CN102701112A - 用于工业叉车的动态振动控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种工业用叉车的振动控制系统和方法。一种包括用于提高振动控制的系统和方法的叉车。振动控制特征在于减少或消除叉车在X轴，Y轴和Z轴中的一个或更多方向上的动作。某些实施例可单独地或与振动控制组合地包括稳定性控制，来进一步稳定该叉车的动作。

Description

用于工业叉车的动态振动控制系统和方法
相关申请的交互参照
本申请要求享有美国临时专利申请NO.61/454,188的优先权，其申请日是2011年3月18日，发明名称是“Dynamic Stability Control Systems And MethodsFor Industrial Lift Trucks(用于工业叉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
本发明涉及工业叉车的领域，尤其涉及用于提高叉车振动控制的系统和方法。
背景技术
叉车被设计成多种结构来执行多种任务。穿过工厂行驶的叉车可能遇到地面的碎片和不平坦的地表。这些可以表现为多种形式，例如伸缩接头，地表的裂痕或如建筑物之间或进入牵引车拖车的斜坡之类的人造物体。不规则物和/或地面也可以引起周期的振动，该振动可以被传遍该叉车的车体。
当叉车快速行驶时，一个或多个轮子撞击不平坦表面的边缘比叉车慢速行驶时要强烈。从该行为中产生的能量以振动波的形式传遍叉车。参照图1，该合成力可以沿着三个轴的任意一个在叉车10内传递，三个轴包括X-轴12，Y-轴14和Z-轴16，并且可以被操作者(未显示)感受到而产生一种不舒服的感觉。该叉车10可以包括一个牵引单元单元17和相对于该牵引单元单元安装成可垂直移动的铲叉19，该可移动的铲叉可以在上部位置和下部位置之间垂直移动。如果没有操作者，例如当该叉车被远程控制，由于可致使位于叉车上的装置18有效性下降，该合成力可以仍然具有不利影响。如果在叉车上具有装置18，例如灵敏的传感器装置，由于该合成力和叉车反作用合力的缘故，该装置18的数据质量就会下降。
当叉车撞击仅仅受到一侧的路面状况的影响，例如当仅仅一个轮，例如脚轮20，撞击路面上的突起的裂缝，并且那侧被迫上升，该合成动作通常被称作摆动，并且其被显示为绕着X轴12的运动。该摆动的效果引起整个叉车暂时地向一侧移动或倾斜(向该叉车没有撞击该裂缝的车轮的一侧)，并且安装在该叉车上的任何传感器装置将同样朝向该侧。装置18，例如距离运动原点(该脚轮20)若干英尺安装的传感器，将会得到放大的反应。由路面状况引起的该突然的移动可以降低传感器装置的效果和/或准确性，并且通过操作叉车必须减速行驶来减少路面状况的影响。低运行速度可以等同于不理想地降低整个设备的生产率。
参考图2，各种叉车结构使用弹簧加载脚轮24，包括例如码垛叉车和堆垛叉车，其具有位于两个弹簧加载脚轮24之间并与两脚轮间隔开的的中心牵引轮26。该弹簧加载脚轮允许在粗糙表面或地面28上行驶，同时仍然为牵引轮26维持良好的接触力。由于主要是通过该牵引轮来实现加速，刹车和控制，所以该接触力很重要，这样该轮26应与地面保持足够的接触力来控制叉车的移动。通常，调整好该脚轮以在牵引轮滑动和叉车在脚轮之间的的摆动或倾斜之间寻找最佳的操作。
通过增加的垫片30，可以调整脚轮24以向下更加强力地推向地面，这样轻微地抬高叉车，或者垫片可以移走，使脚轮弹簧32推动减小，这样轻微降低该叉车。通常，脚轮弹簧32本身不调整。该垫片30的目的是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脚轮24上。没有柔性的弹簧加载脚轮和通过垫片来调整脚轮的能力，该脚轮可能由于承载大部分重量而损坏，并且该牵引轮由于没有充足的接触力而滑动，或者该牵引轮可能承载大部分重量，引起该叉车向一个脚轮或另一个脚轮轻微的倾斜。
脚轮调整是很消耗时间的，并且可能包括抬起叉车，估计需要安装多大的垫片，并且然后看看是否垫片过大或过小。在这种结构中，当叉车在移动时，没有弹簧力的动态调整。
仅具有弹簧的脚轮可以涵盖从具有高弹性系数的硬脚轮到具有低弹性系数的软脚轮的范围。软脚轮可以承受粗糙地面，但是同样使叉车在转弯处倾斜，并且向负载或操作者的方向位移。只要地面完全平坦硬脚轮可以很好的工作。相反地，当脚轮滚过粗糙的地面状况和地面上的物体或者地面上的裂缝时，操作者可以感受到对叉车的影响。
