CN102689863A - 工业用升降车的动态稳定性控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种工业用升降车的动态稳定性控制系统和方法。升降车包括用于改进稳定性控制的系统和方法。稳定性控制特征减小或去除升降车沿X-轴、Y-轴和Z-轴中一个或多个轴的运动。某些实施例可单独地或与稳定性控制组合地包括振动控制，以进一步稳定升降车的运动。

Description

工业用升降车的动态稳定性控制系统和方法
相关申请的交互参照
本申请要求对2011年3月18日提交的美国临时专利申请系列第61/454,188号的优先权益，其题为“Dynamic Stability Control Systems And Methods ForIndustrial Lift Trucks(工业用升降车的动态稳定性控制系统和方法)”，本文以参见方式引入该专利内容。
技术领域
本发明涉及工业用升降车的领域，具体来说，涉及提高升降车的稳定性控制的系统和方法。
背景技术
升降车设计成各种结构来执行各种任务。在整个工厂内移动的升降车会遇到地面上的碎片和高低不平的地面。这些现象可表现为伸缩接头、地面或人造物上裂纹的形式，所谓人造物比如是建筑物之间的斜坡或进入到牵引车拖车内的斜坡等。不规则物和/或地面的不平还可造成周期性振动，振动会在整个车架内传递。
当升降车行驶得很快时，一个或多个轮子在不平表面边缘上的撞击程度远高于升降车慢速行驶之时。该运动能量在整个车辆中的传递呈冲击波的形式。参照图1，合力在整个车辆10中沿着三个轴线的任何一个轴线传递，三个轴线包括X-轴12、Y-轴14和Z-轴16，操作者(未示出)会感觉到这种力而有不舒服感。车辆10可包括牵引单元17和相对于牵引单元安装成可垂直地移动的铲叉19，该可移动的铲叉可在上部位置与下部位置之间垂直地移动。如果没有操作者的话，比如车辆是遥控时，那么合力仍可具有不利影响，这是因为可致使车辆上的设备18效率下降。如果车辆上装有诸如敏感的传感器装置那样的设备18，那么，因为合力和车辆反作用合力的缘故，取自设备18的数据质量会降低。
当升降车撞击到仅影响一侧的地面状态时，比如，诸如脚轮20那样的仅一个轮子撞击到地面中突起的裂缝时，该侧被强制升高，此合成运动通常被称之为晃动，并被显示为绕X-轴12的运动。晃动的结果致使整个车辆暂时向一侧移动或倾斜(轮子没有撞击到裂缝的车辆那一侧)，安装在车辆上的任何传感器装置也朝向该侧。设备18比如是远离运动原点(脚轮20)好几英尺安装的传感器，其将有放大的反应。由地面状态造成的突然运动可降低传感器装置的效率和/或精确度，并会使车辆必须降低速度运行以减小地面条件的影响。较低的运行速度可等同于不理想地降低整个设备的生产率。
参照图2，各种升降车结构使用弹簧加载的脚轮24，例如包括码垛车和堆垛车，它们具有在两个弹簧加载的脚轮24之间并与两脚轮间隔开的中心牵引轮26。弹簧加载的脚轮允许在粗糙的表面或地面28上行驶，同时仍使牵引轮26保持良好的接触力。该接触力是重要的，因为加速、制动以及控制都主要通过牵引轮来实现，所以轮子26应用足够的力来保持与地面的接触以控制升降车的运动。一般地，要调整好脚轮，以在牵引轮滑动和升降车的摇晃或两个脚轮之间的倾斜之间找到最佳的操作。
脚轮24可通过添加薄垫片30来进行调整，以使脚轮更加硬实地下推在地面上，由此稍微地抬高升降车，或者，可以移去薄垫片，使得脚轮弹簧32推力减小，由此稍微地降低升降车。通常地，脚轮弹簧32本身不调整。薄垫片30的用途是用于调整车辆重量的分配，有多少车辆重量作用在牵引轮26上，而有多少重量作用在弹簧加载的脚轮24上。若没有柔性的弹簧加载的脚轮和用薄垫片调整脚轮的能力，那么，脚轮可能最终承载大部分重量，且牵引轮由于没有足够的接触力而可能滑动，或者，牵引轮可能承载大部分的重量，致使升降车朝向一个脚轮或另一个脚轮略微倾斜。
脚轮的调整可能很费时，其可以包括顶升该升降车、估计要安装多大的垫片，以及然后检查该薄垫片是太大了还是太小了。在该结构中，在升降车运动时，对弹簧力没有动态的调整。
单用弹簧的脚轮，其范围可以是从弹簧系数高的硬弹簧到弹簧系数低的软弹簧。较软的脚轮容忍较粗糙的地面，而且让升降车在转向时倾斜和变换到装载位置或操作者位置。而硬脚轮只要地面完全平整就可很好地工作。相反，操作者可感觉到粗糙的地面条件和地面上的物体，或地面内的裂缝可在脚轮滚过其上时影响到升降车。
