RU2703086C2 - Autonomous loading vehicle controller - Google Patents

Autonomous loading vehicle controller Download PDF

Info

Publication number
RU2703086C2
RU2703086C2 RU2016134403A RU2016134403A RU2703086C2 RU 2703086 C2 RU2703086 C2 RU 2703086C2 RU 2016134403 A RU2016134403 A RU 2016134403A RU 2016134403 A RU2016134403 A RU 2016134403A RU 2703086 C2 RU2703086 C2 RU 2703086C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bucket
control device
sensor signal
scooping
controller
Prior art date
Application number
RU2016134403A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016134403A (en
RU2016134403A3 (en
Inventor
Эндрю ДОБСОН
Джошуа МАРШАЛЛ
Original Assignee
Эпирок Рокк Дриллс Актиеболаг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эпирок Рокк Дриллс Актиеболаг filed Critical Эпирок Рокк Дриллс Актиеболаг
Publication of RU2016134403A publication Critical patent/RU2016134403A/en
Publication of RU2016134403A3 publication Critical patent/RU2016134403A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2703086C2 publication Critical patent/RU2703086C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/264Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/434Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like providing automatic sequences of movements, e.g. automatic dumping or loading, automatic return-to-dig
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2029Controlling the position of implements in function of its load, e.g. modifying the attitude of implements in accordance to vehicle speed
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: embodiments of implementation may contain at least one controller, which controls the bucket and/or autonomous loading-and-transport vehicle in accordance with at least one sensor signal, at that this at least one sensor signal characterizes interaction between scoop and rock bulk during scooping. Some embodiments of implementation include` at least one compliance adjustment device and, if required, at least one iterative learning controller (ILC), which uses feedback from at least one previous digging for modifying said at least one sensor signal output to said at least one controller.
EFFECT: invention relates to device for control of digging and method of control of digging for autonomous loading and transport vehicle (ALV), used in such applications as development of deposits, construction and exploration works.
25 cl, 20 dwg, 2 tbl

Description

Данная заявка притязает на преимущества даты подачи заявки на патент США № 61/931,243, поданной 24 января 2014, и заявки на патент США № 62/033,904, поданной 6 августа 2014, содержание которых полностью включено в данный документ путем ссылки.This application claims the benefits of the filing date of US patent application No. 61 / 931,243, filed January 24, 2014, and patent application US No. 62 / 033,904, filed August 6, 2014, the contents of which are fully incorporated herein by reference.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Данное изобретение относится к управлению землеройно-транспортными/погрузочно-транспортными средствами. В частности, данное изобретение относится к автономному или полуавтономному управлению землеройно-транспортными/погрузочно-транспортными средствами.This invention relates to the management of earth moving / material handling vehicles. In particular, this invention relates to autonomous or semi-autonomous driving of earth moving / loading vehicles.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Автономные (или роботизированные) землеройно-транспортные/погрузочно-транспортные средства представляют интерес в горнодобывающей и строительной отраслях, в которых стоит задача удаления операторов из опасных окружающих сред, повышения степени использования и производительности машин и уменьшения эксплуатационных затрат. Автономная выемка грунта также представляет интерес в изучении Луны или планет, на которых выемка грунта не может быть легко выполнена посредством дистанционного управления.Autonomous (or robotic) earth moving / loading vehicles are of interest in the mining and construction industries, where the task is to remove operators from hazardous environments, increase the degree of utilization and productivity of machines, and reduce operating costs. Autonomous excavation is also of interest in the study of the moon or planets, on which excavation cannot be easily performed by remote control.

В горнодобывающей и строительной отраслях автономная выемка грунта обычно включает разработку раздробленной породы с использованием погрузочно-доставочной машины (LHD). То, что делает роботизированную выемку грунта сложной задачей, - это характер взаимодействий между ковшом и породой. На эксплуатационные характеристики сильно влияют условия взаимодействия между машиной и средой, окружающей ее. Например, сопротивление, с которым сталкивается ковш, когда он пытается проникнуть в навал породы, может изменяться в значительной степени в зависимости от свойств среды (например, плотности и твердости), геометрии навала породы и распределения размеров и форм частиц породы. Действительно, будет очень трудно заранее определить точный характер будущих взаимодействий ковша и породы перед выполнением какой-либо конкретной операции по разработке/выемке грунта.In the mining and construction industries, autonomous excavation typically involves the development of crushed rock using a material handling machine (LHD). What makes robotic excavation a difficult task is the nature of the interactions between the bucket and the rock. Operational characteristics are strongly influenced by the conditions of interaction between the machine and the environment surrounding it. For example, the resistance that the bucket encounters when it tries to penetrate into the rock bulk can vary significantly depending on the properties of the medium (e.g. density and hardness), the geometry of the rock bulk, and the distribution of sizes and shapes of the rock particles. Indeed, it will be very difficult to determine in advance the exact nature of future bucket – rock interactions before performing any particular mining / excavation operation.

В предыдущих разработках предпринимались попытки автоматизировать выемку грунта/землеройные работы путем использования устройства управления и сил, измеряемых на ковше, для смещения между отдельными траекториями черпания для выемки из навала породы или использования устройства регулирования по податливости для черпания заданных грунтов. Оба данных устройства управления/регулирования были протестированы только в сравнительно однородных материалах, и они не работали надлежащим образом при столкновении с подземными неровностями. Следовательно, они плохо подходили для автономной разработки типовых навалов породы и в реальных ситуациях, в которых часто сталкиваются с подземными препятствиями. Другие разработки, в которых использовалось устройство управления на принципах нечеткой логики, давали нестабильные результаты, и их трудно реализовать и поддерживать в качестве коммерческого продукта. Было предложено устройство регулирования, базирующееся на регулировании по податливости и использующее измеренные силы для регулирования скорости исполнительного механизма ковша, но оно никогда не было реализовано или протестировано.Previous designs have attempted to automate excavation / excavation by using a control device and forces measured on a bucket to offset between separate scooping trajectories for excavation from a rock pile or using a malleability control device to scoop specified soils. Both of these control / regulation devices were tested only in relatively homogeneous materials, and they did not work properly in a collision with underground bumps. Consequently, they were poorly suited for the autonomous development of typical rock bulk in real situations in which they often encounter underground obstacles. Other developments that used a control device based on fuzzy logic gave unstable results and are difficult to implement and maintain as a commercial product. A control device has been proposed based on compliance control and using measured forces to control the speed of the bucket actuator, but it has never been implemented or tested.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В данном документе описано устройство управления черпанием, предназначенное для автономного или полуавтономного погрузочно-транспортного средства (ALV), содержащее: по меньшей мере, один контроллер, который управляет ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с, по меньшей мере, одним сигналом датчика, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания; при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика получен от, по меньшей мере, одного датчика, соединенного с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или с одним или более приводными элементами.This document describes a scoop control device for an autonomous or semi-autonomous truck (ALV), comprising: at least one controller that controls a bucket and / or autonomous truck in accordance with at least one a sensor signal, while this at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and bulk rock during scooping; however, this at least one sensor signal is received from at least one sensor connected to one or more actuators other than the bucket actuator, or to one or more drive elements.

В одном варианте осуществления устройство управления черпанием дополнительно содержит, по меньшей мере, один итерационный обучающийся регулятор (ILC), который использует обратную связь от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания для модифицирования данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика, выданного данному, по меньшей мере, одному контроллеру.In one embodiment, the scoop control device further comprises at least one iterative learning controller (ILC), which uses feedback from at least one previous scooping to modify a given at least one sensor signal issued to a given at least one controller.

В данном документе также описано устройство управления черпанием, предназначенное для автономного погрузочно-транспортного средства, содержащее: по меньшей мере, один контроллер, который управляет ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с, по меньшей мере, одним сигналом датчика, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, и, по меньшей мере, один итерационный обучающийся регулятор, который использует обратную связь от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания для модифицирования данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика, выданного данному, по меньшей мере, одному контроллеру.This document also describes a scoop control device for a stand-alone truck, comprising: at least one controller that controls a bucket and / or stand-alone truck in accordance with at least one sensor signal, when this given at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during digging, and at least one iterative learning controller that uses feedback t, at least one previous digging for modification of at least one sensor signal outputted present, at least one controller.

В одном варианте осуществления данный, по меньшей мере, один контроллер содержит, по меньшей мере, одно устройство регулирования по податливости (адмитансный контроллер). В одном варианте осуществления данный, по меньшей мере, один сигнал датчика получают посредством измерения силы, воспринимаемой исполнительным механизмом стрелы. В другом варианте осуществления данный, по меньшей мере, один сигнал датчика получают посредством измерения силы, воспринимаемой приводным элементом.In one embodiment, the at least one controller comprises at least one compliance control device (admittance controller). In one embodiment, the at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the boom actuator. In another embodiment, the at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the drive element.

В одном варианте осуществления устройство регулирования по податливости может регулировать скорость ковша. По меньшей мере, одно устройство регулирования по податливости может содержать устройство адаптивного регулирования по податливости. Устройство адаптивного регулирования по податливости может динамически регулировать, по меньшей мере, один параметр в ответ на различие между сигналом датчика и заданным сигналом.In one embodiment, the malleability control device may adjust the bucket speed. At least one compliance control device may comprise an adaptive compliance control device. The adaptive compliance control device can dynamically adjust at least one parameter in response to the difference between the sensor signal and the predetermined signal.

В одном варианте осуществления данный, по меньшей мере, один контроллер преобразует один или более сигналов датчиков в диапазон возможных скоростей ковша или скоростей автономного погрузочно-транспортного средства посредством использования, по меньшей мере, одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.In one embodiment, the at least one controller converts one or more sensor signals into a range of possible bucket speeds or speeds of the autonomous truck by using at least one of proportional, integral, and differential control.

В одном варианте осуществления данный, по меньшей мере, один контроллер может преобразовывать суммарное отклонение силы в диапазон возможных измеренных сил посредством использования, по меньшей мере, одного из пропорционального, интегрального или дифференциального регулирования. В другом варианте осуществления данный, по меньшей мере, один итерационный обучающийся регулятор может преобразовывать сигнал от предыдущего черпания в изменения в выходном сигнале устройства управления черпанием посредством использования, по меньшей мере, одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.In one embodiment, the at least one controller can convert the total force deviation into a range of possible measured forces by using at least one of proportional, integral, or differential control. In another embodiment, the at least one iterative learning controller can convert the signal from previous scooping into changes in the output of the scoop control device by using at least one of proportional, integral, and differential control.

В одном варианте осуществления устройство управления черпанием может модифицировать данный, по меньшей мере, один сигнал датчика, выданный устройству управления, так, что скорость ковша или скорость автономного погрузочно-транспортного средства изменяются.In one embodiment, the scoop control device can modify a given at least one sensor signal issued to the control device so that the bucket speed or the speed of the autonomous truck changes.

В одном варианте осуществления устройство управления черпанием может содержать, по меньшей мере, один регулятор положения, который регулирует, по меньшей мере, одно из перемещения ковша автономного погрузочно-транспортного средства в, по меньшей мере, одно выбранное положение и перемещения автономного погрузочно-транспортного средства относительно навала породы. В другом варианте осуществления устройство управления черпанием может содержать первый итерационный обучающийся регулятор скорости, который изменяет скорость автономного погрузочно-транспортного средства на основе сигнала датчика, характеризующего взаимодействие между ковшом и навалом породы во время, по меньшей мере, одного предыдущего черпания, и второй итерационный обучающийся регулятор, который модифицирует сигнал датчика, полученный исходя из измерения отклонения силы, действующей на ковш и стрелу при, по меньшей мере, одном предыдущем черпании.In one embodiment, the scoop control device may comprise at least one position adjuster that controls at least one of the movement of the bucket of the autonomous truck to at least one selected position and the movements of the autonomous truck relative to the bulk of the rock. In another embodiment, the scoop control device may comprise a first iterative learning speed controller that changes the speed of the autonomous truck based on a sensor signal characterizing the interaction between the bucket and the bulk of the rock during at least one previous scooping, and a second iterative learner a regulator that modifies the sensor signal obtained from measuring the deviation of the force acting on the bucket and boom for at least one p edyduschem digging.

В еще одном варианте осуществления устройство управления черпанием может содержать первый итерационный обучающийся регулятор, который модифицирует сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования стрелы по податливости, и второй итерационный обучающийся регулятор, который модифицирует сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования ковша по податливости, при этом модифицирование базируется на обратной связи от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания.In yet another embodiment, the scooping control device may comprise a first iterative learning controller that modifies the sensor signal outputted by the malleability control device, and a second iterative learning controller that modifies the sensor signal outputted by the malleability adjustment device, the modification being based on feedback from at least one previous scooping.

В данном документе также описано программное средство, предназначенное для использования вместе с устройством управления черпанием, предназначенным для автономного погрузочно-транспортного средства и содержащим компьютер, при этом программное средство содержит: компьютерную программу, хранящуюся на энергонезависимом носителе информации, совместимом с компьютером, при этом компьютерная программа содержит команды для управления компьютером для выполнения одного или более из: получения, по меньшей мере, одного сигнала датчика от, по меньшей мере, одного датчика, взаимодействующего с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или одним или более приводными элементами, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, и управления ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с данным, по меньшей мере, одним сигналом датчика.This document also describes a software tool for use with a scoop control device for a self-contained material handling vehicle and comprising a computer, the software tool comprising: a computer program stored on a non-volatile storage medium compatible with a computer, and a computer the program contains commands for controlling a computer to perform one or more of: receiving at least one sensor signal from, in m at least one sensor interacting with one or more actuators other than the actuator of the bucket, or one or more drive elements, while this at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during scooping, and control the bucket and / or autonomous truck in accordance with this at least one sensor signal.

В данном документе также описано программное средство, предназначенное для использования вместе с устройством управления черпанием, предназначенным для автономного погрузочно-транспортного средства и содержащим компьютер, при этом программное средство содержит: компьютерную программу, хранящуюся на энергонезависимом носителе информации, совместимом с компьютером, при этом компьютерная программа содержит команды для управления компьютером для выполнения одного или более из: управления ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с, по меньшей мере, одним сигналом датчика, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, или выдачи указания итерационному обучающемуся регулятору использовать обратную связь от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания для модифицирования данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика, при этом модифицирование данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика изменяет управление ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством.This document also describes a software tool for use with a scoop control device for a self-contained material handling vehicle and comprising a computer, the software tool comprising: a computer program stored on a non-volatile storage medium compatible with a computer, and a computer the program contains commands for controlling a computer to perform one or more of: controlling a bucket and / or autonomous material handling vehicle means in accordance with at least one sensor signal, while this at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during scooping, or instructing the iterative learning controller to use feedback from at least , one previous scooping to modify this at least one sensor signal, while modifying this at least one sensor signal changes the control of the bucket and / or autonomous loading trans tailor tool.

В данном документе также описан способ управления автономным погрузочно-транспортным средством, включающий: получение, по меньшей мере, одного сигнала датчика от, по меньшей мере, одного датчика, взаимодействующего с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или одним или более приводными элементами, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания; и управление ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с данным, по меньшей мере, одним сигналом датчика.This document also describes a method for controlling an autonomous loading vehicle, including: receiving at least one sensor signal from at least one sensor interacting with one or more actuators other than the bucket actuator, or one or more driven elements, while this at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during digging; and controlling a bucket and / or autonomous truck in accordance with the at least one sensor signal.

