CN105764834B - 车辆控制系统及其车辆控制方法 - Google Patents

Abstract

配置有某些实施例的车辆可被用来拾取载荷，并且以防止损坏载荷的方式来辅助车辆操作者控制车辆。在一些实施例中，该系统的一些部分测量位于车辆和载荷之间的距离。车辆中的控制者使用该距离测量值，来改变车辆和/或车辆构件速度、加速特性、减速特性、目标速度或者速度极限中的单个或者相组合中的一个或者多个。

Description

车辆控制系统及其车辆控制方法

技术领域

本发明所公开的各个实施例涉及物料搬运车辆的移动控制系统，以及尤其涉及在物料搬运车辆(如叉车，或前移堆垛车(reach stacker))接近载荷时适于用作操作者辅助装置的系统。其他实施例涉及其他车辆。

背景技术

物料搬运车辆主要用来拾取载荷，并且使这些载荷在两个位置之间进行移动。常用的物料搬运车辆在拾取载荷时依赖于操作者的技能，以使车辆和/或车辆的一些部分减速，从而防止车辆撞击或者损坏载荷，反之亦然。

发明内容

配置有某些实施例的物料搬运车辆可以被用来拾取载荷，并且以防止损坏载荷的方式来辅助车辆的物料搬运车辆的操纵者进行控制。在一些实施例中，该系统的一些部分测量位于物料搬运车辆和载荷之间的距离，或者测量位于物料搬运车辆附接件(如集装箱搬用件或箱体操纵件)和载荷之间的距离。该距离测量值被物料搬运车辆中的控制者使用，以改变车辆速度、附接件速度、加速度、加速特性、减速特性、目标速度或者速度极限中的一个或者多个，或者单个地进行改变，或者以任何组合来进行改变。

附图说明

图1示出了安装在车辆上的示例性控制系统的右前等距剖视图；

图2示出了安装在车辆上的图1所示的示例性控制系统(其仅是部分示出)的前等距视图。

图3示出了示例性控制系统的方框图；

图4示出了示例性踏板位置图；

图5示出了基于到物体的距离的示例性行驶减速情况。

图6示出了基于到物体的距离的示例性制动图。

具体实施方式

本申请的发明人已认识到，物料搬运过程的许多重要部分使用了物料搬运车辆。这样的一个部分包括车辆最后接近于物体。另一个部分包括叉梢端，其穿过被设计来接收叉的物体区域，以及车辆朝向物体连续移动直到桅杆靠背(mast backrest)接触到物体为止。物料搬运过程的这些部分需要操纵者具有最大水平的技能，并且成为操作者产生疲劳的原因之一。另一部分包括使集装箱搬运附接件与货物集装箱相接合。下述的本发明一些实施例和权利要求中所描述的本发明可以减少操作者疲劳，并且可以提高完成物料搬运过程中的这些部分的速度或者容易程度。尽管所公开的实施例专注于叉车和叉车操作，但是本发明不局限于此，而是可以与其他合适车辆一起使用。

参照图1和2，示例性系统包括距离测量传感器5，该传感器与车辆系统管理电子控制单元(ECU，未示出)保持通讯，并且因此与车辆中的牵引控制系统保持通讯。例如，距离测量传感器5可通过CAN总线或者其他合适的物理连接系统，或者通过ZigBee、蓝牙或其他合适的无线连接系统，而与ECU保持通讯。距离测量传感器5可以包括超声换能器、激光器或者用于测量距离的其他合适传感器。

优选地，至少一个距离测量传感器5被定位成使得，当负载接触着车辆或者接触着由车辆所支承的附接件例如叉15的直立部分10、靠背20或者这两者时，负载保持处于或者保持大于距离测量传感器5的最小可用距离。例如，典型的传感器不可以为13cm远或者更近些的物体提供可靠的距离测量或者任何距离测量。在示例的实施例中，两个距离测量传感器5定位在由叉15的顶表面25所限定出的水平平面上方的靠近15cm到16cm的位置。在其他实施例中，一个或者多个距离测量传感器5可以设置在交替的多个位置上，其他传感器可以设置在交替位置上，或者两者都是如此。例如，附加的距离测量传感器5可以设置成高于靠背20，并且可以具有不同的角度方位，以使得成排列的距离测量传感器5确定了到负载的距离，该负载可以是形状不规则的、不垂直于车辆35的中心轴线30(没有完全示出)，或者这两者。

