CN109312556B - 用于操作承载工具的液压操作式梁杆的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种载体，包括至少一个具有活塞的液压缸、控制器和活塞位置传感器，其中所述载体被设置成通过使用所述液压缸而承载工具，并且其中所述控制器被配置为：接收用于移动工具的控制输入；接收关于至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；基于活塞位置信息确定工具的当前角度；并且确定当前角度是否接近期望角度，如果是，则使工具暂停在期望角度处。根据一个方面，控制器可以被配置为基于液压信息和工具操作信息而检测和确定对象相对于该载体的位置。此外，该申请涉及应用于所述载体的实施例的方法。

Description

用于操作承载工具的液压操作式梁杆的装置和方法
技术领域
本申请涉及液压梁杆或臂的操作，并且特别涉及用于操作承载建筑或拆除工具的臂的液压缸的改进操作。
背景技术
当对准由液压操作式梁杆或臂承载的作业工具时，操作员可能难以将工具(例如液压锤或钻头)设定在通常垂直于待处理表面的正确角度上。这是因为出于安全和方便的原因，操作员大多不位于工具旁边。操作员通常站在工具后面或旁边或坐在驾驶室内。
工具以正确的角度作用于对象，或者施加在工具上的负载可能处于阻碍工具操作的角度很重要。例如，如果液压锤或破碎机以不正交且垂直于对象的角度作用于混凝土壁，其中由梁杆施加在锤子上的动力沿与对象正交且垂直的方向施加，在工具中得到的力将处于可能导致例如工具衬套的损坏或增加磨损。图5A说明了这个问题。
特别是对于钻头，重要的是钻孔沿与钻孔对象垂直的角度直线延伸。
现有技术的解决方案提供了维持事先移动到或设定角度，或者自动设定对准角度。然而，维持角度的现有技术方式并没有解决第一次如何正确设定角度的问题，并且自动设定角度的方式剥夺了操作员对梁杆的控制且可能导致梁杆意外移动，从而可能危及操作员或旁观者。
因此，需要一种替代或额外的解决方案来克服现有技术的缺点，即提供对建筑/拆除工具的恰当对准。
发明内容
本文中的教导的一个目的是解决、减轻或至少减少背景技术中指出的缺点，这个目的通过所附权利要求来实现。
本文中的教导的第一方面提供了一种载体，其包括：至少一个液压缸，该液压缸具有活塞、控制器和活塞位置传感器，其中该载体被设置成通过使用液压缸来承载工具，并且其中所述控制器被配置为：接收用于移动工具的控制输入；接收关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；基于所述活塞位置信息确定工具的当前角度；并且当前角度是否接近期望角度，如果是使工具暂停在该期望角度处。
第二方面提供了一种用于载体的方法，该载体包括至少一个液压缸，该液压缸具有活塞、控制器和活塞位置传感器，其中该载体被设置成通过使用液压缸来承载工具，并且其中该方法包括：接收用于移动工具的控制输入；接收关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；基于该活塞位置信息确定工具的当前角度；并确定当前角度是否接近期望角度，如果是，则以使工具暂停在该期望角度处。
因此，一个好处是将操作员引导到期望角度而不会失去对载体或工具的控制。
第三方面提供一种载体，其包括至少一个具有活塞的液压缸，该载体还包括控制器、活塞位置传感器和用于检测所述至少一个液压缸中的液压的压力传感器，其中所述载体被设置成通过使用液压缸搬来运工具，并且其中所述控制器配置为：接收用于使工具朝向对象移动的控制输入；接收工具操作信息，该工具操作信息至少包括关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；接收关于所述至少一个液压缸的液压信息；基于所述液压信息确定工具是否与对象接触，如果是，则基于该工具操作信息确定对象相对于该载体的位置。