其它类型的叉车结构使用弹簧加载脚轮，并且包括已知的用于减振的减振器34。增加的阻尼允许使用软弹簧，但是仍然减小了在粗糙路面上的摆动。然而，当一个脚轮撞击到地面上的大凸起时，由于该减振力是脚轮动作而不是叉车摆动的函数，所以该减振器由于产生相当大的力量来响应脚轮的高速移动，并且可能倾斜该叉车。当该该减振器通过这种方式起作用时，其减小了软弹簧的优势。
其它类型的叉车结构使用位于脚轮24之间的摇摆杆或扭转杆36。与上述配置中的弹簧和减振器非常相似，由于包含扭转杆36，该粗糙地面被平均了，因此小的随机凸起不会倾斜该叉车。当向一侧倾斜时，其自动减小另一侧的弹簧力，这样就可以停止倾斜。但是与弹簧和减振器配置一样，由于具有扭转杆，一个脚轮撞击碎片会提升另一侧的脚轮。在接触侧，该脚轮会被推高，同时由于扭转杆，位于另一侧的脚轮同时也被推高。这样，在一些情况中，该扭转杆实际上导致了该叉车的倾斜。
参考图3，仍然有其它种类的叉车结构使用固定脚轮38和悬吊牵引轮40。这种结构使该悬吊弹簧42提供足够的力来保证牵引轮与地面接触，并且更适用于非常平坦的地面。在粗糙的地面，已知这种结构的叉车的操作者能感受到振动，并且叉车会在几乎所有的凸起处倾斜。同样，一个脚轮与物体的撞击的效果会引起显著的接触和倾斜。
先前的方法不能监控叉车在三个运动轴的一个或多个上的移动方向。例如，在叉车仅在偏离出水平方向，或X轴12的方向摆动时脚轮才产生力。如果叉车在水平方向，或者没有快速的偏离水平，这时该脚轮弹力可能非常小。然而，所有这些现存方案响应于该脚轮的垂直移动而没有考虑是否倾斜了叉车。
最多，先前方法仅仅提高了在软弹簧和叉车摆动与硬弹簧和叉车减振之间的这种权衡，其限制了仅仅是弹簧脚轮配置的性能表现。这些先前使用方法的另一不足是产生的力和移动都是固定的。甚至当叉车使用时，各种例如速度，质量和移动的方向的变量都恒定变化，从弹簧或减振器上得到的补偿力是固定的，已经从平均或标称数据中计算得出。因此，只有很小的移动可以被有效地解决或减轻。
如果脚轮的移动可以被减轻甚至取消，该叉车这时就可以快速行驶，不存在潜在的部件损坏，或丢失或损坏叉车数据，并且操作者会有舒适的驾驶过程。灵敏感测元件的更稳定的安装平台同样提高了产生的数据的质量，允许叉车无论是在自动或手动模式下进行更灵活的操作。
需要这样一种叉车，其构造成保留期望的弹性脚轮的特征，并且对叉车增加了更加稳定的控制。
发明内容
本发明通过提供增加的振动控制特征来减小或消除叉车在X-轴，Y-轴和Z-轴中的一个或多个轴上的移动而克服了先前叉车系统和方法的不足。一些实施例可包括进一步稳定叉车运动的单独的或与振动控制组合的稳定性控制。
一方面，本发明提供了一种具有振动控制的叉车。该叉车包括牵引单元，相对于牵引单元安装着垂直移动的铲叉，该铲叉在上部位置和下部位置之间垂直移动。相对于该牵引单元安装着垂直支承件，相对于垂直支承件安装平台，该平台用于安装电子组件。该垂直支承件包括中空管，该中空管至少部分装有减振材料来减轻到达平台的振动。
一方面，本发明提供一种减轻叉车上振动的方法。该方法包括以下步骤：提供叉车，该叉车包括牵引单元和相对该牵引单元安装的垂直移动的铲叉，该铲叉在上部位置和下部位置之间垂直移动。该步骤还包括提供相对该牵引单元安装的垂直支承件；提供相对于该垂直支承件安装的平台，该平台用于安装电子组件；通过垂直支承件中的减振阻尼材料和质量-阻尼系统中的至少一个来减轻到达平台的振动；并且提供联接于减振材料和质量-阻尼系统中的至少一个的控制电路，来控制振动阻尼的程度。
前述的和本发明的其它目标和优势将会在以下详细描述中显现。在描述中，参考显示优选实施例的附图。
附图说明
图1是叉车的立体图，示出可能的的三个运动轴；
图2是叉车的后视图，示出已知的弹簧加载脚轮结构；
图3是与图2的叉车相似的叉车的后视图，没有示出已知的具有悬挂牵引轮的固定脚轮结构；
图4是与图1的叉车相似的叉车的后视图，并且包括本发明的实施例；
图5是根据本发明实施例的算法的流程图，该算法适用于提高叉车的稳定性。
图6是根据本发明的实施例的用于提高叉车在Z轴上的稳定性的系统的示意图；和
图7是通过减轻叉车振动来提供叉车稳定性的系统的示意图。
本发明具体表现的多种形式均不脱离其精神或本质特征。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。所有落入权利要求的等价的含义和范围内的实施例均被权利要求所包括。
具体实施方式
