CN101061278B - 自主铲装的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种方法用于响应于表面的扫描来控制确定表面的轮廓的自主电气采掘电铲(1100，1200，1300)。从多个轮廓中识别出一预定轮廓，该识别出的预定轮廓是多个预定轮廓中和该表面的轮廓最相符的，基于识别出的预定轮廓确定机器程序并通过机器自动执行优选的机器程序。

Description

自主铲装的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2004年9月1日提交的序列号为60/606,570(代理人案卷号为No.2004P14919US)的待决的美国临时专利申请的优先权，并将其整体引入作为参考。 
背景技术
操作诸如采掘电铲(mining shovel)的大型机器可能是昂贵的。操作的成本包括操作者的薪水。附加的成本包括维护适合于操作者的环境条件。例如，采掘电铲可在苛刻的环境中工作。结果，操作者可能受到伤害。而且，在某些操作中，高空病也是要考虑的问题。 
还可能的是，操作者可能没有根据操作规则和准则操作昂贵的机器。结果，机器的维护成本相对高。其它成本包括操作者培训和与由于休假、生病等等操作者不在的时候机器停机时间相关联的机会成本。因此，公开了一种没有人员操作成本的操作电铲的系统和方法。 
发明内容
某些示例性实施例可以包括远程和/或自主操作机器的系统和/或方法。在示例性实施例中，机器可以是诸如电气采掘电铲的挖掘机。机器的自主控制可以减少和/或削减操作人员，这可以显著地降低与机器相关联的成本。 
根据本发明提供一种用于控制电气采掘电铲的方法，该方法包括多个动作，所述动作包括： 
响应于采掘表面的扫描，确定采掘表面的轮廓； 
从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的； 
基于识别出的预定堤岸轮廓，自动确定第一电气采掘电铲采掘程序； 
自动执行优化例行程序，以确定第二电气采掘电铲采掘程序； 
自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程 序，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和 
通过电气采掘电铲自动执行优选的电气采掘电铲采掘程序。 
根据本发明的方法还包括接收到开采拖运车辆相对于电气采掘电铲的位置。 
根据本发明的方法还包括接收到来自开采拖运车辆的全球定位系统(GPS)信号，该GPS信号表示开采拖运车辆相对于电气采掘电铲的位置。 
根据本发明的方法还包括确定用于利用电气采掘电铲装载开采拖运车辆的程序。 
根据本发明的方法还包括执行用于装载开采拖运车辆的程序，该装载程序基于优选的电气采掘电铲采掘程序。 
根据本发明的方法还包括响应于电源优化例行程序的结果，优化用于装载开采拖运车辆的程序，该开采拖运车辆要由电气采掘电铲来装载。 
根据本发明的方法还包括响应于来自开采拖运车辆的信号，自动地传输适于重定位开采拖运车辆的指令。 
根据本发明的方法还包括响应于和电气采掘电铲的控制有关的参数是无效的确定，给操作者发出手动控制电气采掘电铲的信号。 
根据本发明的方法还包括自动地检测电气采掘电铲和物体的干扰。 
根据本发明的方法还包括响应于对电气采掘电铲和物体的干扰的检测，自动地重定位电气采掘电铲。 
根据本发明的方法还包括响应于重定位电气采掘电铲的指令，重定位电气采掘电铲。 
根据本发明的方法还包括自动管理被耦合到电气采掘电铲的电缆，同时重定位电气采掘电铲。 
根据本发明的方法还包括自动地检测电气采掘电铲中的故障。 
根据本发明的方法还包括自动地修复在电气采掘电铲中检测到的故障。 
根据本发明的方法还包括响应于电气采掘电铲中的检测到的故障，自动发信号给帮助实体。 
根据本发明的方法还包括接收到关于采掘表面的指令。 
根据本发明的方法还包括接收到有关要由电气采掘电铲移除的一袋材料的边界的指令。 
根据本发明的方法还包括响应于电气采掘电铲的机器位置界限，修改第一电气采掘电铲采掘程序。 
根据本发明的方法还包括响应于检测到的事件，针对电气采掘电铲调度维护动作。 
根据本发明还提供一种用于控制电气采掘电铲的方法，该方法包括多个动作，所述动作包括： 
响应于采掘表面的扫描，确定采掘表面的轮廓； 
从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的； 
基于识别出的预定堤岸轮廓，自动确定第一电气采掘电铲采掘程序； 
自动执行优化例行程序，以确定第二电气采掘电铲采掘程序； 
自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程序，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和 
将优选的电气采掘电铲采掘程序转移到电气采掘电铲。 
根据本发明，提供一种用于控制电气采掘电铲的系统，所述系统包括： 
用于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓的装置； 
用于从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓的装置，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的； 
用于基于识别出的预定堤岸轮廓来自动确定第一电气采掘电铲采掘程序的装置； 
用于自动执行优化例行程序的装置，以确定第二电气采掘电铲采掘程序； 
用于自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程序的装置，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和 
用于通过电气采掘电铲自动执行优选的电气采掘电铲采掘程序的装置。 
附图说明
参考所附的示例性图，通过对某些示例性实施例的详细描述将更容易理解可能的实施例的多种变型，其中： 
图1是包括自主机器的系统1000的示例性方框图； 
图2是包括自主机器的系统2000的示例性实施例的方框图； 
图3是方法3000的示例性实施例的流程图； 
图4是包括自主机器的系统4000的示例性实施例的方框图； 
图5是方法5000的示例性实施例的流程图； 
图6是信息装置6000的示例性实施例的方框图； 
图7是包括自主机器的系统7000的示例性实施例的方框图； 
图8是方法8000的示例性实施例的流程图； 
图9是方法9000的示例性实施例的流程图； 
图10是方法10000的示例性实施例的流程图； 
图11是和方法10000有关的方法11000的示例性实施例的流程图； 
图12是方法12000的示例性实施例的流程图； 
图13是和方法12000有关的方法13000的示例性实施例的流程图； 
图14是和方法12000有关的方法14000的示例性实施例的流程图； 
图15是方法15000的示例性实施例的流程图； 
图16是和方法15000有关的方法16000的示例性实施例的流程图； 
图17是方法17000的示例性实施例的流程图；以及 
图18是和方法17000有关的方法18000的示例性实施例的流程图。 
定义
当在这里使用下述术语时，应用附随的定义： 
一个-至少一个。 
动作-行动、行为、步骤和/或过程或其部分。 
适于-使适合或者适配于特定的应用或者情形。 
设备-用于特定目的的器具或者装置。 
自动地-以基本上不受用户影响或者控制的方式通过信息装置来执行。 
堤岸-倾斜的土地表面。 
边界-界限。 
旁路-通过使用替换方案而避开。 