其它种类的升降车结构使用弹簧加载的脚轮，并包括公知的用于阻尼的减震器34。添加阻尼作用允许使用较软的弹簧，但仍然减小在粗糙地面上摇晃的摆动。然而，当一个脚轮碰到地面上大的隆起时，阻尼器通过产生相当大的力来响应脚轮的高速运动，并可使升降车倾斜，因为阻尼器的力是脚轮运动的函数，而不是升降车晃动的函数。当阻尼器以此方式反应时，它使软弹簧的优点变弱。
其它种类的升降车结构使用位于两脚轮24之间的摆杆或扭转杆36。与上述的弹簧和减震器结构很相像，由于纳入了扭转杆36，将粗糙的地面平均起来，所以随机的小隆起不会使升降车倾斜。当朝向一侧倾斜时，就会自动地减小另一侧上的弹簧力，这可阻止升降车的倾斜。但还是像弹簧和减震器结构那样，由于有了扭转杆，碰到碎片的一个脚轮会提升起另一侧上的脚轮。在接触的一侧上，脚轮将上推，同时，另一侧上的脚轮被扭转杆向上曳拉。于是，在某些情形中，扭转杆实际上可引起升降车的倾斜。
参照图3，还有其它种类的升降车结构使用固定的脚轮38和悬置的牵引轮40。该结构让悬置弹簧42来提供足够的力，使得牵引轮保持与地面接触，该结构更适用于非常平坦的地面。在粗糙地面上，该种结构升降车的操作者会感觉到震动，且升降车在每个隆起上都会倾斜。还有，一个脚轮撞击一个物体的结果可造成很大的接触和倾斜。
现有技术的方法不能监视升降车沿三个运动轴中的一个或多个轴的定向。例如，脚轮仅在升降车移离水平方向或沿X-轴12晃动时才需消除掉力。如果升降车处于水平方向或不是快速地从水平方向改变，则脚轮弹簧可以是非常地软。然而，所有这些现存的方案都响应于脚轮的垂直运动，而不管其是否倾斜了升降车。
最多，现有的方法只是改进了软弹簧和升降车相对于硬弹簧的晃动以及限制仅弹簧的脚轮结构特性的升降车阻尼器之间的权衡。这些先前采用的方法的另一缺点在于，所产生的力或运动是固定的。即使像速度、质量和运动方向之类的变量在升降车使用时是恒定地在变化，但来自弹簧或冲击的补偿力是固定的，已从平均值或标称值中计算得到。因此，只是狭窄的运动范围才可有效地得到解决或减缓。
如果脚轮的运动可以减缓或甚至消除，则升降车就可更快地移动，而不会对部件造成潜在的损坏或损失升降车的数据或使数据变劣，并使操作者有更为舒适的驾驶。用于敏感传感器部件的更加稳定安装的平台还提高了所形成数据的质量，使得升降车无论在自动模式还是手动模式的使用中都有较大的灵活性。
需要有一种升降车，其构造成保留柔性脚轮理想的特征，并还对升降车增加了更加稳定的控制。
发明内容
本发明为升降车提供附加的稳定性控制特征，来减小或消除升降车沿X-轴、Y-轴和Z-轴中的一个或多个轴的运动，由此，本发明克服了现有升降车系统和方法的缺陷。某些实施例可单独地包括振动控制，或与稳定性控制组合地包括振动控制，以进一步稳定升降车的运动。
在一个方面，本发明提供稳定升降车的系统。该系统包括至少一个脚轮来提供升降车稳定性。传感器提供升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴的运动数值。还包括了控制系统，其通过比较运动数值与静止运动值，来确定沿X-轴和Y-轴中至少一个轴运动的升降车是沿哪个方向运动。该控制系统还将运动数值与运动阈值加以比较。致动器根据该控制系统所确定的升降车要移动的方向，将脚轮的运动锁定在升降车的一侧上。
在另一个方面，本发明提供稳定具有至少一个脚轮的升降车的方法。该方法包括多个步骤，这些步骤包括：测量升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴的运动数值；通过比较测得的运动数值与静止运动值，来确定升降车沿哪个方向运动；将测得的运动数值与运动阈值加以比较；以及将脚轮的运动锁定在升降车被确定为正在运动的一侧上。
以下的详细描述将显示出本发明上述的和其它的目的和优点。在下面的描述中，将要参照图示优选实施例的附图。
附图说明
图1是升降车的立体图，显示出升降车三个可能的运动轴；
图2是升降车的后视图，显示出公知的弹簧加载的脚轮结构；
图3是类似于图2升降车的升降车的后视图，例外地显示出带有悬置牵引轮的公知的固定的脚轮结构；
图4是类似于图1升降车的升降车的后视图，且包括了本发明的实施例；
图5是根据本发明实施例的算法的流程图，该算法适于提高升降车的稳定性；
图6是根据本发明实施例提高升降车沿Z-轴的稳定性的系统的示意图；以及
图7是通过减小升降车中振动来提高升降车稳定性的系统的示意图。
本发明可实施为好几种形式，而不会脱离本发明的精神或基本特征。本发明的范围由附后权利要求书予以限定，而不是之前的具体描述。因此，所有落入权利要求书的等价物的含义和范围之内的实施例，都要被权利要求书所涵盖。
