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1、10申请公布号CN104204362A43申请公布日20141210CN104204362A21申请号201380017103222申请日2013032013/431,68820120327USE02F3/84200601E02F3/80200601E02F9/2020060171申请人卡特彼勒公司地址美国伊利诺伊州72发明人M布劳恩施泰因朱永亮74专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人管莹吴鹏54发明名称用于自行式平地机路缘作业的控制57摘要本发明提供了用于控制自行式平地机10的方法，所述平地机具有铲刀30、铲刀平移致动器40、用于检测距路缘的距离的传感器118、一个或多个可转向的。
2、轮58，60、转向致动器88、铰接的机架12，14和铰接致动器64，66。一方面，物体传感器118定位并配置成确定所述铲刀30与所述路缘之间的间隙，并在用户不干预的情况下通过自动地操控铲刀平移致动器40、转向致动器88和铰接致动器64，66中的一者或多者而将该间隙维持在一预定值。可以基于由自行式平地机10的操作者进行的模式选择来确定使用所述致动器中的哪个或哪些来维持所述铲刀30间隙。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014092686PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0330772013032087PCT国际申请的公布数据WO2013/148428EN20131003。
3、51INTCL权利要求书2页说明书12页附图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书12页附图8页10申请公布号CN104204362ACN104204362A1/2页21一种自行式平地机10，包括铰接的机架12，14，在该铰接的机架12，14的一端具有一个或多个可转向的牵引装置58，60，在该铰接的机架12，14的另一端具有一个或多个推进牵引装置22；铲刀30，该铲刀定位在所述铰接的机架12，14下方以平整所述自行式平地机10下方的地面；定位并配置成产生所述铰接的机架12，14的铰接角的铰接致动器64，66，定位并配置成产生所述一个或多个可转向的牵引装置58，。
4、60的转向角的转向致动器88，和定位并配置成相对于所述铰接的机架12，14移动所述铲刀30的侧向平移致动器40；至少一个物体传感器118，该物体传感器定位并配置成检测邻近所述自行式平地机10的道路标志，并提供指示所述铲刀30与所述道路标志之间的距离的信息；和控制器94，该控制器配置成接收来自模式选择开关134的模式选择信号，该模式选择信号从包括手动模式、自动铲刀控制模式、自动铲刀和铰接控制模式和全自动控制模式的多个可用模式中识别出所需的操作模式，在所述自动铲刀控制模式中，所述控制器94控制所述铲刀侧向平移致动器40，以维持所述铲刀30与所述道路标志之间的目标距离，在所述自动铲刀和铰接控制模式中。
5、，所述控制器94控制所述铲刀侧向平移致动器40和所述铰接致动器64，66，以便在操作者使机器转向时维持所述铲刀30与所述道路标志之间的目标距离，在所述完全自动控制模式中，所述控制器94控制所述铲刀侧向平移致动器40、铰接致动器64，66和转向致动器88，以在维持所述铲刀30与所述道路标志之间的目标距离的情况下引导所述自行式平地机10。2根据权利要求1所述的自行式平地机10，其特征在于，所述至少一个物体传感器118包括单个可重定位的物体传感器，并且其中所述控制器94配置成利用所述单个可重定位的物体传感器来确定所述道路标志位于所述自行式平地机10的哪侧上并定位所述物体传感器118以检测距所述道路标。
6、志的距离。3根据权利要求1或2所述的自行式平地机10，其特征在于，所述控制器94还配置成检测道路标志的特征的曲线，并且当所述模式选择信号识别出自动铲刀控制模式、自动铲刀和铰接控制模式和完全自动控制模式中的一者时使所述铲刀30与所述曲线保持目标距离。4根据权利要求1至3中任一项所述的自行式平地机10，其特征在于，所述控制器94还配置成当所述模式选择信号识别出自动铲刀和铰接控制操作模式时检测来自操作者的转向命令并提供铰接命令来基于所检测的转向命令设定机架铰接的程度。5根据权利要求1至4中任一项所述的自行式平地机10，其特征在于，所述控制器94还配置成当操作者试图手动控制一自动化功能时返回手动操作模。