第四方面提供了一种用于载体的方法，该载体包括至少一个具有活塞的液压缸，该载体还包括控制器、活塞位置传感器和用于检测所述至少一个液压缸中的液压的压力传感器，其中该载体被设置成通过使用液压缸来承载工具，并且其中该方法包括：接收控制输入，其用于使工具朝向对象移动；接收工具操作信息，该工具操作信息至少包括关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；接收关于所述至少一个液压缸的液压信息；基于所述液压信息确定工具是否与对象接触，如果是，则基于该工具操作信息确定对象相对于该载体的位置。
应当注意，虽然本文的公开内容集中在液压操作式梁杆和臂上，但本发明人已经认识到，本文的教导也可以用于以不同方式操作的梁杆或臂，例如气动或机械梁杆或臂。发明人进一步认识到，液压缸的位置定位器也可以与这种气动或机械控制器一起使用，其中臂构件的位置可以以相应的方式确定。
应当注意，虽然本文的公开内容旨在引导操作员找到期望角度，当也可以使用相同的教导来引导操作员找到用于定位工具的期望高度。
而且代替角度，相同的控制和确定适用于高度，所述高度基于载体的高度来确定。
因此，引导操作员找到期望角度和期望高度的组合可以用于引导操作员找到工具将沿其操作的期望作业线路。
这种组合可以有利地用于引导操作员找到用于随后的自动进给的作业线路，如在同一发明人和申请人的同时提交的标题为“IMPROVED ARRANGEMENT AND METHOD FOROPERATING A HYDRAULI CALLY OPERATED BOOM CARRYING A TOOL IN A CARRIER”的申请中那样，其中作业线路被指定为工具在作业期间沿其移动的方向和高度。
所公开的实施例的其他特征和优点将从以下详细公开内容、所附从属权利要求以及附图中显现。
附图说明
下面将参考附图描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本文教导的实施例的远程拆除机器人；
图2示出了用于根据本文教导的实施例的远程拆除机器人的遥控器22；
图3示出了根据本文教导的实施例的机器人的示意图；
图4示出了根据本文教导的实施例的液压缸的示意图；
图5A示出了根据现有技术的解决方案的设设置在液压操作式臂上的工具的示意图，该液压操作式臂以不正确的角度作用于对象；
图5B示出了根据本文的教导的实施例的被设置在液压操作式臂上的工具的示意图，该液压操作式臂以正确的角度作用于对象。
图6示出了根据本文教导的实施例的被设置在作用于对象的液压操作式臂上的工具的示意图；
图7示出了根据本文教导的实施例的一般方法的流程图；
图8示意性地示出了根据本公开的第三方面的载体的特征；
图9a-9d示意性地示出了根据本公开的第三方面的载体的替代方案；以及
图10示出了根据本公开的第四方面的一般方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于作业工具的载体的示例，所述作业工具例如是建筑工具或拆除工具，例如锤子(破碎机)或钻头，该示例中的载体是远程拆除机器人10，下文简称为机器人10。尽管本文的描述集中在拆除机器人上，但是该教导也可以应用于任何被设计用于在液压控制的臂或梁杆系统上承载工具的工程车辆。在下文中，在梁杆和臂之间不会有任何区别。
示范载体的机器人10包括一个或多个机器人构件(例如臂11)，但是在本申请的附图中仅示出了一条臂。臂11可能构成一个(或多个)机器人臂构件。一个构件可以是用于支承工具11b的工具支承器11a(图1中未示出，参见图3)。工具11b可以是液压破碎器或钻头。角度重要的其他示例是切割器、研磨机、锯、混凝土旋转切割器或挖掘铲斗，这只是几个示例。
至少一条臂11是通过至少一个液压缸12可移动地操作的。液压缸通过容纳在机器人10中的液压阀块13控制。
液压阀块13包括一个或多个阀13a，用于控制提供给例如相应的液压缸12的液压流体(油)的流动。