具体实施方式
下面将结合工业用升降车的改进的稳定性和振动控制来描述本发明的各个方面。这是因为由于本发明实施例缘故而出现的那些特征和优点，能很好地适用于此目的。还有，应该认识到，本发明的各个方面也可用来实现其它的目标。
这里所描述的本发明的实施例，不管是单独的还是组合的形式，都可很好地适于提供动态稳定的升降车，例如，包括两用的升降铲车，其可作为自动的机器车辆操作，也可作为标准的人工操作的升降车。升降车通过一个或多个个别的或组合的改进措施来达到稳定，这些改进措施构造成能实现沿三个轴中任一轴的运动，且在某些实施例中，还加上减震。这些联合起来的改进措施对敏感的电子部件提供保护，提高操作者的舒适度，并通过允许加快移动速度来获得更高的生产率。
此外，本发明的特征能为安装敏感电子部件形成一个动态稳定的平台，敏感的电子部件诸如是传感器、控制器和位置检测/报告装置，该平台允许电子部件不管在何种地面条件下都能更有效地工作。动态稳定的升降车和平台能够使传感器和控制器设备产生更好质量的数据，并确保更可靠的运行。有了更好质量的数据，就可使升降车行驶得更快，这是由于对所产生的数据精确度有更高的信心。而且当升降车可更快地行驶和更可靠地操作时，升降车就可能形成更高的生产率。
提高的稳定性控制系统和方法可描述为包括各种独特的特征，其中，每个特征可以其自身方式分别地有助于升降车改进的稳定性，而且每个特征还可以与一个或多个其它的特征组合起来，以组合方式有助于升降车改进的稳定性。因此，每个独特的特征将在下面分开地进行描述。
I.主动的晃动和倾斜控制
参照图4，当升降车50撞击到仅影响一侧的地面状态时，比如，诸如脚轮52的仅一个轮子撞击到地面56中的裂缝54时，升降车50的一侧58由于运动而被强制升高，产生的侧向运动通常被称之为晃动，在图中显示为绕X-轴12的运动70。晃动的结果致使整个升降车向一侧(升降车50的轮子没有撞击到裂缝的那侧60)移动或倾斜，诸如安装在平台62上的任何传感器装置的机械和/或电子部件64也将朝向那一侧。安装在离运动原点(如脚轮52)好几英尺处的诸如传感器那样的部件64，其反应将被放大。由地面条件造成的突然的运动会降低电子部件的有效性，并可致使升降车降低速度运行来减小地面条件的影响。较低运行速度可等同于不理想地降低全部设备的生产率。一个或多个轮子处的突然运动可导致整个车辆不理想的运动，通过主动控制沿三个轴中任何轴的一个或多个合力，就可检测到和减缓这样的突然运动，例如，升降车的倾斜(绕Y-轴的转动或运动)和晃动中的一种或两种。
如上所述，现有技术的方法的缺陷在于不能监测定向，例如，监测升降车的倾斜和/或晃动。在改进的升降车中，脚轮只升降车在倾斜或晃动时移离水平方向时才需提供合力。如果升降车处于水平方向，或不是快速地从水平方向改变，那么，脚轮弹簧会非常软。不管垂直运动是否使升降车倾斜，先前的方案都是响应于脚轮的垂直运动。
主动的晃动和倾斜控制的实施例包括多个特征：
1.系统和方法测量升降车50绕X-轴12、Y-轴14和沿Z-轴16转动的角速度。如这里所讨论，且如图4所示，晃动70被描述为绕X-轴12的运动，转速表示为度/秒或dps。同样地，倾斜72被描述为绕Y-轴14的以转速表示的运动。可测量绕X-轴和Y-轴转动的角速度，以提供测得的晃动70和/或倾斜72的数值。
2.当升降车50的晃动70和/或倾斜72超过预定的阈值时，该系统和方法可配置成“锁定”一个或多个脚轮52以控制晃动和/或倾斜。在该情形中，“锁定”意味着停止脚轮沿Z-轴的运动，使得它的行为像是固定的脚轮，或像带有极硬弹簧的脚轮。致动器76锁定脚轮，使得脚轮可用作固定的脚轮。锁定的脚轮不可以伸缩，或要施加比未锁定的状态大的力才可伸缩。在一个实施例中，脚轮的运动突然被锁定，而在另一替代实施例中，运动要经过预定的时间后才被锁定。脚轮的运动也可根据其它的因素来锁定，比如，升降车的速度，或升降车或载荷的重量，或载荷的高度，或转弯角度，或它们的任何组合。
3.在预定的时间之后，脚轮可被松开锁定。被锁定脚轮的预定的锁定时间可以是固定的时间段，或类似于锁定脚轮的运动那样，该时间可随车辆速度和/或其它因素变化。例如，低速时锁定脚轮的时间可比高速时时间长。在一个实施例中，在非常低的速度下，使载荷升高，所有的脚轮可被锁定而形成暂时“固定”的脚轮的升降车结构。或者，作用在左和右脚轮上的力可被检测到，各个脚轮上检测到的力可作比较，以确定出一个或多个脚轮何时可被松开锁定。