7、式。6根据权利要求1至5中任一项所述的自行式平地机10，其特征在于，所述控制器94还配置成当操作者使所述自行式平地机10转向超出所述道路标志的预定范围时返回手动操作模式。7一种控制自行式平地机10的方法，该自行式平地机具有铲刀30、铲刀侧向平移致动器40、用于检测距路缘的距离的物体传感器118、一个或多个可转向的轮58，60、转向致动器88、铰接的机架12，14和铰接致动器64，66，所述方法包括借助于所述物体传感器118周期性地确定所述铲刀30与所述路缘的特征之间的权利要求书CN104204362A2/2页3间隙；和在无用户干预的情况下通过自动操纵所述铲刀侧向平移致动器40、转向致动器88和。
8、铰接致动器64，66中的一者或多者来借助于所述物体传感器118自动地使所述间隙维持在目标距离。8根据权利要求7所述的控制自行式平地机10的方法，其特征在于，所述路缘的特征呈现为基本上沿其行进方向上的长度的曲线，并且其中，将所述间隙维持在目标距离包括使所述铲刀30以与所述特征相距目标距离的方式跟随所述曲线。9根据权利要求7或8所述的控制自行式平地机10的方法，其特征在于，所述物体传感器118包括定位成检测所述自行式平地机10的第一侧上的物体的第一物体传感器和定位成检测所述自行式平地机10的第二侧上的物体的第二物体传感器，并且其中，借助于所述物体传感器118周期性地确定所述铲刀30与所述路缘的特征。
9、之间的间隙包括通过所述第一物体传感器和所述第二物体传感器中的一者检测距所述路缘的距离。10根据权利要求7至9中任一项所述的控制自行式平地机10的方法，其特征在于，所述物体传感器118包括单个可定位的物体传感器，并且其中，确定所述铲刀与所述路缘的特征之间的间隙包括首先朝所述路缘引导所述单个可定位的物体传感器。权利要求书CN104204362A1/12页4用于自行式平地机路缘作业的控制技术领域0001本发明涉及自行式平地机的操作，更具体地涉及用于自行式平地机在道路标志如路缘附近的作业的铲刀和转向控制。背景技术0002自行式平地机是在各种作业中采用的土方机器，所述作业包括作为成形工具以形成堤岸、沟渠。
10、和护坡道，作为表面处理工具以进行松土和其它表面处理，以及作为整修工具以将施工部位表面和道路表面精加工至最终形状和轮廓。尽管不是普遍适用的，但自行式平地机典型地包括在铰接接头处接合的前机架和后机架。后机架包括用于容纳动力源和冷却部件的舱室，所述动力源可操作地联接至用于机器的主推进的后轮。后轮典型地以前后成组的方式配置在后机架的两相对侧。前机架典型地包括一对前轮，并且支承操作站和铲刀组件。0003为了形成期望的形状、轮廓和/或整修，自行式平地机的铲刀一般能以精确的运动解析度转动、倾斜、提升、降下和/或侧向移动至许多位置中的任何位置。因而，尽管铲刀附装在自行式平地机上，但相对的铲刀位置具有高度可变性。
11、。0004机器的总转向通常取决于前轮转向典型地称为“转向”和前机架相对于后机架的铰接典型地称为“铰接”进行。这允许机器驶过例如在道路中的弯道或转弯路可能出现的弧度较小的弧段和圆。由于具有控制铲刀位置、机架铰接以及轮转向的能力，自行式平地机的操作给用户提供了复杂的任务。用于控制机器的操作者界面通常包括各种手动操作控制器以使前轮转向、定位铲刀、控制机架铰接并控制辅助设备例如松土器和犁，同时还包括用于监测机器状况和/或功能的各种显示器。0005在要求精细的铲刀和机器定位的任务期间，甚至有经验的操作者也经常需要减缓操作速度以免损坏道路或影响邻近的标志，同时确保铲刀到达待处理的区域的边界。如本文所使用的。
12、，术语“标志”是指待跟随的结构诸如路缘。虽然标志不需要用可见涂料或其它标志物具体标出，但术语“标志”并不排除这种被视觉标出的结构。0006在平整小路时，操作者需要在弧度较小的路径周围操纵自行式平地机，同时保持铲刀到路缘和其它障碍物的所需距离。这要求操作者同时控制铲刀、前轮转向和机架铰接角。在这种情况下，未能适当地控制这些变量中的任何一个均可能导致铲刀障碍物碰撞或不完全的平整。0007某些系统试图解决一部分该问题。例如，COATS等人的美国申请NO2010/0010703公开了用于引导机器的方法，其涉及保持机器相对于标志的位置。虽然COATS等人的系统确实通过使某些机器定位任务自动化而帮助了操作。
