CN109296021B - 用于工作机器的操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有至少一个臂架的工作机器的操作单元，其中操作装置被配置成根据操作者的手的至少一个关节位置产生用于致动工作机器的控制信号，并且其中所述操作装置包括至少一个操作单元。

Description

用于工作机器的操作装置

本发明涉及一种用于具有至少一个臂架的工作机器的操作装置，其中所述操作装置被配置成根据操作者的手的至少一个关节位置产生用于致动所述工作机器的控制信号，并且其中所述操作装置包括至少一个操作单元。

在建筑机械或工作机器中，例如液压挖掘机，根据现有技术已知从设置在其上的驾驶室对其进行操作。所述工作机器的工作设备的传统操作通常通过手动控制装置实现，该手动控制装置通过液压和/或电信号致动控制阀，以便控制流往液压缸的油流。这同样适用于所述工作机器的上车架的旋转运动。所述手动控制装置通常可以安装在驾驶室内的支撑控制台中，位于驾驶员座椅的左侧和右侧。在本发明的上下文中，参考工作机器，其在本发明的意义上包括建筑机械，但也包括其他机器，例如材料处理机器或任何其他处理机器。

在控制中，对应于所述手动控制装置所覆盖路径或所述手动控制装置的相应杆的偏转，油流经所述工作机器的相应液压缸。

所述工作设备或工作机器的各个部分运动必须由机器操作者通过控制杆的目标偏转来调节，以实现工作工具的均匀工作运动。工作机器的直观操作不容易实现。

根据现有技术，还已知远离所述机器或遥控单元的控制单元，借助于该控制单元，上述传统操作的功能可以通过无线电信号传输到所述工作机器，因此可以在外部操作单元上应用或执行。众所周知，这种无线电遥控单元被配置为“销售托盘”，机器操作者可将其佩戴在脖子上和/或机器操作者将其保持在他的身体前面以操作所述机器。

在现有技术已知的操作中，不利的是，当通过两个手动控制装置操作所述工作机器的功能或所述挖掘机的功能时，所述工作机器的复杂工作循环需要机器操作者大量练习。这反过来导致机器操作者的相对较长的学习时间。

在此背景下，本发明的目的是提供一种改进的用于操作工作机器的操作装置。利用根据本发明的操作装置，仅经过短期培训的而未经训练的机器操作者可以安全地操作工作机器。相应地，根据本发明可以显着缩短机器操作者的训练时间。

根据本发明，上述目的通过具有权利要求1所述特征的操作装置实现。有利方面是从属权利要求的主题。

因此，提出一种用于具有至少一个臂架的工作机器的操作装置，其中所述操作装置配置成根据操作者的至少一只手的至少一个关节位置产生用于致动所述工作机器的控制信号，其中所述操作装置包括至少一个操作单元。

例如，手的至少一个关节位置可以是人手的任意关节的至少一个角度位置，例如手指关节或手腕。

根据本发明，提供了所述操作单元，其被设置用于检测至少一只手的手腕、至少一个掌指关节、至少一个近端指间关节、至少一个远端指间关节、拇指鞍形关节、拇指基关节和/或拇指终关节的位置。特别地，各关节的位置可以是各关节的角位置或取决于其的参数。

所述操作单元可以固定在操作者的手上，其中特别地，可以设置带扣，通过该带扣可以将所述操作单元固定在操作者的手上和/或前臂上。

例如，所述操作单元可以经由无线接口耦合至所述工作机器以传输控制信号。因此，对于在危险环境中的操作，所述工作机器的操作也可以在安全位置进行，特别是在远离所述工作机器的位置处进行。

有利地，所述操作单元通过所述机器操作者提供所述工作机器的直观操作，其中特别地，可轻易实现所述设备和所述工作机器的上车架的均匀工作运动。

所述机器操作者可借助根据本发明的操作装置的明显运动来控制所述工作机器或所述工作设备以及所述工作机器的附属工具的复杂工作运动。因此，通过使用新颖的操作元件，本发明可实现例如液压挖掘机或其他工作机器的工作功能的直观操作。