参照图5，图中示出方法的一个实施例，该方法使用角速度的反馈控制来控制脚轮的锁定。应该认识到，各种系统和方法适于一个或多个沿三个轴中任何一个轴的合力，以便例如一起或个别地控制倾斜72和晃动70中任一个或两个，并且该系统和方法可使用上述力中的任何力的反馈，或本技术领域内的技术人员公知的其它的因素。
脚轮锁定/松开锁定算法80可在过程方框82处的表示为接通的初始化过程处开始。在接通处，对于升降车静止时从陀螺仪84中收到的GYRO信号83，算法80校核和/或调整、即标定GZERO静止值81，该静止值代表每秒零度或零“dps”。陀螺仪最好定位在转动轴线上或大致地靠近转动轴线。或者，可使用一个或多个加速度计85并可放置在升降车上的其它可利用的部位。在该实例中，GYRO信号83代表绕X-轴12的晃动70，其单位为dps。当陀螺仪84发送大于GZERO值的以dps值表示的信号时，升降车以GYRO-GZERO dps的速度向右晃动(即倾斜)。同样，具有小于GZERO的dps值的GYRO信号83表示以GYRO-GZERO dps的速度向左晃动(即倾斜)。在某些实施例中，接通初始化/标定，补偿陀螺仪传感器测量中的小漂移。
在所示的实施例中，接通初始化之后，算法可如图所示在循环86中运行。首先，在循环进行速度过程方框88处，算法等待预定的和可能固定的时间段，以控制该循环86多快运行。在一个实施例中，可使用10毫秒的等待时间，这样，在该实例中，该循环的运行不能在一秒中快于100次。该实例的循环进行速度等待时间可用来给机械致动器时间来改变状态。如果不允许机械致动器有充分时间来改变，软件可能终止振荡，因为软件能够比升降车能改变其运动更快地改变状态。循环进行速度等待时间通常可取决于升降车的设计、用来锁定脚轮的致动器的类型，以及其它固有的或内置到系统内的延迟。
接下来，在决定方框90处，将GYRO减去GZERO的绝对值与阈值dps值相比较。在一个实施例中，系统可构造成用等于或大于阈值dps值的dps值来停止倾斜(例如，倾斜和/或晃动)，并且在dps值小于或等于阈值值的较小的GYRO信号时不作用。在正常运行过程中，可存在某些微小的倾斜和/或晃动，在倾斜或晃动的dps等于或超过阈值之前，系统可不作反应，尽管不作要求，但GYRO信号通常远离零。在一个非倾斜的实例中，如果GYRO信号接近于零(且不大于阈值)，则算法继续前进到决定方框92，那里，可简单地校核任何锁定定时器(例如，锁定计时器L(左)、锁定计时器R(右))，以确定定时器是否处于开启，如果定时器处于开启，则算法继续前进到决定方框94，以确定任何的锁定定时器是否已经在开启上持续了预定持续时期。如果任何的定时器持续或超过了持续时期，则合适的锁定计时器L或锁定计时器R可关闭上并进行重设置，例如设置到零毫秒。然后可通过回到过程方框88，即循环进行速度，来重复循环86。这允许升降车以短的预定时间来作响应。
在倾斜的情形中，升降车将开始倾斜，GYRO信号将从GZERO偏移超过阈值的值。在该实例中，在决定方框96处，算法来通过GYRO信号是大于GZERO还是小于GZERO确定升降车以何种方式晃动。基于该种确定，算法分叉前进到设定锁定件R过程方框98或设定锁定件L过程方框100，并在那侧上持续预定持续时期内锁上脚轮。锁定件R(右)(或锁定件L(左))被设定到开启上，锁定计时器R(或锁定计时器L)被设定到持续时期。由此阻止升降车沿该方向晃动，并在某些的时间延迟之后，应使GYRO信号返回到GZERO或至少使GYRO减去GZREO的绝对值小于阈值。
应注意到，本发明的实施例可允许升降车缓慢地倾斜。本文所述的系统和方法的优点在于，向一侧掉快速晃动或摆动(绕晃动轴的晃动)都被停止。例如，在一个实施例中，作出突然转弯的升降车可让外面的脚轮锁上，以防止升降车转弯时出现晃动。在另一个实例中，如果移动的升降车在右边的脚轮上碰到一个隆起，那么左边的脚轮可锁上而防止晃动。但是如果操作者移动载荷并等待若干持续时期，那么升降车可缓慢地倾向重的那侧。
本发明该缓慢倾斜的特征是有用和重要的。本发明特征之所以有用是因为它让弹簧加载的脚轮针对磨损进行调整，使得牵引轮胎与地面始终有良好的接触力。牵引轮胎可以是进行控制和制动的主要根源，重要的是，牵引轮要以合适的力保持与地面的接触。