电缆-适用于传输电能的绝缘导体。 
电缆盘-适用于输送或者收回电缆的线轴。 
计算-通过数学和/或逻辑规则来确定。 
能够-至少在一些实施例中是能够。 
变化-使得出现差异。 
最接近的-最近的。 
通信-交换信息。 
以通信方式耦合-以有助于通信的方式链接。 
比较-为了表明至少两项之间的相似性或者不同而检查。 
包括-包含但不局限于。 
控制-指引、运用对其的影响。 
循环时间-与用电气采掘电铲装载拖运机相关联的时间周期。 
数据-不同条的信息，通常以特殊的或者预定的方式格式化和/或被组织来表达概念。 
定义-建立其轮廓、形式或者结构。 
检测-感知或者察觉。 
检测器-适于感知或者察觉的装置。 
确定-决定。 
进行确定-进行决定。 
装置-机器、制造和/或其集合。 
采掘库-关于采掘程序的多个程序和/或启发式规则。 
采掘程序-从土地表面移除材料的一系列步骤和/或动作。 
采掘表面-为材料移除而准备的土地表面。 
调度程序-被分配来调度人员和/或机器的一个人、一组人和/或软件。例如，调度程序可以调度拖运机来服务特定的电气采掘电铲。 
电气采掘电铲-适用于采掘、保持和/或移动土地材料的电力装置。 
电气的-与电有关的。 
事件-发生的事情。 
挖掘(excavation)机器-适用于相对于土地表面移动材料的机器。挖掘机器包括挖掘机、反向铲、前端式装载机、采掘电铲和/或 电气采掘电铲等等。 
执行-运行计算机程序或者指令。 
正在执行-正在运行计算机程序或者指令。 
故障部件-不能正确运行的机器部分。 
故障-不完美、误差或者偏差。 
故障校正处理器-响应于检测故障部件而适用于自动旁路电气采掘电铲的故障部件的装置。 
找到-确定。 
全球定位系统(GPS)-接收来自多个人造卫星的信号的适于确定装置的地球位置的系统。 
帮助实体-适于提供帮助的人、机器和/或软件程序。 
起重机-包括适于至少垂直地移动采掘电铲的铲斗的电动机的系统。 
标识符-身份的证据；识别人或者物体的东西。 
识别-确定。 
信息-已经被组织来表达概念的数据。用于组成信息的规则是“语义”规则。通常能使包括信息的管理、组织、转换和/或呈现的某些任务自动化。 
信息装置-能够处理信息的任何装置，诸如任何通用和/或专用计算机，诸如个人计算机、工作站、服务器、微型计算机、大型机、超级计算机、计算机终端、膝上型电脑、可穿戴计算机、和/或个人数字助理(PDA)、移动终端、蓝牙装置、通信装置、“智能”电话(诸如Treo状装置)、消息型业务(例如黑莓(Blackberry))接收器、寻呼机、传真、蜂窝式电话、传统电话、用电话传送的装置、可编程的微处理器或者微控制器和/或外围集成电路元件、ASIC或者其它集成电路、诸如离散元件电路的硬件电子逻辑电路、和/或诸如PLD、PLA、FPGA或者PAL的可编程逻辑装置，等等。通常，可以使用任何装置作为信息装置，在该装置上存在能够实现这里所述的方法、结构和/或图形用户接口的至少一部分的有限状态机。信息装置可以包括公知的部件，这些公知的部件诸如一个或者多个网络接口、一个或者多个处理器、一个或者多个包含指令的存储器、和/或一个或者多个输入/输出(I/O)装置、一个或者多个被耦合到I/O装置的用户接口，等等。 
输入/输出(I/O)装置-任何面向感观的输入和/或输出装置，诸如面向声音的装置、面向视觉的装置、面向触觉的装置、面向嗅觉的装置和/或面向味觉的装置，例如包括监控器、显示器、投影仪、顶置式显示器、键盘、小键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆、游戏键盘、轮子、触感衰减器、触摸屏、指示装置、麦克风、扬声器、摄影机、照相机、扫描仪、打印机、触觉装置、振动器、触觉模拟器和/或触觉垫，可能包括可以附到或者连接到I/O装置的端口。 
指令-适于执行特定操作或者功能的指导。 
干扰-妨碍或者阻止的东西。 
无效的-有缺陷的、故障的。 
长度-物体的最长尺寸。 
负荷-与铲斗和/或卡车等相关联的所开采的土地材料的数量。 
装载循环-当采掘电铲采掘土地材料时开始和当采掘电铲的铲斗被倒入拖运机中时结束的时间间隔。 
位置-基本上接近事物实际存在的地方。 
机器位置上的限制-到达、操作和/或进行的机器的实际和/或优选能力的范围。 
机器可读介质-机器可以从其获得数据和/或信息的物理结构。例子包括存储器、穿孔卡片等等。 
维护动作-和保持装置和/或系统的性能有关的动作。 
管理-对其施加控制。 
手动地-基本上没有信息装置的帮助。 
匹配-类似于。 
可以-在至少一些实施例中被允许。 
测量-通过以物理方式感测来表征。 
测量结果-变量的值，该值通过手动和/或自动观察来确定。 
存储装置-能够存储模拟或者数字信息(诸如指令和/或数据)的设备。例子包括非易失性存储器、易失性存储器、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、闪存、磁介质、硬盘、软盘、磁带、光介质、光盘、紧致磁盘CD、数字通用磁盘DVD和/或磁盘阵列等等。诸如根据这里公开的实施例，存储装置可被耦合到处理器和/或可以存储适于由处理器执行的指令。 
方法-用于完成某事的过程、程序和/或相关动作的集合。 
开采-在可以从中提取材料的土地中的挖掘。 
开采拖运车辆-适于拖运从土地中所提取的材料的机动机器。 
网络-可以通信方式耦合的多个节点。 
网络接口-能够将信息装置耦合到网络的任何装置、系统或者子系统。例如，网络接口可以是电话、蜂窝式电话、蜂窝式调制解调器、电话数据调制解调器、传真调制解调器、无线收发器、以太网卡、电缆调制解调器、数字用户线路接口、桥、集线器、路由器或者其它类似装置。 
物体-物质事物。 
操作者-能够控制机器的实体。 
光学的-光的、视觉的和/或直观表示的或者和光的、视觉的和/或直观表示有关的。 
优化例行程序-适用于自动改进采掘程序的一组机可读指令。 
进行优化-进行改进。 
参数-所读出的、所测量的和/或所计算的值。 
多个-多个的和/或不止一个的状态。 
材料的容器-具有限定范围的物质容积。 
功率-完成工作的速率，被表达为每单位时间的工作量并通常诸如以瓦特和马力为单位来测量。 
功率优化例行程序-适于利用所测量的电机功率作为性能量度来确定开采程序的一组机可读指令。 
预定的-预先建立的。 
预定的标准-预先建立的阈值。 
优选的-如与替换方案相比有所改善的。 
程序-适于得到结果的一组动作。 
处理器-用于执行一项或者多项预定任务的装置和/或机器可读指令组。处理器可以包括硬件、固件和/或软件中的任何一个或者其组合。处理器可以利用机械的、气动的、水力的、电气的、磁性的、光学的、信息的、化学的和/或生物学原理、信号和/或输入来执行任务(多个任务)。在某些实施例中，处理器可以通过操作、分析、修改、转换、传输供可执行程序和/或信息装置使用的信息、和/或 将该信息发送给输出装置来对信息起作用。处理器可以起到中央处理单元、本地控制器、远程控制器、平行控制器和/或分布式控制器等的作用。除非另有说明，处理器可以是通用装置，诸如微控制器和/或微处理器(如由加利福尼亚州的圣克拉拉的Intel公司制造的奔腾IV系列的微处理器)。在某些实施例中，处理器可以是专用装置，诸如专用集成电路(ASIC)或者现场可编程门阵列(FPGA)，其已经被设计成在其硬件或者固件中执行这里所公开的至少一部分实施例。 
轮廓-表面的外形。 
提示-建议和/或提醒。 
提供-供给。 
近程传感器-适于检测距物体的距离的装置。 
有关的-与...相关联。 
相对-和...相比的。 
重定位-从一个位置到另一位置的转移。 
远程-在明显不同的位置。 
