状态不同于所预期的情况下，可在建议装置上或各建议装置上给操作员提供单独指示，并且辅助控制结构可被启动，以使操作员根据需要使用该辅助控制结构将每一工作装置的工作状态依次改变为预期工作状态。
当前或将要操作的设备所处的工作模式可由操作员选择，且该模式可通过控制器接收来自主控制结构地模式输入信号而被确定，和/或如果需要，可设置一个或多个传感器来感测与该操作模式相关的设备的物理部件的位置或运动。
可通过控制器接收来自主控制结构的指令信号来确定该工作装置或每一工作装置的工作状态，和/或可设置一个或多个传感器以感测工作装置的物理部件或设备的构件的位置或运动。
本发明特别但并不专门适用于作业机类型的设备，该作业机包括传动装置和至少一个作业臂，其中，所述传动装置用于将动力(drive)传递到该作业机的驱动行走结构(ground engaging structure)，以使作业机可以在地面上运动，借助所述至少一个作业臂可执行诸如挖掘或装载操作之类的作业操作。
当需要在道路上以最大速度将这种机器从一个地方驾驶到另一地方且作业臂不能被操作时，这种机器可在第一道路行进(roading)模式下操作；并且机器可在第二作业模式下操作，其中机器仍可以在地面上驾驶，但通常速度较低，且作业臂或者作业臂之一是可操作的。
操作员可使用主控制结构来正常操作作业机，其中操作员在所选操作模式下使用处于适当工作状态下的多个工作装置中的一些或全部来控制该机器。
一旦改变操作模式，至少一个工作装置的工作状态，即该工作装置期望操作的工作状态可能不适合新的操作模式。根据本发明的方法，可建议操作员该工作装置不处于新操作模式期望的工作状态，操作员可使用辅助控制结构决定将工作装置的工作状态改变为预期工作状态，而不必选择主控制结构的物理或虚拟控制。
根据本发明的第二方案，提供了一种根据权利要求14能够由本发明的第一方案的方法操作的设备。
【附图说明】
现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是可以按照本发明的方法操作的设备的示意性侧视图；
图2是显示主控制结构和辅助控制结构的示意图；
图3是图1的设备的显示屏幕的示意图。
【具体实施方式】
将参照附图描述本发明的非常具体的应用，不过本发明可应用于用于操作各种各样的设备的种类广泛的环境中。
在此实例中，要被控制的设备是具有驱动行走结构11的这类作业机10，该驱动行走结构11由成对设置在一对轴13a、13b上的四个轮子12a、12b、12c、12d提供。在另一实例中，该驱动行走结构11可选地由一对履带单独提供或与轮子相结合提供。
驱动功率可通过传动装置14传送到每个轮子12a-12d。作业机10可通过所有四个轮子12a-12d经由传动装置14接收功率而被驱动，或者如通常在道路上快速驱动作业机的情况下，传动装置14可以两轮驱动方式只驱动后轮12c、12d。
传动装置14的功率由发动机16提供，该发动机16设置在外罩(bonnet)17下方朝向作业机10的本体15的前端F。
朝向作业机10的前端F还设置有第一作业臂18，在此实例中，该第一作业臂18是包括一对臂构件18a、18b的装载臂18，这对臂构件18a、18b可通过外罩17每一侧的液压致动器19围绕第一大致水平轴A在外罩17的任一侧相对于本体15升高或降低。装载臂18向作业机10的前端F的前方延伸，并承载作业工具，即装载斗20(或装载爪)，其可通过设置在装载臂18与装载斗20之间的另一液压致动器21，围绕第二大致水平轴B相对于装载臂18移动。
在作业机10的后端R有第二作业臂，在本实例中，该第二作业臂是挖掘臂24。挖掘臂24包括吊杆(boom)25，该吊杆25的一端25a可通过液压致动器26围绕第三大致水平轴C，以及通过又一对液压致动器27(图1中不可见)围绕第一大致垂直轴线D，相对于本体15枢转从而作枢转运动。