在过程方框98或过程方框100处，锁定合适的一侧并开始启动相关的定时器之后，通过返回到过程方框88即循环速度限制，算法重复循环86的过程。在持续时期的过程中，致动器76锁住左边或右边的脚轮52，使得脚轮起作固定的脚轮作用。在某些实施例中，致动器76可以是填充磁性流变学(MR)流体的阻尼器。MR阻尼器的一个实施例能够约在20毫秒(或多或少)内锁上，而其它的阻尼器能够约在8至10毫秒(或多或少)内锁上，并阻止脚轮压缩脚轮弹簧78。脚轮仍可有弹簧，但弹簧可以是软弹簧，使得粗糙地面不会令操作者烦恼。设定足够长的持续时期，以顾及到由于急转弯或其它使装有软弹簧或甚至硬弹簧的升降车倾斜的障碍物引起的大部分的冲击或倾斜。在一个实施例中，典型的持续时期范围可以从约0.1秒至5秒，或超过或少于该范围，对于特殊的升降车设计或升降车应用，该范围可在算法中预定。在一替代的实施例中，算法和相关的系统可以调整该持续时期，低速时可调整为长的时间，而在高速时可调整为较短的时间。高速时，升降车在远比低速时短的时间内完成转弯，或滚过地面上的隆起。
根据本发明的实施例提供若干个在现有升降车结构中不能获得的益处和优点。例如，本发明的实施例能使升降车保持水平，而不是由于不平的地面造成摇晃。这对于站在升降车上的操作者来说是有利的，因为摇晃的升降车可增加操作者的疲劳。在将载荷提升到高的货架或叠堆上或从其上取下时，本发明的实施例可锁住左和右的脚轮，使得柱杆更加稳定并保持垂直。本发明的实施例还可比固定的脚轮和浮动的牵引轮的替代形式更加经济。还有，驾驶的质量可比固定的脚轮有更多的提高，固定脚轮通常将每一个隆起传递到操作者所站立的平台上。本发明的实施例还将允许使用非常软的弹簧，以使驾驶质量可比弹簧脚轮和弹簧-阻尼器-脚轮的设计更好。值得注意的是，本发明检测和阻止倾斜和/或晃动，而其它已知的替代设计不检测升降车的倾斜或晃动。
对于本发明还可构思出各种替代的实施例，替代的实施例可以个别的方式或任何组合的方式包括到本发明内。
在某些替代的实施例中，可考虑各种致动器76用于本发明中。例如，可提供具有快速响应曲线的小液压缸。还有，基于螺线管的致动器可使用电磁铁来使脚轮锁定到固定的位置。可使用气动缸来增加或减小脚轮作用在地面上平行于弹簧的力，或替代机械弹簧。MR致动器可用作为可变的阻尼器，其根据转速(例如，晃动和/或倾斜)来增加机械阻力而不是结实地锁住脚轮。液压的和气动的致动器也可用作为传感器，来检测脚轮的压缩和测量或预言升降车的倾斜。液压系统可关闭阀门来锁住脚轮，而气动系统可打开阀门从压缩的脚轮中减小压力，或施加更多压力来延伸脚轮以将更多力作用在地面上。包括压电复合物和电活化聚合物或EAP的另外的材料也可考虑应用于致动器。压电复合物可用于传感器和致动器的功能。压电材料可将电信号转化为有用的位移或力。EAP是在受到电场激励时呈现出尺寸或形状变化的聚合物。EAP的有益特性是，当其持续承受大的力时，能够经受大的变形量。
在其它替代的实施例中，各种不同的传感器可考虑用于本发明的实施例。例如，可提供各种陀螺仪结构，诸如固态的微-机电系统(MEMS)的陀螺仪。还有若干其它类型的陀螺仪传感器或传感器的组合，它们可代替真的陀螺仪。在其它的实施例中，升降车的转动可用差分加速度计来检测，诸如两个Z-轴的加速度计，升降车的每侧上安装一个。对于绕X-轴12的晃动来说，左右侧上的Z-轴16加速度之间的差值可表明晃动正在发生。还有，可使用作为传感器的机械装置来测量升降车的倾斜。可用任何类型的近程式传感器来测量用于每个脚轮52的弹簧78的压缩情况。通过使用几何特性，可用一个或多个脚轮的垂直位置来推断升降车的倾斜，或可预言升降车将由于不等的力而倾斜。此外，液压或气动缸将脚轮的压缩转化为流体压力或流体体积的变化。再者，从流体压力或流体体积的测量中，可推断出每个脚轮的垂直位置和其使升降车倾斜而施加的力。例如，对于气动缸而言，脚轮的缩进将增加气体的压力。对于液压缸来说，脚轮的压缩将迫使流体流出液压缸而进入膨胀的腔室内。除了检测或预言升降车的倾斜之外，这些装置还可用来锁住脚轮，或施力来阻止升降车倾斜。
其它替代的实施例适于各种不同的应用。在一个具有合适可锁定脚轮的结构的应用中，绕Y-轴14的倾斜可如绕X-轴12的晃动那样加以控制。在操作者提升货盘高于地面的情形中，脚轮弹簧通常允许升降车的柱杆倾斜，这不是所希望的。倾斜状况可使货物在货架上的放置更加困难。本发明实施例的一种可能的应用是，在货物提升到地面以上的某个预定高度上时，让操作者手动地或由升降车软件自动地来锁定一个或多个脚轮。在该结构中，例如，对于低速下的短距离，升降车可具有保持柱杆不倾斜的固定的脚轮。
在还有另外的替代实施例中，本发明可实施为预言性的控制。例如，升降车可使用动力转向、测量的转向角度，或具有表示出转向控制的位置的限制开关。在这些和其它的结构中，升降车软件可预见升降车由于转向位置、升降车速度、铲叉在地面上方的高度，和/或其它由操作者作出的输入引起的倾斜。应该认识到，升降车软件可在陀螺仪84检测到任何倾斜之前触发锁定操作。而且，所述软件可在持续时期已经过去之后(假定陀螺仪没有检测到大于阈值的转动)释放该锁定。