13、者，但其未解决用于敏感作业如小路平整和外形修整的铲刀定位问题。0008本发明涉及一种改进自行式平地机的操作的机器控制系统和方法以解决一个或多个上述问题或不足。然而，应理解的是，任何特定问题的解决方案都不是对本发明以及所附权利要求的范围的限制，除非明确指出。此外，此背景技术部分中讨论发明人注意到的问说明书CN104204362A2/12页5题和解决方案；这部分中对任何问题或解决方案的包括并不表示该问题或解决方案代表已知的现有技术，除非另有明确说明。关于这样明确指出的现有技术，其概括并非意在改变或补充现有技术文件本身；任何区别或差异应通过参阅现有技术来解决。发明内容0009根据本发明的一方面，提供。
14、了一种控制自行式平地机的方法。该方法包括接收来自自行式平地机的操作者的操作者选择，该选择指示了操作者需要的自动铲刀控制。借助于物体传感器/感测器自动地确定道路标志的特征与最接近该道路标志的自行式平地机的铲刀边缘之间的距离，铲刀相对于道路标志被自动地移动，使得道路标志的特征与最接近道路标志的铲刀边缘之间的距离基本上与目标距离相符。0010根据本发明的另一方面，提供了一种自行式平地机，该自行式平地机包括铰接的接合的，ARTICULATED机架，在铰接的机架的一端具有一个或多个可转向的牵引装置，在铰接的机架的另一端具有一个或多个推进牵引装置。铲刀定位在铰接的机架下方以平整所述自行式平地机下方的地面，。
15、铰接致动器定位并配置成建立所述铰接的机架的铰接角。转向致动器定位并配置成建立所述一个或多个可转向的牵引装置的转向角，平移/移动致动器定位并配置成相对于所述铰接的机架移动铲刀。至少一个物体传感器检测邻近自行式平地机的道路标志，并提供指示所述铲刀与道路标志之间的距离的信息。控制器设置用于接收来自模式选择开关的模式选择信号，该模式选择信号从包括手动模式、自动铲刀控制模式、自动铲刀和铰接控制模式、全自动控制模式的多个可用模式中识别出所需操作模式，在所述自动铲刀控制模式中，控制器控制所述铲刀平移致动器以维持铲刀与道路标志之间的目标距离，在所述自动铲刀和铰接控制模式中，控制器控制所述铲刀平移致动器和铰接致。
16、动器以在操作者使机器转向时维持铲刀与道路标志之间的目标距离，在所述全自动控制模式中，控制器控制所述铲刀平移致动器、铰接致动器和转向致动器以在保持铲刀与道路标志之间的目标距离的情况下引导自行式平地机。0011根据本发明的又一方面，提供了一种用于控制自行式平地机的方法，该自行式平地机具有铲刀、铲刀平移致动器、检测距路缘的距离的物体传感器、一个或多个可转向的轮、转向致动器、铰接的机架和铰接致动器。该方法包括在无用户干预的情况下通过自动操纵铲刀平移致动器、转向致动器和铰接致动器中的一者或多者来借助于物体传感器周期性地确定铲刀与路缘的特征之间的间隙并将该间隙保持在目标距离。0012本发明的方法和系统的附。
17、加的和替代的特征及方面通过结合所包括的附图阅读下面的详细描述而变得显而易见。附图说明0013图1是示例性的自行式平地机的侧视图；0014图2是示例性的自行式平地机的俯视图；0015图3是示例性的自行式平地机的示出转向角和铰接角的俯视图；0016图4是控制示意图，其示出了在执行本发明的系统和方法的各实施例中使用的控制器的输入和输出；0017图5是示出了基于由操作者选择的模式对自行式平地机的某些方面进行操作的说明书CN104204362A3/12页6总体过程的流程图；0018图6是示出了根据本发明的一个实施例的自动铲刀控制过程的流程图；0019图7是示出了根据本发明的一个实施例的自动铲刀和铰接控制。
18、过程的流程图；0020图8是示出了根据本发明的一个实施例的自动铲刀、转向和铰接控制过程的流程图；和0021图9是用于允许用户选择某些参数的显示器的示意性例子。具体实施方式0022本发明提供一种用于自行式平地机的针对关于例如但不限于路缘等道路标志的操作进行转向及铲刀控制的系统和方法。现在参照图1和图2，其示出了根据本发明的一个实施例的示例性的自行式平地机。所示自行式平地机10包括前机架12、后机架14和作业工具16。在自行式平地机的情况下，所述作业工具16典型地是铲刀组件18，有时也被称为拉杆环圈犁板组件DCM。铲刀组件18可以包括分开的铲刀部分和犁板部分，并且这样的布置将在本文中统称为铲刀、犁。