铲斗28枢接至吊杆25的相对端25b，以相对于吊杆25围绕第四大致水平轴E运动，该铲斗28通过另一液压致动器29枢转，且在铲斗28的最外端具有挖掘斗30，该挖掘斗30通过又一液压致动器32围绕另一大致水平轴G枢转，以相对于铲斗28运动。
通过设置在本体15上的操作员的驾驶室35来控制发动机16、传动装置14和每一液压致动器。在该实例中，驾驶室35中具有操作员的座椅36，其可从图中所示的面向前的位置移动到面向后的位置，其中，在面向前的位置，操作员驾驶作业机10在地面上行进，在此操作员将操作装载臂18；在面向后的位置，操作员将控制第二挖掘臂24。操作员可根据座椅36是朝前还是朝后而使用(access)不同的控制件37，和/或座椅36可承载有控制件，例如操纵杆控制件37a，通过这些控制件，操作员可以操作各种液压致动器以执行作业操作。
参见图2，作业机10包括控制器40，控制器40是一个或多个经过适当编程的处理器，具有集成的或单独的查找表42或者存储器，其中可存储与作业机10的工作参数有关的数据以便使用，这将在下文进行解释。
控制器40可由单个或多个互连起来起作用的控制单元提供，这将在下文进行描述。
可以看出，控制器40具有各种输入。具体到此实例中，控制器40具有来自第一传动装置传感器S1的第一输入62，该第一传动装置传感器S1感测操作员何时选择向前驾驶。传动装置14可以是手动的和/或自动的，并且通常可以使操作员在执行作业操作或其他的非道路(off-road)过程中能够选择(低的)齿轮速比以缓慢驾驶作业机10，而且针对道路驾驶自动选择齿轮速比的自动驾驶模式能够以最大速度驾驶作业机10。在此实例中，第一传感器S1感测何时选择了自动驾驶模式，以作为在道路行进模式下驾驶作业机10的指示。
第二传动装置传感器S1a感测是否已经选择了四轮或两轮驱动，并向控制器40提供输入62a。
第二传感器S2给控制器40提供输入，以提供操作员座椅36位置的指示。在此实例中，第二传感器S2向控制器40提供信号63，以指示操作员座椅36处于面向后的位置，操作员将正常移动座椅36到此位置，以便使用挖掘臂24执行挖掘操作。
第三传感器S3给控制器40提供输入64，以指示液压系统(在此例子中为“平稳驾驶(smooth ride)”系统)是可操作的，特别是在路面上驾驶作业机10时，这种系统能够响应地面的不平整以抑制装载臂18的运动。
第四传感器S4给控制器40提供输入65，以指示吊杆锁66是可操作的。通常提供这种吊杆锁66，以避免在道路上驾驶作业机10的过程中挖掘臂24无意运动，并且通常通过螺线管104来电动操作吊杆锁66。
第五传感器S5向控制器40提供输入68，指示作业机的道路速度，并且第六传感器S6提供一指示，表明设置在驾驶室35的顶部上的警告信标69是可操作的，而第七传感器S7向控制器40提供输入，表明同样设置在驾驶室35的顶部上的作业灯71被点亮。
设置第八传感器S8以感测液压系统中的液压需求，例如液压压力和/或流量，通过这种方式，可操作各种液压致动器。第八传感器S8向控制器40提供输入74。
这样，传感器S1-S8中的每一个均感测作业机10的一部分的工作状态，从而感测工作装置，例如传动装置14、挖掘臂24、吊杆锁66、作业灯71和信标69的工作状态。
控制器40还可接收来自驾驶室35中的控制件37/37a的输入，操作员使用这些控制件37/37a来控制装载臂18和挖掘臂24的致动器。
在此实例中，如下所述，控制器40可操作为提供命令信号，以改变工作装置的工作状态。
可以给传动装置阀101提供输出命令信号100，以便在四轮驱动和两驱动轮之间改变传动装置；可向螺线管104发送输出命令信号103，该螺线管104在掉电(de-energized)或加电时操作挖掘臂的锁66；可向作业机10的液压系统的阀组108发送命令信号106，例如禁止或使能“平稳驾驶”系统160；可向信标69发送命令信号112，以接通或切断信标69；可由控制器40发出命令信号114以接通或切断驾驶灯115，该驾驶灯115用于在作业机10在道路上驾驶时在黑暗环境中照明；向液压速度控制器122发送命令信号120，以例如通过接入或切断另外的液压泵和/或通过改变一个或多个液压泵121的输出，从而增加或降低可供使用的经加压的液压油量。