在另外的一些实施例中，距离测量传感器可以被紧固到车辆的一部分上，车辆的所述一部分随着车辆底盘而移动(例如上述那样)，和/或可以独立于车辆底盘地移动(例如在由桅杆22所支撑的附接件、可移动臂、吊杆(或悬臂，或起重杆，boom)或者其他合适结构上)。这个实施例一个示例是将距离测量传感器(如距离测量传感器5)紧固到集装箱搬运卡车的集装箱搬运附接件上。

ECU接收来自一个或者多个距离测量传感器5的距离数据，所述ECU利用这些距离数据来修正车辆35的牵引特性。在其他一些实施例中，ECU利用该距离数据来修正车辆构件(如桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构)的移动特性。这些牵引特性的修正、或者移动修正，优选地有助于操作者使车辆35发生减速、使桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构发生移动(如倾斜、延伸或者缩回)，而没有超越过负载的位置，因此防止车辆35、或者由桅杆22所支承的附接件、可移动臂、吊杆或者其他合适结构和将被该车辆搬运的物体之间的碰撞。

任选地，牵引特性的修正可包括ECU对算法进行改变(或者ECU改变的算法)，这些算法控制着加速器输入装置特性，以使得加速器输入装置的控制分辨率随着车辆35或者车辆35的一部分移动成更靠近物体而渐进式地减少。对车辆35牵引特性的这种修正会减少了加速器输入装置的敏感度，以使得与通过加速输入装置的未修正敏感度来实现相同加速度进行比较时，操作者需要使加速输入装置进行更大的移动来实现所需的加速。换句话说，操作者需要使加速器输入装置移动得更远，以便与加速输入装置的正常的或者未修正的操作相比，能够实现更小的加速。

任选地，移动特性修正可以包括ECU对算法进行改变(或者ECU改变的算法)，这些算法控制着附接件控制装置特性，以使得附接件控制装置的控制分辨率随着附接件移动成更靠近物体而渐进式地减少。对例如桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的移动特性的这种修正会减少了附接件控制装置的敏感度，以使得与由附接件控制装置的未修正敏感度来实现相同加速相比较时，操作者需要使附接件控制装置进行更大的移动，以实现桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的所需加速。

任选地，牵引特性的修正可以包括ECU对算法进行改变(或者ECU改变的算法)，这些算法控制着制动输入装置特性，以使得制动输入装置的控制分辨率随着车辆35移动成更靠近物体而渐进式增加。对车辆35牵引特性的这种修正会提高了制动输入装置的敏感度，以使得与由制动输入装置的未修正敏感度来实现相同制动相比较时，操作者需要使制动输入装置移动得更小来实现所需的制动。换句话说，操作者需要使制动输入装置移动得更小，以便与制动输入装置的正常或者未修正的操作相比，实现更多的制动。

任选地，牵引特性的修正可以包括牵引目标速度极限根据距将被搬运的物体的正在减少的距离而为加速器输入装置一个或者多个位置进行渐进式地减少。换句话说，在一个实施例中，如果操作者把加速器输入装置保持在相同的位置上，那么加速器输入装置所指令或命令的目标速度根据距离信号、随着车辆35接近将被搬运的物体而渐进式地减少，以使得车辆渐进式慢下来，同时加速器输入装置保持处在相同位置上。在另一个实施例中，牵引目标速度极限对于加速器输入装置的所有位置都被减少，以使得随着它接近将被搬运的物体，车辆渐进式慢下来，而与加速器输入装置无关。任选地，移动特性的修正可以包括用于桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的目标速度极限是根据到将被搬运的物体的减少的距离对于附接件控制装置的一个或者多个位置而言渐进式地减少。