В данном документе также описан способ управления автономным погрузочно-транспортным средством, включающий: управление ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с, по меньшей мере, одним сигналом датчика, при этом данный, по меньшей мере, один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания; и модифицирование данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика посредством использования, по меньшей мере, одного итерационного обучающегося регулятора, в который включена обратная связь от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания, при этом модифицирование данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика изменяет управление ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством.This document also describes a method for driving an autonomous truck, including: controlling a bucket and / or autonomous truck in accordance with at least one sensor signal, while this at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during digging; and modifying the at least one sensor signal by using at least one iterative learning controller, which includes feedback from at least one previous scooping, while modifying this at least one sensor signal changes the control of the bucket and / or autonomous truck.

В одном варианте осуществления способ может включать модифицирование данного, по меньшей мере, одного сигнала датчика, выдаваемого устройству управления/контроллеру, так, что скорость ковша или скорость автономного погрузочно-транспортного средства изменяются. Управление может дополнительно включать динамическое регулирование, по меньшей мере, одного параметра в ответ на различие между сигналом датчика и заданным сигналом.In one embodiment, the method may include modifying the at least one sensor signal output to the control device / controller such that the bucket speed or the speed of the autonomous truck changes. The control may further include dynamically adjusting at least one parameter in response to a difference between the sensor signal and the predetermined signal.

Способ может дополнительно включать управление, по меньшей мере, одним из перемещения ковша автономного погрузочно-транспортного средства в, по меньшей мере, одно выбранное положение и перемещения автономного погрузочно-транспортного средства относительно навала породы. Способ может дополнительно включать изменение скорости автономного погрузочно-транспортного средства на основе сигнала датчика, характеризующего взаимодействие между ковшом и навалом породы во время, по меньшей мере, одного предыдущего черпания, и модифицирование сигнала датчика, полученного исходя из измерения отклонения силы, действующей на ковш и стрелу при, по меньшей мере, одном предыдущем черпании. Способ может дополнительно включать модифицирование сигнала датчика, выдаваемого устройству регулирования стрелы по податливости, и модифицирование сигнала датчика, выдаваемого устройству регулирования ковша по податливости, при этом модифицирование базируется на обратной связи от, по меньшей мере, одного предыдущего черпания.The method may further include controlling at least one of the movement of the bucket of the autonomous truck to at least one selected position and the movement of the autonomous truck relative to the bulk of the rock. The method may further include varying the speed of the autonomous truck based on a sensor signal characterizing the interaction between the bucket and bulk in the course of at least one previous scooping, and modifying the sensor signal obtained from the measurement of the deviation of the force acting on the bucket and an arrow with at least one previous scooping. The method may further include modifying the sensor signal outputted to the malleability control device, and modifying the sensor signal outputted by the malleability adjustment device, the modification being based on feedback from at least one previous scooping.

В одном варианте осуществления управление может включать преобразование суммарного отклонения силы в диапазон возможных измеренных сил посредством использования, по меньшей мере, одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования. Способ может дополнительно включать преобразование сигнала от предыдущего черпания в изменения в выходном сигнале устройства управления черпанием посредством использования, по меньшей мере, одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.In one embodiment, the control may include converting the total force deviation into a range of possible measured forces by using at least one of proportional, integral, and differential control. The method may further include converting the signal from the previous scooping into changes in the output of the scoop control device by using at least one of proportional, integral, and differential control.

В другом варианте осуществления управление полезным грузом может осуществляться на основе параметра состояния отрыва или посредством модифицирования подобного параметра.In another embodiment, the payload can be controlled based on a tear-off state parameter or by modifying such a parameter.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Для большего понимания изобретения и для более четкой демонстрации того, как оно может быть осуществлено, варианты осуществления будут описаны в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:For a better understanding of the invention and for a clearer demonstration of how it can be implemented, embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1А представляет собой схематическое изображение автономного погрузочно-транспортного средства;FIG. 1A is a schematic illustration of a stand-alone truck;

фиг. 1В-1D представляют собой схематические изображения автономного погрузочно-транспортного средства во время трех фаз черпания, соответствующих врезанию (фиг. 1В), черпанию (фиг. 1С) и отрыву (фиг. 1D);FIG. 1B-1D are schematic views of a stand-alone truck during three phases of scooping, corresponding to plunge (FIG. 1B), scooping (FIG. 1C) and separation (FIG. 1D);

фиг. 2А и 2В представляют собой блок-схемы обобщенных вариантов осуществления устройства управления черпанием;FIG. 2A and 2B are block diagrams of generalized embodiments of a scoop control device;

фиг. 3А представляет собой блок-схему устройства регулирования по податливости при черпании в соответствии с одним вариантом осуществления;FIG. 3A is a block diagram of a scoop control device in accordance with one embodiment;

фиг. 3В представляет собой блок-схему примера логики управления черпанием, используемой в вариантах осуществления устройства управления черпанием;FIG. 3B is a block diagram of an example scoop control logic used in embodiments of a scoop control device;

фиг. 3С представляет собой блок-схему устройства управления черпанием в соответствии с одним вариантом осуществления, который включает в себя устройство регулирования по податливости;FIG. 3C is a block diagram of a scoop control device in accordance with one embodiment, which includes a malleability control device;

фиг. 3D представляет собой блок-схему устройства управления черпанием в соответствии с одним вариантом осуществления, который включает в себя итерационный обучающийся регулятор (ILC);FIG. 3D is a block diagram of a scoop control device in accordance with one embodiment, which includes an iterative learning controller (ILC);

фиг. 3Е представляет собой блок-схему устройства управления черпанием в соответствии с другим вариантом осуществления, который включает в себя итерационный обучающийся регулятор;FIG. 3E is a block diagram of a scoop control device in accordance with another embodiment that includes an iterative learning controller;

фиг. 4А и 4В представляют собой блок-схемы, показывающие генерирование корректировок сил для стрелы и ковша в соответствии с вариантами осуществления;FIG. 4A and 4B are flowcharts showing the generation of force corrections for the boom and bucket in accordance with embodiments;

фиг. 4С и 4D представляют собой блок-схемы, показывающие генерирование корректировки положения дроссельного регулятора врезания в соответствии с вариантами осуществления;FIG. 4C and 4D are flowcharts showing the generation of adjustments to the position of the throttle infeed regulator in accordance with embodiments;

фиг. 5 представляет собой график, показывающий значения эффективности черпания для 57 попыток черпания при использовании постановки эксперимента по Примеру 1;FIG. 5 is a graph showing scoop performance values for 57 scoop attempts using the experimental setup of Example 1;

фиг. 6А и 6В представляют собой графики, показывающие заданные профили сил, действующих соответственно на стрелу и ковш, и заданные силы (в прямоугольных рамках), используемых устройствами регулирования стрелы и ковша по податливости в варианте осуществления, описанном в Примере 2;FIG. 6A and 6B are graphs showing predetermined profiles of forces acting on the boom and bucket, respectively, and predetermined forces (in rectangular frames) used by the malleability control devices of the boom and bucket in the embodiment described in Example 2;

фиг. 7 представляет собой график, показывающий заданную и фактическую скорость изменения силы врезания, действующей на стрелу, в соответствии с вариантом осуществления, описанным в Примере 2; иFIG. 7 is a graph showing a predetermined and actual rate of change of a plunging force acting on an arrow in accordance with the embodiment described in Example 2; and

фиг. 8 представляет собой график, показывающий заданные силы, действующие на стрелу и ковш и используемые для вычисления суммарного отклонения для каждой из попыток черпания (темное затенение для отрицательного отклонения; светлое затенение для положительного отклонения) для варианта осуществления, описанного в Примере 2.FIG. 8 is a graph showing predetermined forces acting on the boom and bucket and used to calculate the total deviation for each scooping attempt (dark shading for negative deflection; light shading for positive deflection) for the embodiment described in Example 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

В используемом в данном документе смысле термин «автономное погрузочно-транспортное средство» (ALV) предназначен для обозначения по существу автономного, полуавтономного или роботизированного экскаватора или погрузочно-доставочного (LHD) транспортного средства, используемого в соответствии с вариантами осуществления, описанными в данном документе.As used herein, the term “self-propelled truck” (ALV) is intended to mean a substantially autonomous, semi-autonomous or robotic excavator or material handling truck (LHD) used in accordance with the embodiments described herein.

В используемом в данном документе смысле термин «исполнительный механизм» предназначен для обозначения компонента автономного погрузочно-транспортного средства, который вызывает изменение конфигурации и/или движения транспортного средства. Исполнительный механизм может выполнять функцию на основе команды от устройства управления/контроллера/регулятора. Например, конфигурация транспортного средства может включать положение и/или ориентацию стрелы или инструмента для черпания и/или положение и/или ориентацию автономного погрузочно-транспортного средства.As used herein, the term “actuator” is intended to mean a component of a self-contained material handling vehicle that causes a change in configuration and / or movement of the vehicle. The actuator may perform a function based on a command from a control device / controller / controller. For example, a vehicle configuration may include the position and / or orientation of a boom or scoop tool and / or the position and / or orientation of a stand-alone truck.

В используемом в данном документе смысле термин «приводной элемент» предназначен для обозначения компонента автономного погрузочно-транспортного средства, на который воздействует исполнительный механизм, например, такого как стрела или инструмент для черпания, или исполнительного механизма, который в данный момент не получает команду, но подвергается воздействию со стороны другого исполнительного механизма.As used herein, the term “drive element” is intended to mean a component of a self-contained material handling vehicle that is actuated by an actuator, such as an arrow or a scoop tool, or an actuator that is not currently receiving a command, but exposed by another actuator.

В используемом в данном документе смысле термин «ковш» предназначен для обозначения в целом предназначенного для черпания инструмента автономного погрузочно-транспортного средства, которое может содержать ковш, нож, долото, вилы, зонд, режущий зубок или другой инструмент, известный в данной области техники.As used herein, the term “bucket” is intended to mean a generally intended tool for scooping a stand-alone material handling vehicle, which may comprise a bucket, knife, chisel, pitchfork, probe, cutting tooth or other tool known in the art.

В используемом в данном документе смысле термин «навал породы» предназначен для обозначения в целом материала, загружаемого автономным погрузочно-транспортным средством. Следует понимать, что материал может представлять собой материал любого типа или состава, который может быть связан с землеройными работами, строительством, разработкой месторождений и разведочными работами, например, такой как земля, песок, гравий, руда, шлак, соль, обломки горной породы, реголит или любая их комбинация, но возможные материалы не ограничены вышеуказанными.As used herein, the term “bulk rock” is intended to mean generally the material loaded by an autonomous material handling vehicle. It should be understood that the material may be any type of material or composition that may be associated with earthmoving, construction, mining and exploration, such as, for example, earth, sand, gravel, ore, slag, salt, rock fragments, regolith or any combination thereof, but possible materials are not limited to the above.

В используемом в данном документе смысле термин «черпание» предназначен для обозначения в целом действий, осуществляемых автономным погрузочно-транспортным средством для выполнения заданной функции посредством использования его ковша. Например, заданная функция может заключаться в заполнении ковша материалом из навала породы, при этом термин «черпать» (“dig”) можно рассматривать как эквивалентный термину «вынимать грунт» (“excavate”). Тем не менее, другие действия (например, «погрузка») также могут выполняться и могут, если требуется, предусматривать использование других инструментов для черпания. Управление черпанием, которое выполняется автономным погрузочно-транспортным средством, осуществляется посредством вариантов осуществления устройства управления черпанием, описанных в данном документе.In the sense used in this document, the term "scooping" is intended to refer generally to the actions carried out by an autonomous truck to perform a given function by using its bucket. For example, a given function may consist in filling the bucket with material from the rock pile, and the term “dig” can be considered equivalent to the term “excavate”. However, other actions (eg, “loading”) can also be performed and may, if required, involve the use of other scooping tools. The scooping control, which is performed by the autonomous material handling vehicle, is carried out by means of the scoop control device embodiments described herein.

В используемом в данном документе смысле термин «модифицировать» означает «изменять», «регулировать» или «менять» величину или значение, например, увеличивать или уменьшать величину или значение. Величина или значение могут относиться к сигналу датчика. Модифицирование может выполняться в соответствии с математической операцией или функцией и/или может выполняться в соответствии с константой.As used herein, the term “modify” means “change”, “adjust” or “change” a quantity or value, for example, increase or decrease a quantity or value. The value or value may relate to the sensor signal. The modification may be performed in accordance with a mathematical operation or function and / or may be performed in accordance with a constant.

Варианты осуществления устройства управления черпанием, предназначенные для автономных погрузочно-транспортных средств, описанных в данном документе, обеспечивают эффективную автономную выемку грунта/черпание при широком ряде материалов в таких применениях, как разработка месторождений, строительство и разведочные работы. Варианты осуществления особенно эффективны для навалов породы, включающих в себя раздробленную породу с произвольными размерами обломков породы, с которой могут сталкиваться, например, в таких применениях, как разработка месторождений и строительство.Embodiments of the scoop control device for autonomous material handling vehicles described herein provide efficient autonomous excavation / digging for a wide range of materials in applications such as field development, construction, and exploration. Embodiments are particularly effective for bulk rock, including crushed rock with arbitrary sizes of rock fragments that may be encountered, for example, in applications such as mining and construction.

Обобщенное автономное погрузочно-транспортное средство показано на фиг. 1А. Как показано на фиг. 1А, автономное погрузочно-транспортное средство включает в себя ковш 1, прикрепленный к стреле 2. Ковш перемещается за счет приведения в действие линейного исполнительного механизма 3 (наклона) ковша, в то время как стрела перемещается за счет приведения в действия линейного исполнительного механизма 4 (подъема) стрелы. Данные исполнительные механизмы, которые могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими или представлять собой их комбинацию, могут быть снабжены линейными датчиками или кодовыми угломерами для определения конфигурации и/или перемещения ковша. Каждый исполнительный механизм имеет сторону цилиндра и сторону штока, показанные соответственно со ссылочными позициями 7 и 8 для исполнительного механизма 3 ковша. Исполнительные механизмы стрелы и ковша, обозначенные соответственно 4, 3, соединены с транспортным средством 5, которое может обеспечить перемещение стрелы и исполнительных механизмов в заданное место в пределах рабочего пространства. Во время погрузки транспортное средство обеспечивает перемещение стрелы и ковша вперед в навал 6 породы (например, на фиг. 1В). Взаимодействие между ковшом и навалом породы (например, фиг. 1С) вызывает изменения в давлении как на стороне 7 цилиндра, так и на стороне 8 штока обоих линейных исполнительных механизмов (например, фиг. 1D) до тех пор, пока ковш не будет извлечен из навала породы.The generalized autonomous material handling vehicle is shown in FIG. 1A. As shown in FIG. 1A, a self-contained material handling vehicle includes a bucket 1 attached to the boom 2. The bucket moves by actuating the linear actuator 3 (tilt) of the bucket, while the boom moves by actuating the linear actuator 4 ( lifting) arrows. These actuators, which may be electric, hydraulic, pneumatic, or a combination thereof, may be equipped with linear sensors or code angles to determine the configuration and / or movement of the bucket. Each actuator has a cylinder side and a rod side, shown respectively with reference numbers 7 and 8 for the bucket actuator 3. The boom and bucket actuators, respectively designated 4, 3, are connected to the vehicle 5, which can ensure the movement of the boom and actuators to a predetermined location within the working space. During loading, the vehicle moves the boom and bucket forward into the rock bulk 6 (for example, in FIG. 1B). The interaction between the bucket and the bulk of the rock (for example, Fig. 1C) causes changes in pressure both on side 7 of the cylinder and on side 8 of the rod of both linear actuators (for example, Fig. 1D) until the bucket is removed bulk rock.