所述操作单元可符合人体工程学设计，由此可以固定在所述机器操作者的手上。

因此，本发明还用于利用或控制自动工作机器，其中在该工作机器上没有设置驾驶员的工作场所，因此该工作机器适合于在特别危险的工作区域中操作。此外，通过根据本发明的操作装置可以减少工作机器的购置成本和操作成本。

所述操作装置可以是外部工作机器远程控制单元或挖掘机远程控制单元，其中可以通过所述操作装置控制所述工作机器的所述工作设备和所述附属工具的工作运动、所述上车架的旋转运动以及可能的履带驱动器的履带运动或者其他驱动运动。这特别适用于所述工作机器的挖掘运动，根据本发明，该挖掘运动可以通过人手的挖掘运动直观地控制。

在一个特别优选的实施例中，可以想到的是，所述操作装置恰好包括两个操作单元，其中可通过第一操作单元检测操作者左手的至少一个关节位置和/或可通过所述第二操作单元检测操作者右手的至少一个关节位置。所述一个或多个操作单元当然也可以配置成与所述机器操作者的任意一只手一起使用。

可以想到的是，通过所述操作者或机器操作者的一只手来执行挖掘机设备或另一工作机器设备的工作运动。所述工作运动可包括臂架和/或铲斗臂的枢转。替代地或另外地，可利用与另一只手相关联的操作单元来控制工作工具的工作运动。

当然，也可以想到所述操作单元的反向或不同配置。每个操作单元可以配置用于两侧操作或者由所述机器操作者的左手或右手两侧使用。

在另一个优选实施例中，可以想到的是，所述操作装置配置成产生至少一个控制信号，用于基于至少一个所检测的位置来致动所述工作机器的至少一个致动器。

在特别优选的实施例中，可以提供的是，所述至少一个致动器是第一致动器，所述第一致动器被配备成使所述工作机器的所述臂架的第一部分相对于所述工作机器的上车架枢转，其中特别地，可以根据所述手腕的位置来致动所述第一致动器。例如，所述第一致动器可使所述工作机器的旋转臂或整个臂架相对于其上车架枢转。

在当前情况下，所述第一致动器的术语不应被理解为限制意义。单个或多个致动器也都称为所述工作机器的第一致动器。

在另一个优选实施例中，可以想到的是，所述至少一个致动器是第二致动器，所述第二致动器被配备成使所述工作机器的所述臂架的第二部分相对于所述臂架的另一部分枢转，其中特别地，可以根据至少一个掌指关节的位置来致动所述第二致动器。

此外，可以想到这样的实施例，其中所述至少一个致动器是第三致动器，所述第三致动器被配备成使所述工作机器的所述臂架的第三部分相对于所述臂架的另一部分枢转，其中特别地，可以根据至少一个近端指间关节和/或远端指间关节的位置来致动所述第三致动器。所述臂架的部分可以是铲斗臂或所述臂架的其他部件。

在另一个优选实施例中，可以想到的是，所述至少一个致动器是第四致动器，所述第四致动器被配备成用于调节所述工作机器的工作工具和/或挖掘工具，其中特别地，可以根据恰好两个近端指间关节和/或远端指间关节的位置来致动所述第四致动器。

在另一个优选实施例中，可以提供的是，所述至少一个致动器是第五致动器，所述第五致动器被配备成使所述工作机器的工作工具和/或挖掘工具相对于所述臂架的一部分枢转，其中特别地，可以根据所述手腕和/或至少一个掌指关节的位置来致动所述第五致动器。

替代地或另外地，各个致动器可以根据多个关节的位置来致动。例如，所述工作工具可以是挖掘托盘或挖掘机铲斗。

在本发明的具有恰好两个操作单元的实施例中，可以实现至少一个与根据权利要求4到6所述的臂架相关联的三个致动器与一个所述操作单元相关联，而至少一个与根据权利要求7和8中任一项所述的工作工具相关联的致动器与另一个操作单位相关联。然而，还可想到技术人员认为有利的所述操作单元的所述致动器的任何其他配置。

在另一个优选实施例中，可以想到的是，所述至少一个操作单元包括显示器，特别是触摸屏。

通过显示器或触摸屏，可以向所述机器操作者显示关于所述工作机器的操作条件和/或有序数据的信息。此外，可以通过所述触摸屏执行附加控制功能。

根据本发明，所述机器操作者可以通过计算机辅助逆控制来减轻负担。由于所述工作机器可以在联网的施工现场环境中使用，信号和信息可以在所述工作机器、所述操作装置、所述工作机器的环境和其他可能的装置之间通过所述操作单元双向或多向传输，并且特别是通过所述触摸屏。