下面将结合提高工业叉车的稳定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产生的这些特征和优势很好的适合这个目的。仍然，应该认识到，本发明的多个方面还可以用来实现其它的目的。
这里描述的本发明的实施例，不管是单独的还是组合的形式，都适合用来提供动态稳定叉车，包括，例如，可以被操作为自动机器车辆并且还作为一个标准手动操作叉车的两用的叉车。该叉车通过一个或多个单独的或合并的改进实现稳定，该改进配置成用来实现影响在三个轴中的任意一个方向上的动作，并且在一些实施例中，还加上减振。这些联合起来的改进为敏感电子组件提供保护，增加操作者的舒适度，并且允许通过更快的行驶速度来提高生产效率。
另外，本发明的特征允许产生一个动态稳定平台，其用来安装敏感电子组件，例如传感器、控制器和位置检测/报告装置，其使这些组件无论地面状况如何都变得更加有效。该动态稳定叉车和平台使该传感器和控制元件产生更好质量的数据，并且确保更可靠的操作。通过更好质量的数据，叉车由于产生的数据精准度更加可信，而可以行驶的更快。并且，当叉车可以行驶的更快并且操作更可靠，该叉车将产生更大的生产效率。
该改进的稳定控制系统和方法可以描述为具有多种独特的特征，其中每个特征都能单独通过其自己的方式来提高叉车的稳定性，并且每个都可以和其它的一个或多个特征合并来通过合并的方式提高叉车的稳定性。因此，每个独特的特征都会在下面进行单独描述。
I.主动的摆动和倾斜控制
参考图4，当叉车50撞击地面状况，其仅仅影响一侧，例如当仅仅一个轮，例如脚轮52，撞击地面56上的裂缝54，并且叉车50的一侧58由于移动被向上顶起，该一侧向另一侧的移动通常被称为摆动，并且显示为绕着X-轴12的运动70。摆动的作用引起整个叉车向一侧(叉车50没有撞击裂缝的轮子的一侧60)移动或倾斜，并且机械和/或电子组件64，例如安装在平台62上的任一传感器装置，其同样朝向该侧。该组件64，例如传感器，安装在远离原始移动点例如脚轮52几英尺远的地方，这样会扩大该组件的反应。这样由于地面状况引起的突然移动会降低电子组件的有效性，并且导致为了降低地面状况的影响，而必须低速操作叉车。缓慢的操作速度等同于不期望地降低了整个设备的生产效率。一个或多个轮子的突然移动会导致一个不希望的整个车辆的移动，并且可以通过积极的控制一个或多个在三个轴的任一方向上的合成力来检测和减小该移动，例如，叉车的倾斜(沿着Y-轴的旋转或移动)或摆动中的一个或两个。
如前述所述，现有技术的方法的缺陷在于没有监视该方向，例如，叉车的倾斜和/或摆动。在改进的叉车中，该脚轮仅仅需要当叉车在倾斜或摆动的情况下偏离水平时提供一个回复力。如果该叉车是水平的，或者没有迅速的从水平方向上改变，这时脚轮弹簧可以是非常软。无论该垂直动作是否倾斜了该叉车，先前的方案都响应于脚轮的垂直动作。
主动的摆动和倾斜控制的实施例包括多个特征：
1.系统和方法测量叉车50环绕X-轴12，Y-轴14和Z-轴16的旋转角速度。如在这讨论的并且如图4所示，摆动70被描述成为绕X-轴12的运动，转速表示为度/秒或dps。相似的，倾斜72可以描述成绕Y-轴14的以转速表示的运动。绕X-轴和Y-轴转动的角速度可以被测量，来提供测量的摆动70和/或倾斜72的数值。
2.当该叉车50的摆动70和/或倾斜72超出预定极限值时，该系统和方法可以配置用来“锁定”一个或多个脚轮52来控制摆动和/或倾斜。在这里，“锁定”的含义是停止该脚轮在Z轴方向上的动作，使得其行为像一个固定脚轮，或如同一个具有非常硬弹簧的脚轮。致动器76锁定该脚轮，这样其可以表现为固定脚轮。锁定脚轮不能伸出或缩回，或者相对于没有锁定的状态需要更大的力量才能伸出或缩回。在一个实施例中，该脚轮的动作突然被锁定，并且在一替代的实施例中，在一定预定的时间内该动作被锁定。该脚轮的动作同样由于其它因素被锁定，例如叉车的速度，或者叉车或负载的重量，或者该负载的高度，或者转弯角，或者它们的任何组合。
3.在预定的持续时间后，该脚轮可以被解锁。该锁定脚轮的预定锁定时间是一个固定阶段，或者，类似于该脚轮的锁定动作，该时间可以随着车辆的速度和/或其它要素改变。例如，在低速下，锁定脚轮的时间比高速下长。在一个实施例中，在非常低的速度下，随着负载的上升，所有的脚轮可以被锁定来产生一个临时的“固定”脚轮叉车结构。或者，在左和右脚轮上的力可以被检测到，并且通过每个脚轮上的检测的力的对比，来确定一个或多个脚轮何时可以被解锁。