机器人10包括使机器人10能够移动的履带14。机器人10可以替代地或附加地具有用于使其能够移动的轮子，轮子和履带都是驱动装置的示例。机器人可以进一步包括外伸支架15，外伸支架15可以单独(或共同)延伸以稳定机器人10。
机器人10由可操作地连接到履带14和液压阀块13的驱动系统16驱动。驱动系统16在由电池和/或连接到电网(未示出)的电缆19供电的电动机器人10的情况下可以包括电动机，或者在燃烧动力机器人10的情况下可以用于燃料箱和发动机的机壳。
机器人10的主体可以包括塔架10a和基座10b，臂11设置在塔架10a上，而履带14设置在基座10b上。塔架10a被设置成可相对于基座10b旋转，这使得操作员能够使臂11沿不同于履带14的方向的方向转动。
详细地说，臂11被设置成承载工具11b(未示出)并且包括第一臂构件11-1、第二臂构件11-2、第三臂构件11-3和工具支承器11a。臂构件11-1、11-2、11-3和11a可枢转地彼此联接，使得臂11被铰接。第一臂构件11-1的一端(未示出)可枢转地联接到载体(例如塔架10a)，而另一端11-1b可枢转地附接到第二臂构件11-2的端部11-2a。臂构件与载体之间的枢轴联接可以由枢轴提供。应当理解，可以省略第三臂构件11-3，由此工具11b(未示出)可以直接联接到第二臂构件11-2。作为选择，工具支承器11a可以直接联接到第二臂构件11-2。第二臂构件11-2也可以由工具支承器11a构成。
载体还包括第一液压缸12-1和第二液压缸12-2。第一液压缸12-1被设置成移动第一臂构件11-1。也就是说，被设置成使第一臂构件11-1围绕联接到载体的枢轴枢转。由此，第一液压缸12-1的一端(例如，缸筒的端部)可枢转地联接到载体10，而第一液压缸12-1的另一端(例如，活塞杆的端部)可枢转地联接到第一臂构件11-1的端部11-1b。第二液压缸12-2被设置成使第二臂构件11-2移动。也就是说，使第二臂构件11-2围绕联接到第一臂构件11-1的枢轴移动。因此，第二液压缸12-2的一端可枢转地联接到载体10，而第二液压缸12-2的另一端可枢转地联接到第二臂构件11-2的端部11-2a。第三液压缸12-3可以被设置成使第三臂构件11-3移动，而第四液压缸12-4可以被设置成移动工具支承器11a或工具(未示出)。
因此，在图1的示例性实施例中，当第一液压缸12-1伸展时，第一臂构件11-1沿向前方向顺时针枢转。当第一液压缸12-1缩回时，第一臂构件11-1沿向后方向逆时针枢转。当第二液压缸12-2伸展时，第二臂构件11-2沿向上方向逆时针枢转。当第二液压缸12-2缩回时，第二臂构件11-2沿向下方向顺时针枢转。
机器人10的操作由一个或多个控制器17控制，控制器17包括至少一个处理器或其他可编程逻辑器，并且可能包括用于存储指令的存储器模块，所述指令在由至少一个处理器或其他可编程逻辑器执行时控制拆除机器人10的功能。以下将一个或多个控制器17归为同一个控制器17，不区分哪个处理器正在执行哪个操作。应当注意，可以在控制器之间划分任务的执行，其中所述控制器将交换数据和/或命令以执行任务。
机器人10包括控制接口22，其可以是遥控器(参见图2)，但如本领域技术人员将理解的那样，也可以是控制杆、按钮装置，还可能是方向盘装置。
机器人10还可以包括无线电模块18。无线电模块18可以用于与遥控器(参见图2，附图标记22)通信，该遥控器用于接收将由控制器17执行的命令。无线电模块可以被配置为根据诸如
Figure BDA0001892290130000061
Figure BDA0001892290130000062
或
Figure BDA0001892290130000063
之类的低能量射频通信标准进行操作。作为选择或附加地，无线电模块18可以被配置为根据诸如GSM(全球系统移动)或LTE(长期演进)之类的蜂窝通信标准进行操作。