此外，本发明还涉及一种工作机器，特别涉及一种液压挖掘机，所述工作机器具有至少一个根据权利要求1到9中任一项所述的操作装置，其中，所述操作装置通过接口，特别是无线接口耦合至所述工作机器的控制单元。所述工作机器的车载计算机或所述工作机器的任何其他调节/控制单元可用作所述控制单元。

参考附图中通过示例示出的实施例来详细解释本发明的更多细节和优点。图中：

图1示出机器操作者和根据本发明具有两个操作单元的操作装置的局部视图；

图2示出两个操作单元的详细视图；

图3示出建筑机械和机器操作者的手在枢轴点彼此对应时的对比；

图4显示操作单元的视图；

图5和图6示出用于检测手的关节位置的装置的示例；

图7示出具有显示器的操作单元的示例性配置；

图8示出显示器的示例性设计；

图9示出操作单元的示例性配置；

图10示出借助于操作装置产生控制信号的示例。

图1示出机器操作者和包括两个操作单元的操作装置的正视图。通过所述操作装置，可以产生用于致动工作机器或建筑机械的控制信号。所述控制信号可以取决于所述机器操作者的手或手指的至少一个关节位置。例如，与所述机器操作者的右手相关联的操作单元可以检测所述机器操作者的手腕的位置和右手的掌指关节的位置，并利用这些位置来产生用于致动所述建筑机械的控制信号。例如，可以对应右手和/或其手指的位置来致动诸如挖掘机臂的臂架。为了检测手的位置，所述操作单元的机械运动可以通过传感器数字化，例如电位计，并且可以用作产生控制信号的输出值。

图2示出一个详细视图，图中其中一个操作单元上设有显示器。所述显示器可以配置为触摸屏，可用于显示与建筑机械相关的信息。此外，所述显示器还可用于控制所述建筑机械的功能。所述显示器可以设置在操作单元的靠在手背上的一部分中，特别是在手的拇指和食指之间的区域内。

图3示出例如通过所述机器操作者的右手，可以再现所述挖掘机的工作设备的挖掘操作。可以想到的是，这个功能以及这里描述的所有其他功能均由相应的另一只手执行。手腕对应于建筑机械的上车架上的臂架的枢轴点1。指骨关节或掌指关节对应于铲斗臂的或臂架的另一部分的枢转点2。

当手向上或向下移动时，该运动被转换成用于致动所述建筑机械的控制信号。通过控制信号实现的所述挖掘机臂架或所述建筑机械的其他部件的运动可被选择，使得在手和建筑机械的运动之间存在最大可能的对应性或相似性。

例如，手指在关节处移动时，手指运动可以对应于所述建筑机械的铲斗臂的运动。

从图4可以看出，所述操作单元可以固定在手上和/或前臂上。手可以插入具有显示器单元的部分和上部之间。手腕中的手部运动或手腕的位置可以通过滑杆3传输。

图5示出滑动电位计4，其可以获取或检测手的运动路径。

图6示出操作单元，在该操作单元的上部安装有摇杆5，摇杆5由手指致动。旋转电位计6获取手指的运动路径并由此产生用于致动所述建筑机械的致动器的信号。

图7示出操作单元，在其上部安装有带触摸屏的多功能显示器7。该显示器上可以显示诸如装置的关键操作条件、警告、当前位置和/或输入指令。

建筑机械的一部分操作可以通过触摸屏实现。界面可以具有固定的菜单结构，通过该结构可以检索不同的信息并且可以实现功能操作。图8示出所述触摸屏的示例性配置。

所述操作单元可以通过无线接口连接到所述工作机器的控制装置。数据可以通过无线接口传输到所述工作机器。

在一个变型中，手上的滑动接头可被摇杆替代。在该变型中，可以通过所述附加接头控制另一致动装置。可以将手腕分配给臂架或旋转臂、手指或关节分配给调节臂架或铲斗臂和/或指关节分配给所述建筑机械的铲斗臂。