参考图5，显示了使用角速度的反馈控制来控制脚轮锁定的方法的实施例。可以看出来，该系统和方法可以修正在三个轴的任意一个方向上的一个或多个合成力，来控制例如倾斜72和摆动70的单独一个或两个，并且可以使用上述要素中的任意一个或其它本领域技术人员公知的要素来进行反馈。
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，对于叉车静止时从陀螺仪84中收到的GYRO信号83，算法80检查和/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并可放置在叉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的摆动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，叉车以GYRO-GZERO dps的速度向右摆动(即倾斜)。同样，具有小于GZERO的dps值的GYRO信号83表示以GYRO-GZERO dps的速度向左摆动(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，软件可能终止于振荡，因为软件能够比叉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叉车的设计、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装置。
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/或摆动)，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/或摆动，在倾斜或摆动的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，可简单地检查任何锁定定时器(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。这允许叉车以短的预定时间来作响应。
在倾斜的情形中，叉车将开始倾斜，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确定叉车以何种方式摆动。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。由此阻止叉车沿该方向摆动，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叉车缓慢地倾斜。本文所述的系统和方法的优点在于，向一侧的快速摆动或摆动(绕摆动轴的摆动)都被停止。例如，在一个实施例中，作出突然转弯的叉车可让外面的脚轮锁上，以防止叉车转弯时出现摆动。在另一个实例中，如果移动的叉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摆动。但是如果操作者移动载荷并等待若干持续时期，那么叉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叉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，对于特殊的叉车设计或叉车应用，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，叉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叉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叉车保持水平，而不是由于不平的地面造成摇晃。这对于站在叉车上的操作者来说是有利的，因为摇晃的叉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/或摆动，而其它已知的替代设计不检测叉车的倾斜或摆动。