На всех блок-схемах по фиг. 2А, 2В, 3А-3Е и 4А-4D описания сигналов приведены в блоках с пунктирными линиями. Как показано на блок-схеме по фиг. 2А, автономное погрузочно-транспортное средство 10, как правило, взаимодействует с навалом 6 породы. Датчики генерируют сигналы 14 датчиков, характеризующие взаимодействие между ковшом и навалом породы (например, силы 40 реакции), и сигналы, характеризующие движение одного или более исполнительных механизмов 50 ковша. Сигналы датчиков могут генерироваться при использовании одного или более датчиков или комбинации датчиков, выбранных из акселерометра, датчика силы, датчика давления, датчика крутящего момента, динамометрического датчика и тензометрического датчика, но возможные датчики не ограничены вышеуказанными. Скорость ковша может измеряться посредством использования одного или более датчиков или комбинации датчиков, измерительных преобразователей и тому подобного, выбранных из акселерометра, регулируемого дифференциального трансформатора с линейной характеристикой, устройства для измерения отражения волн (например, сонара, лазерного датчика, инфракрасного датчика, видеокодера, оптического кодового датчика) и потенциометра (например, струнного, линейного или углового), но возможные датчики и измерительные преобразователи не ограничены вышеуказанными. Сигналы датчиков используются устройством 20 управления черпанием вместе с параметрами 16, такими как заданные силы 12, для генерирования управляющих сигналов 18, которые управляют автономным погрузочно-транспортным средством.In all block diagrams of FIG. 2A, 2B, 3A-3E and 4A-4D, signal descriptions are shown in blocks with dashed lines. As shown in the block diagram of FIG. 2A, a standalone material handling vehicle 10 typically interacts with a bulk rock 6. The sensors generate 14 sensor signals characterizing the interaction between the bucket and the bulk of the rock (for example, reaction forces 40), and signals characterizing the movement of one or more bucket actuators 50. Sensor signals can be generated using one or more sensors or a combination of sensors selected from an accelerometer, a force sensor, a pressure sensor, a torque sensor, a torque sensor and a strain gauge, but the possible sensors are not limited to the above. The bucket speed can be measured by using one or more sensors or a combination of sensors, measuring transducers and the like, selected from an accelerometer, an adjustable differential transformer with a linear characteristic, a device for measuring wave reflection (e.g., sonar, laser sensor, infrared sensor, video encoder, optical encoder) and potentiometer (e.g. string, linear or angular), but possible sensors and transmitters are not limited to sheukazannymi. The sensor signals are used by the scoop control device 20 together with parameters 16, such as predetermined forces 12, to generate control signals 18 that control the autonomous material handling vehicle.

Варианты осуществления устройства управления черпанием могут включать в себя или использовать сенсорную систему 30 и контроллеры/управляющие устройства для управления режимом черпания, выполняемого автономным погрузочно-транспортным средством. Дополнительные подробности показаны в блок-схеме обобщенного варианта осуществления по фиг. 2В. Сенсорная система 30 включает в себя, по меньшей мере, один датчик 32 и, возможно, формирователь 34 сигналов, который подает сигнал датчика в виде входного сигнала устройству 20 управления черпанием, которое может включать в себя логическое устройство 22 и память 24. Также могут быть предусмотрены органы 26 ручного управления и интерфейс/пульт 28 оператора. Один или более датчиков могут взаимодействовать с приводным элементом 64 автономного погрузочно-транспортного средства. Например, контроллеры могут включать устройство 60 управления исполнительными механизмами для перемещения исполнительных механизмов 62 стрелы и ковша и положение врезания, для внедрения автономного погрузочно-транспортного средства в навал породы и управления перемещением автономного погрузочно-транспортного средства вперед в течение всего черпания. Сенсорная система может обнаружить, что достигнут порог по силе (например, 40 на фиг. 2А), после чего устройство 20 управления черпанием может использовать устройства регулирования по податливости в устройстве 60 управления исполнительными механизмами для регулирования скорости исполнительных механизмов 62 стрелы и/или ковша в зависимости от измеренных сил. Сенсорная система может обнаружить, что шток исполнительного механизма ковша полностью выдвинут (например, 50 на фиг. 2А), после чего перемещение автономного погрузочно-транспортного средства вперед может быть остановлено, и регулятор положения может быть использован для подъема стрелы в положение взвешивания. Сенсорная система 30 может включать в себя, по меньшей мере, один линейный или угловой датчик для каждого исполнительного механизма (например, стрелы и ковша) и, по меньшей мере, один датчик силы для каждого исполнительного механизма. В одном варианте осуществления датчики силы включают в себя один или более датчиков давления на каждом исполнительном механизме (например, один на стороне цилиндра и один на стороне штока гидравлических исполнительных механизмов). Если требуется, сенсорная система может включать в себя датчик для измерения перемещения автономного погрузочно-транспортного средства вперед. Например, датчик может включать в себя один или более из кодового угломера на колесе, инерциального датчика для обнаружения исходного контакта с навалом породы и системы технического зрения для выявления и/или оценки и/или определения характеристик состояния поверхности навала породы. Система технического зрения может включать в себя систему измерения расстояний/дальнометрическую систему, способную генерировать трехмерное изображение поверхности навала породы. Трехмерное изображение может быть использовано для выбора точки контакта между ковшом и навалом породы так, чтобы время и усилие при черпании были минимизированы. В данных вариантах осуществления устройство управления может включать в себя пропорциональный, интегральный или дифференциальный регулятор или любую их комбинацию.Embodiments of the scoop control device may include or use a sensor system 30 and controllers / control devices for controlling the scooping mode performed by the autonomous material handling vehicle. Further details are shown in the block diagram of the generalized embodiment of FIG. 2B. The sensor system 30 includes at least one sensor 32 and, optionally, a signal driver 34 that provides the sensor signal as an input signal to the scoop control device 20, which may include a logic device 22 and a memory 24. There may also be manual controls 26 and an operator interface / console 28 are provided. One or more sensors may interact with the drive element 64 of the autonomous truck. For example, the controllers may include an actuator control device 60 for moving the boom and bucket actuators 62 and the plunge position, for introducing the autonomous loading vehicle into the rock bulk, and controlling the movement of the autonomous loading vehicle forward throughout the entire scooping. The sensor system may detect that a force threshold has been reached (e.g., 40 in FIG. 2A), after which the scoop control device 20 can use the flexibility control devices in the actuator control device 60 to control the speed of the boom and / or bucket actuators 62 depending on the measured forces. The sensor system may detect that the shaft of the bucket actuator is fully extended (for example, 50 in FIG. 2A), after which the autonomous truck can be moved forward and the position adjuster can be used to raise the boom to the weighing position. The sensor system 30 may include at least one linear or angular sensor for each actuator (e.g., boom and bucket) and at least one force sensor for each actuator. In one embodiment, the force sensors include one or more pressure sensors on each actuator (for example, one on the cylinder side and one on the rod side of the hydraulic actuators). If required, the sensor system may include a sensor for measuring forward movement of the autonomous truck. For example, a sensor may include one or more of a code goniometer on the wheel, an inertial sensor for detecting initial contact with the bulk of the rock, and a vision system for detecting and / or evaluating and / or determining characteristics of the state of the surface of the bulk of the rock. The vision system may include a distance measuring system / ranging system capable of generating a three-dimensional image of the surface of the bulk rock. A three-dimensional image can be used to select the point of contact between the bucket and the bulk of the rock so that the time and effort when scooping are minimized. In these embodiments, the control device may include a proportional, integral, or differential controller, or any combination thereof.

Варианты осуществления устройства управления черпанием показаны на фиг. 3А-3Е. Устройство управления черпанием может включать в себя одно или более устройства 20А регулирования по податливости (фиг. 3А). Устройства регулирования по податливости реагируют на изменения в силе изменениями в скорости. Как правило, устройство регулирования по податливости стремится поддерживать соотношение механической податливости между окружающей средой (например, навалом породы) и инструментом для черпания так, чтобы скорость инструмента для черпания изменялась для достижения заданной силы реакции среды. Например, в одном варианте осуществления устройство регулирования по податливости может преобразовывать сигнал, характеризующий силу, в изменение в движении ковша (например, заданную скорость, как показано на фиг. 3С). Сигнал датчика, вводимый в устройство управления черпанием, может представлять собой один или более параметров, выбранных из высоты врезания, угла, заданной силы, действующей на стрелу, характеристики дроссельного регулятора, заданных сил, действующих на стрелу и ковш при черпании, коэффициентов усиления устройств регулирования стрелы и ковша по податливости, состояния отрыва и высоты и угла взвешивания, или может включать все из параметров, включающих высоту врезания, угол, заданную силу, действующую на стрелу, характеристику дроссельного регулятора, заданные силы, действующие на стрелу и ковш при черпании, коэффициенты усиления устройств регулирования стрелы и ковша по податливости, состояние отрыва и высоту и угол взвешивания. Например, в одном варианте осуществления при увеличении силы, действующей на ковш, скорость ковша регулируется для того, чтобы измеренные силы находились в пределах заданных значений. Использование устройств регулирования по податливости обеспечивает получение вариантов осуществления, которые являются относительно инвариантными к взаимодействиям между ковшом и навалом породы, поскольку они регулируют силу, действующую на ковш, а не положение ковша. Данное динамическое регулирование силы особенно желательно для черпания сквозь навал породы со случайными размерами обломков породы, поскольку будет трудно следовать вдоль заранее определенных (то есть статических) заданных траекторий при условии наличия препятствий произвольной формы, которые могут иметься в типовом навале породы. Параметры устройства регулирования по податливости могут включать составляющие законов пропорционального, интегрального или дифференциального регулирования, и регулятор может реализовывать схему линейного или нелинейного регулирования, например, в соответствии с математической операцией или функцией и/или в соответствии с константой. Управление устройством регулирования по податливости может осуществляться путем использования логики 22 управления черпанием, такой как логика, показанная в варианте осуществления по фиг. 3В.Embodiments of the scoop control device are shown in FIG. 3A-3E. The scoop control device may include one or more flexibility control devices 20A (FIG. 3A). Compliance control devices respond to changes in strength by changes in speed. Typically, the flexibility control device seeks to maintain a mechanical compliance relationship between the environment (e.g., bulk rock) and the scoop tool so that the speed of the scoop tool changes to achieve a given reaction force. For example, in one embodiment, the flexibility control device can convert a force signal into a change in bucket movement (for example, a predetermined speed, as shown in FIG. 3C). The sensor signal input to the scoop control device can be one or more parameters selected from the cutting height, angle, predetermined force acting on the boom, characteristics of the throttle controller, preset forces acting on the boom and bucket during scooping, and gain of control devices boom and bucket for compliance, separation state and height and angle of weighing, or may include all of the parameters, including the height of the plunge, the angle, the specified force acting on the boom, the characteristic of the throttle of the regulator, given the forces acting on the boom and the bucket when digging, the gains of the boom and bucket control devices for compliance, the state of separation and the height and angle of the weighing. For example, in one embodiment, with an increase in the force exerted on the bucket, the speed of the bucket is adjusted so that the measured forces are within the specified values. The use of flexibility control devices provides embodiments that are relatively invariant to interactions between the bucket and the bulk of the rock, since they control the force exerted on the bucket and not the position of the bucket. This dynamic control of force is especially desirable for scooping through a pile of rock with random sizes of rock fragments, since it will be difficult to follow predetermined (i.e. static) predetermined paths provided that there are arbitrary obstacles that may exist in a typical rock bulk. The parameters of the compliance control device may include components of the laws of proportional, integral or differential control, and the controller may implement a linear or non-linear control circuit, for example, in accordance with a mathematical operation or function and / or in accordance with a constant. The flexibility control device may be controlled by using scoop control logic 22, such as the logic shown in the embodiment of FIG. 3B.

Активность устройства регулирования по податливости может определяться одним или более параметрами. В одном варианте осуществления данными параметрами являются положение дроссельного регулятора врезания, предусмотренного в автономном погрузочно-транспортном средстве, и заданные значения 12 сил для устройств 20А регулирования по податливости для стрелы и ковша. Однако эффективность экскавации определяется параметрами регулятора и неизвестными параметрами навала породы (в более общем смысле, параметрами окружающей среды). Неизвестные параметры навала породы могут включать, среди прочего, распределение размеров обломков породы, форму навала, параметры породы (форму, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и т.д.), влагосодержание, когезию и угол естественного откоса. На практике было бы нецелесообразно измерять каждый из данных параметров вследствие их количества и вследствие того, что навал породы изменяется столь часто. Несмотря на то, что существуют уравнения для моделирования более однородных материалов, таких как почвы, они, как правило, плохо подходят для моделирования неоднородных и сильно меняющихся целей, таких как навалы отбитой раздробленной породы.The activity of the compliance control device may be determined by one or more parameters. In one embodiment, these parameters are the position of the insertion throttle controller provided in the autonomous truck and the setpoints of 12 forces for the flexibility control devices 20A for the boom and bucket. However, the effectiveness of excavation is determined by the parameters of the regulator and the unknown parameters of the bulk of the rock (in a more general sense, environmental parameters). Unknown rock bulk parameters may include, but are not limited to, the size distribution of rock fragments, the shape of the bulk, rock parameters (shape, Young's modulus, Poisson's ratio, etc.), moisture content, cohesion, and angle of repose. In practice, it would be impractical to measure each of these parameters because of their quantity and because the bulk of the rock changes so often. Although equations exist for modeling more homogeneous materials, such as soils, they are generally poorly suited for modeling heterogeneous and highly changing targets, such as bulk rock of crushed rock.

Устройство регулирования по податливости преодолевает данную проблему, рассматривая навал породы как немоделируемый объект, который обеспечивает изменение сил реакции, когда ковш проходит через навал. Устройство регулирования по податливости использует данные силы для модифицирования движения ковша без четкой информации о характеристиках навала породы. В то время как устройства регулирования податливости работают хорошо, когда параметры устройств регулирования были настроены для текущего состояния навала породы, они могут нуждаться в перенастройке, когда навал породы значительно изменяется. Например, устройство регулирования по податливости, настроенное для навала мокрой породы, может быть слишком «напористым», когда навал высыхает, что приводит к напрасно затраченным усилиям и сниженной эффективности.The flexibility control device overcomes this problem by considering the bulk of the rock as an unmodeled object that provides a change in the reaction forces when the bucket passes through the bulk. The compliance control device uses these forces to modify the movement of the bucket without clear information about the rock bulk characteristics. While malleability control devices work well when the parameters of the malleability controllers have been tuned for the current state of the bulk pile, they may need to be reset when the bulk pile changes significantly. For example, a malleability control device configured for bulk wet rock may be too “pushy” when the bulk dries, resulting in wasted effort and reduced efficiency.