19、板或DCM。0023后机架14包括容纳在后室20内的动力源未示出。该动力源通常通过变速器未示出可操作地联接至后牵引装置或后轮22，用于主要的机器推进。如图所示，后轮22可操作地支承在前后排连接件24上，该前后排连接件在自行式平地机10的每一侧上在后轮22之间可枢转地连接至机器。动力源可以例如是柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机或本领域已知的任何其它发动机。动力源可附加地或替代地包括蓄电池、燃料电池或者本领域已知的其它电力储存装置。变速器可以是机械变速器、液压式变速器或现有技术已知的任何其它变速器类型，并可以操作用于在动力源和被驱动的牵引装置之间产生多个输出速度比或连续可变的速度比。0024前。
20、机架12支承用于自行式平地机10的主要操作的操作台26，该操作台包含各种操作控制器以及用于向操作者传达信息的多个显示器或指示器。前机架12还包括支承铲刀组件18的梁28。铲刀组件18包括通过球窝接头未示出可枢转地安装至梁28的第一端34的拉杆32。拉杆32的位置由三个液压缸控制控制竖直移动的右升降缸36和左升降缸38以及控制水平移动的中央平移缸40。如本文所用，术语“铲刀平移”是指铲刀经由中央平移缸40的侧向偏移。0025右、左升降缸36、38连接至联接器70，该联接器包括可枢转地连接至所述梁28以用于绕轴线C旋转的升降臂72。联接器70的底部部分具有连接至中央平移缸40的具有可调节长度的水平。
21、构件74。0026拉杆32包括大的、平的板，通常被称为轭板42。轭板42下方是环圈形传动机构布置和安装结构，通常被称为环圈44。环圈44通过例如称为环圈驱动器46的液压马达旋转。在其它实施例中，电动马达用于辅助环圈44的旋转。0027无论使用何种技术来驱动环圈驱动器46，环圈44通过环圈驱动器46的旋转使附接的铲刀30绕垂直于拉杆轭板42的平面的轴线A旋转。如本文中所使用的，铲刀切削角是指铲刀16相对于前机架12的纵向轴线48的角度。例如，在铲刀切削角为零度时，铲刀30以与前机架12的纵向轴线48和梁28成直角的角度跨机器10对准，如图2所示。0028铲刀30和环圈44之间的枢转组件50允许铲。
22、刀30相对于环圈44倾斜。为此，铲说明书CN104204362A4/12页7刀倾翻缸52用于使铲刀30向前或向后倾斜。换句话说，铲刀倾翻缸52用于使铲刀30的顶部边缘54相对于铲刀30的底部切割边缘56倾翻或倾斜，并且该倾斜的发生或程度通常被称为铲刀“倾翻”。0029如上面所指出的，自行式平地机10的转向通过前轮转向和机器铰接的组合来完成。如图2所示，可转向的牵引装置所示例子中的右轮58和左轮60与梁28的第一端34相关联。右轮58和左轮60可以是可旋转和可倾斜的，以便在转向和作业表面86的平整过程中使用。右轮58和左轮60经由转向装置88连接，该转向装置可以包括用于使车轮绕枢转点80一致地枢。
23、转的连杆90，以及用于提供前轮倾斜的一个或多个轮倾斜致动器91。0030参照图1和3，自行式平地机10包括在铰接轴线B处可枢转地连接前机架12和后机架14的铰接接头62。右铰接缸64和左铰接缸66两者在机器10的相对侧上连接在前机架12和后机架14之间。右、左铰接缸64、66用于使前机架12相对于后机架14枢转，在铰接轴线B处分开。在图2的示例性例子中，自行式平地机10定位在中间位置或零铰接角位置，其中，前机架12的纵向轴线48与后机架14的纵向轴线68对齐。0031图3提供了自行式平地机10的俯视图，其中前机架12转动了铰接角A，该铰接角由前机架12的纵向轴线48与后机架14的纵向轴线68的。
24、交点限定，该交点对应铰接接头62的位置。该图示遵循的约定的是正的A值表示从操作者面向前的视角看到的左铰接，而负的A值表示右铰接。在平行于前机架12的纵向轴线48的纵向轴线76与前轮58、60的纵向轴线78之间限定前轮转向角O，角度O的原点在前轮58、60的枢转点80处。该角度O关于左前轮60示出，但也适用于右前轮58。可以理解的是，为了前轮58、60的转弯中心如图示一样重合，可以使一转向角与另一转向角略微不同，其中外侧轮通常具有较长的半径。0032如图可见，自行式平地机10在转向和铲刀位置两者上具有若干自由度，所述自由度提供了执行精确作业的能力；然而，必须谨慎控制这些不同的自由度以提供最佳的作。
25、业成果和操作者体验。如上所述，小路操作可能是特别具有挑战性的，因为需要使自行式平地机10精确地转向，同时足够准确地特别是在平移方向上定位铲刀组件18，以避免路缘损坏或不完全的平整。0033在本发明的一个实施例中，提供了多个特定的机器模式，包括自动铲刀模式，其中铲刀组件18相对于道路标志例如路缘或道路边缘自动定位，同时操作者通过转向和铰接控制机器10的定位。在另一实施例中，机器的铰接也是自动的，使得铰接和铲刀平移协作地被控制，以保持铲刀组件18的边缘与所述标志之间的所需间距。在又一实施例中，全自动化的模式提供了铲刀侧向平移、机架铰接和轮转向的自动控制。作为一个或多个模式的可选方面，机器的速度可以。