被再现的-对于人来说可察觉的。例如，可以再现数据、命令、文本、图形、音频、视频、动画和/或超级链接等等。再现可以是通过任何视觉和/或音频装置，诸如经由显示器、监控器、电子纸、眼睛植入物、扬声器和/或耳蜗植入物等等。 
复位-适于清除和/或改变阈值的控制。 
响应-对于影响和/或刺激起反应。 
例行程序-适于执行特定任务的一组机可读指令。 
保存-将数据保留在存储装置中。 
扫描-通过系统检验获得的信息。 
扫描库-具有关于土地表面和/或轮廓的系统检验的信息的储存库。 
扫描仪-适于系统检验的装置。 
进行扫描-进行系统检验。 
时间表-执行工作的计划。 
挑选-选择。 
传感器-适用于测量属性的装置。例如，传感器可测量压力、温度、流量、质量、热量、光、声音、湿度、接近性、位置、速度、振 动、电压、电流、电容、电阻、电感和/或电磁辐射等等。 
服务器-通过网络为其它所连接的信息装置提供某些业务的信息装置和/或软件。 
组-相关的多个。 
发信号-向...发送消息。 
声纳-诸如为了检测和/或定位物体和/或测量到表面的距离而使用所传输的和所反射的声波或者与使用所传输的和反射的声波有关。 
状态-有关装置和或系统的描述性特征的信息。例如，状态可以是导通、关断和/或故障等等。 
存储-通常在存储器中放置、保持和/或保留数据。 
被存储的-被放置、被保持和/或被保留在存储器中。 
基本上-很大范围或者程度上。 
系统-机制、装置、数据和/或指令的集合，该集合被设计来执行一种或者多种特定功能。 
扭矩-对物体起作用的力的力矩；力倾向的量度，以产生物体绕轴的扭转和旋转，该扭转和旋转等于从旋环轴到施加力的点的矢径和力矢量的矢量积。等效于物体的角加速度和质量惯性矩的乘积。 
收发器-适于传输和/或接收信号的装置。 
转移-从一个装置传输到另一个。 
传输-发送信号。例如，可以经由有线或者无线介质发送信号。 
用户-与信息装置连接的人。 
用户接口-用于向用户再现信息和/或请求来自用户的信息的任何装置。用户接口包括文本元素、图形元素、音频元素、视频元素、动画元素和/或触觉元素中的至少一种。例如可以通过打印机、监控器、显示器、投影仪等等提供文本元素。例如可以通过监控器、显示器、投影仪和/或可见指示装置(诸如光、标记、信标(beacon)等等提供图形元素。例如可以通过扬声器、麦克风和/或其它生成声音和/或接收声音的装置提供音频元素。例如可以通过监控器、显示器、投影仪和/或其它可视装置提供视频元素或者动画元素。例如可以通过极低频的扬声器、振动器、触觉刺激器、触觉垫、模拟器、键盘、小键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆、游戏键盘、轮子、触感衰减器、触 摸面板、指示器和/或其它触觉装置等等提供触觉元素。用户接口可以包括一个或者多个文本元素，诸如一个或者多个字母、数字、符号等等。用户接口可以包括一个或者多个图形元素，诸如图像、照片、图画、图标、窗口、标题栏、面板、表格、图表、绘图器(drawer)、原模(matrix)、制表、形式、日历、概视图、框架、对话框、静态文本、文本框、列表、挑选列表、弹出列表、下拉列表、菜单、工具栏、缩回(dock)、复选框、单选按钮、超级链接、浏览器、按钮、控制器、调色板、预览板、彩色转盘、转盘、滑块、滚动条、光标、状态栏、分档器和/或发展指标等等。可以使用文本元素和/或图形元素对外观、背景颜色、背景式样、边界式样、边界厚度、前景色、字体、字体式样、字体大小、对准、行间距、缩进、最大数据长度、确认、询问、光标类型、指针类型、自动尺寸监控、位置和/或尺寸等等进行选择、编程、调节、改变、详细说明等等。用户接口可以包括一个或者多个音频元素，诸如音量控制、音调控制、速度控制、声音选择器、和/或用于控制音频播放、速度、暂停、快进、快退等等的一个或多个元素。用户接口可以包括一个或者多个视频元素，诸如控制视频播放、速度、暂停、快进、快退、放大、缩小、旋转和/或倾斜等等的元素。用户接口可以包括一个或者多个动画元素，诸如控制动画播放、暂停、快进、快退、放大、缩小、旋转、倾斜、颜色、亮度、速度、频率、外观等等的元素。用户接口可以包括一个或者多个触觉元素，诸如利用触觉刺激、力、压力、振动、运动、位移、温度等等的元素。 
验证-确立例如确定通信链路是否是可操作的有效性。 
值-所赋予的或者所计算的数字量。 
速率-速度。 
无线-不需要使用线连接发射机和接收机传输信号的任何装置，诸如无线电波、任何频率的电磁信号、激光、微波等等，但是不包括纯粹的视觉信号，诸如信号灯、烟信号、手语等等。无线通信可以是通过多种协议中的任何一种，诸如通过蜂窝式CDMA、TDMA、GSM、GPRS、UMTS、W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA、802.11a、802.11b、802.11g、802.15.1、802.15.4、802.16和/或蓝牙等。 
无线发射器-适于在不使用线的情况下将信号从源转移到目的地 的装置。 
具体实施方式
某些示例性实施例可以提供控制机器的方法。该方法可以包括多个动作，这些动作包括响应于表面扫描来确定表面轮廓。该方法可以包括从多个预定轮廓中识别出一预定轮廓，识别出的预定轮廓是多个预定轮廓中和该表面轮廓最相符的。该方法可以包括基于识别出的预定轮廓确定机器程序。该方法可以包括通过机器自动执行优选的机器程序。 
某些示例性实施例可以提供包括处理器的系统，该处理器适于响应于表面扫描来确定表面轮廓。该处理器能适于从多个预定轮廓中识别出一预定轮廓，识别出的预定轮廓是多个预定轮廓中和该表面轮廓最相符的。该处理器能适于基于识别出的预定轮廓确定程序。该处理器能适于向机器提供该程序。 
图1是系统1000的示例性实施例的方框图，该系统1000包括自主机器，诸如自主机器1100、自主机器1200和自主机器1300。在和挖掘有关的实施例中，自主机器1100、1200、1300可以包括挖掘机、反向铲、前端式装载机、采掘电铲和/或电气采掘电铲等等。自主机器1100、1200、1300中的每一个可以包括有线通信接口、无线接收器和/或无线收发器。无线接收器能适于从GPS人造卫星接收GPS信息。有线接口和/或无线收发器能适于直接和/或通过无线通信塔1500从多个机器、传感器和/或信息装置发送和/或接收信息。 
自主机器1100、1200、1300能适于装载诸如拖运机1400的拖运机。拖运机1500可以是化石燃料供电的开采拖运卡车、电气开采拖运卡车、有轨车、挠性运输带列车、坑中压碎进料斗(in-pitcrushing hopper)和/或带有开放底座式拖车(an open bed trailer)的卡车等等。拖运机1400能适于直接和/或通过通信塔1500与自主机器1100、1200、1300直接和/或以无线方式进行通信。拖运机1400可以从诸如信息装置1650的信息装置接收运动和动作的指令。 
系统1000可以包括车辆1450，该车辆1450可能和自主机器1100、1200、1300的操作和/或维护有关。例如，车辆1450可能与负责监控自主机器1100、1200、1300的性能的管理实体相关联。在某些示例性 实施例中，车辆1450与接收请求自主机器1100、1200、1300的维护动作的信息的维护实体相关联。在某些示例性实施例中，车辆1450与负责监控涉及自主机器1100、1200、1300的操作的安全性的调整实体(regulatory entity)相关联。车辆1450可能装备有无线接收器和/或收发器并可以通信方式被耦合到自主机器1100、1200、1300。 
系统1000可以包括多个网络，诸如网络1600、网络1700、网络1900和网络1950。网络1600、1700、1900、1950中的每一个以通信方式将信息装置直接地和/或通过无线通信塔1500耦合到自主机器1100、1200、1300。无线收发器1625可以通信方式将无线通信塔1500耦合到通过网络1600所耦合的信息装置。 