В некоторых применениях или ситуациях исполнительный механизм стрелы может быть использован для измерения силы при черпании и выдачи сигнала датчика, который используется устройством управления/регулирования (например, устройством регулирования по податливости, устройством адаптивного регулирования по податливости) для изменения скорости ковша. В данном случае никакие команды не выдаются исполнительному механизму стрелы, и силы, измеренные в исполнительном механизме стрелы, зависят от взаимодействия между инструментом для черпания и навалом породы. Таким образом, силы реакции, воспринимаемые исполнительным механизмом стрелы, характеризуют взаимодействие между инструментом для черпания и навалом породы. В данном примере исполнительный механизм ковша получает команды от устройства регулирования, и исполнительный механизм стрелы становится приводным элементом, поскольку никакие команды не передаются ему устройством регулирования. В качестве альтернативы или в сочетании с вышеизложенным сигнал датчика может быть получен за счет измерения деформации в приводном элементе, таком как стрела.In some applications or situations, the boom actuator may be used to measure scooping force and provide a sensor signal that is used by a control / regulation device (e.g., a malleability control device, an adaptive malleability control device) to change the bucket speed. In this case, no commands are issued to the boom actuator, and the forces measured in the boom actuator depend on the interaction between the scooping tool and the bulk of the rock. Thus, the reaction forces perceived by the boom actuator characterize the interaction between the scooping tool and the bulk of the rock. In this example, the bucket actuator receives commands from the control device, and the boom actuator becomes the drive element, since no commands are transmitted to it by the control device. Alternatively, or in combination with the foregoing, a sensor signal can be obtained by measuring strain in a drive element, such as an arrow.

Следует понимать, что один или более других элементов автономного погрузочно-транспортного средства (то есть элементы, отличные от стрелы) могут быть использованы вместе с исполнительным механизмом стрелы или вместо исполнительного механизма стрелы для выдачи сигнала (-ов) датчика (-ов) устройству управления и использованы для управления автономным погрузочно-транспортным средством при условии, что подобные один или более других элементов взаимодействуют с соответствующим (соответствующими) датчиком (-ами) для генерирования сигнала (сигналов) датчика (-ов), относящегося (-ихся) к параметру черпания, такому как взаимодействие между инструментом для черпания и навалом породы.It should be understood that one or more other elements of the autonomous loading vehicle (i.e., elements other than the boom) can be used together with the boom actuator or, instead of the boom actuator, to provide the signal (s) of the sensor (s) to the control device and are used to control an autonomous truck, provided that such one or more other elements interact with the corresponding (appropriate) sensor (s) to generate a signal (s taps) of the sensor (s) related to the scooping parameter, such as the interaction between the scooping tool and the bulk of the rock.

В определенных применениях может быть желательно оптимизировать управление автономным погрузочно-транспортным средством для заполнения ковша до уровня меньше максимального. Такой вариант осуществления может, например, обеспечить уменьшение деформации компонентов автономного погрузочно-транспортного средства, в результате чего уменьшается время простоя для технического обслуживания и текущего ремонта и соответствующие затраты. Это может быть обеспечено за счет регулирования полезного груза на основе параметра состояния отрыва или за счет модифицирования такого параметра.In certain applications, it may be desirable to optimize the control of an autonomous truck to fill the bucket to a level less than the maximum. Such an embodiment may, for example, provide a reduction in the deformation of the components of the autonomous truck, resulting in reduced downtime for maintenance and repair and associated costs. This can be achieved by adjusting the payload based on the separation state parameter or by modifying such a parameter.

В применении при разработке месторождений параметры навала породы могут, например, существенно варьироваться от одного черпания к следующему, даже если извлекаемый материал остается материалом того же типа. Было доказано, что регулирование по податливости, подобное описанному в данном документе, легко адаптируется к подобным изменениям; однако значительные изменения в условиях черпания могут привести к необходимости в перенастройке устройства регулирования по податливости. Постоянная настройка устройства регулирования по податливости была бы нецелесообразной или нежелательной. Некоторые варианты осуществления, подобные описанным в данном документе, позволяют избежать проблем настройки за счет включения, по меньшей мере, одного итерационного обучающегося регулятора (ILC) 70, 72, как показано на фиг. 3D и 3Е. Итерационный обучающийся регулятор модифицирует сигналы, поступающие на вход устройства регулирования по податливости, так, чтобы параметры устройства регулирования могли оставаться постоянными при одновременном изменении выходного сигнала устройства регулирования. Например, как показано на фиг. 3D и 3Е, итерационный обучающийся регулятор может модифицировать сигнал датчика, такой как сила, поступающий на вход устройства регулирования по податливости, так, что достигается заданный режим черпания/выемки, при этом одновременно положение дроссельного регулятора врезания и заданные силы остаются такими же. В одном варианте осуществления, например по фиг. 3Е, степень, в которой модифицируются силы, определяются историей отклонений сил из предыдущих попыток черпания.When applied in the development of deposits, the parameters of the bulk of the rock can, for example, vary significantly from one scooping to the next, even if the extracted material remains the same type of material. It has been proven that compliance regulation, such as described herein, is easily adaptable to such changes; however, significant changes in scooping conditions may result in the need to retune the compliance control device. Permanent adjustment of the compliance control device would be impractical or undesirable. Some embodiments, such as those described herein, avoid tuning problems by turning on at least one iterative learning controller (ILC) 70, 72, as shown in FIG. 3D and 3E. The iterative learning controller modifies the signals received at the input of the control device for compliance, so that the parameters of the control device can remain constant while changing the output signal of the control device. For example, as shown in FIG. 3D and 3E, an iterative learning controller can modify the sensor signal, such as the force supplied to the input of the compliance control device, so that a predetermined digging / notching mode is achieved, while simultaneously the position of the throttle infeed regulator and the predetermined forces remain the same. In one embodiment, for example, of FIG. 3E, the extent to which forces are modified is determined by the history of force deviations from previous scooping attempts.

Например, если попытка черпания является более трудной, чем предыдущая попытка, отклонение силы может быть большим и отрицательным. В этом случае большая положительная корректирующая сила будет добавлена ко всем силам, вводимым в устройство регулирования по податливости, и устройство регулирования по податливости будет реагировать более активно. Преимущество итерационного обучающегося регулятора заключается в том, что он обеспечивает возможность реагирования алгоритма на изменение состояния навала породы без необходимости перенастройки (например, выбора констант, которые оптимизируют эксплуатационные характеристики) устройства регулирования по податливости. Данный признак обеспечивает экономию времени и устраняет необходимость в специалисте, который в противном случае понадобился бы для процесса перенастройки.For example, if the scoop attempt is more difficult than the previous attempt, the deviation of the force can be large and negative. In this case, a large positive corrective force will be added to all the forces introduced into the compliance control device, and the compliance control device will react more actively. The advantage of an iterative learning regulator is that it allows the algorithm to respond to a change in the state of bulk rock without the need for reconfiguration (for example, choosing constants that optimize performance) of the compliance control device. This feature saves time and eliminates the need for a specialist who would otherwise be needed for the migration process.

В другом варианте осуществления может быть использовано устройство адаптивного регулирования по податливости. Параметры (например, составляющие закона пропорционального, интегрального или дифференциального регулирования) могут настраиваться или адаптироваться динамически (например, в реальном времени или по существу в реальном времени) для компенсации быстрых изменений характеристик навала породы, таких как жесткость, во время черпания, в результате чего избегают необходимости в моделировании навала породы. Например, устройство адаптивного регулирования по податливости может использовать отклонение при отслеживании силы для динамического регулирования параметров податливости в течение всего черпания в реальном времени. В дополнительном варианте осуществления устройство адаптивного регулирования по податливости может быть использовано вместе с, по меньшей мере, одним итерационным обучающимся регулятором.In another embodiment, an adaptive compliance control device may be used. Parameters (for example, components of the law of proportional, integral or differential regulation) can be adjusted or adapted dynamically (for example, in real time or essentially in real time) to compensate for rapid changes in the bulk characteristics of the rock, such as stiffness, during scooping, resulting in Avoid the need to model bulk rock. For example, an adaptive compliance control device may use force tracking deviation to dynamically control compliance parameters throughout real-time scooping. In a further embodiment, an adaptive compliance control device may be used with at least one iterative learning controller.

Один вариант осуществления устройства управления черпанием, показанного на блок-схеме по фиг. 3D, включает в себя два устройства 20А регулирования по податливости и два итерационных обучающихся регулятора 70, 72. Дополнительный вариант осуществления может также включать в себя устройства управления с заданными сценариями врезания и выхода. Дополнительный вариант осуществления может включать в себя детектор для определения той ситуации, если/когда автономное погрузочно-транспортное средство застрянет. Устройство управления врезанием обеспечивает перемещение исполнительных механизмов стрелы и ковша в положение врезания (например, ковш будет находиться на одном уровне с грунтом и немного выше грунта) посредством использования, например, пропорционального регулятора положения. После этого автономному погрузочно-транспортному средству выдается команда на перемещение по направлению к навалу породы со скоростью, определяемой уставкой дроссельного регулятора врезания, и ковш входит в контактное взаимодействие с навалом породы. Когда измеренные силы превысят заданное значение, устройства регулирования по податливости начнут осуществлять перемещение исполнительных механизмов стрелы и ковша. Когда ковш достигнет своего максимального наклона, устройство управления выходом берет управление на себя. Устройство управления выходом обеспечивает перемещение стрелы и ковша в положение взвешивания (например, ковш полностью наклонен и поднят над навалом породы), используя, например, пропорциональный регулятор положения. Когда материал в ковше будет взвешен, вес, время черпания и работа, выполненная исполнительными механизмами, используются для оценки успеха попытки черпания. Оптимальное черпание обеспечивает максимизацию полезного груза ковша при одновременной минимизации времени черпания и затраченной работы. В одной конфигурации устройства регулирования по податливости и регуляторы положения работают с высокой частотой для выполнения операций черпания, в то время как итерационные обучающиеся регуляторы работают только один раз на цикл черпания.One embodiment of the scoop control device shown in the block diagram of FIG. 3D includes two compliance control devices 20A and two iterative learning controllers 70, 72. An additional embodiment may also include control devices with predetermined plunge and exit scenarios. A further embodiment may include a detector to determine if / when the self-contained truck is stuck. The plunge control device moves the boom and bucket actuators to the plunge position (for example, the bucket will be flush with the ground and slightly above the ground) by using, for example, a proportional position controller. After that, the autonomous loading vehicle is instructed to move towards the bulk of the rock at a speed determined by the setting of the throttle infeed regulator, and the bucket enters into contact with the bulk of the rock. When the measured forces exceed the set value, the compliance control devices will begin to move the boom and bucket actuators. When the bucket reaches its maximum tilt, the output control device takes control. The output control device moves the boom and bucket to the weighing position (for example, the bucket is fully tilted and raised above the bulk of the rock) using, for example, a proportional position controller. When the material in the bucket is weighed, the weight, scooping time and work performed by the actuators are used to measure the success of the scooping attempt. Optimum scooping maximizes bucket payload while minimizing scooping time and work. In one configuration, malleability control devices and position controllers operate at high frequencies to perform scooping operations, while iterative learning controllers operate only once per scooping cycle.

Устройство регулирования по податливости может реализовывать любую математическую зависимость, которая обеспечивает преобразование диапазона отклонений сил в диапазон возможных скоростей исполнительных механизмов. Устройство регулирования по податливости может модифицировать параметр, например, в зависимости от величины принятого сигнала за вычетом заданной величины сигнала. Фиг. 3Е представляет собой блок-схему устройства 20А регулирования по податливости в соответствии с одним вариантом осуществления. Возмущенные силы используются устройством регулирования по податливости для передачи изменений в скоростях исполнительных механизмов стрелы и ковша. Данные скорости интегрируются для получения множества заданных положений для регуляторов 60 положений исполнительных механизмов стрелы и ковша. Заданные положения отслеживаются регуляторами положения для обеспечения желательного изменения длины исполнительного механизма. Изменение длины вызывает перемещение ковша в навал породы, что вызывает изменение сил реакции. Данное изменение силы измеряется датчиками 90 давления и используется для вычисления новых сил 80, действующих на исполнительные механизмы стрелы и ковша. В одном варианте осуществления данные скорректированные силы снова подвергаются возмущению итерационным обучающимся регулятором, предназначенным для регулирования по податливости, перед передачей их снова в устройство регулирования по податливости. Как только попытка черпания будет завершена, суммарное отклонение 85 сил используется для коррекции возмущения сил для следующей попытки черпания, в то время как итерационный обучающийся регулятор, предназначенный для управления дроссельным регулятором врезания, добавляет новое отклонение наклона при врезании к предыдущим отклонениям наклона при врезании, так что может быть вычислено следующее возмущение/изменение для дроссельного регулятора врезания.The control device for compliance can implement any mathematical dependence that provides the conversion of the range of deviations of forces into the range of possible speeds of actuators. The control device for compliance may modify the parameter, for example, depending on the magnitude of the received signal minus a given magnitude of the signal. FIG. 3E is a block diagram of a compliance control device 20A in accordance with one embodiment. The perturbed forces are used by the flexibility control device to transmit changes in the speeds of the boom and bucket actuators. The speed data is integrated to obtain a plurality of preset positions for the position controllers 60 of the boom and bucket actuators. Preset positions are monitored by position adjusters to provide the desired change in the length of the actuator. Changing the length causes the bucket to move into the bulk of the rock, which causes a change in the reaction forces. This change in force is measured by pressure sensors 90 and is used to calculate new forces 80 acting on the actuators of the boom and bucket. In one embodiment, these adjusted forces are again perturbed by an iterative learning controller designed to control compliance, before being transferred back to the compliance control device. As soon as the scooping attempt is completed, a total deviation of 85 forces is used to correct the force disturbance for the next scooping attempt, while the iterative learning controller designed to control the throttle plunge controller adds a new plunge deviation to the previous plunge deviations, so that the following disturbance / change can be calculated for the throttle infeed regulator.

В варианте осуществления по фиг. 3Е итерационный обучающийся регулятор применяет корректировку 87 для положения дроссельного регулятора врезания по умолчанию на основе наклона кривой силы при врезании, полученной из нескольких предыдущих попыток черпания. Другими используемыми параметрами являются заданные силы при черпании. Как показано в вариантах осуществления по фиг. 4А, 4В, 4С и 4D, итерационные обучающиеся регуляторы применяют корректировку 92 для измеренных сил 94 на основе суммарного отклонения 96 сил из нескольких предыдущих попыток черпания. Например, как показано на фиг. 4С, в то время как дроссельный регулятор врезания исходно настроен в соответствии с уставкой, изменение положения дроссельного регулятора врезания осуществляется итерационным обучающимся регулятором для повышения степени постоянства эффективности черпания. На фиг. 4С и 4D исходное увеличение силы для каждой попытки черпания может быть представлено наклоном линии, проходящей через наименьшее измеренное значение силы и наибольшее измеренное значение силы, в течение периода врезания (между врезанием ковша и регулированием по податливости). Данные наклоны кривых сравниваются с идеальным наклоном кривой силы при врезании для вычисления отклонения наклона кривой для каждой попытки черпания. Данные отклонения сохраняются в памяти, и их определенное число n суммируется. Сумма 98 используется итерационным обучающимся регулятором, предназначенным для управления врезанием, для расчета того, как положение дроссельного регулятора врезания должно быть изменено для следующей попытки черпания.In the embodiment of FIG. The 3E iterative learning controller applies a correction 87 to the default position of the throttle plunge controller based on the slope of the plunge force curve obtained from several previous scooping attempts. Other parameters used are the specified forces when scooping. As shown in the embodiments of FIG. 4A, 4B, 4C, and 4D, iterative learning controllers apply correction 92 to measured forces 94 based on a total deviation of 96 forces from several previous scooping attempts. For example, as shown in FIG. 4C, while the insertion throttle controller is initially set in accordance with the setpoint, the position of the insertion throttle controller is changed by an iterative learning controller to increase the degree of constancy of scooping efficiency. In FIG. 4C and 4D, the initial increase in force for each scooping attempt can be represented by the slope of the line passing through the smallest measured value of force and the largest measured value of force during the plunge period (between bucket plunging and compliance adjustment). These slopes are compared with the ideal slope of the plunge force curve to calculate the deviation of the slope of the curve for each scooping attempt. The deviation data is stored in memory, and their specific number n is summed. Sum 98 is used by an iterative learning controller designed to control the plunge, to calculate how the position of the plunge throttle regulator should be changed for the next scoop attempt.