从图2中可以看出，具有入连接130和出连接135、虚拟主控制结构138和辅助控制结构139的显示屏幕140。
除了显示屏幕140之外，作业机10的主控制结构通常包括一排物理控制件，以使作业机10的各种功能能够得以控制。这些控制件可包括驾驶室35中的操纵杆37a和其它控制件37，以及用于在正常使用中切换工作装置的工作状态的按钮开关。例如，可设置按钮开关PB1以使作业机10在两轮驱动和四轮驱动之间进行切换，控制器40通过向传动装置阀101提供适当的信号来响应来自开关PB1的控制输入，以便将传动装置从例如默认的两轮驱动模式改变为四轮驱动模式。
可设置第二按钮开关PB2以激活或去激活(de-activate)挖掘臂的锁66，控制器40通过提供命令信号103来响应开关PB2的按压，以激活或去激活螺线管104，从而操作/去激活锁66。
可通过虚拟主控制结构138的显示屏幕140输入其它输入到控制器40，以操作作业机10的各种工作装置，操作员根据需要在显示屏幕140上选择页面和/或菜单，并使用指点装置或以其它方式选择适当的选项，以运行或去激活机器功能。
参见图3，示出了显示屏幕140。这是一触敏屏幕，通过该触敏屏幕，通过触摸屏幕的特殊指定区域，例如显示图标的区域，就可产生至控制器40的输入信号，所述输入信号与所显示的图标相关。
在图3中，已经选择了特定菜单，其中显示了与作业机10主要在道路上的驾驶状况相关的信息。在屏幕140的一个区域150中，显示了虚拟速度表。在速度表150的下方，显示虚拟控制，即图标151，如果通过反复触摸屏幕140的区域151来选择，则将通知控制器40在速度表上如所示的以英里/小时显示作业机的道路速度，或者按照需要可选地以公里/小时显示。
在屏幕140上以附图标记155标出的另一区域上显示发动机温度，并在屏幕140的又一区域158中显示作业机10的油箱填充状态，在每种情况下都用容易识别的图标进行显示。在屏幕140的区域158下方，显示了以另一图标159标示的虚拟控制，其还显示信息，即当前的燃料消耗率。通过反复触摸屏幕140的图标159的区域来选择图标159，控制器40以例如英里/加仑或公里/升来显示燃料消耗。
所示出的显示屏幕140还显示了一些图标，具体讲，在本例中，在屏幕140的区域162中显示了检查发动机油位和挡风屏清洗液位的警告。在显示屏幕140一侧设置了多个按钮/触敏按钮，包括用于在两轮驱动和四轮驱动之间改变传动装置的PB1。
按钮PB3被按压时，选择或不选择平稳驾驶系统160的操作，而按钮PB4开启或关闭信标69；按钮PB5使得通过显示屏幕140显示可选菜单或发光屏，以便按照需求例如开启或关闭作业机驾驶灯115；设置按钮PB6以便通过显示屏幕140选择另一菜单或操纵模式屏幕，从而能够选择两轮、四轮或横行(crab)操纵。按钮PB7使得能够通过滚动屏幕或可显示屏幕的菜单，显示可选菜单/屏幕。
按钮PB1和PB3-PB7可优选为全部是触敏式的，或者可以根据需要是物理按钮，每个按钮向控制器40提供指令信号，使得通过屏幕140显示可选页面/菜单(如按钮PB5和PB6的情况)，或改变作业机10的工作装置的工作状态，与按钮PB1、PB3以及PB4一样。
在其他实例中，按钮PB1以及PB3-PB7不是与显示屏幕140分开的，而是可以被设置为显示屏幕140的另一显示区域上的虚拟控制件，或者，也可以在驾驶室35的另一区域中，完全与显示屏幕140分开。
在显示屏幕140的顶部标示为175的区域中，如图所示显示出其它图标(或者这些图标可以与显示屏幕140物理上分开)，在出现特定状况时这些图标可被点亮。只是举例，图标176可点亮以显示作业机10的电池不在充电，而另一图标177可点亮以显示作业机10的完全未调光(undipped)前灯被点亮。