其它的实施例可利用稳定性控制参数，控制参数可在本地或远程的计算机系统(诸如车队管理系统)上读取，例如，从而为升降车设置或调整一个或多个稳定性控制参数。稳定性控制参数可根据各种因素来设置或调整，比如升降车的类型、载荷的类型、载荷的重量，和/或操作者，这些都是作为非限制性的举例而已。监视升降车运动的稳定性测量，诸如是取自加速度计和陀螺仪的数据，也可传递到车队管理系统。例如，加速度计可报告冲击情况，而陀螺仪可提供升降车脚轮需要调整的指示。该数据可被记录和提供给分析之用，例如还可显示在系统的监视器上。
其它的实施例可使用很大范围的系统和方法来调整升降车的稳定性，每个都可单独地使用，或与其它稳定性控制组合起来使用。某些实施例可使用可转向的脚轮。在该种结构中，脚轮的定向可被监视和控制，以达到最大的稳定性。在某些其它的实施例中，减小升降车允许的加速度和速度可与稳定性控制的其它系统和方法组合起来使用。例如，当升降车转弯时，脚轮可被锁住以停止或减小晃动。如果不能在预定程度上停止住晃动，则可限制影响稳定性的一个或多个因素，诸如是升降车的加速度，然后可限制诸如升降车的速度等的其它因素，以减小或停止升降车的晃动。
II.Z-轴控制
本发明的另一方面描述了本发明的一个实施例，在该实施例中，沿垂直方向(Z-轴16)的运动可通过动态地抑制一个或多个垂直支承件110的运动来进行控制。参照图4和6，根据本发明实施例的垂直支承件110可由两个或多个圆柱112、114组成，它们用作弹簧-质量-阻尼器或调谐的质量-阻尼器系统。每个垂直支承件可构造成类似于活塞或液压(气动)缸，并可用弹簧116和流体118(例如，空气、液体)填塞。流体118可流向诸如可变阀那样的孔口120和容器122。孔口120可以通过控制电路124电动地进行控制，控制电路可选配地包括放大器126，以使流体运动量可变化。在一个实施例中，在垂直轴(Z-轴16)上使用加速度计128，用来探测随时间变化的运动。单轴和多轴型的加速度计可提供来探测加速度的大小和方向。如果加速度值很高，比如车辆碰到一隆起时对车辆突然的冲击引起的加速度，则控制电路124可利用弹簧116使流体快速地流过孔口，对垂直支承件的一部分提供缓冲垫，有效地起作减震器的作用。如果加速度变化率很小，则可限制流体的运动，由此使垂直运动保持为最小。对于将部件64安装在垂直支承件110上来说，该实施例很适合提供更加稳定的平台62(见图4)。如果根据冲击探测到的运动可以被减缓或甚至取消掉，则升降车就可更快地移动，而对部件没有潜在的不利影响，或者丢失掉数据或使数据变劣。用于敏感传感器部件的更加稳定的安装平台还可提高所产生数据的质量，在升降车的使用过程中，无论是自动模式还是手动模式，都能有更大的灵活性。
III.振动控制
本发明的另一方面描述了包括振动控制的本发明的一个实施例。在正常运行过程中，在大部分机械物体中会发生振动。尽管振动通常不会显示出与接触障碍物相同的峰值能量水平，但它可造成其它的问题。在机械物体内，振动可造成以特定频率发生的小运动。在某些情形中，机械结构由于其形状和质量的缘故会形成共振，共振会有造成震荡的后果。
升降车在地面上的运动产生的振动可传播到整个车架和任何与其接触的物体。现参照图4和7，垂直支承件130可用于安装平台62和相关的部件64。支承件130可将因升降车运动引起的振动通过支承件130传递到部件64。对于传感器装置和其它部件64的完整性以及所产生数据的质量来说，对振动实施阻尼可以是有益的。在一个实施例中，垂直支承件130的结构可使用中空的管子140。管子140可包含一个或多个塞子或部件142，例如，它们部分地或全部地用诸如磁性-流变学(MR)流体那样的相变吸收能量的材料填充。MR流体内较小的颗粒可相对于彼此移动，并可阻尼垂直支承件所经历的高频振动。例如，压电材料和电活化聚合物也可考虑用于管子140中。部件142中的相变材料可通过控制电路124电气地进行控制，控制电路可选配地包括放大器126，以使相变材料中的相变量可变。