Как показано, например, на фиг. 4А, итерационный обучающийся регулятор может модифицировать входящие силы так, что устройства регулирования по податливости будут реагировать более активно. Например, фиг. 4С и 4D показывают, что итерационные обучающиеся регуляторы увеличивают заданное сечение дроссельного регулятора врезания и искусственно увеличивают входящие силы. Увеличенные значения обеспечивают «внедрение» автономного погрузочно-транспортного средства в навал породы с более высокой скоростью и более быстрый наклон и подъем ковша. В данных примерах увеличение скоростей врезания, стрелы и ковша обеспечивает увеличение общей активности устройства управления черпанием и уменьшение изменчивости черпания по сравнению с использованием параметров, полученных от навала породы, предназначенного для обучения.As shown, for example, in FIG. 4A, an iterative learning controller can modify the input forces so that the compliance control devices respond more actively. For example, FIG. 4C and 4D show that iterative learning regulators increase a given cross section of a throttle infeed regulator and artificially increase the input forces. Increased values provide for the "introduction" of an autonomous loading vehicle into the bulk pile at a higher speed and faster tilt and lift of the bucket. In these examples, an increase in the speed of plunge, boom and bucket provides an increase in the overall activity of the scoop control device and a decrease in scooping variability compared to using parameters obtained from a pile of rock intended for training.

Варианты осуществления устройства управления черпанием могут быть реализованы на аналоговой и/или цифровой (аппаратной/программной) платформах. Определенные реализации могут быть предусмотрены для совместимости с существующими системами управления, автономными погрузочно-транспортными средствами, датчиками и т.д., такими, какие могут потребоваться для модернизации или совершенствования существующих систем и автономных погрузочно-транспортных средств. Например, устройство управления черпанием может быть реализовано в целом или частично посредством использования дискретных элементов, посредством использования цифровой технологии (например, в виде цифрового сигнального процессора (DSP), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или проблемно-ориентированной/прикладной интегральной схемы (ASIC)) или использования их комбинаций. Один или более компонентов устройства управления черпанием могут быть реализованы в виде алгоритма посредством использования соответствующего языка аппаратных средств, например, такого как язык описания аппаратного обеспечения (VHDL) на быстродействующих/сверхскоростных интегральных схемах (VHSIC), язык межрегистровых пересылок (RTL) или Verilog. Такой алгоритм может быть реализован, например, в устройстве на базе программируемой вентильной матрицы (FPGA) или проблемно-ориентированной/прикладной интегральной схемы (ASIC) или другом пригодном логическом устройстве. Некоторые варианты осуществления и реализации могут включать в себя один или более датчиков или измерительных преобразователей.Embodiments of a scoop control device may be implemented on analog and / or digital (hardware / software) platforms. Certain implementations may be provided for compatibility with existing control systems, autonomous loading vehicles, sensors, etc., such as may be necessary to modernize or improve existing systems and autonomous loading vehicles. For example, a scoop control device can be implemented in whole or in part through the use of discrete elements, through the use of digital technology (for example, in the form of a digital signal processor (DSP), programmable gate arrays (FPGA) or problem-oriented / application integrated circuit (ASIC) ) or the use of their combinations. One or more components of the scoop control device may be implemented as an algorithm by using an appropriate hardware language, such as for example High Definition / High Speed Integrated Circuits (VHSL) Hardware Description Language, Inter-Register Transfer Language (RTL), or Verilog. Such an algorithm can be implemented, for example, in a device based on a programmable gate array (FPGA) or a problem-oriented / applied integrated circuit (ASIC) or other suitable logic device. Some embodiments and implementations may include one or more sensors or transducers.

Варианты осуществления будут описаны дополнительно посредством нижеследующих неограничивающих примеров.Embodiments will be further described by way of the following non-limiting examples.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Данный пример иллюстрирует проектирование и испытание в условиях эксплуатации одного варианта осуществления алгоритма загрузки на основе регулирования по податливости с использованием сил, измеренных при взаимодействиях ковша и породы, для модифицирования скорости ковша во время черпания. В данном примере алгоритм погрузки (показанный ниже) имеет три части, соответствующие трем фазам черпания. Три фазы черпания, а именно врезание, черпание и отрыв, показаны схематически соответственно на фиг. 1В, 1С и 1D.This example illustrates the design and on-site testing of one embodiment of a loading algorithm based on flexibility control using forces measured during bucket-rock interactions to modify the bucket speed during scooping. In this example, the loading algorithm (shown below) has three parts corresponding to the three phases of scooping. Three phases of scooping, namely plunging, scooping and tearing, are shown schematically in FIG. 1B, 1C and 1D.

АЛГОРИТМ ПОГРУЗКИLOAD ALGORITHM

1: one: procedure ВРЕЗАНИЕ (положение, сила)procedure INJECTION (position, strength) 2: 2: while не в положении врезания dowhile not in the plunge position do 3: 3: пропорциональный регулятор обеспечивает
перемещение стрелы и ковша
proportional regulator provides
boom and bucket movement
4: four: end whileend while 5: 5: while меньше заданной силы врезания dowhile less than the specified plunge force do 6: 6: двигаться впередmove forward 7: 7: end whileend while 8: 8: end procedureend procedure 9: 9: procedure ЧЕРПАНИЕ (силы, удлинения)procedure SCRATCHING (forces, extensions) 10: 10: while нет состояния отрыва и нет застревания dowhile there is no separation state and no jam do 11: eleven: продолжать движение в навалkeep moving in bulk 12: 12: устройства регулирования по податливости
регулируют скорость исполнительных механизмов
flexibility control devices
adjust the speed of actuators
13: 13: end whileend while 14: fourteen: while есть застревание dowhile there is a do 15: fifteen: переключить на нейтральswitch to neutral 16: 16: ожидатьexpect 17: 17: переключить на движение впередswitch to forward 18: eighteen: end whileend while 19: 19: end procedureend procedure 20: twenty: procedure ОТРЫВ (положение)procedure PERFORMANCE (position) 21: 21: while не в положении взвешивания dowhile not in do position 22: 22: пропорциональный регулятор обеспечивает
перемещение стрелы и ковша
proportional regulator provides
boom and bucket movement
23: 23: end whileend while 24: 24: ожидать установившегося состоянияexpect steady state 25: 25: взвесить полезный груз в ковшеweigh the payload in the bucket 26: 26: end procedureend procedure

Фаза врезания показана на фиг. 1В. Фаза врезания заканчивается, когда ковш находится в положении врезания, и движение автономного погрузочно-транспортного средства вперед вызывает увеличение сил реакции породы, действующих на ковш, до значений, превышающих заданное значение. Во время фазы черпания (фиг. 1С) устройство регулирования по податливости обеспечивает наклон ковша вверх или вниз для поддержания заданной силы реакции, в то время как стрела используется только для измерения сил реакции при черпании. Фаза отрыва (фиг. 1D) начинается, когда ковш будет полностью наклонен, и заканчивается, когда ковш находится в положении взвешивания. Устройство регулирования по податливости представляет собой часть алгоритма, который управляет движением ковша через навал породы. Устройство регулирования по податливости использует расхождение между измеренными силами реакции при черпании и заданной силой при черпании для изменения скорости исполнительного механизма ковша. Обобщенная блок-схема для устройства регулирования по податливости показана на фиг. 3С. В то время как любой контроллер С может быть использован для преобразования отклонения сил в скорости исполнительных механизмов, устройство регулирования по податливости в данном примере является односторонним и пропорциональным, так чтоThe insertion phase is shown in FIG. 1B. The insertion phase ends when the bucket is in the insertion position, and moving the autonomous loading vehicle forward causes an increase in the reaction forces of the rock acting on the bucket to values exceeding a predetermined value. During the scooping phase (Fig. 1C), the flexibility control device tilts the bucket up or down to maintain a given reaction force, while the boom is used only to measure the reaction forces when scooping. The separation phase (FIG. 1D) begins when the bucket is fully tilted and ends when the bucket is in the weighing position. A compliance control device is part of an algorithm that controls the movement of a bucket through a pile of rock. The pliability control device uses the discrepancy between the measured reaction forces when scooping and the predetermined force when scooping to change the speed of the bucket actuator. A generalized block diagram for a compliance control device is shown in FIG. 3C. While any controller C can be used to convert force deviations into actuator speeds, the flexibility control device in this example is one-way and proportional, so

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

где VA – скорость исполнительного механизма, kA>0 - пропорциональный коэффициент усиления (при регулировании по податливости), и отклонение силы задано заданной силой fT за вычетом силы fS реакции при черпании. Для данного погрузчика и навала породы величина fr была задана равной 80 кН, в то время как kA был задан равным 1,1×10-7. Данные значения были определены экспериментально путем их корректировки до тех пор, пока масса полезного груза в ковше не стала большой и постоянной. Значения также могут быть определены при использовании способов настройки в автономном режиме для устройства регулирования по податливости, при этом значения вычисляются на основе известных параметров транспортного средства и средней жесткости навала породы. Устройство регулирования было ограничено выполнением только положительных изменений скорости ковша (то есть был разрешен только наклон вверх). В данном примере это ограничение было наложено так, что никакая энергия не тратилась на придавливание породы к нижней стороне ковша (и на поддержание привода колес автономного погрузочно-транспортного средства). Однако данное ограничение не всегда является необходимым и может быть исключено в других вариантах осуществления.where V A is the speed of the actuator, k A > 0 is the proportional gain (for compliance adjustment), and the deviation of the force is given by the specified force f T minus the reaction force f S when scooping. For this loader and bulk rock, fr was set to 80 kN, while k A was set to 1.1 × 10 -7 . These values were determined experimentally by adjusting them until the mass of the payload in the bucket became large and constant. Values can also be determined using off-line tuning methods for the compliance control device, wherein the values are calculated based on known vehicle parameters and average rock hardness. The control device was limited to making only positive changes to the bucket speed (that is, only tilt up was allowed). In this example, this restriction was imposed so that no energy was expended on crushing the rock to the underside of the bucket (and maintaining the wheel drive of the autonomous truck). However, this limitation is not always necessary and may be excluded in other embodiments.

Команды для приводного механизма были заданы такими, что погрузчик приводился в движение прямо в навал породы с постоянной скоростью. Положение врезания было выбрано таким, что ковш скреб по асфальтовому основанию для гарантирования проникновения ковша в навал породы при врезании. Комбинация команд для приводного механизма и положения врезания приводила к по существу постоянной глубине проникновения. После врезания дроссельный регулятор переводили в полностью открытое положение для максимизации скорости и мощности исполнительного механизма ковша, в то время как тягу для движения вперед/прямую тягу ограничивали путем применения частичного торможения. Степень торможения была задана такой, что прямая тяга обуславливала тенденцию к увеличению сил, действующих на исполнительные механизмы, что приводило к попыткам устройств регулирования по податливости уменьшить силы за счет наклона назад. Прямая тяга имеет тенденцию к «смещению» устройства регулирования к состоянию отрыва, что гарантирует то, что черпание завершится до того, как силы, действующие на ковш, увеличатся до значений, достаточных для преодоления допустимой нагрузки на исполнительные механизмы.Commands for the drive mechanism were set such that the loader was driven directly into the bulk rock at a constant speed. The insertion position was chosen so that the bucket scrapped along the asphalt base to guarantee the penetration of the bucket into the rock bulk during insertion. The combination of commands for the drive mechanism and the insertion position resulted in a substantially constant penetration depth. After insertion, the throttle controller was moved to the fully open position to maximize the speed and power of the bucket actuator, while the forward thrust / forward thrust was limited by applying partial braking. The degree of braking was set such that the direct thrust caused a tendency to increase the forces acting on the actuators, which led to attempts by the flexibility control devices to reduce the forces due to the backward inclination. Direct thrust tends to “shift” the control device toward the separation state, which ensures that the scooping is completed before the forces acting on the bucket increase to values sufficient to overcome the allowable load on the actuators.

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХDEVICE AND METHOD OF TESTS IN PRODUCTION CONDITIONS

Автоматизированный наземный погрузчик с грузоподъемностью 1 тонна и навал отбитой взрывом породы, представляющей собой известняк, были использованы для испытания и настройки алгоритма погрузки. Погрузчик представлял собой погрузчик Kubota R250s, который был дооснащен для автоматизации путем добавления датчиков, исполнительных механизмов и бортовых компьютерных систем. Для данного примера были использованы только датчики выдвижения стрелы и ковша и датчики давления. Удлинения исполнительных механизмов стрелы и ковша измеряли при 10 Гц посредством изготовленного на заказ датчика на эффекте Холла. Каждый датчик выдвижения/удлинения содержал два бесконтактных IP69 кодовых датчика линейного перемещения модели Honeywall SPSL225, смонтированных в изготовленном на заказ корпусе. Два датчика давления модели Measurement Specialities MSP-400 были установлены в отверстиях штока и цилиндра каждого исполнительного механизма так, что можно было рассчитать результирующую силу, действующую на исполнительные механизмы. Прием данных от датчиков давления осуществлялся при 107 Гц посредством одной платы Arduino Uno. Сообщения об удлинении исполнительного механизма и давлении, генерируемые платой Arduino Uno, передавались в центральный компьютер по сети Robot Operating System (ROS) Electric. Центральный компьютер представлял собой персональный компьютер Mini-ITX с 64-битовым процессором Intel Core i5 для работы под Ubuntu 11.10 и ROS Electric. Центральный компьютер использовал сеть ROS для публикации и подписки на информационные файлы по беспроводной сети. Алгоритм автономной погрузки работал на отдельном лэптопе с 64-битовым процессором Intel Core i5 (для работы под Ubuntu 11.10 и ROS Electric), соединенном с беспроводной сетью. Данный лэптоп также использовался для сбора данных.An automated ground loader with a lifting capacity of 1 ton and a pile of rock repelled by limestone, were used to test and configure the loading algorithm. The loader was a Kubota R250s loader, which was retrofitted for automation by adding sensors, actuators and on-board computer systems. For this example, only boom and bucket extension sensors and pressure sensors were used. The extension of the boom and bucket actuators was measured at 10 Hz using a custom Hall effect sensor. Each extension / extension sensor contained two Honeywell SPSL225 non-contact IP69 linear encoder encoders mounted in a custom housing. Two pressure sensors of the Measurement Specialties MSP-400 model were installed in the holes of the stem and cylinder of each actuator so that the resulting force acting on the actuators could be calculated. Data from pressure sensors was received at 107 Hz using one Arduino Uno board. Messages about actuator extension and pressure generated by the Arduino Uno board were transmitted to the central computer via the Robot Operating System (ROS) Electric network. The central computer was a Mini-ITX personal computer with a 64-bit Intel Core i5 processor for operation under Ubuntu 11.10 and ROS Electric. The central computer used the ROS network to publish and subscribe to information files wirelessly. The autonomous loading algorithm worked on a separate laptop with a 64-bit Intel Core i5 processor (for working under Ubuntu 11.10 and ROS Electric) connected to a wireless network. This laptop was also used to collect data.