网络1600可以包括多个以通信方式耦合的信息装置，诸如包括服务器1650。服务器1650能适于接收、处理和/或存储关于自主机器1100、1200、1300的信息。网络1600能通过服务器1675以通信方式被耦合到网络1700。服务器1675能适于提供通过网络1600、1700在装置之间共享服务的文件和/或信息。网络1700可以包括多个以通信方式耦合的信息装置，诸如包括信息装置1725。 
网络1700可以通过防火墙1750以通信方式被耦合到网络1900和网络1950。防火墙1750能适于限制对网络1600、1700的访问。防火墙1750包括硬件、固件和/软件。防火墙1750能适于通过虚拟专用网络服务器1725提供对网络1600、1700的访问。虚拟专用网络服务器1725能适于鉴定用户并提供具有到自主机器1100、1200、1300的通信方式的耦合的所鉴定的用户，诸如信息装置1825、信息装置1925和信息装置1975。 
虚拟专用网络服务器1725可以通信方式被耦合到因特网1800。因特网1800可以通信方式被耦合到信息装置1825和网络1900、1950。网络1900可以通信方式被耦合到信息装置1925。网络1975可以通信方式被耦合到信息装置1975。 
图2是包括自主机器的系统2000的示例性实施例的方框图，该系统2000包括自主机器2100。可以通过一个或者多个柴油机、汽油机和/或电机等等给机器2100供电。机器2100可以包括多个传感器，例如包括传感器2200、传感器2225和传感器2250。传感器2200、2225、2250能适于测量压力、温度、流量、质量、热量、光、声音、湿度、 接近度、位置、速度、振动、电压、电流、电容、电阻、电感和/或电磁辐射等等。传感器2200、2225、2250可以通信方式被耦合到被包含在机器2100中的信息装置2300、有线网络接口和/或无线收发器2400。 
信息装置2300可以包括用户接口2350和客户端程序2325。在某些示例性实施例中，信息装置2300能适于提供、接收和/或执行关于机器2100的采掘例行程序。信息装置2300可以通信方式被耦合到适于存储关于机器2100的程序和/或信息的存储装置。 
无线收发器2400可以通过无线收发器2500以通信方式被耦合到网络2600。网络2600可以包括适于通过多种有线或者无线介质(诸如电缆、电话线、电源线、光纤、无线电波、光束等等)进行通信的信息装置。网络2600可以是公共网络、专用网络、电路交换网络、分组交换网络、无连接网络、虚拟网络、无线电网络、电话网络、PTOS网络、非PTOS网络、PSTN网络、非PSTN网络、蜂窝式网络、电缆网络、DSL网络、人造卫星网络、微波网络、双绞线网络、IEEE 802.03网络、以太网络、令牌环网络、局域网络、广域网络、IP网络、因特网、内联网、无线网络、超宽带(UWB)网络、Wi-Fi网络、蓝牙网络、机场网络、IEEE 802.11网络、IEEE 802.11a网络、IEEE 802.11b网络、IEEE 802.11g网络、X-10网络和/或电源网络等等和/或其任何等价物。 
网络2600可以通信方式被耦合到服务器2700，该服务器2700可以包括输入处理器2750和存储处理器2725。输入处理器2750能适于接受和处理接收到的关于机器2100的信息。例如，输入处理器2750可以接收来自传感器2200、2225、2250的信息。存储处理器2725能适于处理通过服务器2700接收到的信息，并将该信息存储在诸如存储装置2775的存储装置中。存储处理器2725能适于以与数据存储标准相兼容的格式存储关于机器2100的信息，数据存储标准诸如Knowledge Builder、SQL Server、MySQL、Microsoft Access、Oracle、FileMaker、Excel、SYLK、ASCII、Sybase、XML和/或DB2等等。 
存储装置2775可以存储诸如自主机器数据库2785和自主机器例行程序2795的信息。自主机器数据库2785可以包括多个采掘表面轮廓的数据库。多个采掘表面轮廓中的每一个可以与采掘程序相链接和 /或相关联。自主机器数据库2785可以包括采掘程序信息。采掘程序信息可以包括和通过机器2100进行材料挖掘的提取技术有关的启发式规则。采掘程序信息可以包括替换程序，该替换程序针对与通过机器2100诸如进行开采的材料提取相关联的自适应学习算法来选择。 
自主机器例行程序2785可以包括一个或者多种下列例行程序： 
堤岸廓线仪(Bank Profiler)-能适于扫描采掘表面的例行程序。比较该扫描与扫描库，以校正数据。该扫描能确定堤岸轮廓； 
采掘轮廓-例行程序，其可以利用堤岸轮廓来搜索采掘库，以识别出多个预定堤岸轮廓中的一预定堤岸轮廓，识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中与该采掘表面轮廓最相符的。多个堤岸轮廓可被存储在采掘库中； 
采掘例行程序-可以对采掘程序执行自动优化例行程序的例行程序。基于从采掘库中识别出的堤岸轮廓来确定该采掘程序； 
重新分类例行程序-适于比较所修改的采掘程序(包括调节)和现有的采掘程序的结果。如果所修改的采掘程序的结果更好，那么利用所修改的采掘程序调节该库； 
装载卡车例行程序-适于从诸如卡车的拖运车辆接收全球定位系统(GPS)信号并计算和执行装载程序的例行程序。如果拖运车辆不在适当的位置，可以给拖运车辆发出移动到正确位置的信号。在装载卡车之后，可以将机器2100返回到采掘准备位置； 
混淆例行程序(confusion routine)-一例行程序，其适于，如果机器2100不能解决任何部分的问题，则给操作者发出请求手动引导和/或控制的信号； 
干涉例行程序-一例行程序，其适于，响应于和机器2100有关的所感知的干涉来指示机器2100移动到确定位置； 
重新定位例行程序-适于指示机器2100移动并控制机器2100的运动的例行程序。某些示例性实施例可以包括管理给机器2100提供电源的电缆； 
故障例行程序-适于检测机器2100的问题的例行程序。该例行程序可以是指示机器2100自己纠正问题和/或给帮助实体发出纠正问题的信号； 
接收采掘指令-适于从中央控制器接收关于机器2100应该在哪里 采掘以及矿穴(pocket)的哪些边界应该被挖掘的指令； 
界限异常廓线仪(Limit Exception Profiler)-适于根据机器2100的位置界限修改和/或补偿采掘程序的例行程序；以及 
时间表维护-适于根据和机器2100有关的所测量的事件调度维护的例行程序。 
网络2600可以包括信息装置2800。信息装置2800可以包括客户端程序2860和用户接口2880。信息装置2800可以包括输入处理器2850和报告处理器2825。输入处理器2850适于从传感器2200、2225、2250接收有关机器2100的信息。报告处理器2825适于利用来自传感器2200、2225、2250的有关机器2100的信息准备和提供报告。 
图3是方法3000的示例性实施例的流程图。在动作3100，可以启动自主电铲例行程序。自主电铲例行程序适于自主地控制诸如电气采掘电铲的采掘电铲。 
在动作3200，自主电铲例行程序能够装载采掘坐标、采掘库、采掘地形、采掘表面的视频图和/或采掘表面的声纳图等等。有关物理环境和采掘程序的信息适用于自主控制电铲。 
在动作3300，可以根据由自主电铲例行程序所确定的程序来重新定位电铲。以包括自动调节向电铲提供电源的电缆的延伸长度的方式重新定位电铲。 