在显示屏幕140的另一区域139中，显示了又一图标201，在该实例中其与由按钮PB1显示的图标相同，操作员可使用该图标选择或不选择两轮驱动或四轮驱动。为了便于下文描述，在区域139中还有“滚动”图标204。
现在来描述本发明方法的性能的实例。
假设作业机10在第一作业模式下工作，其中操作员面朝前F，并使用控制件37/37a操作装载臂18及其各个功能，操作员在所选的低速档(low gear)上将作业机10缓慢驾驶至道路，然后在道路上驾驶作业机10。信标69可能关闭，作业灯71可能处于“开启”状态，操作员可能先前已使用主控制结构的一排控制按钮PB1和PB3-PB7中的按钮PB1选择了四轮驱动模式。出于说明的目的，在所描述的作业模式中，将挖掘臂24折叠使得铲斗28尽可能接近吊杆25，挖掘臂24在驾驶室35的后部延伸，以便使挖掘臂24从作业机10的后方23最小限度地突出。
为了在道路上驾驶作业机10，作业灯71通常被关闭，信标69将被开启。应使用用于锁定挖掘臂24的吊杆锁66。在道路上优选以两轮驱动来操作作业机10，以便节约燃料，理想地，在两轮操纵下操作作业机10而不是在四轮操纵下操作作业机10。
出于说明目的，假设操作员忘记使用(engage)吊杆锁66、开启信标69、以及使用两轮驱动，而记得升高装载臂18，使用两轮操纵，以及关闭作业灯71。
一旦操作员操作传动装置14以选择自动驾驶，为了使作业机10能够在道路上被驱动至最大速度，传感器S1将给控制器40提供输入62，因此将感测操作模式，即道路行进模式。然后，控制器40将与道路行进模式相关的各个参数与查找表42或其它存储器中的信息进行比较。控制器40将确定针对道路行进模式希望在两轮驱动模式下驾驶作业机10，但来自传感器S1a的输入62a将指示作业机10正在四轮驱动模式下被驱动。同样，控制器40还将确定希望使用吊杆锁66，但来自传感器S4的输入65指示吊杆锁66没被使用，并且控制器40将确定信标69是关闭的(由传感器S6感测)，希望在道路行进模式下信标69是开启的，但因为作业灯71在选定道路行进模式前刚被使用，其可能变黑，因而希望作业机驾驶灯115开启，但传感器S7指示驾驶灯115被关闭。
通过在显示屏幕140的区域139中依次显示适当的图标201，控制器40向操作员提供建议指令，该显示屏幕140构成建议装置的辅助显示器。在图3的实例中，显示的图标201是建议指示，其指示在当前操作模式中，即道路行进模式中正以四轮驱动操作作业机10，希望以两轮驱动操作作业机10。
在建议装置139/201提供此建议指示后，操作员决定是否保持四轮驱动，或者切换到所希望的两轮驱动。然而，根据本发明，如果操作员想改变为两轮驱动，则操作员不需要找到主控制结构的一排控制按钮中的适当按钮PB1，然后将其按下/选择以便改变传动装置14的工作状态。操作员可简单地通过触摸辅助控制结构的图标201来选择图标201以提供输入130，从而通知控制器40给传动装置14的阀101发送命令信号100，以改变成两轮驱动工作状态。一旦操作员选择了图标201来改变为两轮驱动操作模式，或者如果操作员决定保持道路行进模式下的四轮驱动时，一旦操作员不进行操作，则可通过建议装置139在201处自动显示另一图标，以指示吊杆锁66未被使用。如果需要，在操作员选择滚动图标204时，可选地显示此图标201，以依次显示所有有关的建议指示。
操作员可决定保持吊杆锁66的不使用工作状态，但通常会选择辅助控制结构的图标201以将吊杆锁66的工作状态改变成“使用”。一旦这样选择了图标201，控制器40的输入130使控制器40给吊杆锁66的螺线管104发送命令信号103，以使用吊杆锁66，因此，操作员不需要滚动显示屏幕140的菜单/页面，直到显示出具有显示的控制件的适当屏幕，该屏幕可被触摸以使用吊杆锁定工作状态。