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，摆动和/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叉车的倾斜。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，叉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，叉车的每侧上安装一个。对于绕X-轴12的摆动来说，左右侧上的Z-轴16加速度之间的差值可表明摆动正在发生。还有，可使用作为传感器的机械装置来测量叉车的倾斜。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叉车的倾斜，或可预言叉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叉车倾斜而施加的力。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。除了检测或预言叉车的倾斜之外，这些装置还可用来锁住脚轮，或施力来阻止叉车倾斜。
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的摆动那样加以控制。在操作者提升货盘高于地面的情形中，脚轮弹簧通常允许叉车的柱杆倾斜，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叉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，叉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，叉车可使用动力转向、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，叉车软件可预见叉车由于转向位置、叉车速度、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，叉车软件可在陀螺仪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，从而为叉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，比如叉车的类型、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。监视叉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，而陀螺仪可提供叉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叉车的稳定性，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，减小叉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，当叉车转弯时，脚轮可被锁住以停止或减小摆动。如果不能在预定程度上停止住摆动，则可限制影响稳定性的一个或多个因素，诸如是叉车的加速度，然后可限制诸如叉车的速度等的其它因素，以减小或停止叉车的摆动。
I.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，有效地起作减振器的作用。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。对于将组件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，则叉车就可更快地移动，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，在叉车的使用过程中，无论是自动模式还是手动模式，都能有更大的灵活性。
II.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。
叉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和相关的组件64。支承件130可将因叉车运动引起的振动通过支承件130传递到组件64。对于传感器装置和其它组件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叉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。因为叉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可安装在叉车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 (24)

1.一种具有振动控制的叉车，该叉车包括：
牵引单元；