任选地，牵引特性的修正可以包括整体车辆35的最大速度极限是根据到将被搬运的物体的减少的距离而渐进式地减少。换句话说，如果操作者使加速器输入装置移动到完全加速位置上，那么随着车辆35接近将被搬运的物体，车辆35的越来越小的加速百分比被指令，以使得根据距离信号，该车辆随着它接近将被搬运的物体而渐进式慢下来。根据ECU如何被编程，这种最大移动速度的减少可以是线性地或者成比例变化的。当最大移动速度受到限制时，操作者借助释放或者部分地释放加速器输入装置而可以进一小减少车辆35的速度。作为一个例子，当移动速度被限制到最大值的10％时，加速器输入装置分辨率(解析率)增加10X(10倍)。换句话说，部分地由于需要控制装置进行更大的移动来产生相同或者更小的车辆反应，操作者可以进行更加精细地控制车辆。这种分辨率的提高为操作者提供了更大程度的可控性，因为加速器输入装置的移动使车辆35进行更小的突然移动。在一个实施例中，目标速度的减少百分比对距离传感器输出值的列表被包含在与ECU相关的软件内(参见图3)。该表在软件本身内可以被调整，或者通过用户接口进行修正。任选地，移动特性的修正可以包括桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构用的总体最大速度极限根据到将被搬运物体的正在减少的距离而渐进式地减少。

任选地，牵引特性的修正可以包括车辆35的加速目标根据到将被搬运的物体的减少的距离而渐进式地减少。优选地，加速速度的修正为操作者对目标速度指令进行改变提供了更快的响应。例如，当车辆35接近载荷时，根据距离数据，ECU渐进式地减少车辆35的加速曲线的陡度(steepness)。换句话说，车辆35快速进行加速的能力随着车辆35接近将被搬运的物体而被减少。根据ECU如何被编程，这种加速性能的减少可以是线性速率的或者成一定比例变化的。任选地，移动特性的修正可以包括桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的加速目标根据到将被搬运的物体的减少的距离而渐进式地减少。

任选地，牵引特性的修正可以包括叉车的减速目标根据到将被搬运的物体的距离减少而渐进式地减少。例如，当车辆35接近载荷时，根据该距离数据，ECU渐进式地增加车辆35的减速曲线的陡度。换句话说，车辆35进行飞快减速的能力随着车辆35接近将被搬运的物体而被提高。减速可以通过发动机制动、再生制动、离合器组件(pack)制动、备用制动或者其他合适制动方法来实现。根据ECU如何编程，这种减速能力的增加可以是线性速率的变化、成一定比例的变化。任选地，移动特性的修正可以包括桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的减速目标根据到将被搬运的物体的距离减少而渐进式增加。

对于所有上述移动修正而言，例如根据ECU如何编程，移动特性的渐进式变化可以任选为线性速率的变化、成一定比例的变化、或者逐级的变化(step-wise)。任选地，通过设置开关或者输入命令到ECU软件中，操作者可以选择这种移动修正是否是线性速率变化的、成一定比例变化的或者逐级变化的。

在各种其他实施例中，通过根据从一个或者多个距离测量传感器5所接收到的距离数据来对一个或者多个上述牵引特性的修正进行修正，ECU修正了车辆35的牵引特性。例如ECU可以被编程来执行上述6种牵引特性的修正中的任两个的15种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行上述6种牵引特性的修正中的任三个的20种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行上述6种牵引特性的修正中的任四个的15种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行上述6种牵引特性的修正中的任五个的5种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行所有上述6种牵引特性的修正。

在各种其他实施例中，借助根据从一个或者多个距离测量传感器(如距离测量器5)所接收到的距离数据来修正上述移动特性修正结果中的两个或者更多个，ECU修正了桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的移动特性。例如，ECU可以被编程来执行上述5种移动特性修正中的任二个的10种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行上述5种移动特性修正中的任三个的10种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行上述5种移动特性修正中的任四个的5种不同组合之任一。或者，ECU可以被编程来执行所有上述5种移动特性修正。