一替代的实施例描述了内置到升降车支承结构内的主动振动阻尼系统。在一个实施例中，该种系统使用加速度计144来探测振动和运动，振动和运动都在安装框架基部146处和稳定的平台62处。安装框架146中被探测到的振动频率可通过管子140传到平台62(若没被作用)。如上所述，在一个实施例中，可使用相变或粘度可变的材料(诸如MR流体)来改变支承结构管子140中的共振腔的形状，由此，阻尼开始要出现的振动和/或任何的振荡。因为升降车可以不同速度和装有不同的载荷移动，所以，质量和动态条件可能不断地改变。主动控制能够偶尔地或连续地改变支承结构的共振特征，并防止振动变为可造成不希望结果的寄生的振荡。
在替代的实施例中，制造垂直支承件130所用的管子材料140可用一种或多种颗粒状或丸状材料148填充，这种材料诸如是金属弹丸、塑料珠或砂，它们只是非限制性的举例而已。颗粒抵靠彼此移动的能力可帮助耗散高频振动能量并减少不理想的合成运动。应该认识到，垂直支承件130可安装在升降车50上的任何地方。还可认识到，上述任何的实施例可组合起来以提供振动的控制。
以上介绍是说明本发明实施例的详细的描述。还可作出各种修改和添加，而不会脱离本发明的精神和范围。此外，由于许多的修改和变化很容易为本技术领域内的技术人员所想到，所以不希望将本发明限制在文中所示和所描述的确切的结构和操作中。例如，根据替代的实施例，文中所述各种特征中的任何特征均可与所述其它特征中的某些或全部的特征组合起来。尽管已经描述了优选的实施例，但各种细节仍可作改变，而不会脱离由权利要求书定义的本发明。
最后，文中所述过程或步骤中的任何一个都可明确地预期进行组合、省略或重新排序。在其它的实施例中，各种指令可以留驻在计算机可读介质中，其中，这些指令由处理器执行以实施文中所述的一个或多个过程或步骤。这样，可以明确地预期，文中所述的任何过程或步骤可实施为硬件、软件，包括在计算机上执行的程序指令，或是硬件和软件的组合。因此，说明书中的描述应被看作为仅是举例而已，而不是以任何方式来限制本发明的范围。

Claims (28)

1.一种使升降车稳定的系统，所述系统包括：
至少一个脚轮，所述至少一个脚轮用来提供升降车稳定性；
传感器，所述传感器提供所述升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴的运动数值；
控制系统，所述控制系统通过比较所述运动数值与静止运动数值，来确定沿X-轴和Y-轴中至少一个轴运动的升降车是沿哪个方向运动；
所述控制系统还将所述运动数值与运动阈值相比较；以及
致动器，所述致动器根据所述控制系统所确定的所述升降车要移动的方向，将所述脚轮在所述升降车的一侧上的运动锁定。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述脚轮锁定时，所述脚轮在所述升降车移离水平方向时提供反作用力。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动数值与所述静止运动数值的比较，提供运动的绝对值；以及
所述控制系统将所述运动的绝对值与所述运动阈值相比较。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统包括预测性控制，所述预测性控制根据至少一个升降车运行条件，并独立于提供所述升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴的运动数值的所述传感器来启动所述致动器，以锁定所述脚轮的运动。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，一旦检测到至少一个预定的升降车运行条件，就立即锁定所述脚轮。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定的升降车运行条件包括：升降车速度、升降车重量、载荷重量、载荷高度以及转弯角度。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述致动器在一秒内锁定所述脚轮。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，预定的时间之后，松开所述脚轮的锁定。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，根据第一因素，所述脚轮以第一速度松开锁定，根据第二因素，所述脚轮以第二速度松开锁定。
10.一种使具有至少一个脚轮的升降车稳定的方法，所述方法包括：
测量所述升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴的运动数值；
通过比较测得的所述运动数值与静止运动数值，来确定所述升降车沿哪个方向运动；