В испытаниях сначала использовалось устройство регулирования с полным насыщением, после чего использовалось ненасыщенное устройство регулирования по податливости. Одна цель данных испытаний состояла в определении разницы между наклоном при максимальной скорости и использованием устройства регулирования по податливости для согласования скорости наклона с измеренными силами реакции. Как только алгоритм погрузки был настроен для данного погрузчика и навала породы, различные параметры алгоритма погрузки поддерживались постоянными для попыток черпания, проиллюстрированных на графике по фиг. 5.In the tests, the full saturation control device was first used, after which the unsaturated compliance control device was used. One purpose of these tests was to determine the difference between the incline at maximum speed and the use of a compliance control device to match the incline speed with the measured reaction forces. Once the loading algorithm was set up for a given loader and bulk rock, various parameters of the loading algorithm were kept constant for scooping attempts, illustrated in the graph of FIG. 5.

Каждая попытка черпания начиналась посредством перемещения погрузчика при ручном управлении в положение перед навалом породы. Алгоритм погрузки «брал на себя» управления погрузчиком для врезания, черпания и взвешивания. Погрузчик оставляли в положении взвешивания на 5 секунд для обеспечения возможности прекращения движения ковша и полезного груза. Массу mp полезного груза рассчитывали, используя уравнение (2) и силы fboom, действующей на стрелу в положении взвешивания. Уравнение (2) было определено экспериментально посредством калибровки погрузчика с использованием известных масс.Each scooping attempt began by moving the loader manually in the position in front of the bulk of the rock. The loading algorithm "took over" the control of the loader for cutting, scooping and weighing. The loader was left in the weighing position for 5 seconds to allow the bucket and payload to stop moving. The payload mass mp was calculated using equation (2) and the force f boom acting on the boom in the weighing position. Equation (2) was determined experimentally by calibrating the loader using known masses.

m p = A o o m 3,9 × IP 4 51 ,8

Figure 00000002
(2) m p = A o o m - 3.9 × IP four 51 ,8
Figure 00000002
(2)

Объем породы в ковше также проверяли путем использования видеотрансляции от беспроводной рабочей станции. Затем полезный груз сбрасывали посредством ручного управления, и погрузчик снова размещали в положении перед навалом породы.Rock volume in the bucket was also checked by using video broadcast from a wireless workstation. Then the payload was dumped by manual control, and the loader was again placed in a position in front of the bulk of the rock.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВEXPERIMENTAL RESULTS

Были сделаны всего 57 попыток черпания, и эффективности черпания для каждого черпания показаны на фиг. 5. Из них 23 попытки черпания были выполнены посредством наклона ковша при максимальной скорости после врезания («насыщенные»/предельные черпания), и 21 попытка черпания была выполнена посредством использования устройства пропорционального (Р) регулирования по податливости, и 13 попыток черпания были выполнены посредством использования устройства пропорционально-интегрального (PI) регулирования по податливости для согласования скорости ковша с измеренными силами реакции (регулируемые черпания). Пять «насыщенных» черпаний, два черпания при пропорциональном регулировании и два черпания при пропорционально-интегральном регулировании не удались, поскольку силы врезания были недостаточными для того, чтобы устройства регулирования по податливости с насыщением или без насыщения взяли на себя управление черпанием. «Насыщенное» черпание 18 (SI8) и черпание 11 при пропорциональном регулировании (РI1) заняли на 30 секунд больше по сравнению со средним значением соответственно вследствие проблем с беспроводной сетью и малым врезанием в навал породы. Черпания, регулируемые устройством пропорционально-интегрального регулирования, обеспечили увеличение полезного груза на 9% и заняли на 2 с больше, чем черпания при полном насыщении. Показаны попытки черпания при среднем насыщении (SI 1), пропорциональном регулировании (Р7) и пропорционально-интегральном регулировании (PI68), за которыми следуют медленные черпания (SI 8 и РI 1), черпание (PI71) при большой работе и два неудавшихся черпания (S8 и Р6).A total of 57 scooping attempts were made, and the scooping efficiency for each scooping is shown in FIG. 5. Of these, 23 scooping attempts were made by tilting the bucket at maximum speed after plunging (“saturated” / maximum scooping), and 21 scooping attempts were made using a proportional (P) pliability control device, and 13 scooping attempts were made by the use of a proportional-integral (PI) flexibility control device to match the bucket speed with the measured reaction forces (adjustable scoops). Five “saturated” scoops, two scoops with proportional control and two scoops with proportional-integral control failed because the cutting forces were insufficient so that the compliance control devices with or without saturation took control of scooping. The “saturated” scooping 18 (SI8) and scooping 11 with proportional control (PI1) took 30 seconds more compared to the average value, respectively, due to problems with the wireless network and small penetration into the rock pile. Scoops, regulated by the proportional-integral control device, provided a 9% increase in payload and took 2 s more than scoops when fully saturated. Shooting attempts are shown with medium saturation (SI 1), proportional control (P7) and proportional-integral control (PI68), followed by slow scoops (SI 8 and PI 1), scooping (PI71) during heavy work and two failed scoops ( S8 and P6).

При учете положений исполнительных механизмов, команд управления клапанами (на основе положений клапанов) и сил, действующих на исполнительные механизмы, для номинальных черпаний (SI 1 и Р7) клапаны на погрузчике имеют зону нечувствительности между ±0,5. Никакая текучая среда не могла проходить в исполнительные механизмы при любых положениях управляемых клапанов в пределах зоны нечувствительности, следовательно, любая команда в пределах зоны нечувствительности может рассматриваться как нулевое смещение клапана (закрытый клапан). «Насыщенное» черпание вызывает наклон ковша при максимальной скорости, и силы сильно колеблются. При регулируемом черпании устройство регулирования по податливости изменяет скорость наклона в зависимости от изменяющихся сил, что приводит к менее резким изменениям сил.When considering the positions of actuators, valve control commands (based on valve positions) and the forces acting on the actuators, for rated scoops (SI 1 and P7), the valves on the loader have a dead zone between ± 0.5. No fluid could pass into the actuators at any position of the controlled valves within the dead zone, therefore, any command within the dead zone can be considered as a zero valve offset (closed valve). “Rich” scooping causes the bucket to tilt at maximum speed, and forces fluctuate greatly. With adjustable scooping, the flexibility control device changes the inclination speed depending on the changing forces, which leads to less abrupt changes in the forces.

Для медленных черпаний (SI 8 и РI 1) отсутствие реакции исполнительного механизма на команды при полностью открытом клапане и большие силы (значительно превышающие заданные силы как при врезании, так и при черпании) при попытке SI8 указывали на проблему сетевой связи между компьютером погрузчика и лэптопом, на котором работает алгоритм погрузки. Профиль сил показывает уровень силы, приложенной к навалу посредством приводного механизма, когда ковш прекращает движение, и конечная масса полезного груза показывает, что ковш был заполнен к концу черпания. Попытка PI1 является более интересной, поскольку силы очень близки к заданной силе 80 кН в течение всего черпания. Когда силы увеличиваются до значений, превышающих заданные, устройство регулирования по податливости обеспечивает наклон ковша, что вызывает уменьшение сил и обеспечивает возможность проникновения транспортного средства глубже в навал. Когда погрузчик останавливается у навала, силы увеличиваются, и передается другая команда на наклон.For slow scoops (SI 8 and PI 1), the lack of reaction of the actuator to commands with the valve fully open and the large forces (significantly exceeding the set forces both when plunging and scooping) when trying SI8 indicated a network communication problem between the loader computer and the laptop on which the loading algorithm works. The force profile shows the level of force applied to the bulk by means of a drive mechanism when the bucket stops moving, and the final payload mass indicates that the bucket was full by the end of the scoop. The attempt of PI1 is more interesting, since the forces are very close to the given force of 80 kN during the whole scooping. When the forces increase to values exceeding the set values, the flexibility control device tilts the bucket, which causes a decrease in forces and allows the vehicle to penetrate deeper into the bulk. When the truck stops at the bulk, the forces increase and another tilt command is transmitted.

Ретроспективные данные по командам и силам для неудавшихся черпаний (S8 и Р6) показывают, что силы никогда не увеличивались до значений, превышающих силу врезания, так что устройство регулирования ковша никогда не приводилось в действие, и черпания не удались. Скорее всего, силы были малыми вследствие того, что ковш ударялся о грунт и имела место обезгрузка передних колес. Обезгрузка передних колес уменьшает тягу и силы реакции при черпании.Retrospective data on commands and forces for failed scoops (S8 and P6) show that the forces never increased to values exceeding the plunging force, so that the bucket control device was never actuated and the scoops failed. Most likely, the forces were small due to the fact that the bucket hit the ground and the front wheels were unloaded. Unloading the front wheels reduces traction and reaction forces when scooping.

Работа и время черпания были рассчитаны между врезанием (после достижения заданной силы врезания) и отрывом (когда ковш наклоняется после состояния отрыва). «Мгновенная» работа (используется только текущее измеренное значение силы) была рассчитана путем использования уравнения (3), в котором Wd представляет собой работу, выполняемую исполнительными механизмами, и Fh и FC представляют собой силы при подъеме и наклоне соответственно в исполнительных механизмах стрелы и ковша, и dh и dC представляют собой смещения для каждого исполнительного механизма. Пусть n представляет собой общее число показаний датчиков и пусть подстрочный индекс i обозначает временной индекс, связанный с каждым показанием датчика. Таким образом, мгновенная работа была рассчитана как:Work and scooping time were calculated between plunging (after reaching a predetermined plunging force) and detachment (when the bucket tilts after the detachment state). “Instant” work (only the current measured value of the force is used) was calculated using equation (3), in which Wd represents the work performed by the actuators, and Fh and F C represent the forces when lifting and tilting, respectively, in the actuators of the boom and bucket, and dh and d C represent offsets for each actuator. Let n be the total number of sensor readings and let the subscript i denote the time index associated with each sensor read. Thus, instant work was calculated as:

W d = 1 2 i = 1 n 1 [ F h , i | d h , i d h , i + 1 | + F c , i | d c , i d c , i + 1 | ]

Figure 00000003
(3) W d = one 2 i = one n - one [ F h , i | | | d h , i - d h , i + one | | | + F c , i | | | d c , i - d c , i + one | | | ]
Figure 00000003
(3)

Средние значения эффективности черпания приведены в Таблице 1 как для «насыщенных» черпаний, так и для черпаний при пропорциональном регулировании. Время черпания резко увеличивалось, когда управление ковшом осуществлялось посредством устройства пропорционального регулирования по податливости, по сравнению с тем, когда ковш перемещался при его максимальной скорости. Однако все регулируемые черпания были более согласованными, чем «насыщенные» черпания, и масса полезного груза увеличилась на 10%.The average values of the scooping efficiency are shown in Table 1 for both “saturated” scoops and for scooping with proportional control. The scooping time increased sharply when the bucket was controlled by means of a proportional control device for compliance, compared to when the bucket was moved at its maximum speed. However, all regulated scoops were more consistent than “saturated” scoops, and the payload mass increased by 10%.

ТАБЛИЦА 1TABLE 1 Средние значения эффективности «насыщенных» черпаний и черпаний при пропорциональном регулированииAverage values of the efficiency of “saturated” scoops and scoops with proportional control εd ε d «Насыщенные» “Saturated” РегулируемыеAdjustable РазницаDifference td [с]
Wd [Н м]
Md [кг]
t d [s]
W d [N m]
M d [kg]
7,0±12,3
729±176
654±384
7.0 ± 12.3
729 ± 176
654 ± 384
24,3±11,2
444±107
721±170
24.3 ± 11.2
444 ± 107
721 ± 170
+247%
-61%
+10%
+ 247%
-61%
+ 10%

Интегральная работа была рассчитана путем использования уравнения (4), в котором используются как текущее показание силы, так и последнее показание силы в уравнении интегральной работы:The integral work was calculated by using equation (4), which uses both the current force reading and the last force reading in the integral work equation:

W d = 1 2 i = l n 1 [ ( F h , i + F h , i + 1 ) | d h , i d i , i + 1 | + ( F c , i + F c , i + 1 ) | d c , i d c , i + 1 | ]

Figure 00000004
(4) W d = one 2 i = l n - one [ ( F h , i + F h , i + one ) | | | d h , i - d i , i + one | | | + ( F c , i + F c , i + one ) | | | d c , i - d c , i + one | | | ]
Figure 00000004
(four)

Результаты представлены в Таблице 2.The results are presented in Table 2.

ТАБЛИЦА 2TABLE 2 Средние значения эффективности «насыщенных» черпаний и черпаний при пропорциональном и пропорционально-интегральном регулированииAverage values of the efficiency of “saturated” scoops and scoops with proportional and proportional-integral regulation Все черпанияAll scoops εd ε d «Насыщенные» “Saturated” Разница Difference Устройство пропорционального регулирования Proportional control device Разница Difference Устройство пропорционально-интегрального регулирования Proportional-integral control device td [с]
Wd [Н м]
Md [кг]
t d [s]
W d [N m]
M d [kg]
6,5+12,1
24458±8495
721+326
6.5 + 12.1
24458 ± 8495
721 + 326
+277%
+15%
0,2%
+ 277%
+ 15%
0.2%
24,5+11,3
28145+6711
719±170
24.5 + 11.3
28145 + 6711
719 ± 170
-33%
-3%
+10%
-33%
-3%
+ 10%
8,1+5,0
27287+14511
792+335
8.1 + 5.0
27287 + 14511
792 + 335
Без неудавшихся черпаний No failed scoops td [с]
Wd [Н м]
Md [кг]
t d [s]
W d [N m]
M d [kg]
6,2+12,6
25658±8697
784+254
6.2 + 12.6
25658 ± 8697
784 + 254
+315%
+15%
0,2%
+ 315%
+ 15%
0.2%
25,5±10,1
29551±1929
755+40
25.5 ± 10.1
29551 ± 1929
755 + 40
-37%
+8%
+22%
-37%
+ 8%
+ 22%
9,0+3,8
32246+8760
924+85
9.0 + 3.8
32246 + 8760
924 + 85

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Ключевые параметры для фаз врезания и черпания, выполняемых автономным погрузочно-транспортным средством, могут быть идентифицированы как положение дроссельного регулятора врезания и заданные силы, действующие на стрелу и ковш. Заданные профили сил, такие как показанные на фиг. 6А и 6В, могут быть использованы в качестве основы для разделения итерационного обучающегося регулятора для управления погрузкой на две части: итерационный обучающийся регулятор для управления врезанием, который управляет дроссельным регулятором врезания, и итерационный обучающийся регулятор для устройства регулирования по податливости, который модифицирует измеренные силы, вводимые в устройства регулирования по податливости.Key parameters for the insertion and scooping phases performed by the autonomous material handling vehicle can be identified as the position of the insertion throttle controller and the predetermined forces acting on the boom and bucket. Target force profiles, such as those shown in FIG. 6A and 6B can be used as a basis for dividing an iterative learning regulator to control loading into two parts: an iterative learning regulator for plunge control, which controls the throttle plunging regulator, and an iterative learning regulator for a pliability control device that modifies the measured forces, introduced into the compliance control devices.