在各种其他实施例中，ECU根据从一个或者多个距离测量传感器5所接收到的距离数据，修正了车辆35的一个或者多个牵引特性以及桅杆22、可移动臂、吊杆或者其他合适结构的一个或者多个移动特性。例如，ECU可以被编程以执行上述6种牵引特性的修正中一个与上述5种移动特性修正中一个的30种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中两个与上述5种移动特性修正中一个所组合成的75种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中三个与上述5种移动特性修正中一个所组合成的100种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中四个与上述5种移动特性修正中一个所组合成的75种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中五个与上述5种移动特性修正中一个所组合成的30种不同组合中的任何一个、或者所有上述6种牵引特性的修正与上述5种移动特性修正中一个所组合成的5种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中一个与上述5种移动特性修正中二个所组合成的60种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中一个与上述5种移动特性修正中三个所组合成的60种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中一个与上述5种移动特性修正中四个所组合成的30种不同组合中的任何一个、或者上述6种牵引特性的修正中一个与上述5种移动特性修正中的全部所组合成的6种不同组合中的任何一个、或者所有上述6种牵引特性的修正与所有上述5种移动特性修正所组合成的组合。

ECU用来修正上述牵引和/或移动特性的一种方式，是比较从距离测量传感器5中所接收到的距离数据和储存在与ECU相关联的存储器中的一个或者多个表。根据使用特定的距离数据在表中所查找到的值，ECU修正一个或者多个上述牵引特性，以使该车辆速度和距离适合于将被搬运的物体。例如，如图3所示那样，根据到物体的距离，来修正各自从加速器输入装置的位置和制动输入装置的位置所得到的目标速度和目标制动。具体地说，当车辆35接近物体时，速度目标值被降低并且制动的大小值被增加。这种组合后的综合效果是，随着车辆35接近物体时，移动速度减少，并且有利于操作者对车辆35的可控性。加速踏板的示例图示出在图4中。

在一些实施例中，负载重量传感器、软件逻辑器、探测液压系统线路压力用的传感器、其他合适的传感器分析、通过开关实现的操作者输入、或者其他合适布置结构，可以被用来确定什么时候车辆35已成功地移动到合适位置上以运送载荷；并且，根据这种输入，ECU使牵引特性(如移动速度极限和牵引控制制动)返回到正常。在其他一些实施例中，位于车辆35和物体之间的恒定距离在车辆35移动时可被ECU用来使牵引特性返回到正常。在其他一些实施例中，ECU可利用车辆5移动方向的反向，来使牵引特性返回到正常。

在一些实施例中，距离测量传感器5可以经常地进行操作，并且例如在距离数据表明车辆35落入物体的预定距离(例如2米)内时，ECU可以修正牵引特性。在其他一些实施例中，操作者可以例如通过开关或者按钮来人工地接通和关闭距离测量传感器5。

在其他一些实施例中，车辆35的渐进式改变牵引特性包括ECU逐级地修正牵引特性、移动特性或者它们组合中的任何一个。例如，操作者可以按下按钮、从而实现牵引特性的第一步修正，又按下按钮、从而实现牵引特性的第二步修正，以及再按下按钮从而实现牵引特性的第三步修正。第四次按钮按下可以使牵引特性返回到它们的原始状态，或者改变车辆35的方向可以使牵引特性返回到它们的原始状态。其他合适的布置、例如使用由距离测量传感器5所测量到的预定距离，可以被用来实现逐级地修正牵引特性和使逐级地修正牵引特性失灵。

前述的是使用特定术语和表达的本发明示例实施例的详细描述。在没有脱离本发明精神实质和范围的情况下可以进行各种各样的修正和添加。因此，本发明不局限于上述术语和表达，并且本发明不局限于所示出的和所描述的精确结构和操作。相反，许多变形和实施例是可能的并且落入仅由下面权利要求所限定出的本发明范围内。

Claims (15)