在动作3400，可以扫描采掘表面。扫描可以包括确定要由电铲开采和/或提取的材料的休止角、土地材料堆的颗粒大小分布、该堆中的最大岩石、可能防碍电铲的动作的物体和/或地形、和/或在电铲的区域中的车辆和/或与电铲相关联的拖运机。 
在动作3500，利用采掘表面的扫描来从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓。识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和通过扫描所确定的采掘表面的轮廓最相符的。基于这种识别，从多个电铲采掘程序中选择第一电铲采掘程序。 
在动作3600，优化第一电铲采掘程序。通过确定第二电铲采掘程序来优化最优电铲采掘程序。可以预测并比较第一电铲采掘程序和第二电铲采掘程序的结果。基于比较，可以选择优选的电铲采掘程序。 
在动作3700，可以执行电源优化例行程序，以优化装载。电源优化例行程序可以测量与电铲相关联的铲斗的运动相关联的电源。电源 优化例行程序适于用土地材料以最优方式填充铲斗。最优方式可以考虑填充铲斗的土地材料量，在填充铲斗中所使用的能量量和/或需要被放置在拖运车辆中的材料量。 
在动作3800，可以重新分类采掘程序。可以比较执行最优采掘程序的结果和可替换的采掘程序的以前结果。如果优选的采掘程序的结果被改善，则修改所存储的程序，这可以导致电铲的控制系统，该电铲可以自适应地学习并可以自适应地改善性能。 
在动作3900，根据优选的电铲采掘程序，由电铲能装载拖运车辆。 
在动作3950，可以输出与电铲相关联的数据。所输出的数据可以包括涉及优选采掘程序的信息、涉及电铲的生产信息、检测到的电铲的问题、与电铲相关联的定期维护和/或关于电铲运动的记录等等。 
图4是包括自主机器4100的系统4000的示例性实施例的方框图。自主机器4100可以包括电缆盘4150。电缆盘4150能适于改变被用来提供操作和移动机器4100的电源的电缆的延伸长度。在某些示例性实施例中，自动地控制电缆盘4150，以当机器4100自动被重新定位时改变电缆的延伸长度。 
自主机器4000可以包括多个传感器，诸如包括声纳扫描仪4200、光学扫描仪4225、近程传感器4250、功率传感器4275和机器位置界限传感器4275。声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225能适于提供对机器4400的周围环境的扫描。例如，声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225能适于确定采掘表面的轮廓，根据该采掘表面的轮廓，机器4100可以采掘。在某些示例性实施例中，可以使用声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225来检测和/或提供机器4200附近的物体的轮廓。例如，声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225可以检测到机器4200附近的车辆(诸如拖运车辆或者保修服务车)的存在。 
可以利用诸如决策树、贝叶斯网络、神经网络、高斯过程、独立成分分析、自组织地图和/或支持向量机等等的模式分类和/或识别算法来分析由声纳扫描仪4200和光学扫描仪所提供的信息。该算法有助于执行诸如模式识别、数据提取、分类和/或过程建模等等的任务。该算法适于响应于该算法遇到的过去的和/或目前的结果来改善性能和/或改变其特性。通过给该算法呈现多个输入和相应的理想的输出的例子可以自适应地训练该算法。例如，该输入可以是与所检测到的 物体或者轮廓的识别相关联的多个传感器读数。使用综合数据和/或提供和之前发生的故障前面的成分有关的数据，可以训练该算法。可以将该算法用于以某些形式被认为是模式识别的几乎任何问题中。在某些示例性实施例中，可以用软件、固件和/或硬件等等实现该算法。 
近程传感器4250能适于提供关于接近机器4100的物体的信息，该物体可能干扰机器4100的运动。例如，近程传感器4250可以提供有关干扰机器4100的所建议的重定位的物体存在的信息。例如，邻近机器4100的轨迹的大岩石的存在可能阻止机器4100跨过大岩石横穿路径。 
功率传感器4275能适于提供与机器4100相关联的所测量的电机功率和/或扭矩。例如，功率传感器4275能适于提供在一个或者多个方向上移动电气采掘电铲的铲斗的所测量的电机功率。由信息装置(诸如信息装置4300)可以使用功率传感器4275所提供的信息，以确定和/或优化采掘程序。 
机器位置界限传感器4275能适于在检测机器4100的一个或者多个部分的运动范围中使用。在某些示例性实施例中，机器位置界限传感器4275可以提供表示与机器4100相关联的铲斗相对于物理物体的物理位置的信息。在执行采掘程序期间，由机器位置界限传感器4275所提供的信息能被用于计划机器运动和重新定位。例如，机器位置界限传感器4275可以提供表示以下情况的信息，即机器4100太靠近堤岸的部分，以至于不能从其上面移除材料。在某些示例性实施例中，机器位置界限传感器4275可以提供表示以下情况的信息，即机器4100太远离堤岸的部分，以至于不能从其上面移除材料。 
信息装置4300可以包括用户接口4350、客户端程序4325和修复系统4350。设计、操作或者故障检修自主机器4100的用户通过用户接口4350可以察看和机器4100有关的信息。客户端程序4350能适于提供有关机器4100的信息和/或控制机器4100。例如，客户端程序4325能适于确定要由机器4100所执行的采掘程序。 
修复系统4350能适于自动修复在机器4100检测出的故障。例如，电机的可变频率驱动可能会出故障。如果机器4100包括可切换的冗余和/或备用可变频率驱动，那么修复系统4350能适于自动切换到备用驱动。作为另一个例子，可编程逻辑控制器处理器可能会出故障。如 果机器4100包括可切换的备用可编程逻辑控制器，则修复系统4350能适于自动切换到备用可编程逻辑控制器。 
机器4100可以包括无线接收器4425。无线接收器4425能适于从GPS人造卫星4450接收到全球定位系统(GPS)信息。通过无线接收器4425接收到的GPS信息可以包括机器4100、采掘车辆和/或拖运车辆的位置。通过无线接收器4425接收到的信息能适于在通过机器4100计划和/或执行采掘程序中使用。 
机器4100可以包括网络接口4400，该网络接口4400可以是有线和/或无线网络接口，该有线和/或无线网络接口能适于在传输关于机器4100的信息往返于以通信方式被耦合到网络4600的信息装置传输中使用。网络接口4400可以通信方式被耦合到网络4600。网络接口4400能适于接收关于要通过机器4100移除的一袋材料的指令。信息装置4300和/或服务器4700能适于使用关于采掘表面的指令和/或关于该袋材料的指令，以确定机器4100的采掘程序。 
服务器4700可以通过网络4600以通信方式被耦合到机器4100。在某些示例性实施例中，通过被包含在机器4100中的信息装置4300可以实现针对服务器4700所描述的功能性。服务器4700可以包括处理器4725，该处理器4725适于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓。例如，通过模式识别算法，处理器4725可以表征在由声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225扫描机器411的环境期间所检测到的信息。可以将有关轮廓的信息和其它所存储的轮廓相比较。例如，处理器4725可以执行适于从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓的指令，这些指令能被存储在诸如存储装置4775的存储装置中。所识别出的预定堤岸轮廓可以是多个预定堤岸轮廓中和该采掘表面的轮廓最相符的。 