相对所述牵引单元安装的可垂直移动铲叉，所述铲叉能在上方位置和下方位置之间垂直移动；
相对所述牵引单元安装的垂直支承件，和相对所述垂直支承件安装的平台，所述平台用来安装电子组件；以及
所述垂直支承件包括至少部分的填充振动减振材料的中空管以减轻到达所述平台的振动。
2.如权利要求1所述的叉车，其特征在于，还包括第一传感器来提供所述叉车沿X-轴、Y-轴和Z-轴中至少一个轴的运动的第一数据。
3.如权利要求2所述的叉车，其特征在于，所述第一传感器包括第一加速度传感器。
4.如权利要求3所述的叉车，其特征在于，所述第一加速度传感器相对于所述平台安装。
5.如权利要求2所述的叉车，其特征在于，还包括第二传感器来提供所述叉车沿X-轴、Y-轴和Z-轴中至少一个轴上的运动的第二数据。
6.如权利要求5所述的叉车，其特征在于，所述第二传感器包括第二加速度传感器。
7.如权利要求6所述的叉车，其特征在于，所述第二加速度传感器相对于所述牵引单元安装。
8.如权利要求1所述的叉车，其特征在于，所述中空管包括至少一个被阻尼部分隔开的中空部分，所述阻尼部分包含所述减振材料。
9.如权利要求8所述的叉车，其特征在于，所述减振材料包括磁流变流体、压电材料、电活性聚合物和粒状材料中至少一种。
10.如权利要求8所述的叉车，其特征在于，所述至少一个中空部分包含粒状材料。
11.如权利要求1所述的叉车，其特征在于，还包括安装框架座，所述垂直支承件相对于所述安装框架座安装。
12.如权利要求5所述的叉车，其特征在于，还包括与所述第一和第二传感器和所述减振材料中的至少一个相联接的控制电路，所述控制电路用来控制振动阻尼的程度。
13.如权利要求12所述的叉车，其特征在于，所述减振材料是相变材料。
14.如权利要求12所述的叉车，其特征在于，还包括至少一个相对于所述牵引单元安装的脚轮；以及
致动器，所述致动器基于所述控制电路确定的所述叉车正在移动的方向来锁定位于所述叉车一侧的脚轮的运动。
15.一种具有振动控制的叉车，所述叉车包括：
牵引单元；
相对于所述牵引单元安装的垂直移动铲叉，所述铲叉能在上方位置和下方位置之间垂直移动；
相对所述牵引单元安装的垂直支承件，和相对所述垂直支承件安装的平台，所述平台用来安装电子部件；
所述垂直支承件包括两个或多个缸体，所述缸体用来作为质量-阻尼系统来减轻到达所述平台的振动，所述质量-阻尼系统包括弹簧、流体和可变阀；以及
联接于所述可变阀的控制电路，所述控制电路控制流过所述可变阀的流体的流量，以控制振动阻尼的程度。
16.如权利要求15所述的叉车，其特征在于，还包括联接于所述控制电路的传感器，所述传感器提供所述叉车沿X-轴、Y-轴和Z-轴中至少一个轴的运动的值。
17.如权利要求16所述的叉车，其特征在于，所述传感器包括加速度传感器。
18.如权利要求17所述的叉车，其特征在于，所述加速度传感器是相对于所述平台安装的。
19.如权利要求16所述的叉车，其特征在于，所述传感器提供的所述运动的值用来控制流过所述可变阀的流体的流量。
20.如权利要求15所述的叉车，其特征在于，还包括相对于所述牵引单元安装的至少一个脚轮；以及
致动器，所述致动器基于所述传感器确定的所述叉车正在移动的方向来锁定位于所述叉车一侧的脚轮的运动。
21.如权利要求15所述的叉车，其特征在于，所述平台包括定位装置。
22.一种减轻叉车上振动的方法，所述方法包括：
提供叉车，所述叉车包括：
牵引单元；以及
相对于所述牵引单元安装的垂直可移动铲叉，所述铲能在上方位置和下方位置之间垂直移动；
提供相对于所述牵引单元安装的垂直支承件；
提供相对于所述垂直支承件安装的平台，所述平台用于安装电子组件；
通过位于所述垂直支承件内的减振材料和质量-阻尼系统中的至少一个减轻到达所述平台的振动；
提供联接于所述减振材料和所述质量-阻尼系统中至少一个的控制电路，来控制振动阻尼的程度。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括提供联接于所述控制电路的传感器，所述传感器提供所述叉车沿X-轴Y-轴和Z-轴中至少一个轴的运动的值。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括提供相对于所述牵引单元安装的至少一个脚轮；以及
触发致动器以基于所述传感器确定的所述叉车正在移动的方向，来锁定位于所述叉车一侧的脚轮的运动。
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