将测得的所述运动数值与运动阈值相比较；以及
将所述脚轮在所述升降车被确定为正在向其运动的一侧上的运动锁定。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将测得的运动数值与静止运动数值比较，以提供运动的绝对值；以及
将所述运动的绝对值与所述运动阈值相比较。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述运动的绝对值超过所述运动阈值之前，不锁定所述脚轮的运动。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，锁定所述脚轮的运动包括锁定所述脚轮的垂直运动。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在预定的时间延迟之后松开对所述脚轮的运动的锁定。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：当所述测得的运动数值小于或等于所述运动阈值时，松开对所述脚轮的运动的锁定。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：在不再检测到运动条件时，松开对所述脚轮的运动的锁定。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：确定锁定定时器对于所述脚轮是否置于开启上，如果所述锁定定时器对于所述脚轮是置于开启上，那么，确定所述锁定定时器是否超过持续时期，且如果所述锁定定时器超过所述持续时期，那么就关闭所述锁定定时器。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述持续时期范围在约0.1秒至约5秒。
19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述升降车的行进速度来调整所述持续时期。
20.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：启动致动器来锁定所述脚轮。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，升降车的操作者控制所述致动器的启动以锁定所述脚轮。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，升降车控制系统中的控制软件自动地启动所述致动器以将所述脚轮锁定。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括在测量所述升降车的运动数值之前，使用预言性的控制来启动所述致动器以将所述脚轮锁定，根据升降车的至少一个运行条件进行所述致动器的启动。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括稳定性控制参数，所述稳定性控制参数能通过本地或远程计算机系统读取。
25.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述致动器包括以下的一个：充满粘度可变流体的阻尼器、压电复合物以及电活化聚合物。
26.如权利要求10所述的方法，其特征在于，测量操作包括：使用传感器来提供数据，所述传感器包括以下的至少一个：陀螺仪、加速度计和近程式传感器。
27.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：如果测得的运动数值等于或小于所述运动阈值，则允许所述升降车沿X-轴和Y-轴中至少一个轴运动。
28.一种具有稳定性控制的升降车，所述升降车包括：
至少一个脚轮，所述至少一个脚轮提供升降车稳定性；
垂直支承件，所述垂直支承件用于安装电气部件，所述垂直支承包括两个或多个圆柱体，所述两个或多个圆柱体用作质量-阻尼器的系统；
传感器，所述传感器提供所述升降车沿X-轴和Y-轴和Z-轴中至少一个轴的运动数值；
控制系统，所述控制系统控制质量-阻尼器，并通过比较所述运动数值与静止运动数值，来确定沿X-轴和Y-轴和Z-轴中至少一个轴运动的升降车是沿哪个方向运动；
所述控制系统还比较所述运动数值和运动阈值；以及
根据由所述控制系统确定的所述升降车要移动的方向，致动器将所述脚轮在所述升降车的一侧上的运动锁定。
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