处理器4725能适于根据所识别出的预定堤岸轮廓来执行确定机器4100的采掘程序的指令。在确定第一采掘程序中，处理器4725能适于使用接收到的关于机器4100、拖运车辆和/或采掘车辆的GPS信息。 
响应于所识别出的预定堤岸轮廓，处理器4725能适于执行优化例行程序，以确定第二采掘程序。处理器4725能适于执行指令来比较第一采掘程序和第二采掘程序(和/或附加的采掘程序)，以确定最优的、被改善的和/或优选的采掘程序。处理器4725能适于向机器4100 提供采掘程序。 
存储装置4775能适于存储自主机器数据库4785和自主机器例行程序4795。例如，自主机器数据库4785可以包括多个预定的堤岸轮廓。在某些示例性实施例中，自主机器数据库4785可以包括机器4100可使用的多个采掘程序。当执行开采程序并测量到结果时，可以根据自适应学习来修改多个采掘程序。 
自主机器例行程序4795可以包括选择、优化和/或修改与操作机器4100相关联的程序的例行程序。自主机器例行程序4795可以包括在对于图2所讨论的自主机器例行程序2785中的任何一个。 
网络4600可以通信方式被耦合到信息装置4800，该信息装置4800可以包括报告处理器4852、输入处理器4850、客户端程序4860和用户接口4880。用户可以利用信息装置4800来从遥远位置监控和/或控制机器4100。在某些示例性实施例中，为了监控和/或控制机器4100，信息装置4800可以从机器4100和/或服务器4700获得信息。 
图5是方法5000的示例性实施例的流程图。在动作5100，可以接收到传感器数据。传感器可以本地地或者远程地被安装在机器上。远程安装的传感器通过有线和/或无线收发器可以通信方式被耦合到机器。传感器数据可以包括来自视频和/或声纳系统扫描的有关采掘表面的轮廓的信息。传感器数据可以包括涉及和机器有关的机器位置界限的信息。例如，为了确定机器是否能从当前位置挖掘特别的巨石，传感器可以检测机器铲斗能达到的范围。如果机器位置界限指示挖掘是不可能的，则可以提供指令来自动重定位机器。 
传感器数据可以包括开采拖运车辆相对于电气采掘电铲的位置。传感器数据可以包括涉及机器的或者来自开采拖运车辆的GPS信号，GPS信号可以表示机器、开采车辆和/或开采拖运车辆的位置。传感器数据可以包括关于干扰诸如由近程检测器检测到的干扰的信息。 
在动作5200，可以识别出堤岸轮廓。在某些示例性实施例中，可以从多个预定的堤岸轮廓中识别出一预定的堤岸轮廓。所识别出的预定的堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和该采掘表面的轮廓最相符的。 
在动作5300，可以确定第一采掘程序。第一采掘程序可以基于所识别出的预定的堤岸轮廓。可以响应于有关材料移除的指令来确定第一采掘程序。例如，接收到关于要由机器移除的一袋材料的采掘表面 和/或特征(诸如边界)的指令。例如，管理实体可以基于非常低的矿石品级来建立要被挖掘的一袋材料的边界。 
不同的情形可使得替换程序更理想。例如，如与不邻近悬崖的区域相比，第一采掘程序可能不同于移除邻近悬崖的一袋土地材料。作为另一个例子，对于最大颗粒尺寸为六英寸的土地材料的采掘程序可能不同于最大颗粒尺寸为六十英寸的土地材料的采掘程序。第一采掘程序可以包括用于通过机器装载拖运车辆的程序。 
在动作5400，确定第二采掘程序。第二采掘程序可以通过执行优化例行程序来确定，该优化例行程序的部分可以启发式地或者随机地改变与第一采掘程序相关联的一个或者多个参数的值。优化例行程序可以使用多个响应表面或者专家系统派生的算法中的任何一个，以寻求用于采掘材料的最优程序。然后，优化程序可以利用和/或调用建模程序来预测第一采掘程序和/或第二采掘程序的结果和/或性能。通过将第一采掘程序的所建模的结果和/或性能与第二采掘程序的所建模的结果和/或性能进行比较，优化例行程序可确定和/或选择优选的程序。 
在某些示例性实施例中，优化例行程序可以自动检测与物体的干扰。优化例行程序可以包括电源优化例行程序，该电源优化例行程序可以确定有效装载拖运车辆的程序。 
在动作5500，可以将优选的程序转移到用于执行的机器。在某些示例性实施例中，可以在该机器处本地确定优选的程序，以致转移在机器内进行。在某些示例性实施例中，可以将该程序从信息装置传输到机器。 
在动作5600，可以在机器执行该优选的程序。所执行的程序可以包括根据该优选的程序装载拖运车辆。如果确定拖运车辆的位置不理想，则某些示例性实施例可以传输适于自动将拖运车辆重定位到所需的位置的指令。 
在某些示例性实施例中，如果确定涉及机器控制的参数值是无效的，则可以向操作者提供手动控制机器的指令。机器的手动控制可以继续，直到无效的参数值的原因被隔离和/或被校正为止。 
执行该程序包括响应于要这么做的程序指令来自动重定位机器。在某些示例性实施例中，执行该程序可以包括响应于检测机器和物体 的干扰来自动重定位该机器。机器的自动重定位可以包括管理被耦合到机器的电缆。 
执行该程序可以包括检测机器故障。在某些示例性实施例中，可以自动修复所检测到的故障。例如，利用可获得的备用部件可以旁路故障部件。在某些示例性实施例中，响应于机器中所检测到的故障，可以将信号传输到帮助实体。在某些示例性实施例中，响应于检测到的事件，可以为机器调度维护动作。检测到的事件可能是故障、所测量的机器性能退化、自从最后所调度的维护的所测量的时间周期、检测到的温度、检测到的振动和/或检测到的压力等等。 
在动作5700，可以收集关于优选程序的执行的性能数据。传感器可以记录该程序的动作以及来自该程序的执行的结果。将这些结果与来自之前的程序的预测和/或结果进行比较。 
在动作5800，可以修改这些程序。作为程序变化的结果，所以程序结果可以提供指示改善或者缺乏改善。如果记录了改善，则可以修改程序规则来合并有益的变化。如果记录了没有改善或者性能退化，则可以修改用来产生程序的程序和/或规则，以避免重复导致未改善的结果的程序步骤。 
在动作5900，可以输出数据。可以通过从机器到至少一个信息装置的有线和/或无线传输来传送数据。可由用户和/或信息装置分析所输出的数据，以进一步理解和改善机器的操作程序和/或性能。 
图6是信息装置6000的示例性实施例的方框图，该信息装置6000在某些示例性实施例中例如可以包括图4的服务器4700、信息装置4300和信息装置4800。信息装置6000可以包括多种公知部件中的任何一个，诸如包括一个或者多个网络接口6100、一个或者多个处理器6200、一个或者多个包含指令6400的存储器6300、一个或者多个输入/输出(I/O)装置6500和/或一个或者多个被耦合到I/O装置6500的用户接口6600等等。 
在某些示例性实施例中，通过一个或者多个用户接口6600(诸如图形用户接口)，用户可以观看关于适于采掘的机器的信息的再现。例如，用户接口6600能适于显示比较自主机器和手动操作的机器的生产力和/或工业标准的信息，显示自主操作机器的算法、显示关于导致手动或者部分手动控制机器的无效参数值的信息，和/或关于机器 的操作和/或环境的视频显示。 
图7是包括自主机器7100的系统7000的示例性实施例的方框图。自主机器7100以通信方式通过到网络的有线链路和/或通过无线链路被耦合到通信塔7200。通信塔7200可以通信方式将自主机器7100耦合到处理器7300。在某些示例性实施例中，自主机器7100可以直接被耦合到处理器7300。 