1.一种控制车辆的方法，其包括：

在车辆控制器处接收距离数据信号，该距离数据信号表示从连接到车辆的一部分上的距离传感器至物体的距离；

在车辆控制器处接收来自输入装置的命令，以使距离传感器连接于其上的车辆的所述一部分移动成更加靠近该物体；以及

通过车辆控制器，并且当车辆控制器接收使车辆的所述一部分移动的命令时，基于距离数据信号来修正车辆的移动特性，以使得：无论来自输入装置的、用于移动被距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分的命令是命令以恒定速度进行、还是以比目前速度更快的速度进行，车辆控制器都使被距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分渐进式慢下来，直至车辆的所述一部分接触该物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分渐进式慢下来，以便以小于等于0.15米/秒的速度接触该物体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分随着它接近该物体而以一线性速率地渐进式慢下来。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分随着它接近该物体而以成一比例变化的速率地渐进式慢下来。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置，以及对移动特性进行的修正包括对控制着加速器输入装置特性的算法进行改变，以便加速器输入装置的控制分辨率是基于距离数据信号而渐进式地减少。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括制动输入装置，以及对移动特性进行的修正包括对控制着制动输入装置特性的算法进行改变，以便制动输入装置的控制分辨率是基于距离数据信号而渐进式增加。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置，以及对移动特性进行的修正包括修正机动车的牵引特性，以便基于距离数据信号而渐进式地减少加速器输入装置的一个或者多个位置所用的牵引目标速度极限。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置，以及对移动特性进行的修正包括修正机动车的牵引特性，从而基于距离数据信号而渐进式地减少车辆的整体最大速度极限。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置，以及对移动特性进行的修正包括基于距离数据信号而渐进式地减少车辆的加速目标。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置，以及对移动特性进行的修正包括基于距离数据信号而渐进式增加车辆的减速目标。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括附接件控制装置，以及对移动特性进行的修正包括以下之一或多个：渐进式地减少附接件控制装置的控制分辨率、渐进式地减少附接件控制装置的一个或者多个位置的附接件速度极限、渐进式地减少被附接件控制装置所控制的附接件的整体最大速度、渐进式地减少被附接件控制装置所控制的附接件的加速目标、以及渐进式增加被附接件控制装置所控制的附接件的减速目标。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置、制动输入装置和附接件控制装置，以及基于距离数据信号而对移动特性进行的修正包括对以下的任何组合：(a)渐进式地减少加速器输入装置的控制分辨率、渐进式增加制动输入装置的控制分辨率、渐进式地减少加速器输入装置的一个或者多个位置用的车辆速度极限、渐进式地减少整体最大车辆速度、减少加速器输入装置的加速目标、以及渐进式增加加速器输入装置的减速目标中的一个或者多个；(b)渐进式地减少附接件控制装置的控制分辨率、渐进式地减少附接件控制装置的一个或者多个位置的附接件速度极限、渐进式地减少受附接件控制装置所控制的附接件的整体最大速度、渐进式地减少受附接件控制装置所控制的附接件的加速目标、以及渐进式增加受附接件控制装置所控制的附接件的减速目标中的一个或者多个。

13.一种用于控制车辆的控制装置，其包括，

传感器，其被配置来测量到物体的距离，所述物体安装在车辆的一部分上；以及

车辆控制器，其与传感器相通信；

其特征在于，车辆控制器被编程，以从输入装置中接收移动命令；

车辆控制器被进一步编程，以从传感器接收距离数据信号，该距离数据信号表示到物体的距离；以及

车辆控制器被进一步编程，以在接收移动命令的同时，基于距离数据信号来修正车辆的移动特性，使得：无论来自输入装置的、用于移动被距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分的命令是命令以恒定速度进行、还是以比目前速度更快的速度进行，车辆控制器都使被距离传感器所连接到其上的车辆的所述一部分随着它接近物体而渐进式慢下来，以便接触该物体。

14.根据权利要求13所述的控制装置，其特征在于，输入装置包括加速器输入装置和制动输入装置，以及基于距离数据信号来对移动特性进行的修正包括下面这些中的一个或者多个的任何组合：渐进式地减少加速器输入装置的控制分辨率、渐进式增加制动输入装置的控制分辨率、渐进式地减少加速器输入装置在一个或者多个位置的车辆速度极限、渐进式地减少整体最大车辆速度、渐进式地减少加速器输入装置的加速目标、以及渐进式增加加速器输入装置的减速目标。

15.根据权利要求13所述的控制装置，其特征在于，输入装置包括附接件控制装置，以及基于距离数据信号来对移动特性进行的修正包括下面这些中的一个或者多个的任何组合：渐进式地减少附接件控制装置的控制分辨率、渐进式地减少附接件控制装置的一个或者多个位置的附接件速度极限、渐进式地减少受附接件控制装置所控制的附接件的整体最大速度、渐进式地减少受附接件控制装置所控制的附接件的加速目标、以及渐进式增加受附接件控制装置所控制的附接件的减速目标。