26、被控制或限制。这些不同的模式减少了整平路缘附近的小路的麻烦并提高了在很长一段路边或路缘附近直线平整期间的作业成果的一致性。0034参照图4，尽管其它物理实施方式也是可行的，本发明的实施例采用了控制器94来接收和评估机器指令例如模式选择。控制器94也配置成接收和评估机器数据，例如转向角、铲刀角、铲刀平移量、铲刀倾斜量、机器速度等。此外，控制器94可以接收和评估传感器数据，诸如邻近机器的道路标志的位置、标志的曲率、或标志上的方向点等。控制器94还根据需要提供数据和控制输出来根据所选择的模式执行本文所述方法，例如，设定铲刀组件18的平移、设定一个或多个机轮的转向和倾斜角、设定铰接角等。0035在一个。
27、实施例中，控制器94用作结合有一个或多个微控制器和/或微处理器以说明书CN104204362A5/12页8下统称为“处理器”或“数字处理器”的计算设备。控制器94通过从永久性计算机可读介质如非易失性存储器、磁盘存储器或光盘存储器、闪存等读取或加载计算机可执行指令或代码而运行。控制器94可以以时间共享方式、多线程方式或任何其它适合的执行技术来执行指令。应理解的是，计算机可执行指令的执行中由控制器94使用的数据也可以被储存和读出，或可以实时创建。控制器94具有一个或多个接口来接收数据和/或命令，以及一个或多个输出来输出数据和/或命令，如上面所讨论的那些。控制器94可以是独立的控制器或替代地在还提供。
28、其它机器功能的另一个控制器内执行。0036在图4所示的说明性实施例中，控制器94接收来自一个或多个转向角传感器98的转向角传感器输入信号96。该转向角传感器输入信号96提供了指示转向角的信号。如本文中所使用的，当所述信号直接或间接地传达或可用于直接或间接地计算该数量或值时，该信号指示了特定的数量或值。应理解的是，相对于所有的输入，每个信号可以在专用物理线路或信道中通信，或者例如在机器10利用所管理的机器区域网络的情况下可以在多信号信道中被复用。在任一种情况下，一个或多个输入信号可以至少部分地通过无线传输通信。0037控制器94还接收来自一个或多个操作者转向控制器102的指示操作者的转向指令的转。
29、向输入信号100。操作者转向控制器102可以包括如图12所示的操纵杆，或任何其它类型的操作输入装置，如拨盘、键盘、踏板或本领域已知的其它装置。在一个实施例中，转向角传感器配置成感测操作者转向控制器102的旋转或位置并提供指示转向角O的转向输入信号100。0038在一个实施例中，控制器94还接收来自一个或多个铰接传感器106的铰接输入信号104，其中铰接输入信号104指示后机架14与前机架12之间在轴线B处的铰接角A。在另一实施例中，所述一个或多个铰接传感器106包括设置在铰接接头62处以感测绕铰接轴线B的转动的枢转传感器。附加地或替代地，所述一个或多个铰接传感器106可包括配置成监测右和/或左。
30、铰接缸64、66的延伸长度的一个或多个传感器。应理解的是，转向角传感器98、转向轮传感器在操作者转向控制器102处、铰接传感器106以及用于旋转运动的其它传感器可以是例如电位计、延伸长度传感器、非接触式传感器、角度传感器、旋转编码器等。0039在一个实施例中，一个或多个铲刀位置传感器110向控制器94提供铲刀位置输入信号108，所述铲刀位置输入信号108指示了铲刀30的实际位置。这种传感器可以配置成直接感测铲刀位置或可以配置成基于相关的液压致动器的位置而例如通过销角度传感器等间接感测铲刀位置。在一个实施例中，至少平移方向上的铲刀位置通过例如数码相机、LADAR、LIDAR等非接触式传感器“物体。
31、传感器”被感测。铲刀位置输入信号108还可以在诸如倾斜、倾翻和旋转等其它方面指示铲刀30的位置。0040类似地，源自操作者铲刀定位输入装置126的铲刀位置指令输入信号124向控制器94提供有关操作者输入的信息以定位铲刀30。操作者铲刀定位输入装置126可以是任何合适的用于设定铲刀位置的操作者控制器，包括但不限于一个或多个操纵杆、控制杆等。0041可以使用与变速器相关联的一个或多个变速器传感器114以提供指示与机器的变速器相关联的当前档位或输出比的传动机构输入信号112。可替代地，传动机构输入信号112可以由与用于变速器的操作者控制器未示出相关联的信号提供。说明书CN104204362A6/12。