系统7000可以包括视频传感器7400，该视频传感器7400可以直接和/或通过通信塔7200与处理器7300进行通信。视频传感器7400可以提供关于适于由机器7100采掘的土地表面的采掘轮廓信息。视频传感器7400能适于从多个观点和出于多个目的而提供关于机器7100的图像。例如，对于人或者基于机器的实体，视频传感器7400可以提供开采的透视图，以检查整体的开采操作和/或性能。视频传感器7400可被安装在与机器7100相关联的拖运车辆上，以便在拖运车辆上观看材料的装载。视频传感器7400适于本地安装在机器7100上，以便提供机器7100的特定部分和与机器7100相关联的采掘表面的视图。通过视频供给接口7600可以显示视频传感器7400所收集的信息。出于分析的目的，可以通过模式识别算法自动分析视频传感器7400所收集的信息。 
通过控制屏7500可以观看关于机器7100的自主或者半自主控制的信息。响应于机器7100检测到的无效值，操作者可以通过混淆模式控制7700确保对机器7100的完全控制或者部分控制。操作者可以本地或者远程控制机器7100。 
图8是针对基本机器循环的方法8000的示例性实施例的流程图。在动作8100，可以接收到三维采掘计划，该三维采掘计划可以包括有关机器的采掘动作的指令。可以从诸如工程实体的外部实体接收到三维采掘计划。在动作8200，可以确定关于诸如电铲的机器是否在适当的位置。 
如果电铲在适当的位置，则可以执行动作8300。在动作8300，可以通过信息装置规划采掘计划。在动作8400，执行该采掘计划。在动作8500，确定采掘计划是否完成。如果采掘计划还没有完成，则可以重复动作8400。如果采掘计划完成了，则可以进行动作8600。在动作8600，通过机器请求新的采掘计划。 
在动作8200，如果电铲不在适当的位置，则可以进行动作8700。在动作8700，可以将机器推到适当的位置。在动作8800，可以进行采掘表面的扫描。 
图9是用于利用机器装载拖运车辆的方法9000的示例性实施例的流程图。在动作9100，接收到拖运车辆的三维坐标。在动作9200，可以将程序定义为将土地材料的装载摆向拖运车辆。在动作9300，机器可以转向堤岸并且缩拢。在缩拢时，可以将机器的铲斗放置在适当的位置，以采掘土地材料的下一铲斗。在动作9400，机器可以采掘材料来至少部分地填充机器的铲斗。在动作9500，确定机器是否停机。如果机器没有停机，则在动作9100重新开始动作。 
图10是用于将土地材料的铲斗从机器摆向拖运车辆的方法10000的示例性实施例的流程图。在动作10100，通过机器可以接收到拖运车辆(诸如卡车)的坐标和/或可以将拖运车辆(诸如卡车)的坐标传送到该机器。在动作10200，可以分辨来自最后采掘的性能曲线。该性能曲线可以包括关于所使用的电源以及在最后的采掘期间所采掘的材料量的信息。可以使用性能曲线来修改机器的采掘程序，以改善能量效率。 
在动作10300，可以计算角度。该角度可以提供关于机器什么时候应当进行刹车的信息，以减慢和/或停止摆动运动，从而将与机器相关联的铲斗放置在拖运车辆的拖运腔上面的位置中。可以计算最优铲斗高度，用于适当定位铲斗。 
在动作10400，可以将铲斗抬到预置高度。在动作10500，指示电机控制器将铲斗摆向刹车点。在动作10700，可以实施刹车，以使得铲斗摆向表示拖运车辆的拖运腔的坐标。在动作10600，可以执行堤岸扫描。在动作10800，确定关于堤岸扫描的“指纹图案”。“指纹图案”可以是堤案扫描的特征。在动作10900，可以进行库匹配，其中可以找到识别出的轮廓，该识别出的轮廓是从堤岸扫描所确定的轮廓中与多个预定轮廓最相符的。 
图11是和方法10000有关的方法11000的示例性实施例的流程图。方法11000是方法10000的继续。在动作11100，确定土地材料的铲斗是否是被放置在拖运车辆中的第一铲斗。如果该铲斗是被放置在拖运车辆中的第一铲斗，则机器可以执行软填充例行程序。软填充例行程 序可以包含拖运车辆的铲斗与腔之间的较短距离。在某些示例性实施例中，如果在拖运车辆的拖运腔中存在附加的土地材料，则可以更慢地倒空铲斗。如果土地材料的铲斗不是被放置在拖运车辆中的第一铲斗，则在动作11300，可以执行通常的填充例行程序。当拖运车辆的腔中的材料床充当拖运车辆的至少部分屏蔽表面以阻止对拖运车辆的损害时，通常的填充例行程序可能是适当的。 
图12是用于准备采掘动作的方法12000的示例性实施例的流程图。在动作12100，确定关于采掘计划是否要求推动或者重定位机器。如果要求推动，则控制转到图14的方法14000。如果不要求推动，则在动作12200确定，采掘表面的轮廓是否基本上和多个预定堤岸轮廓中的识别出的预定堤岸轮廓相匹配。如果发现不相匹配，则在动作12300，执行混淆例行程序。该混淆例行程序适于针对机器提供至少部分的操作者控制。 
如果在动作12200发现相匹配，则在动作12400可以对一般的采掘轮廓设置标记。在动作12500，可以基于识别出的预定堤岸轮廓装载采掘参数。采掘参数可以形成采掘程序。例如，如果拖运车辆不能保持材料的全铲斗装载，则采掘程序能利用较快的部分装载循环来填充拖运车辆。在动作12600，可以基于采掘计划装载采掘修改参数。然后，控制可以转到图13的方法13000。 
图13是和方法12000有关的方法13000的示例性实施例的流程图。在动作13100，可以基于命令概要表来装载优选参数。例如，程序可以考虑研发采掘程序中的能量曲线，以便试图最小化挖掘操作中的单位能量消耗级。 
图14是和方法12000有关的方法14000的示例性实施例的流程图。在动作14100，执行推动例行程序，以重定位机器。在动作14200，确定是否已经扫描了采掘区域。如果已经扫描了采掘区域，则将控制转到图12的动作12200。如果还没有扫描采掘区域，则在动作14300，可以进行采掘区域的扫描。然后可以将控制转到图12的动作12200。 
图15是用于缩拢机器的方法15000的示例性实施例的流程图。在动作15100，可以从循环计划获得新的采掘循环坐标。在动作15200，可以计算摆动角刹车点。在动作15400，推动与机器相关联的铲斗的电机可以摆向摆动角刹车点。在动作15600，可以通过刹车停止铲斗。在 动作15700，可以缩拢铲斗，以准备采掘土地材料的下一铲斗。 
在动作15300，可以计算开始确认扫描的角度。在动作15500，可以执行确认扫描。确认扫描可以包括采掘表面的轮廓。在动作15800，可以进行“指纹确认”扫描。可以进行“指纹确认”扫描，以确认采掘轮廓和/或采掘程序的有效性。在动作15900，确定是否已经确认扫描。如果已经确认了扫描，则方法15000结束。如果没有确认扫描，则控制转到图16的方法16000。 
图16是和方法15000有关的方法16000的示例性实施例的流程图。在动作16100，可以执行详细的扫描分辩。在动作16200，确定是否已经分辨了详细的扫描。如果已经分辨了详细的扫描，则程序15000结束。如果还没有分辨出详细的扫描，则在动作16300，可以确定堤岸是否不稳定。如果堤岸不稳定，则在动作16400，可以运行不稳定性例行程序。然后将控制转到动作16200。如果确定堤岸没有不稳定，则在动作16500，执行混淆例行程序。该混淆例行程序能适于向操作者请求对机器的至少部分控制。 
图17是用于利用机器采掘堤岸的方法17000的示例性实施例的流程图。在动作17100，可以接通性能记录器。性能记录器可以记录与采掘堤岸相关联的动作，其目的是自适应学习和改善开采程序。在动作17200，可以靠近经受采掘的堤岸的接触点。在动作17300，机器可以等待，以检测与堤坝的接触。在动作17400，确定，在计算界限内是否发生与堤岸的接触。如果在计算界限内还没有进行接触，则在动作17700，可以调节采掘轮廓和/或程序。然后控制返回到动作17500。如果已经在计算界限内出现与堤岸的接触，则在动作17500可以启用Simodig程序。该Simodig程序能适于自主地采掘堤岸。在动作17600，根据轮廓和/或采掘程序可以执行材料聚集。然后将控制转到方法18000。 