ИТЕРАЦИОННЫЙ ОБУЧАЮЩИЙСЯ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВРЕЗАНИЕМITERATIVE TRAINING CONTROLLER FOR CUTTING CONTROL

Итерационный обучающийся регулятор для управления врезанием сравнивал наклон профиля сил при врезании, действующих на стрелу, с наклоном заданного профиля сил при врезании, как показано на фиг. 7. Увеличение сил до значений менее 100 кН/с показывает, что навал породы создал меньшее сопротивление по сравнению с навалом породы, предназначенным для обучения, в то время как увеличение сил до значений выше данного заданного значения указывает на навал с более высоким сопротивлением. Коррекция для навала с меньшим сопротивлением может быть обеспечена путем регулирования дроссельного регулятора врезания в соответствии с зависимостью, показанной в уравнении 5.The iterative learning controller for plunge control compared the slope of the plunge force profile acting on the boom with the slope of the set plunge force profile, as shown in FIG. 7. An increase in forces to values less than 100 kN / s indicates that the bulk of the rock created less resistance compared to the bulk of the rock intended for training, while an increase in forces to values above this specified value indicates a bulk with higher resistance. Correction for bulk with lower resistance can be achieved by adjusting the throttle infeed regulator in accordance with the relationship shown in equation 5.

CДроссельный регулятор врезания= Γ в р е з а н и е i = 1 n τ y 3 / 4 * e 3 / 4

Figure 00000005
наклон при врезании (5)C Insertion throttle control = Γ at R e s but n and e i = one n τ y 3 / four * e 3 / four
Figure 00000005
insertion angle (5)

В уравнении (5) Γ врезание представляет собой любое заданное устройство регулирования, которое преобразует отклонение енаклон при врезании в приращение открытия дроссельного регулятора, упоминаемое как корректировка СДроссельный регулятор врезания для дроссельного регулятора врезания. Самое простое устройство регулирования представляет собой устройство пропорционального регулирования врезания, которое осуществляет линейное преобразование отклонения наклона профиля в корректирующее приращение открытия дроссельного регулятора. i представляет собой число циклов черпания, подлежащих рассмотрению, wi - возможный вес, присваиваемый каждому отклонению наклона профиля при врезании. Данное значение веса может быть использовано для смещения корректировки к заданному множеству показаний отклонений наклона профиля при врезании. Например, самые последние отклонения наклона профиля при врезании, вероятно, лучше всего характеризуют текущее состояние навала породы. Например, вес, который экспоненциально уменьшается относительно i, может быть использован для присваивания наибольших весов самым последним испытаниям.In equation (5), Γ insertion is any given control device that converts the deviation e of the incline during insertion into the opening increment of the throttle controller, referred to as correction C The insertion throttle controller for the insertion throttle controller. The simplest control device is a proportional infeed control device that linearly converts the inclination of the profile into the corrective increment of opening the throttle controller. i represents the number of digging cycles to be considered, w i is the possible weight assigned to each deviation of the profile inclination during insertion. This weight value can be used to offset the correction to a given set of indications of deviations of the slope of the profile during insertion. For example, the most recent deviations of the slope of the profile during insertion are probably the best way to characterize the current state of bulk rock. For example, a weight that decreases exponentially with respect to i can be used to assign the largest weights to the most recent tests.

Уравнение 6 показывает конкретный пример итерационного обучающегося регулятора для управления врезанием, в котором отклонения наклона профиля для пяти попыток черпания умножаются на экспоненциально уменьшающийся вес и суммируются перед умножением на пропорциональный коэффициент усиления при врезании.Equation 6 shows a specific example of an iterative learning controller for plunge control, in which the profile deviations for five scoop attempts are multiplied by an exponentially decreasing weight and are summed before multiplication by a proportional plunge gain.

CДроссельный регулятор врезания = γ в р е з а н и е i = 1 5 1 i 2 e i

Figure 00000006
наклон при врезании (6)C Insertion throttle control = γ at R e s but n and e i = one 5 one i 2 e i
Figure 00000006
insertion angle (6)

После пяти дополнительных попыток врезания начальная корректировка будет забыта, и текущая корректировка будет базироваться на пяти более поздних наклонах профиля при врезании. Аналогичный итерационный обучающийся регулятор используется для применения корректировки для измеренных сил, вводимых в устройства регулирования по податливости.After five additional plunge attempts, the initial adjustment will be forgotten, and the current adjustment will be based on five later profile tilts during insertion. A similar iterative learning controller is used to apply corrections to the measured forces input to the compliance control devices.

ИТЕРАЦИОННЫЙ ОБУЧАЮЩИЙСЯ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПО ПОДАТЛИВОСТИITERATIVE TRAINING REGULATOR FOR RESISTANCE

Итерационный обучающийся регулятор для регулирования по податливости сравнивает рассчитанные силы с заданными силами и использует результат для модифицирования сил, используемых устройствами регулирования по податливости. Приведенный в качестве примера профиль сил показан на фиг. 8. Суммарное расхождение eF Net между измеренными силами и заданными силами вычисляют, используя уравнение 7.The iterative learning regulator for compliance control compares the calculated forces with the given forces and uses the result to modify the forces used by the compliance control devices. An exemplary force profile is shown in FIG. 8. The total discrepancy e F Net between the measured forces and the given forces is calculated using equation 7.

e F Net = t н а ч а л о t к о н е ц ( F З а д а н н а я F И з м е р е н н а я ) d t

Figure 00000007
(7) e F Net = t n but h but l about t to about n e c ( F 3 but d but n n but I am - F AND s m e R e n n but I am ) d t
Figure 00000007
(7)

И в данном случае интеграл разности сил (FЗаданная – FИзмеренная) берется по продолжительности черпания между tначало и tконец. Корректировка СИзмеренные силы измеренных сил, определяемая итерационным обучающимся регулятором для регулирования по податливости, рассчитывается с использованием уравнения 8.And in this case, the integral of the force difference (F Preset - F Measured ) is taken according to the duration of the scooping between t beginning and t end . Correction C The measured forces of the measured forces, determined by the iterative learning controller for compliance control, are calculated using equation 8.

СИзмеренные силы = i = 1 5 1 i 2

Figure 00000008
⋅ ϒподатливостьe F Net (8)C Measured forces = i = one 5 one i 2
Figure 00000008
⋅ ϒ compliancee F Net (8)

И в данном случае экспоненциально затухающий член используется для смещения корректировки к пяти самым последним попыткам черпания, но может быть учтено любое число попыток черпания, и все они могут иметь равный вес. ϒподатливость представляет собой коэффициент усиления итерационного обучающегося регулятора для регулирования по податливости. Любой обычный контроллер/регулятор с коэффициентом усиления ϒподатливость может быть использован вместо пропорционального регулятора с коэффициентом усиления ϒподатливость.And in this case, the exponentially decaying term is used to shift the adjustment to the five most recent attempts at scooping, but any number of scooping attempts can be taken into account, and all of them can have the same weight. ϒ Compliance is the gain of an iterative learning regulator to control compliance. Any conventional controller / regulator with a gain ϒ compliance can be used instead of a proportional controller with a gain ϒ compliance .

Преимущество итерационных обучающихся регуляторов заключается в том, что после того как параметры устройства регулирования по податливости будут настроены для заданного транспортного средства и навала породы, их никогда не потребуется снова настраивать. Каждый из итерационных обучающихся регуляторов, рассмотренных в данном разделе, имеет только два параметра: число i предыдущих попыток черпания и коэффициенты y усиления итерационных обучающихся регуляторов. Другой способ рассмотрения коэффициентов усиления итерационных обучающихся регуляторов - это рассмотрение с точки зрения активности всего алгоритма черпания (устройства регулирования по податливости и итерационного обучающегося регулятора).The advantage of iterative learning regulators is that after the parameters of the malleability control device are configured for a given vehicle and rock pile, they will never need to be tuned again. Each of the iterative learning controllers discussed in this section has only two parameters: the number i of previous scooping attempts and the gain coefficients of iterative learning controllers. Another way of considering the amplification factors of iterative learning regulators is to consider, from the point of view of activity, the entire scooping algorithm (a compliance control device and an iterative learning regulator).

Если коэффициенты усиления итерационных обучающихся регуляторов большие, устройства регулирования по податливости будут реагировать более активно на изменения в навале породы, и, если коэффициенты усиления итерационных обучающихся регуляторов малы, устройства регулирования будут реагировать менее активно. Данный уровень регулирования идеален для операторов, поскольку исходя из общих целей погрузки может быть настроена одна величина. Если полезный груз погрузочно-доставочной машины ниже заданного массового расхода мельницы/дробилки, оператор может увеличить активность устройства регулирования путем увеличения коэффициентов усиления итерационных обучающихся регуляторов. Если массовый расход превышает тот, с которым может справляться мельница/дробилка, коэффициенты усиления итерационных обучающихся регуляторов могут быть уменьшены, например, для обеспечения экономии на износе шин и расходе топлива.If the amplification factors of the iterative learning regulators are large, the compliance control devices will react more actively to changes in the bulk of the rock, and if the amplification factors of the iterative learning regulators are small, the regulation devices will respond less actively. This level of regulation is ideal for operators, since one value can be set based on general loading goals. If the payload of the truck is lower than the specified mass flow rate of the mill / crusher, the operator can increase the activity of the control device by increasing the gain of the iterative learning controllers. If the mass flow exceeds that which the mill / crusher can handle, the gain of the iterative learning controllers can be reduced, for example, to save on tire wear and fuel consumption.

Содержание всех ссылочных материалов, приведенных в данном документе, настоящим специально включено в данный документ путем ссылки.The contents of all references cited herein are hereby expressly incorporated herein by reference.

ЭКВИВАЛЕНТЫEQUIVALENTS

Специалисты в данной области техники смогут идентифицировать или выявить разновидности вариантов осуществления, описанных в данном документе. Подобные разновидности находятся в пределах объема изобретения и охватываются приложенной формулой изобретения.Those skilled in the art will be able to identify or identify variations of the embodiments described herein. Such varieties are within the scope of the invention and are covered by the appended claims.

Claims (38)