图9示出可以通过拇指运动来控制所述建筑机械的上车架的枢转，例如可以通过所述右手操作单元顶部上的开关8来检测该拇指运动。

图10以示例的方式示出了可以用一只手执行的功能。尽管示出的为左手，但是也可以用右手执行所示的功能。

图10的左侧区域示出例如通过弯曲手腕，可以控制所述建筑机械的工作工具/挖掘工具的运动或旋转。

根据图10的中间部分，类似铲斗臂运动的诸如铲斗的倾翻或倾倒的工具运动可以通过摇杆来控制，其中可以设置两个摇杆。一个摇杆可以由食指和中指致动，另一个摇杆可以通过无名指和小指致动。根据图10的右侧部分，拇指可用于致动，例如致动喇叭。

手腕的位置可以用于致动附属工具旋转，关节的位置可以用于倾翻/倾倒工具，手指关节的位置可以用于打开/关闭附属工具以及/或者拇指的位置可用于旋转附属工具和/或发出警告信号或用于致动喇叭。当然，也可以考虑甚至不止一个所述关节或身体部位来控制相应的功能。

本发明实现在购买和操作相应的建筑机械时提高经济性。此外，本发明还用于控制所述工作机器和使用过的工作工具的后续增加的工作运动或功能。通过相应的软件，可以实现对所涉及的所述建筑机械的致动器的逆控制。该软件可以在例如所述建筑机械的控制或调节单元上实施。而且，用于缩放工作运动的参数可以通过相应的接口传输。所述操作装置的缩放可以通过软件适应所述建筑机械的不同类型的工作设备。

所述操作装置可被配置成适合于操作者的量身尺寸。为实现此目的，例如，可以在所述操作单元上设置可调节的带扣。各个部件，特别是所述操作装置的一个或多个操作单元可以镜像对称设置，因此可以通过左手和右手操作。

Claims (6)

1.一种工作机器，具有至少一个操作装置，所述操作装置通过接口耦合至所述工作机器的控制单元，其中所述操作装置被配置成根据操作者的至少一只手的至少一个关节位置产生用于致动所述工作机器的控制信号，所述操作装置包括至少一个操作单元，其特征在于，所述操作单元被设置用于检测至少一只手的手腕、至少一个掌指关节、至少一个近端指间关节、至少一个远端指间关节、拇指鞍形关节、拇指基关节和/或拇指终关节的位置，

所述工作机器具有上车架和包括至少两个部分的臂架，所述操作装置被配置成产生用于基于所检测的位置来致动所述工作机器的至少两个致动器的控制信号，

所述工作机器包括第一致动器，所述第一致动器被配备成根据所检测的手腕的位置来使所述臂架的第一部分相对于所述上车架枢转，

所述工作机器包括第二致动器，所述第二致动器被配备成根据所检测的至少一个掌指关节的位置来使所述臂架的第二部分相对于所述臂架的第一部分枢转，

所述工作机器还包括第四致动器，所述第四致动器被配备成根据所检测的恰好两个近端指间关节和/或远端指间关节的位置来调节所述工作机器的工作工具和/或挖掘工具，

所述工作机器还包括第五致动器，所述第五致动器被配备成根据所检测的手腕和/或至少一个掌指关节的位置来使所述工作机器的工作工具和/或挖掘工具相对于所述臂架的一部分枢转。

2.根据权利要求1所述的工作机器，其特征在于，所述操作装置恰好包括两个操作单元，其中可通过第一操作单元检测操作者左手的至少一个关节位置和/或可通过第二操作单元检测操作者右手的至少一个关节位置。

3.根据权利要求1或2所述的工作机器，其特征在于，所述工作机器还包括第三致动器，所述第三致动器被配备成根据所检测的至少一个近端指间关节和/或远端指间关节的位置来使所述工作机器的所述臂架的第三部分相对于所述臂架的另一部分枢转。

4.根据权利要求1或2所述的工作机器，其特征在于，所述至少一个操作单元包括显示器。

5.根据权利要求4所述的工作机器，其特征在于，所述至少一个操作单元包括触摸屏。

6.根据权利要求1或2所述的工作机器，所述工作机器是挖掘机，其特征在于，所述操作装置通过无线接口耦合至所述工作机器的控制单元。

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