接着，以自动方式，或者在操作员触摸了提供建议装置的显示屏幕140中的区域139中的滚动块204时，将显示图标201以指示信标69是关闭的，在道路行进模式下，期望信标69被开启。操作员可通过触摸图标201来选择辅助控制结构的图标201以向控制器40提供输入130，控制器40作为响应，提供使信标69开启的命令信号112，从而开启信标69。在这种情况发生时，显示屏幕140接着在区域139中显示图标201以建议操作员关闭该作业机的道路灯115。
操作员可通过触摸屏幕140再次选择图标201来选出开启该作业机的道路灯。因此，在每种情况下，不需要找到并选择开启信标69或者开启灯115的特定控制来改变这些功能的工作状态。
在另一实例中，一旦操作员将操作模式改变为挖掘模式，当操作员的座椅36枢转到面朝后的位置时，传感器S2可给控制器40提供已经选择挖掘操作模式的信号。
在挖掘模式下，可能期望释放(disengage)吊杆锁66。同样在挖掘模式下，液压系统可能要求增加已加压液压流体的供应，从而操作挖掘臂24的每一致动器26、27、29、32。
在传感器S2通知控制器40改变到挖掘操作模式时，控制器40可将传感器S4感测的吊杆锁66的状态与传感器S8感测的液压压力/流量进行比较，并将感测的输入与查找表42中存储的预期状态进行比较。
在操作员还没有释放吊杆锁66的情况下，会在显示屏幕140的区域139中显示适当的图标201，以提供建议指示，指示还未达到吊杆锁66的预期释放状态。操作员不必找到所需的物理控制，或者不必通过滚动显示屏幕140的菜单/页面，而是简单地通过选择(触摸)所显示的图标201来给控制器40提供输入130，从而释放吊杆锁66，其中，控制器40向吊杆锁螺线管104发出“吊杆锁释放”命令信号103。
随后，或者在设定时间段之后自动地，或者当操作员选择滚动图标204时，可在显示屏幕140的区域139中显示适当图标201，指示要求增加已加压液压流体供应。操作员可作出响应，滚动显示屏幕140的菜单/页面以找到虚拟控制来增加液压流体供应，或者可以简单地选择(触摸)提供辅助控制结构的辅助控制的所显示的图标201，以通知控制器40给液压速度控制器122发送命令信号120，从而增加液压流体供应。
所描述的实施例完全是示例性的。这样，作业机10具有：主控制结构，主控制结构包括操作员可操作/按压用来改变各个工作装置的工作状态(以及作业机10的操作模式)的所有物理控制；以及由屏幕140显示的主控制结构的各个虚拟控制件，操作员借助这些虚拟控制件可正常操作作业机10的工作装置。在每种情况下，可使用例如在显示屏幕140的区域139中的物理和/或虚拟的辅助控制结构来改变工作装置的工作状态，在作业机10的操作模式被改变时，操作员无需找到并操作主控制结构的物理和/或虚拟控制件。
应认识到的是，尽管在所描述的实施例中，有物理传感器S1-S8来感测并确定各个工作装置的工作状态，但在另一实例中，在操作主控制结构的控制件以根据需要通过控制器40致动具体功能，例如点亮信标69或驾驶灯115的情况下，控制器40可根据从主控制结构输入给控制器40的最近的适当输入信号来确定信标69是开启还是关闭，或者灯115是开启还是关闭，这样并不需要在此实例中描述的物理传感器S6。
同样，控制器40通过接收来自主控制结构的指令信号可确定操作模式的变化，而不需要传感器来指示通过操作员选择的操作模式的改变已经生效。
可以通过有电流或无电流或某一电流来提供输入或命令信号，这样，例如给灯115使其关断的命令信号114可以是不存在点亮灯115所需的电流。
本发明的方法可以适用于具有各种各样工作装置的许多不同的作业机，这些工作装置在特定操作模式下操作时具有优选或预期的工作状态，并且本发明的方法实际上可以适用于具有可选操作模式以及带可控工作状态的至少一个工作装置的其它任何作业设备。
前述说明书、或者所附权利要求书或者附图中以具体形式或者根据执行所公开功能的装置表述的所公开特征、或者达到所公开结果的方法或过程，如果适当，就可以单独或者将这些特征任意组合利用，以多样化形式实现本发明。