1. Устройство управления черпанием, предназначенное для автономного погрузочно-транспортного средства (ALV), применяемого в горнодобывающей и строительной отраслях, содержащее:1. A scoop control device for an autonomous material handling vehicle (ALV) used in the mining and construction industries, comprising: по меньшей мере один контроллер, управляющий ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с алгоритмом загрузки на основе регулирования по податливости с использованием по меньшей мере одного сигнала датчика, при этом по меньшей мере один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания;at least one controller controlling the bucket and / or autonomous material handling vehicle in accordance with a loading algorithm based on compliance control using at least one sensor signal, wherein at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during scooping; при этом по меньшей мере один сигнал датчика получают от по меньшей мере одного датчика, взаимодействующего с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или с одним или более приводными элементами, причем по меньшей мере один сигнал датчика получают путем измерения силы, воспринимаемой исполнительным механизмом стрелы, причем по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью преобразования сигнала, характеризующего силу, в изменение в движении ковша.wherein at least one sensor signal is obtained from at least one sensor interacting with one or more actuators other than the bucket actuator, or with one or more drive elements, wherein at least one sensor signal is obtained by measuring force, perceived by the actuator boom, and at least one controller is configured to convert a signal characterizing the force into a change in the movement of the bucket. 2. Устройство управления черпанием по п. 1, в котором по меньшей мере один контроллер содержит по меньшей мере одно устройство регулирования по податливости.2. The scoop control device according to claim 1, wherein the at least one controller comprises at least one flexibility control device. 3. Устройство управления черпанием по п. 1, в котором конечный полезный груз регулируется посредством модифицирования параметра, соответствующего фазе отрыва при черпании.3. The scoop control device according to claim 1, wherein the final payload is adjusted by modifying a parameter corresponding to the separation phase during scooping. 4. Устройство управления черпанием по п. 1, в котором по меньшей мере один сигнал датчика получают путем измерения силы, воспринимаемой приводным элементом.4. The scoop control device according to claim 1, wherein at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the drive element. 5. Устройство управления черпанием по п. 2, в котором устройство регулирования по податливости содержит устройство адаптивного регулирования по податливости.5. The scoop control device according to claim 2, wherein the compliance control device comprises an adaptive compliance control device. 6. Устройство управления черпанием по п. 5, в котором устройство адаптивного регулирования по податливости динамически регулирует по меньшей мере один параметр в ответ на различие между сигналом датчика и заданным сигналом.6. The scoop control device according to claim 5, wherein the adaptive flexibility control device dynamically adjusts at least one parameter in response to a difference between the sensor signal and the predetermined signal. 7. Устройство управления черпанием по п. 1, в котором по меньшей мере один контроллер преобразует один или более сигналов датчика в диапазон возможных скоростей ковша или скоростей автономного погрузочно-транспортного средства посредством использования по меньшей мере одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.7. The scoop control device according to claim 1, wherein the at least one controller converts one or more sensor signals into a range of possible bucket speeds or speeds of the autonomous truck by using at least one of proportional, integral, and differential control. 8. Устройство управления черпанием по п. 1, содержащее по меньшей мере один итерационный обучающийся регулятор (ILC), который использует обратную связь от по меньшей мере одного предыдущего черпания для модифицирования по меньшей мере одного сигнала датчика, выдаваемого по меньшей мере одному контроллеру.8. The scoop control device according to claim 1, comprising at least one iterative learning controller (ILC), which uses feedback from at least one previous scooping to modify at least one sensor signal provided to at least one controller. 9. Устройство управления черпанием, предназначенное для автономного погрузочно-транспортного средства (ALV), применяемого в горнодобывающей и строительной отраслях, содержащее:9. A scoop control device for an autonomous material handling vehicle (ALV) used in the mining and construction industries, comprising: по меньшей мере один контроллер, управляющий ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с алгоритмом загрузки на основе регулирования по податливости с использованием по меньшей мере одного сигнала датчика, при этом по меньшей мере один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, причем по меньшей мере один сигнал датчика получают путем измерения силы, воспринимаемой исполнительным механизмом стрелы; иat least one controller controlling the bucket and / or autonomous material handling vehicle in accordance with a loading algorithm based on compliance control using at least one sensor signal, wherein at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during scooping, at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the boom actuator; and по меньшей мере один итерационный обучающийся регулятор (ILC), который использует обратную связь от по меньшей мере одного предыдущего черпания для модифицирования по меньшей мере одного сигнала датчика, выдаваемого по меньшей мере одному контроллеру,at least one iterative learning controller (ILC), which uses feedback from at least one previous scooping to modify at least one sensor signal provided to at least one controller, при этом по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью преобразования сигнала, характеризующего силу, в изменение в движении ковша.wherein at least one controller is configured to convert a signal indicative of force into a change in bucket movement. 10. Устройство управления черпанием по п. 9, в котором по меньшей мере один контроллер содержит по меньшей мере одно устройство регулирования по податливости.10. The scoop control device according to claim 9, wherein the at least one controller comprises at least one flexibility control device. 11. Устройство управления черпанием по п. 10, в котором устройство регулирования по податливости содержит устройство адаптивного регулирования по податливости.11. The scoop control device of claim 10, wherein the compliance control device comprises an adaptive compliance control device. 12. Устройство управления черпанием по п. 9, содержащее первый итерационный обучающийся регулятор скорости, изменяющий скорость автономного погрузочно-достаточного транспортного средства на основе сигнала датчика, характеризующего взаимодействие между ковшом и навалом породы во время по меньшей мере одного предыдущего черпания, и второй итерационный обучающийся регулятор, модифицирующий сигнал датчика, полученный исходя из измерения отклонения силы, действующей на ковш и стрелу при по меньшей мере одном предыдущем черпании.12. The scoop control device according to claim 9, comprising a first iterative learning speed controller that changes the speed of the autonomous loading and sufficient vehicle based on a sensor signal characterizing the interaction between the bucket and bulk of the rock during at least one previous scooping, and a second iterative learner a regulator that modifies the sensor signal obtained from measuring the deviation of the force acting on the bucket and boom with at least one previous scooping. 13. Устройство управления черпанием по п. 9, включающее в себя первый итерационный обучающийся регулятор, модифицирующий сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования стрелы по податливости, и второй итерационный обучающийся регулятор, модифицирующий сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования ковша по податливости, при этом модифицирование базируется на обратной связи от по меньшей мере одного предыдущего черпания.13. The scoop control device according to claim 9, including a first iterative learning controller modifying the sensor signal outputted by the malleability control device, and a second iterative learning controller modifying the sensor signal outputting the malleability adjustment device, the modification being based feedback from at least one previous scooping. 14. Устройство управления черпанием по п. 9, в котором по меньшей мере один итерационный обучающийся регулятор преобразует сигнал от предыдущего черпания в изменения выходного сигнала устройства управления черпанием посредством использования по меньшей мере одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.14. The scoop control device according to claim 9, wherein the at least one iterative learning controller converts the signal from the previous scooping into changes in the output of the scoop control device by using at least one of proportional, integral, and differential control. 15. Энергонезависимый носитель информации, совместимый с компьютером, предназначенный для использования вместе с устройством управления черпанием, предназначенным для автономного погрузочно-транспортного средства и содержащим компьютер, при этом носитель хранит компьютерную программу, содержащую команды для управления компьютером для выполнения одного или более из:15. A non-volatile storage medium compatible with a computer for use with a scoop control device for a self-contained material handling vehicle and comprising a computer, the medium storing a computer program containing computer control instructions for executing one or more of: получения по меньшей мере одного сигнала датчика от по меньшей мере одного датчика, взаимодействующего с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или одним или более приводными элементами;receiving at least one sensor signal from at least one sensor interacting with one or more actuators other than the bucket actuator or one or more drive elements; при этом по меньшей мере один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, причем по меньшей мере один сигнал датчика получают путем измерения силы, воспринимаемой исполнительным механизмом стрелы;wherein at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during digging, and at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the boom actuator; преобразования сигнала, характеризующего силу, в изменение в движении ковша иconverting the signal characterizing the force into a change in the movement of the bucket and управления ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с алгоритмом загрузки на основе регулирования по податливости с использованием по меньшей мере одного сигнала датчика.controlling a bucket and / or autonomous truck in accordance with a loading algorithm based on compliance control using at least one sensor signal. 16. Способ управления автономным погрузочно-транспортным средством (ALV), применяемым в горнодобывающей и строительной отраслях, в котором осуществляют:16. A method of controlling an autonomous material handling vehicle (ALV) used in the mining and construction industries, in which they carry out: получение по меньшей мере одного сигнала датчика от по меньшей мере одного датчика, взаимодействующего с одним или более исполнительными механизмами, отличными от исполнительного механизма ковша, или одним или более приводными элементами;receiving at least one sensor signal from at least one sensor interacting with one or more actuators other than the bucket actuator or one or more drive elements; при этом по меньшей мере один сигнал датчика характеризует взаимодействие между ковшом и навалом породы во время черпания, причем по меньшей мере один сигнал датчика получают путем измерения силы, воспринимаемой исполнительным механизмом стрелы;wherein at least one sensor signal characterizes the interaction between the bucket and the bulk of the rock during digging, and at least one sensor signal is obtained by measuring the force perceived by the boom actuator; преобразование сигнала, характеризующего силу, в изменение в движении ковша иconverting the signal characterizing the force into a change in the movement of the bucket and управление ковшом и/или автономным погрузочно-транспортным средством в соответствии с алгоритмом загрузки на основе регулирования по податливости с использованием по меньшей мере одного сигнала датчика.control of a bucket and / or autonomous truck in accordance with a loading algorithm based on flexibility control using at least one sensor signal. 17. Способ по п. 16, в котором обеспечивают получение по меньшей мере одного сигнала датчика посредством измерения силы, приложенной исполнительным механизмом стрелы, или посредством измерения деформации в приводном элементе.17. The method according to p. 16, in which at least one sensor signal is obtained by measuring the force applied by the boom actuator, or by measuring strain in the drive element. 18. Способ по п. 16, в котором модифицируют по меньшей мере один сигнал датчика, выдаваемый устройству управления/контроллеру, так, что скорость ковша или скорость автономного погрузочно-транспортного средства изменяются.18. The method according to p. 16, in which at least one sensor signal output to the control device / controller is modified so that the speed of the bucket or the speed of the autonomous truck changes. 19. Способ по п. 16, в котором управление дополнительно включает динамическое регулирование по меньшей мере одного параметра в ответ на различие между сигналом датчика и заданным сигналом.19. The method of claim 16, wherein the control further includes dynamically adjusting at least one parameter in response to a difference between the sensor signal and the predetermined signal. 20. Способ по п. 16, в котором дополнительно осуществляют управление по меньшей мере одним из перемещения ковша автономного погрузочно-транспортного средства в по меньшей мере одно выбранное положение и перемещение автономного погрузочно-транспортного средства относительно навала породы.20. The method according to p. 16, in which additionally control at least one of the movement of the bucket of the autonomous truck to at least one selected position and the movement of the autonomous truck relative to the bulk of the rock. 21. Способ по п. 16, в котором дополнительно обеспечивают изменение скорости автономного погрузочно-транспортного средства на основе сигнала датчика, характеризующего взаимодействие между ковшом и навалом породы во время по меньшей мере одного предыдущего черпания, и модифицируют сигнал датчика, полученного исходя из измерения отклонения силы, действующей на ковш и стрелу при по меньшей мере одном предыдущем черпании.21. The method according to p. 16, in which additionally provide a change in the speed of the autonomous truck based on the sensor signal characterizing the interaction between the bucket and the bulk of the rock during at least one previous scooping, and modify the sensor signal obtained from the measurement of deviation the force acting on the bucket and boom with at least one previous scooping. 22. Способ по п. 16, в котором дополнительно модифицируют сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования стрелы по податливости, и модифицируют сигнал датчика, выдаваемый устройству регулирования ковша по податливости, при этом модифицирование базируется на обратной связи от по меньшей мере одного предыдущего черпания.22. The method of claim 16, further comprising modifying the sensor signal outputted by the malleability control device and modifying the sensor signal outputted by the malleability adjustment device, the modification being based on feedback from at least one previous scooping. 23. Способ по п. 16, в котором управление включает преобразование суммарного отклонения силы в диапазон возможных измеренных сил посредством использования по меньшей мере одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.23. The method according to p. 16, in which the control includes converting the total deviation of the force into a range of possible measured forces by using at least one of proportional, integral and differential regulation. 24. Способ по п. 16, в котором дополнительно преобразуют сигнал от предыдущего черпания в изменения в выходном сигнале устройства управления черпанием посредством использования по меньшей мере одного из пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования.24. The method of claim 16, further comprising converting the signal from previous scooping to changes in the output of the scoop control device by using at least one of proportional, integral, and differential control. 25. Способ по п. 16, в котором дополнительно осуществляют регулирование конечного полезного груза посредством модифицирования параметра, соответствующего фазе отрыва при черпании.25. The method according to p. 16, in which the final adjustment of the final payload is carried out by modifying the parameter corresponding to the separation phase during scooping.
RU2016134403A 2014-01-24 2015-01-23 Autonomous loading vehicle controller RU2703086C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461931243P 2014-01-24 2014-01-24
US61/931,243 2014-01-24
US201462033904P 2014-08-06 2014-08-06
US62/033.904 2014-08-06
PCT/CA2015/000044 WO2015109392A1 (en) 2014-01-24 2015-01-23 Autonomous loading vehicle controller

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016134403A RU2016134403A (en) 2018-03-01
RU2016134403A3 RU2016134403A3 (en) 2018-08-21
RU2703086C2 true RU2703086C2 (en) 2019-10-15

Family

ID=53680534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016134403A RU2703086C2 (en) 2014-01-24 2015-01-23 Autonomous loading vehicle controller

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP3102744B1 (en)
AU (1) AU2015208631B2 (en)
CA (1) CA2935576C (en)
CL (1) CL2016001684A1 (en)
MX (1) MX2016008819A (en)
RU (1) RU2703086C2 (en)
WO (1) WO2015109392A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783801C1 (en) * 2021-12-30 2022-11-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Device for analyzing the possibility of non-destructive movement or overcoming obstacles by a robotic complex

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9816248B2 (en) 2015-10-30 2017-11-14 Deere & Company System and method for assisted bucket load operation
CN108431336B (en) * 2015-12-18 2022-02-01 沃尔沃建筑设备公司 System and method for determining an entity of material to be removed from a pile
CN116490655A (en) * 2020-11-09 2023-07-25 国立大学法人广岛大学 Automatic operation device of engineering machinery
CA3129016A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-07 Queen's University At Kingston Automatic classification of excavation materials

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5493798A (en) * 1994-06-15 1996-02-27 Caterpillar Inc. Teaching automatic excavation control system and method
US5682312A (en) * 1994-03-23 1997-10-28 Caterpillar Inc. Self-adapting excavation control system and method
RU2141907C1 (en) * 1994-07-29 1999-11-27 Вермир Мэнюфэкчуринг Компани Crawler trencher control system and method of control
RU2158952C2 (en) * 1995-06-19 2000-11-10 Вермир Мэнюфэкчуринг Компани Method and device for data reading and controlling an excavator
US20080097672A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Megan Clark Velocity based control process for a machine digging cycle
US7630793B2 (en) * 2004-12-10 2009-12-08 Caterpillar S.A.R.L. Method of altering operation of work machine based on work tool performance footprint to maintain desired relationship between operational characteristics of work tool and work machine
RU2488663C2 (en) * 2007-07-13 2013-07-27 Вольво Констракшн Эквипмент Аб Provision of instruction manuals for working vehicle driver

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461803A (en) * 1994-03-23 1995-10-31 Caterpillar Inc. System and method for determining the completion of a digging portion of an excavation work cycle
US5681312A (en) * 1996-05-31 1997-10-28 Acromed Corporation Spine construct with band clamp
US6233511B1 (en) * 1997-11-26 2001-05-15 Case Corporation Electronic control for a two-axis work implement
KR100404437B1 (en) * 1998-03-18 2003-11-03 히다치 겡키 가부시키 가이샤 Automatically operated shovel and stone crushing system comprising the same
US6363632B1 (en) * 1998-10-09 2002-04-02 Carnegie Mellon University System for autonomous excavation and truck loading
US6205687B1 (en) * 1999-06-24 2001-03-27 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining a material condition
US6510628B1 (en) * 2001-10-31 2003-01-28 Caterpillar Inc Method and apparatus for determining a contact force of a work tool
US6879899B2 (en) * 2002-12-12 2005-04-12 Caterpillar Inc Method and system for automatic bucket loading
US6845311B1 (en) * 2003-11-04 2005-01-18 Caterpillar Inc. Site profile based control system and method for controlling a work implement
US8065060B2 (en) * 2006-01-18 2011-11-22 The Board Of Regents Of The University And Community College System On Behalf Of The University Of Nevada Coordinated joint motion control system with position error correction
KR101726350B1 (en) * 2008-05-27 2017-04-12 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 A method for controlling a hydraulic system
WO2009152561A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-23 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and system for machinery control
US8160783B2 (en) * 2008-06-30 2012-04-17 Caterpillar Inc. Digging control system
FI20105082A0 (en) * 2010-01-29 2010-01-29 Waertsilae Finland Oy ELECTRIC HYDRAULIC OPERATING SYSTEM FOR GAS SHIFT VALVE
DE102010010718A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Kuka Laboratories Gmbh Method for assembling components by means of an industrial robot
KR101696292B1 (en) * 2011-12-15 2017-01-13 현대중공업 주식회사 Apparatus for preventing ground contact of a bucket for an wheel loader and method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5682312A (en) * 1994-03-23 1997-10-28 Caterpillar Inc. Self-adapting excavation control system and method
US5493798A (en) * 1994-06-15 1996-02-27 Caterpillar Inc. Teaching automatic excavation control system and method
RU2141907C1 (en) * 1994-07-29 1999-11-27 Вермир Мэнюфэкчуринг Компани Crawler trencher control system and method of control
RU2158952C2 (en) * 1995-06-19 2000-11-10 Вермир Мэнюфэкчуринг Компани Method and device for data reading and controlling an excavator
US7630793B2 (en) * 2004-12-10 2009-12-08 Caterpillar S.A.R.L. Method of altering operation of work machine based on work tool performance footprint to maintain desired relationship between operational characteristics of work tool and work machine
US20080097672A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Megan Clark Velocity based control process for a machine digging cycle
RU2488663C2 (en) * 2007-07-13 2013-07-27 Вольво Констракшн Эквипмент Аб Provision of instruction manuals for working vehicle driver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783801C1 (en) * 2021-12-30 2022-11-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Device for analyzing the possibility of non-destructive movement or overcoming obstacles by a robotic complex

Also Published As

Publication number Publication date
CA2935576C (en) 2022-08-02
MX2016008819A (en) 2016-09-08
EP3102744A4 (en) 2018-03-07
EP3102744C0 (en) 2023-07-05
EP3102744A1 (en) 2016-12-14
RU2016134403A (en) 2018-03-01
EP3102744B1 (en) 2023-07-05
AU2015208631A1 (en) 2016-07-28
AU2015208631B2 (en) 2019-07-25
CL2016001684A1 (en) 2016-11-18
WO2015109392A1 (en) 2015-07-30
RU2016134403A3 (en) 2018-08-21
CA2935576A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2703086C2 (en) Autonomous loading vehicle controller
AU762284B2 (en) A control system for automatically controlling a work implement of an earthmoving machine to capture, lift and dump material
DE19800184B4 (en) System and method for automatic bucket loading using force vectors
Singh State of the art in automation of earthmoving
JP5787419B2 (en) Adaptive drive control for milling machines
Dobson et al. Admittance Control for Robotic Loading: Design and Experiments with a 1‐Tonne Loader and a 14‐Tonne Load‐Haul‐Dump Machine
US20160153165A1 (en) Work vehicle with enhanced implement position control and bi-directional self-leveling functionality
AU2006200554A1 (en) Automatic digging and loading system for a work machine
AU2017268675A1 (en) System and method for modifying a material movement plan
AU2017265054B2 (en) System and method for optimizing a material moving operation
CN102341549A (en) Construction machine, method for controlling construction machine, and program for causing computer to execute method
Fernando et al. Towards controlling bucket fill factor in robotic excavation by learning admittance control setpoints
Fernando et al. Iterative learning-based admittance control for autonomous excavation
CN102341548A (en) Construction equipment, method of controlling construction equipment, and program for causing computer to execute method
CN108779625A (en) Control system, control method and the working truck of working truck
US20180127941A1 (en) Method for pile-driving
Halbach et al. Neural network pile loading controller trained by demonstration
Dobson et al. Admittance control for robotic loading: Underground field trials with an LHD
Maeda Learning and reacting with inaccurate prediction: applications to autonomous excavation
CN106032673B (en) A kind of perching knife load control system, land leveller and method
CN108779622B (en) Working vehicle
Latorre-Biel et al. Front end loader with automatic levelling for farm tractors
US11536007B2 (en) On demand machine rimpull adjustment to prevent tire slip
이진규 et al. Strategy for Motor Grader Blade Rotation considering Soil Distribution
Ur Rehman et al. Effectiveness of similitude theory for bucket design and analysis for rubber tire loaders

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant