CN101932774B - 工具控制系统 - Google Patents

Abstract

公开一种工具控制系统。该控制系统可具有能够控制第一连杆构件(22)的第一致动器(28)。该控制系统还可具有能够控制第二连杆构件(30)的第二致动器(34)。该控制系统还可具有能够控制工作工具(14)的第三致动器(36)，其中第二连杆构件连接到工作工具并可动地连接到第一连杆构件。该控制系统还可具有能够提供第一致动器、第二致动器和第三致动器的操作者控制的多个操作者输入装置(58、60)。该控制系统还可具有与第一致动器、第二致动器和第三致动器以及多个操作者输入装置通信的控制器(98)。控制器能够接收用于工作工具的期望工具路径。控制器还能够根据从多个操作者输入装置的不是所有的操作者输入装置接收的操作者输入，控制第一致动器、第二致动器和第三致动器的运动，以便使工作工具沿着期望工具路径运动。

Description

工具控制系统

技术领域

本发明总体上涉及一种控制系统，并且更特别是涉及一种调节工具运动的控制系统。

背景技术

例如反铲机、挖掘机、推土机、装载机、机动平地机和其它类型的重型设备的机器使用多种致动器，该致动器从发动机驱动泵供应液压流体，以便实现多种任务。致动器(例如液压缸和马达)用来在机器上运动例如包括吊杆、推杆和铲斗的连杆构件和工具。操作者通过运动一个或多个例如操纵杆的输入装置控制致动器的运动。操纵杆的运动操纵与每个致动器相关的控制阀，以便控制吊杆和推杆的运动，以便定位或定向铲斗，从而执行任务。典型的操作者控制允许通过相应的操作者输入装置而使每个连杆构件例如沿着特定输入装置轴线进行单独受控的运动。也就是说，每个连杆构件(例如吊杆、推杆和铲斗)通过沿着一个或多个操纵杆的特定输入装置轴线的运动来控制。

特别是在工作工具附接到使得工作工具围绕三个或更多个自由度运动的连杆系统上时，由于操作工作工具需要进行复杂的协调，典型的操作者控制具有多种缺陷。例如，在沿着预定轨迹运动铲斗时，操作者必须连续操纵操纵杆，以完成任务。因此，一些任务会需要必须通过经验而学到的高度熟练的技能。即使有经验的操作者也会缺乏所需的技能来正确完成复杂任务。另外，具有全部技能等级的操作者也会在进行程序化或重复性的任务时由于疲劳或烦躁而变得不太有效。

用于控制机器工具的改进系统的一个例子在2005年11月22日授权给Cripps的美国专利No.6968264(’264专利)中描述。’264专利公开了一种包括具有第一分段、第二分段和工具分段的机械臂的机器。每个分段围绕结合部枢转，并通过一个或多个致动器运动。’264专利还公开了一种用于通过限定计划路径并在检测到机械臂的实际路径不同于计划路径时自动修正实际路径来控制机械臂的系统。例如，自动修正可克服由于操作者疲劳或随便的操作指令而造成的操作员引起的不太有效的运动。计划路径可被存储在计划路径库中，并且可根据下面的一个或多个因素来选择：机械臂的几何形状、机械臂的计划工作任务、机器的与机械臂可操作连接的实体以及机器或机械臂的熟练的有经验的操作者的最佳或优选路径。

虽然’264专利的机器可通过使得复杂任务的多个部分自动化来改善操作效率，但是’264专利的机器会不太有效，并且具有局限的实用性。由于’264专利的机器不能考虑正在使用以完成任务的工具的类型或尺寸，’264专利的机器会不太有效。没有考虑正在使用的工具的类型或尺寸，期望工具路径会不是尽可能有效的。另外，虽然’264专利可有助于确保机械臂遵循特定路径，但是由于’264专利不能简化用来定位机械臂的典型的复杂操作者输入控制器，’264专利会具有局限性。

本发明的控制系统针对克服以上描述的一个或多个问题。

发明内容

在一个方面，本发明针对一种工具控制系统。控制系统可包括能够控制第一连杆构件的第一致动器。控制系统还可包括能够控制第二连杆构件的第二致动器。控制系统还可包括能够控制工作工具的第三致动器，其中第二连杆构件连接到工作工具，并可动地连接到第一连杆构件。控制系统还可包括能够提供第一、第二和第三致动器的操作者控制的多个操作者输入装置。控制系统还可包括与第一、第二和第三致动器和多个操作者输入装置连通的控制器。控制器能够接收工作工具的期望工具路径。根据从多个操作者输入装置中的不是所有操作者输入装置接收的操作者输入，控制器还能够控制第一、第二和第三致动器的运动，以便沿着期望工具路径运动工作工具。

在另一方面，本发明针对一种控制工作工具运动的方法。该方法可包括确定工作工具的工具轴线。该方法还可包括相对于工具轴线设置期望工具路径。该方法还可包括从单个操作者输入装置接收有关工作工具沿着工具轴线的期望运动的操作者输入。该方法另外可包括根据操作者输入控制工作工具沿着期望工具路径围绕多个轴线的运动。

附图说明

图1是示例性公开的机器的侧视示意图；

图2是可与图1的机器一起使用的示例性公开的液压控制系统的示意图；以及

图3是表示操作图2的液压控制系统的示例性方法的控制图。

具体实施方式

图1表示具有协作以完成任务的多个系统和组成部件的示例性机器10。机器10可体现为执行与例如采矿、建造、耕作、运输的产业或本领域已知的任何其它产业相关的某些类型的操作的固定或机动机器。例如，机器10可以是运土机器，例如反铲机、挖掘机、推土机、装载机、机动平地机或任何其它的运土机器。机器10可包括能够运动工作工具14的执行系统12、用于推进机器10的驱动系统16、将动力提供给执行系统12和驱动系统16的动力源18、以及用于操作者控制执行系统12和驱动系统16的操作室20。

动力源18可以体现为发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气态燃料驱动发动机或本领域已知的任何其它类型的燃烧式发动机。考虑到动力源18可以替代地体现为非燃烧动力源，例如燃料电池、动力存储装置或本领域已知的其它源。动力源18可以产生可接着转换成用于运动执行系统12的液压动力的机械或电能量输出。

执行系统12可包括通过流体致动器作用以运动工作工具14的连杆结构。执行系统12的连杆结构会是复杂的，例如包括三个或更多个自由度。具体地，执行系统12可包括通过单个双作用液压缸28相对于工作表面26围绕轴24竖直地枢转的吊杆构件22。执行系统12还可包括通过单个双作用液压缸34围绕轴32竖直地枢转的推杆构件30。执行系统12还可包括可操作地连接到工作工具14以便围绕轴38竖直地枢转工作工具14的单个双作用液压缸36。吊杆构件22可在一端处枢转地连接到机器10的框架40。推杆构件30可通过轴32和38枢转地连接到吊杆构件22的相对端和工作工具14。吊杆构件22围绕轴24的运动、推杆构件30围绕轴32的运动以及工作工具14围绕轴38的运动可限定执行系统12的三个自由度。考虑到执行系统12可包括四个自由度，例如通过摆动马达92(图2所示)产生执行系统12围绕枢轴(未示出)的侧向-侧向的摆动运动。

每个液压缸28、34和36可包括配置成形成两个分开的压力室的管和活塞组件(未示出)。压力室可被选择性地供应加压流体和排出加压流体，以造成活塞组件在管内移动，由此改变液压缸28、34和36的有效长度。流体进入和离开压力室的流速可与液压缸28、34和36的速度相关，而两个压力室之间的压差可与液压缸28、34、36施加在相关连杆构件上的力相关。液压缸28、34、36的扩张和收缩可用来帮助运动工作工具14。

工作工具14可包括用来执行特定任务的任何装置，例如铲斗、螺旋器、铲片、铲、松土器、清扫器、吹雪器、切割装置、抓取装置或本领域已知的任何其它执行任务装置。虽然工作工具14在图1的实施方式中连接成相对于机器10枢转，工作工具14可替代或另外地转动、滑动、摆动、提升或以本领域已知的任何其它方式运动。多种不同的工作工具14可附接到机器10，并可经由操作室20控制。每个工作工具14能够执行特殊功能。

例如，机器10可包括附接到执行系统12并例如具有用于冲击物体或地表面26的凿子44的液压锤42。操作者可将液压锤42手动或自动设定在期望角度α。考虑到期望角度α可相对于至少两个参考点保持大致恒定。例如，第一参考点可以是凿子44的纵向轴线，并且第二参考点可以是工作表面26。但是，如果希望，液压锤42的期望角度α可相对于包括水平线(未示出)或框架40的其它参考点来设置。液压锤42还可包括通过在工具运动的期望方向上延伸的轴线限定的第一工具轴线46。第一工具轴线46可大致与凿子44的纵向轴线(即第一参考点)大致同轴。另外，液压锤42可包括可大致平行于地表面26并在离开机器10的方向上延伸的第二工具轴线48。同样，液压锤42可包括与第二工具轴线48形成平面的第三工具轴线50。在一种实施方式中，第三工具轴线50可大致垂直于第二工具轴线48。虽然只表示了期望的线性工具路径，考虑到可以采用例如弧形路径的非线性路径。

操作室20可从机器操作者接收指示期望工作工具运动的输入。具体地，操作室20可包括体现为靠近操作者座椅定位的单轴或多轴操纵杆的一个或多个操作者界面装置。操作者界面装置可尤其包括左手铲操纵杆58、右手铲操纵杆60和装载机操纵杆62。操作者界面装置58-62可以是能够通过改变去往液压缸28、34和36的流体压力来定位和/或定向工作工具14的比例式控制器。例如，操作者界面装置58-62可通过使得操作者界面装置58-62向左、向右、向前、向后运动和/或扭转来使工作工具14运动。另外，每个操作者界面装置58-62可包括分别用于接收操作者输入的一个或多个触发器64、66和68(见图2)。考虑到在操作室20内可替代或另外地包括不同的操作者界面装置，例如方向盘、旋钮、推拉装置、开关、踏板和本领域已知的其它操作者界面装置。还可考虑到图形用户界面70可定位在操作室20内，以便接收操作者输入。图形用户界面70可包括多种输入界面，包括例如下拉菜单。

如图2所示，机器10可包括具有协作以便运动工作工具14的多个流体组成部件的液压控制系统72(参考图1)。特别地，液压控制系统72可包括能够从源76接收第一加压流体流的供应管路74。吊杆控制阀78和摆动控制阀80可被连接成从供应管路74并行接收加压流体，并通过左手铲操纵杆58控制。锤控制阀82和推杆控制阀84也可连接成从供应管路74并行接收加压流体，并通过右手铲操纵杆60控制。倾斜控制阀86和叉控制阀88也可连接成从供应管路74并行接收加压流体，并能够通过装载机操纵杆62控制叉装置52(参考图1)的运动。

源76可从一个或多个箱90抽吸流体，并将流体加压到预定程度。具体地，源76可体现为例如可变排量泵、固定排量泵或本领域已知的任何其它源的泵送机构。例如，源76可包括将加压的致动器和导引流体供应到液压缸28、34、36的单个泵。源76通过例如副轴、带(未示出)、电路(未示出)或以任何其它适当方式可驱动地连接到机器10的动力源18。替代地，源76可以经由扭矩转换器、减速齿轮箱或以任何其它适当方式间接连接到动力源18。另外，如果希望，源76可替代地包括独立地将致动器和/或导引流体供应到液压缸28、34、36的分开的泵送机构。

箱90可构成能够保持流体供应的容器。流体可包括例如专用的液压油、发动机润滑油、传动装置润滑油或者本领域已知的任何其它流体。机器10内的一个或多个液压系统可从箱90抽吸流体并将流体返回到箱90。考虑到液压控制系统72可连接到多个分开的流体箱或单个流体箱。

每个吊杆控制阀78、摆动控制阀80、锤控制阀82、推杆控制阀84、倾斜控制阀86和叉控制阀88可以调节其相关流体致动器的运动。具体地，吊杆控制阀78可具有能够运动以控制与吊杆构件22相关的液压缸28的运动的元件；摆动控制阀80可具有能够运动以控制与提供执行系统12的转动运动相关的摆动马达92的元件；锤控制阀82可具有能够运动以控制与液压锤42相关的液压缸36的运动的元件；并且推杆控制阀84可具有能够运动以控制与推杆构件30相关的液压缸34的运动的元件。同样，倾斜控制阀86和叉控制阀88可各自具有能够运动以分别控制叉装置52的致动器94、96的阀元件。如果希望，可以考虑一对双作用缸可用作摆动马达92的替代形式，以便提供执行系统12的转动运动。类似考虑到，马达可用作每个液压缸28、34、36、94和96的替代形式，以便为执行系统12和叉装置52提供运动。

一个或多个传感器可与致动器28、92、34、36、94和96相关。更具体地，机器10可包括用于监视执行系统12和叉装置52的位置和/或速度的多个传感器。例如，机器10可包括吊杆传感器112、摆动传感器114、工具传感器116、推杆传感器118以及第一叉传感器120和第二叉传感器122。传感器112-122可以是能够监视机器10和/或工作工具14的位置或速度信息并将其传递到控制器98的任何类型的传感器。例如，传感器112-122可以是缸致动器操作时的缸内位移传感器。替代地，传感器112-122可以是例如在马达致动器操作时采用结合部角度传感器。还考虑到传感器112-122可以是能够确定元件速度的传感器。例如传感器112-122可以是角速度传感器。另外，附加传感器可与确定机器10的相对位置相关。例如，机器10可包括高度传感器136。传感器136可以是能够检查机器10的倾斜角度的任何类型的传感器。

机器10可包括用于从多种输入装置接收信息并作为响应将输出指令传递到液压系统72的控制阀78-88的控制器98。控制器98可分别经由通信线路100、102和104从操作者输入装置58-62接收信号。此外，控制器98可经由通信线路106从图形用户界面70接收操作者输入。控制器98还可经由通信线路110访问记忆存储装置108，以便检索和/或存储记忆存储装置108内所含的操作控制数据。控制器98还可从一个或多个传感器接收信息。例如，控制器98可经由通信线路124从吊杆传感器112接收信息、经由通信线路126从摆动传感器114接收信息、经由通信线路128从工具传感器116接收信息、经由通信线路130从推杆传感器118接收信息并分别经由通信线路132和134从第一叉传感器120和第二叉传感器122接收信息。另外，控制器98还可经由通信线路138从高度传感器136接收输入。

控制器98可从发送器140自动地接收用于工作工具14的工具识别数据(图1所示)，或者从图形用户界面70手动接收用于工作工具14的工具识别数据。自动传输可以是无线传输，例如使用RF传输系统。用于从发送器140接收数据的接收器142可以经由通信线路144与控制器98通信。在接收工具识别数据之后，控制器14可访问速查表(未示出)，该速查表将工具识别数据与期望角度(例如期望角度α)和期望工具路径(例如工具轴线46-50)相关联。为了对给定类型的工作工具14的期望角度和期望路径的限定做出响应，控制器98可产生输出指令，以便分别经由通信线路146、148、150、152、154和156控制阀78-88。

记忆存储装置108可包括将操作者输入与工具运动输出相关的多种工具控制策略。更具体地，多种工具控制策略可限定经由一个或多个操作者输入装置58、60接收的操作者输入如何造成执行系统12的实际运动。例如，第一控制策略可用作可使用左手铲操纵杆58和右手铲操纵杆60来进行执行系统12的每个连杆构件的单独运动控制的缺省控制策略。缺省控制策略会需要操作者使用左手铲操纵杆58，以便控制吊杆和摆动运动，并且使用右手铲操纵杆60，以便控制锤和推杆运动。左手铲操纵杆58的前/后操纵可造成吊杆构件22的运动，并且侧向-侧向操纵可造成执行系统12的摆动运动。右手铲操纵杆60的前/后操纵可造成液压锤42的枢转运动，并且侧向-侧向操纵可造成推杆构件30的竖直运动。例如，朝着操作者拉动左手铲操纵杆58和右手铲操纵杆60可分别将吊杆构件22和推杆构件30更靠近操作室20运动，并且将左手铲操纵杆58和右手铲操纵杆60推开可进一步向外运动吊杆构件22或推杆构件30。另外，将左手铲操纵杆58推到左侧可将执行系统12摆动到左侧，并且将左手铲操纵杆58推到右侧可将执行系统12摆动到右侧。将右手铲操纵杆60推到左侧可向下枢转液压锤42，并且将右手铲操纵杆60推到右侧可向上枢转液压锤42。因此，缺省控制策略可以使用两个多轴铲操纵杆58、60对吊杆运动、推杆运动、锤运动和摆动运动进行单独的操作者控制。为了沿着第一工具轴线46运动液压锤42，缺省控制策略会需要操作者输入装置进行复杂的运动协调，这些运动包括：左手铲操纵杆58的前/后操纵、右手铲操纵杆60的侧向-侧向操纵以及右手铲操纵杆60的前/后操纵。

记忆存储装置108可存储不同于缺省控制策略的第二控制策略。第二控制策略可不同于第一控制策略地将操作者输入与执行输出相关。考虑到第二控制策略可通过单个操作者输入装置控制工作工具14沿着期望工具路径的运动。在一种实施方式中，第二控制策略可以是工具轴线控制策略，其中期望的工具路径可与工作工具14的轴线相关。根据工作工具14的性能或物理特征，每个工作工具14可包括多个工具轴线。例如，期望的工具路径可以通过第一工具轴线46、第二工具轴线48或第三工具轴线50来限定。如图1所示，液压锤42可包括大致与凿子44的纵向轴线同轴的第一工具轴线46。工具轴线控制策略可限制液压锤42沿着大致与第一工具轴线46同轴的期望工具路径的运动。换言之，在执行工具轴线控制策略时，控制器98可选择性地调节一个或多个致动器28、92、34和36的操作，以响应只从操作者输入装置的单个运动轴线接收的输入，使得工作工具14遵循期望的工具路径。例如，左手铲操纵杆58的前/后操纵可造成液压锤42沿着第一工具轴线46运动，右手铲操纵杆60的前/后操纵可造成液压锤42沿着第二工具轴线48运动，并且左手铲操纵杆58的侧向-侧向操纵可造成液压锤42沿着第三工具轴线50运动。

图3表示执行用于控制工作工具运动的工具轴线控制策略的控制图。图3将在下面的段落中详细描述。

工业实用性

本发明的控制系统可适用于包括通过多个不同的致动器对工作工具进行的操作者控制的任何机器。本发明的控制系统可通过选择性地执行恒定工具角度策略和工具轴线控制策略来增加操作效率，工具轴线控制策略自动控制一些致动器，使得对于操作者来说，工具的总体控制得到简化。为了说明，将只参考液压锤42来详细描述执行系统12的操作控制。现在将说明液压控制系统72的操作。

操作者可执行用于通过操纵操作者输入装置58和60单独致动每个连杆构件(例如吊杆构件22、推杆构件30和液压锤42)的运动的第一控制策略(即缺省控制策略)。第一控制策略会需要操作者使用左手铲操纵杆58来控制吊杆和摆动运动，并且使用右手铲操纵杆60来控制锤和推杆运动。

在某些情况下，第二控制策略(即工具轴线控制策略)会比第一控制策略优选。例如，在操作者选择液压锤42来完成任务时，液压锤42的控制可在使用单个操作者输入装置(例如左手铲操纵杆58)而沿着期望工具路径运动时更加有效。虽然熟练的操作者可以使用第一控制策略大致遵循期望的工具路径，但是第二控制策略会帮助操作者成功地完成任务，而不需要多个操作者输入装置(即操纵杆58、60)进行复杂的协调。

如图3所示，第二控制策略的操作可在控制器98接收到液压锤42的期望角度α时(步骤158)开始。期望角度α可通过操作者手动设定，以便将液压锤42相对于参考点(例如相对于地表面26)保持在期望角度上。在工作工具14已经被手动定向到期望角度α时，操作者可例如通过拉动左手铲操纵杆58的触发器64将期望角度α通知控制器98。在触发器64已被拉动时，液压锤42的相对位置可通过传感器112-118检测，并且相应的位置数据可被临时或永久地存储在记忆存储装置108内。响应于操作者设定的期望角度α，控制器98可将指令信号发送到控制阀78-84，以便在操作者指令执行系统12运动、即使这些指令通常(即经由缺省控制策略)将工作工具14运动离开期望角度α时，也可将液压锤42保持在期望角度α上。作为操作者手动定位工作工具14以设定期望角度α的替代形式，根据从发送器140接收的工具识别数据或通过操作者经由图形用户界面70输入的工具识别数据，控制器98可自动指令控制阀82将工作工具14运动到期望角度α。

在接收到期望角度α之后，控制器98可自动(步骤160)或手动(步骤162)接收工作工具识别，以便确定至少一个工作工具特征。根据工作工具的特征，控制器98可确定期望工具路径(即与第一工具轴线46同轴对准的凿子路径)，以便控制液压锤42的运动(步骤164)。使用工具轴线控制策略，单个操作者输入装置可用来控制工作工具14的运动。例如，左手铲操纵杆58的前/后操纵可指定用作沿着第一工具轴线46运动液压锤42的唯一输入装置。工作工具14的操纵可在控制器98从左手铲操纵杆58接收操作者指令时开始(步骤166)。示例性控制可包括将左手铲操纵杆58推动离开操作者，以便沿着期望工具路径降低液压锤42，和朝着操作者拉动左手铲操纵杆58，以便沿着期望工具路径升高液压锤42。因此，液压锤42可围绕3个自由度(枢转轴24、32和38)运动，以响应操作者输入装置(即左手铲操纵杆58)的单个输入轴线的操纵(即前/后运动)。

在操作者操纵单个操作者输入装置(例如左手铲操纵杆58的前/后操纵)时，吊杆构件22、推杆构件30和液压锤42的运动可通过控制器98自动协调，以有助于在液压锤以期望角度α朝着和离开地表面26运动时确保液压锤42保持在第一工具轴线46的预定距离内。例如，预定距离可以设定成大约25mm的径向数值。因此，偏离第一工具轴线46例如30mm的偏差会造成对液压锤42的位置进行修正。执行系统12的监视对检测液压锤42何时超过预定距离值(步骤168)是需要的。传感器112-118可监视执行系统12的每个连杆构件(即吊杆构件22、推杆构件30、液压锤42)的位置和/或速度，并且接着分别经由通信线路124-130将运动数据传递到控制器98。

控制器98可根据位置数据计算液压锤42的实际位置，并将实际位置与第一工具轴线46比较，从而确定差别(步骤170)。例如，实际位置数据可使用三角计算法和机器10的已知运动学来确定。替代地，控制器98可使用一系列表格来确定实际位置，该表格绘出了执行系统12的位置数据。在液压锤42的实际位置和期望工具路径(即第一工具轴线46)之间的差别超过预定距离数值时，那么控制器98可调整执行系统12的运动(步骤172)。

在观察到液压锤42的实际位置和期望工具路径之间的差别超过预定距离数值时，控制器98可确定修正该差别所需的致动器28、92、36和34的运动以及控制阀78-84的相应调节。例如，控制器98可依赖于反向运动学计算，将期望工作工具位置(即与第一工具轴线46大致同轴对准的期望工具路径)和定向(即期望角度α)转换成期望控制阀指令，该期望控制阀指令调节液压锤42的位置和定向，以与期望路径(即第一工具轴线46)和期望角度α大致匹配。控制器98可将指令发送到控制阀78-84，以确保液压锤42的运动基本遵循第一工具轴线46。在得益于工具轴线控制的任务完成之后(步骤174)，操作者可取消第二控制策略(例如工具轴线控制)的操作，并返回到第一控制策略(例如缺省控制)(步骤176)。

下面的例子描述得益于工具轴线控制策略的示例性任务。会需要液压锤42击碎大面积材料，例如矩形混凝土板。在选择工具轴线控制策略时，操作者可在操作者正前方且以机器10为中心的第一位置处通过只使用左手铲操纵杆58的前/后操纵来沿着第一工具轴线46运动液压锤42而开始击碎混凝土板。一旦操作者在第一位置处充分地击碎混凝土，操作者可将液压锤运动到第二位置，例如远离机器10但是还是以机器10为中心。为了将液压锤42运动离开机器10到第二位置，操作者可只通过右手铲操纵杆60的前/后操纵而沿着第二工具轴线48运动液压锤42。一旦液压锤42运动到第二位置上方，那么操作者可沿着第一工具轴线46运动液压锤42，从而在第二位置击碎混凝土。为了在第三位置击碎混凝土板，例如如同第二位置那样离开机器10相同距离，但是在第二位置的右侧，操作者可只通过左手铲操纵杆58的侧向-侧向操纵而沿着第三工具轴线50运动液压锤42。一旦到达第三位置上方，操作者可通过沿着第一工具轴线46运动液压锤42来击碎第三位置下方的混凝土板的一部分。因此，操作者可使用工具轴线控制策略在整个混凝土板的上方系统地运动液压锤42。

通过减少操作者必须控制来完成复杂任务的输入装置的数量，工具轴线控制策略可有助于改善机器操纵效率。减少操作者必须控制的输入装置的数量可在完成程序化任务的过程中减少操作者脑力和身体疲劳。

本领域的普通技术人员将明白的是可以对本发明的控制系统进行多种变型和改型，而不偏离本发明的范围。本领域的普通技术人员将从这里公开的控制系统的说明书和实践的考量中明白该控制系统的其它实施方式。所打算的是所述说明书和例子只作为示例性来考量，本发明的真实范围通过权利要求及其等同要求来指明。

Claims (10)

1.一种工具控制系统，包括：

第一致动器(28)，所述第一致动器(28)能够控制第一连杆构件(22)的运动；

第二致动器(34)，所述第二致动器(34)能够控制第二连杆构件(30)的运动；

第三致动器(36)，所述第三致动器(36)能够控制工作工具(14)的运动，其中所述第二连杆构件连接到所述工作工具并可动地连接到所述第一连杆构件；

多个操作者输入装置(58、60)，所述多个操作者输入装置(58、60)能够针对所述第一连杆构件、第二连杆构件和工作工具的运动提供操作者输入；

控制器(98)，所述控制器(98)与所述第一致动器、所述第二致动器和所述第三致动器以及所述多个操作者输入装置通信，所述控制器能够使用多个控制策略在希望工具路径上运动工作工具，所述控制器还能够接收识别所述工作工具的类型的识别数据，并根据所接收的识别数据选择所述多个控制策略中的第一控制策略或第二控制策略，所述第二控制策略不同于所述第一控制策略：

通过所述第一控制策略，所述多个操作者输入装置中的操作者输入装置的操纵使得所述工作工具在第一路径上运动；以及

通过所述第二控制策略，所述操作者输入装置的所述操纵使得所述工作工具沿着不同于所述第一路径的期望工具路径运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一连杆构件是吊杆构件，并且所述第二连杆构件是推杆构件。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器能够监视所述工作工具相对于所述期望工具路径的运动。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述期望工具路径与所述工作工具的工具轴线相对应。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还能够：

从所述至少一个传感器接收工作工具运动数据，并且确定所述工作工具的实际位置；

确定所述工作工具的所述实际位置和所述期望工具路径之间的差值；以及

控制所述第一致动器和第二致动器中的至少一个的运动，以便将所述差值减小到预定数值以下。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还能够接收所述工作工具的工作工具特征。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述期望工具路径与所述工作工具特征相关。

8.一种通过根据权利要求1所述的工具控制系统控制工作工具(14)的运动的方法，包括：

确定所述工作工具的工具轴线(46)；

相对于所述工具轴线设定期望工具路径；

从单个操作者输入装置(58)接收有关所述工作工具沿着所述工具轴线的期望运动的操作者输入；以及

根据所述操作者输入，控制所述工作工具沿着所述期望工具路径围绕多个轴线的运动。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

监视所述工作工具的运动，以便确定所述工作工具的实际位置；

确定所述工作工具的所述实际位置和所述期望工具路径之间的差值；以及

调整所述工作工具的运动，以便将所述差值减小到预定数值以下。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，相对于所述工作工具的工具轴线设定所述期望工具路径还包括将所述期望工具路径大致与所述工具轴线同轴对准。

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