32、页90042虽然可以从上面的输入到控制器94的参考数据了解机器的配置，但机器和铲刀相对于道路标志如路缘的位置不能从这些输入中识别，除了可能通过从过去已知的关系外推。为此，为了提供有关邻近机器10和/或机器10前方的标志的位置的实时信息，一个或多个标志传感器118“物体传感器”向控制器94提供标志位置输入信号116。在一个实施例中，所述一个或多个标志传感器118仅包括单个传感器，该传感器根据已知或检测到道路标志定位于机器10的哪一侧而选择性地面向机器10的一侧或另一侧。0043附加地或替代地，所述一个或多个标志传感器118可包括多个静止传感器或更有限数量的扫描传感器，或者静止和扫描传感器的组合。。
33、在这种情况下的扫描传感器是能动态地定向到不同的视场的传感器，例如，它可以选择性地定向成向前或侧向、向下或侧向、左侧或右侧等。此外，可以由单个传感器通过合成阵列的外差检测方式等来执行虚拟传感器阵列以增强单独的传感器的能力。0044所述一个或多个标志传感器118可以包括一个或多个LIDAR光检测和测距传感器、一个或多个LADAR激光检测和测距传感器、一个或多个数码照相机和/或其它类型的传感器。应理解的是，LIDAR感测涉及紫外线、可见光或近红外辐射的发射和检测以确定传感器与目标物体如道路标志之间的距离。同样，LADAR涉及使用激光辐射来检测距目标物体的距离。除了采用相干辐射，而不是在LIDAR中使。
34、用的非相干辐射，LADAR还可以在LIDAR不使用的电磁频谱区域中操作。0045虽然LADAR通常可以提供比LIDAR更好的远程精确度，本发明的系统和方法需要近距离检测。同样，照相机通常仅相对于LADAR、LIDAR两者在短距离内提供精确的测距信息，但照相机确实在本文考虑的近距离内提供适合的测距能力。因此，传感器的类型、数量和位置的选择可通过成本和可用性以及对多用途传感器而不是功效问题的任何考虑来解决。例如，单个传感器可以用于物体检测和人员检测两者，或用于其它附加目的。0046在一个实施例中，与处理器一起使用的所述一个或多个标志传感器118的全部或部分可以配置成优先检测与道路标志相关联的特定标。
35、记、材料或品质。例如，路缘的特征在于为由线性边界与其它颜色如土壤、草的颜色等分界的特定颜色或颜色范围的纵向块。0047在路缘的线性特征不可识别或路缘的颜色太接近路缘周围的其它表面的颜色的环境中，可以向路缘施加非天然存在的颜色以便向所述一个或多个标志传感器118提供信号以优先检测。例如，可以向路缘施加明亮的白色或氖橙色颜料的连续条带以帮助检测和/或测距。在本实施例中，所检测到的非天然存在的颜色将识别目标，例如路缘，由此发生测距。0048在一个实施例中，从一个或多个操作者控制的推进接口装置122例如加速踏板或操纵杆、变速器模式选择器等向控制器94提供推进输入信号120。这种接口设备122可位于操作。
36、台26中。在一个实施例中，还向控制器94提供发动机速度输入信号121，以及源自RPM传感器123或类似物的相关联的发动机速度数据。0049一机器位置传感器组130配置成向控制器94提供机器位置输入信号128。机械位置传感器组130可包括但不限于一个或多个加速度计、倾角仪、惯性测量单元和其它定向传感器，以及GPS或其它定位系统。因此，机器位置输入信号128向控制器94提供有关机器10的位置和方向两者的信息。0050如上面指出的，在本发明的一个实施例中设置有用于操作者的模式选择选项。模说明书CN104204362A7/12页10式选择选项可以通过向控制器94提供模式选择信号132的模式选择开关13。
37、4呈现。如将在下文中更详细地讨论的，模式选择开关134可以用来在包括例如铲刀自动模式、铲刀和铰接自动模式、全自动模式和正常模式或手动模式的多个操作模式中选择。0051在讨论这些模式和控制器94的操作与配置以实现不同模式的操作之前，控制器94的示例性输出将被简要地识别和讨论。应理解的是，可以在专用物理线路或通道上提供每个输出信号，或全部输出可在较少数量的非专用线路或通道上被复用。此外，一个或多个输出可至少部分地通过无线传输通信。0052对于要求维持机器位置的模式，为了维持机器位置，控制器94提供转向输出136以设定机器10的前轮的转向角。转向输出136可以被提供给实现转向命令的系统控制器。通过示。