图18是和方法17000有关的方法18000的示例性实施例的流程图。在动作18100，确定，是否已经对Simodig程序进行了校正。如果已经进行了校正，则在动作18400可以评价如与性能相比的校正。在动作18500，确定，性能偏离是否足够大，以改变轮廓和/或采掘程序。如果偏离足够大，则在动作18600，将新轮廓添加到采掘库，并且方法18000结束。 
如果在动作18500偏离不是足够大，则将控制转到动作18200。如果在动作18100没有Simodig校正，则在动作18200，可递增尝试计数器。在动作18300，递增轮廓置信度计数器。 
通过阅读某些示例性实施例的上述详细描述和附图，其它的实施例对于本领域技术人员将变得更加显而易见。应当理解的是，多种变型、修改和附加实施例是可能的，因此所有这些变型、修改和实施例都被认为是在本申请的精神和范围内。例如，不管该申请的任何部分的内容(例如标题、领域、背景技术、概要、摘要、附图等)，除非特别指定相反，诸如通过清楚的限定，没有必要将任何特别描述的或者说明的特征、功能、动作或者元素，任何动作的特别序列或者元素的任何特定相互关系包含在这里的任何权利要求中(或者要求其优先权的任何申请的任何权利要求)。而且，可以重复任何动作，可以通过多个实体执行任何动作，和/或可以复制任何元素。另外，可以排除任何动作或者元素，动作的序列可以变化和/或元素的相互关系可以变化。因此，实际上说明书和附图将被认为是说明性的而不是限制性的。而且，当这里描述任何数量或者范围时，除非清楚地陈述了，否则，数量和范围是近似。当这里描述任何范围时，除非清楚地陈述了，否则那个范围包括其中的所有值和其中的所有子范围。任何材料(例如美国专利、美国专利申请、书、论文等等)中的任何信息在此引入作为参考，这些信息仅被引入作为到在这种信息和这里所述的其它说明与附图之间不存在冲突的程度的参考。如果发生这种冲突，包括将使得这里的任何权利要求无效或者另外寻求优先权的冲突，那么在这里引作参考的材料中的任何这种冲突信息尤其不被引入作为参考。 

Claims (21)

1.一种用于控制电气采掘电铲的方法，该方法包括多个动作，所述动作包括：
响应于采掘表面的扫描，确定采掘表面的轮廓；
从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的；
基于识别出的预定堤岸轮廓，自动确定第一电气采掘电铲采掘程序；
自动执行优化例行程序，以确定第二电气采掘电铲采掘程序；
自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程序，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和
通过电气采掘电铲自动执行优选的电气采掘电铲采掘程序。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收到开采拖运车辆相对于电气采掘电铲的位置。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收到来自开采拖运车辆的全球定位系统(GPS)信号，该GPS信号表示开采拖运车辆相对于电气采掘电铲的位置。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定用于利用电气采掘电铲装载开采拖运车辆的程序。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
执行用于装载开采拖运车辆的程序，该装载程序基于优选的电气采掘电铲采掘程序。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于电源优化例行程序的结果，优化用于装载开采拖运车辆的程序，该开采拖运车辆要由电气采掘电铲来装载。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于来自开采拖运车辆的信号，自动地传输适于重定位开采拖运车辆的指令。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于和电气采掘电铲的控制有关的参数是无效的确定，给操作者发出手动控制电气采掘电铲的信号。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
自动地检测电气采掘电铲和物体的干扰。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于对电气采掘电铲和物体的干扰的检测，自动地重定位电气采掘电铲。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于重定位电气采掘电铲的指令，重定位电气采掘电铲。
12.如权利要求1所述的方法，还包括：
自动管理被耦合到电气采掘电铲的电缆，同时重定位电气采掘电铲。
13.如权利要求1所述的方法，还包括：
自动地检测电气采掘电铲中的故障。
14.如权利要求1所述的方法，还包括：
自动地修复在电气采掘电铲中检测到的故障。
15.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于电气采掘电铲中的检测到的故障，自动发信号给帮助实体。
16.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收到关于采掘表面的指令。
17.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收到有关要由电气采掘电铲移除的一袋材料的边界的指令。
18.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于电气采掘电铲的机器位置界限，修改第一电气采掘电铲采掘程序。
19.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于检测到的事件，针对电气采掘电铲调度维护动作。
20.一种用于控制电气采掘电铲的方法，该方法包括多个动作，所述动作包括：
响应于采掘表面的扫描，确定采掘表面的轮廓；
从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的；
基于识别出的预定堤岸轮廓，自动确定第一电气采掘电铲采掘程序；
自动执行优化例行程序，以确定第二电气采掘电铲采掘程序；
自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程序，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和
将优选的电气采掘电铲采掘程序转移到电气采掘电铲。
21.一种用于控制电气采掘电铲的系统，所述系统包括：
用于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓的装置；
用于从多个预定堤岸轮廓中识别出一预定堤岸轮廓的装置，该识别出的预定堤岸轮廓是多个预定堤岸轮廓中和采掘表面的轮廓最相符的；
用于基于识别出的预定堤岸轮廓来自动确定第一电气采掘电铲采掘程序的装置；
用于自动执行优化例行程序的装置，以确定第二电气采掘电铲采掘程序；
用于自动比较第一电气采掘电铲采掘程序和第二电气采掘电铲采掘程序的装置，以确定优选的电气采掘电铲采掘程序；和
用于通过电气采掘电铲自动执行优选的电气采掘电铲采掘程序的装置。
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