38、例的方式，所述转向输出136可以提供给相同的用于处理来自操作者转向控制的转向命令的逻辑和硬件并由其处理，这进一步致动转向设备88的液压缸未示出，以便实现转向命令。如后面将要讨论的那样，在一个实施例中，转向输出136可以通过操作者操纵。0053对于控制机器10的铰接，当一个模式需要这种控制时，控制器94提供铰接输出138。与其它输出相同，铰接输出138可以被提供给负责实现铰接命令的另一控制器或子系统。可替代地，铰接输出138可通过独立的硬件和过程来实现。在任一情况下，所指示的铰接命令用于例如通过铰接致动器64、66控制机器机架的铰接。0054为了控制铲刀30的位置以维持操作过程中铲刀与道路标志之。
39、间的距离“目标距离”，控制器94提供了铲刀平移输出140。铲刀平移输出140可以通过与操作者输入平移命令相同的硬件或通过独立的信道或电路被提供给与液压控制阀相关联的用于中心平移缸40的控制螺线管。0055最后，在某些模式中，可能期望控制机器速度。为此，控制器94提供了机器速度输出142。机器速度输出142可以包含或者可以用来生成用于控制机器的发动机速度、驱动速度和/或变速模式或范围的命令。例如，对于粗糙的地面条件下，可能期望维持牵引元件处的恒定转矩，而在具有显著梯度变化的环境中，可能期望维持恒定的机器速度。0056图5至8示出了一个实施例中的由控制器94使用的用于在各种模式下控制铲刀距道路标志。
40、的距离的示例性过程。而本发明将举例说明这些由控制器94执行的过程，应理解的是，所述过程可根据需要或期望在给定实施方案中分配。此外，应理解的是，每个过程中的步骤的顺序是示例性的，并且步骤不是必须以给定的顺序发生，除非其它方式从本发明显而易见。此外，虽然本公开说明了在各种可选择的模式下的操作，但是也可以设想，在不脱离这些教导的范围的情况下，特定应用中的机器仅支持所述模式的子集，或实际上仅支持单个模式。0057现在参照图5，其示出了基于由操作者例如通过模式选择开关134进行的模式选择的、机器的某些方面的操作的概述过程150。使用过程150以识别用于基于模式选择执行的进一步的过程。在过程150的阶段1。
41、52，控制器94接收来自模式选择开关134的模式选择信号。模式选择信号识别期望的操作模式，所述操作模式从例如手动、自动铲刀控制，自动铲刀和铰接控制和全自动控制的可用模式中选出。0058在所示实施例中，过程150随后在阶段154确定已选择了哪个可用模式，如果选择了手动操作则终止，如果选择了自动铲刀控制则继续至跳跃点A见图6，如果选择了自动铲刀和铰接控制则继续至跳跃点B见图7，如果选择了全自动控制则继续至跳跃点C见说明书CN104204362A108/12页11图8。在一个可选的实施例中，当机器速度高于预定的可接受速度时，除手动模式以外的模式可以被锁定，即不可选。0059转向图6，其示出了自动铲刀。
42、控制过程160。自动铲刀控制过程160在跳跃点A进入，并以可选阶段162开始，其中控制器94接收标志传感器位置信号，例如，指示标志传感器如照相机、LIDAR传感器或其它标志传感器是面向机器10的左侧还是右侧。可替代地，控制器94可以为标志传感器确定适当的方向并自动定位标志传感器。0060例如，当选择了自动模式时，在具有单个传感器的实施例中，控制器94可以扫掠机器10的第一侧如右侧的传感器，如果发现路缘或其它标志，则将传感器维持在该方向。如果未在右侧的扫掠中发现路缘或其它标志，则控制器94可以扫掠机器10的相对侧上的传感器。在一个实施例中，其中使用了面向左侧和右侧的分开的传感器，所述标志传感器位。
43、置信号可以指示哪个标志传感器例如在机器10的已检测到标志的一侧上的标志传感器将工作。0061在过程160继续进行之前，控制器94可以通过视觉显示器提示操作者将铲刀定位的某些方面设定到所需要的设置，例如设置所需的铲刀倾翻、倾斜和环圈平移。确定标志传感器的位置之后，过程160进入阶段164，其中控制器94确定从铲刀30到所检测到的标志例如路缘或其它标志的距离。尽管给定的传感器，例如照相机、LIDAR传感器、LADAR传感器等将通常仅确定传感器自身与标志之间的距离，假定已知传感器相对于机器的位置和已知铲刀相对于机器的位置，控制器94则可以处理该距离信息，以确定从铲刀边缘到标志的距离。0062在一个实。
44、施例中，所检测到的标志结构可以显示给用户，然后用户选择下一步继续哪个特征。例如，方形路缘可以具有四个或更多个线性特征，包括基底中的那些特征，并且用户可以选择用于相对其测定距离的所显示的结构的特征。在替代实施例中，还促使操作者设定可接受的铲刀间隙。例如，可以在显示器上向操作者显示铲刀和标志的照相机视图并可以在显示器上视觉地或数字地设定间隙，或者可以在观看显示器时手动平移铲刀，直到达到所需的间隙。0063图9示出了用于允许用户选择参数的显示器的示意性实施例。所示的选择显示器206在剖面中以路缘点A210、路缘点B212和路缘点C214示出了所检测到的路缘208的线性特征。在一个实施例中，标记诸如亮。
45、漆可以沿着待跟踪的整个长度或周期性地施用到路缘，以增强传感器检测和区分路缘或路缘的某些特征的能力。0064每个路缘点210、212、214都与跟踪曲线即跟踪曲线A216、跟踪曲线B218和跟踪曲线C220相关联。铲刀30在显示器206中由铲刀轮廓222示出。在一个实施例中，显示器206包括一个或多个参数区域以允许操作者输入所需的参数。在所示实施例中，显示器206包括铲刀间隙区224，其中，操作者可以输入数字的铲刀间隙，以及当完成间隙设定时完成用于选择的选择区226。如上所述，用户还可以在观看显示器206时手动设定铲刀间隙，或在另一实施例中，可通过借助于光标选择或触摸屏操作来操纵显示器自身以设定。
46、间隙。0065在一个实施例中，当选择路缘点以用于测量时，操作者也选择相应的跟踪曲线。因为与铲刀30相关联的机构不能瞬时反应，该曲线允许控制器94来预测和适应即将到来的曲线和不连续性。在这方面，要注意的是，跟踪曲线216、218、220不需要精确地跟踪选定的说明书CN104204362A119/12页12路缘点。相反，跟踪曲线可以被跨越特定路缘点如水沟栅门的间隙、井盖开口等的微小的间隙或不连续部打断。0066在一个实施例中，被打断的跟踪曲线在不连续部中包括连接间隙之前的最后的非未打断的点和间隙之后的第一个未打断的点的曲线段。在本实施例中，曲线段的曲率基本上是恰在间隙前后的曲线值的平均值。局部曲率。
47、可以通过半径、多项表达式或其它方式来确定。0067在某些情况下，跟踪曲线可以呈现终止，即曲线上不再有可见的远侧点，而不是可以检测到远侧点的间隙。在这种情况下，当铲刀30到达终止点时，跟踪过程可以将铲刀位置固定在其当前位置直至再次检测到曲线、终止自动铲刀控制或使铲刀30侧向平移远离路缘侧。根据实施环境，其它反应可以是适当的。例如，如果已知被跟踪的路缘或其它标志是圆形的或遵循一些其它预定的路径，跟踪过程可以继续跟踪虚拟的已知曲线，即使不存在可检测到的实际路缘或其它标志。0068继续过程160，如果该用户尚未手动设定间隙，控制器94在阶段166将铲刀30移动到所需的程度，使得从铲刀边缘到标志的距离与。
48、目标铲刀间隙距离相匹配，该目标铲刀间隙距离可以根据机器的运动分辨能力小至约30MM或更小，大至大得多的间隙距离，如当在具有延伸的基底部分的路缘附近作业时可能需要的。在一个实施例中，目标铲刀间隙距离是预先设定的值，在替代实施例中，操作者可以选择要维持的目标距离，如上所述的。0069在阶段167，当机器10向前移动时，控制器94通过借助于中心平移缸40调节铲刀侧向平移而维持铲刀30与所选曲线之间的间隙。在一个实施例中，阶段167中执行的铲刀平移被限制在铲刀平移可用范围的预定百分比内，以允许一些储备能力，从而在需要时进一步平移。例如，平移可以在阶段167被限制在总的可用范围的75内。在一个实施例中，。
49、当侧向平移达到预定的界限值时提供报警指示器。0070当机器10沿着标志继续时，控制器在阶段169确定操作者是否已经使机器10转向到标志的范围之外。如果操作者已经使机器10转向到标志的范围之外，则该过程160在阶段170升起铲刀并使该机器恢复到手动控制。相反，如果在阶段169中确定操作者尚未使机器10转向到标志的范围之外，则过程160循环返回到阶段162，从而在机器10向前移动时重新评估并进一步改善铲刀位置。在一个实施例中，可以在恢复到手动控制之前给出报警。例如，视觉或听觉的报警可以指示铲刀间隙距离处于超出范围的危险中，该机器行驶速度过快等。0071除了上面提到的终止条件，一个或多个其它条件也可能会导致机器10恢复到手动控制。例如，在一个实施例中，在操作者例如通过操作站26中的操作者控制器手动操纵铲刀侧向平移的任何时间，过程160被终止，机器10恢复到手动操作。0072如果在过程150的阶段154选择自动铲刀和铰接控制模式，那么控制器94根据图7所示的自动铲刀和铰接控制过程172操作，该过程最初与自动铲刀控制过程160相似。过程172在跳跃点B进入，以可选的阶段174开始，其中，控制器94接收标志传感器位置信号或为标志传感器确定适当的方向和自动地定位标志传感器，如上所述的。在继续之前，控制器94可以经由视觉显示器提示操作者将铲刀定位的某些方面设定到所需的设置，例如，设定所需的铲刀倾。