为了机器人10的有线控制，遥控器22作为选择可以通过电缆19连接或与电缆19连接在一起。机器人也可以包括人机界面(HMI)，其可以包括控制按钮(例如停止按钮20)以及光指示器(例如警告灯21)。
图2示出了用于诸如图1中的机器人10那样的远程拆除机器人的遥控器22。遥控器22：具有一个或多个显示器23，用于向操作员提供信息；以及一个或多个控制件24，用于接收来自操作员的命令。控制件24包括一个或多个操纵杆，例如如图2所示的左操纵杆24a和右操纵杆24b是第一操纵杆24a和第二操纵杆24b的示例。应当注意，左操纵杆和右操纵杆的标记仅仅是用于区分两个操纵杆24a、24b的标记。操纵杆24a、24b可进一步设置有顶部控制开关25。操纵杆24a、24b和顶部控制开关25用于向机器人10提供操纵命令。控制开关25可用于从若干操作模式中选择一个，其中操作模式确定哪个控制输入对应于哪个动作。
如上所述，遥控器22可以被视为机器人10的一部分，因为它可以是机器人10的控制面板。
因此，遥控器22被配置为向机器人10提供诸如命令之类的控制信息，该信息由控制器17解释，使得机器人10根据遥控器22的致动进行操作。
图3示出了诸如根据图1的机器人10那样的载体的示意图。在图3中，示出了履带14、外伸支架15、臂11和液压缸12。还示出了具有锤子11b形式的工具11b(带阴影以指示它是可选的)。
当控制器17接收例如涉及移动机器人构件11的输入时，根据要进行的移动或操作来控制相应的阀13a打开或关闭。
图4示出了液压缸12的示意图。液压缸12包括缸筒12a，联接到活塞杆12c的活塞12b在缸筒12a中前后移动。缸筒12a的一端由缸底(也称为盖子)12d封闭，而另一端由缸盖(也称为压盖)12e封闭，活塞杆12c在缸盖12e处从该液压缸出来。通过使用滑动环和密封件，活塞12b将缸12a的内部分成两个腔室，即底腔室(盖端部)12f和活塞杆侧腔室(杆端/盖端)12g。液压缸12从加压液压流体(显示为具有波浪线的灰色区域)获得其动力，加压液压流体通常是油，通过相应的油口12h、12i被泵送到任何一个腔室12f、12g中以用于在任何一个方向上移动活塞杆。通过液压流体导管12l、12m供应的液压流体通过底油口12h被泵送到底腔室12f中，以通过盖油口12i伸展活塞杆并进入盖端，以使活塞杆12c缩回。
液压缸12还设置有活塞位置传感器12j。存在活塞位置传感器的许多替代方案，它们具有各种磁性、光学和/或电气设计。活塞位置传感器12j配置为可以通过确定活塞杆12c相对于缸筒12a的位置来确定活塞12b在缸筒12a中的位置。
活塞位置传感器12j可以是缸12的集成部件，它也可以是附接到或组装在缸12上的附加特征。活塞位置传感器12j通信地连接到控制器17，用于传输由控制器17接收到的活塞位置信息，这使得控制器17能够确定活塞12b在缸筒12a中的位置。
活塞位置传感器12j也可以或作为选择被设置为由液压缸12控制的两条臂构件11之间的角度检测器。通过已知两条臂构件之间的角度，控制器可以确定活塞的位置，因为对于固定的枢转点，该角度将与活塞位置成正比。
发明人已经认识到，通过已知活塞12b在缸12中的位置，可以克服现有技术的缺点，特别是关于工具的磨损和撕裂。
发明人提出了一种主动引导而不仅告知操作员的智能方式，使操作员能够正确地对准工具11b，而无需控制臂11或工具11b的移动。
回到要解决的问题，图5A示出了工具11b关于待由工具11b处理或加工的对象S不正确地对准的示意图。在该示例中，工具11b由示意性锤子11b代表。如图5A中可见，锤子11b包括套管11b-1和凿子11b-2。凿子11b-2可移动地相对于套管11b-1设置，并且该移动部分地由套管11b-1中的衬套11b-3控制。凿子11b-2由驱动元件11b-4激活或驱动，驱动元件11b-4被设置成承受(大)力，以便既传递驱动力又吸收任何合力。在图5A和5B中，这些力由箭头指示。箭头的大小仅用于说明目的，并且力的量值可能不对应于相应箭头的大小。
在操作期间，锤子11b和凿子11b-2经受驱动力DF并将凿子11b-2驱动到待作业对象S中，对象可能是地板或墙壁或其他结构成分。凿子11b-2也经受梁杆力，以将锤子11b朝向对象S驱动，将锤子11b维持在适当位置并且可能随着作业进展而进给它。当凿子11b-2与对象S作用时，它将经受来自对象S的反作用力RF。反作用力RF通过凿子11b-2转移到套管11b-1中，其中凿子11b-2作用于衬套11b-3。如果凿子11b-2以不正确的角度作用于对象S，则反作用力RF将在衬套和锤子通常不被设计成吸收或应对将导致锤子的磨损和撕裂增加的反作用力的场所/位置处作用于衬套，锤子的效率降低，并且还可能有损坏锤子的风险。
图5B示出了类似场景的示意图，但是这里工具11b以正确的角度对准，在这种情况下垂直于对象S并且反作用力作用于驱动元件11b-4。因此，凿子11b-2能够在其衬套11b-3内自由移动，由此工具所经受的振动以及任何冲击将被吸收，如工具11b的设计者所预期的那样。
本发明人通过将控制器17配置为从活塞位置传感器12j(直接或间接)接收关于活塞的活塞位置信息，并且基于活塞位置信息控制臂11尤其是工具支承器臂的移动以引导操作员以正确或所期望的角度对准工具11b，来提供减少工具的磨损和撕裂以及操作的稳定性和平稳性的方式。
图6示出了作为载体10的示例的拆除机器人的示意图，该拆除机器人具有作为工具11b的示例的锤子，其作用于作为待作业对象的示例的墙壁。
垂直于对象S的方向在图6中由虚线A指示。操作员可以相对于对象S操纵臂11和工具11b，从而改变工具11b作用于对象S的角度a。如上所述，操作员可能难以看到工具什么时候以正确的角度对准。因此，将控制器配置为在操纵工具11b时向操作员提供引导。当获得期望角度时，通过卡扣到位的工具来提供引导。这通过减轻操作员对工具的控制来提供了清晰的引导，而无需移动工具。因此，操作员可以在整个时间内控制工具的移动。
控制器17被配置为接收臂构件11的位置信息，基于该位置信息确定工具11b处于正确或期望角度并且响应于此(暂时)暂停工具11b的移动。控制器17被配置为通过近似地将当前角度与期望角度进行比较来确定工具处于期望角度。如果当前角度在期望角度的误差容限内，则确定工具处于期望角度。误差容限取决于当前工具及其设计，可能小于1度。控制器还可以将工具11b暂停在接近期望角度的当前角度处，或者帮助将工具11b移动到期望角度。
控制器例如可以通过适应或修改从遥控器22接收到的控制输入来影响工具11b的控制，从而相应地适应液压缸的控制。
控制器17还可以配置为接收用于旋转塔架10a的控制输入，并且响应于此来适应所期望的角度。
因此，控制器配置为在获得正确的角度时将工具11b卡扣到位。这为操作员提供了清晰的引导，同时允许操作员控制工具11b的所有移动。
为了使操作员能够改变工具11b的位置，可能想要另一个所期望的角度，操作员可以减弱他的控制，即在操纵杆上更加猛烈地操作以通过卡扣位置。在这种情况下，控制器被配置为将操纵杆或其他命令的控制输入临时重新映射到液压阀，使得较小的移动由减弱的控制产生。当然，控制器将在工具再次移动一段时间后，例如在1、2、3或5秒之后，或者在确定工具11b再次以限定速度行进一段时间之后，使该临时重新映射缓降。因此，控制器被配置为在接收到减弱的控制输入之后恢复工具11b的移动。
在替代或附加的实施例中，操作员需要维持操纵杆或其他命令被致动，并且在一段时间之后控制器将再次使工具11b移动。因此，控制器17被配置为确定从获得期望角度起的时间并且确定仍然正在接收用于移动工具11b的相应控制输入，并且如果从获得期望角度起的时间超过阈值时间T(t>T)，则根据接收到的控制输入继续移动工具11b或臂11。
在替代或附加的实施例中，控制器被配置为如果确定工具的速度或相应控制的相应致动减小则增加阈值时间T。这允许操作员有更多时间来决定是否接受卡扣角度。
在替代或附加的实施例中，控制器被配置为确定工具11b移动的速度，并且如果该速度(s)低于指示搜索速度(SS；s<SS)的阈值速度，则激活如本文所公开的自动卡扣功能。类似地，如果控制器17确定工具11b的速度超过行进速度(TS；s>TS)，则禁用如本文所公开的自动卡扣功能。
这使得操作员能够移动通过一个或多个期望角度的工具而不会将工具卡扣到适当位置，这对于运输或移动工具是有利的，使得仅在实际搜索期望角度时才能使用该功能。
行进速度可以定义为高于10、20cm/s、30cm/s、40cm/s或50cm/s。搜索速度可以定义为低于20cm/s、10cm/s、5cm/s、3cm/s、2cm/s或1cm/s。
虽然这里作为每秒距离的指示给出的速度可以作为选择或附加地定义为每秒的角度距离。
在替代或附加的实施例中，行进速度和/或搜索速度可以被定义为相应控制件(例如操纵杆)的致动。在这样的实施例中，特定速度将等于操纵杆的特定角度，由此操纵杆的角度将用作激活一种模式时的决定性测量值。然后，行进速度将对应于控制件比搜索速度更高或更大的致动。
在替代或附加的实施例中，控制器被配置为确定工具11b的当前角度，并且如果该角度(a)低于指示接近期望角度的阈值A，则激活如本文所公开的自动卡扣功能，并且将控制输入重新映射到液压阀，以使工具11b在期望角度附近的移动减慢到(或低于)搜索速度。
这使得操作员能够通过简单地沿期望角度的方向移动工具11b来快速且容易地找到所期望的角度，并让控制器将他引导到所期望的角度。
在替代或附加的实施例中，控制器被配置为确定工具11b的当前角度，如果该角度(a)在期望角度的第二角度阈值(A2)内(DA；a-DA<A2)，则通过稍微加速工具11b，例如以额外的5厘米/秒或增加10％、15％或20％的速度，将工具11b移动到所期望的角度。通过将第二角度阈值A2选择得很小，例如2度、1度、0.5度，使得除了工具在工具停止不久(小于一秒)之后的临时加速度之外对工具的移动不存在真正控制，从而明显地将工具卡扣到位，因此操作员总是能掌控工具11b。
如上所述，控制器可以配置为存储多于一个期望角度。因此，控制器将如上所述地在每个存储的期望角度附近起作用。
期望角度可以被定义为垂直于对象的假定作业表面。例如，如果控制器确定锤子基本上向下倾斜(可能是为了作用于地板)，则可以将期望角度定义为270度或-90度，如果控制器确定锤子基本上向上倾斜(可能是为了作用于天花板)，则期望角度可以定义为90度，而如果控制器确定锤子基本上成水平角度(可能是为了作用于墙壁)，则期望角度可以定义为0度。
也可以根据检测到的机器人10的倾斜角度来适应期望角度。机器人10可以设置有倾斜传感器27(例如陀螺仪)，用于检测机器人10的主体10a/10b当前所处的角度B。该倾斜角度B针对一基线(在图6中用虚线表示)提供，该基线用于适应工具11b的角度a以与期望角度对准，即使当机器人10未放平。因此，控制器17配置为接收从倾斜传感器27读取的倾斜角度(B)，并相应地适应工具11b的当前角度a以与期望角度对准。可以通过将倾斜角度添加到当前角度a，或者通过从期望角度减去倾斜角度B来适应该角度。
作为选择或附加地，倾斜角度B可以从外伸支架15的位置导出。
在一个实施例中，控制器17也可以被设置成通过操作员移动工具11b以使得在对象上的第一位置处与对象接触来接收第一对象位置读数，随后通过操作员移动工具11b以使得在对象上的第二位置处与对象接触来接收第二对象位置读数，并基于第一和第二对象位置确定对象相对于臂11或工具(11b)的表面角度，此时该期望角度垂直于连接第一和第二对象位置的直线，并平行于工具的当前侧向(或倾斜)角度。
在这样的实施例中，控制器还可以被配置为通过操作员移动工具11b以使得在对象上的第三位置处与对象接触来接收第三对象位置读数，并且基于第一、第二和第三对象位置确定对象相对于臂11或工具11b的表面角度，此时期望角度垂直于包含第一、第二和第三对象位置的平面。
期望角度也可以通过遥控器22或通过无线电模块18或HMI输入到控制器17。
速度阈值(两者或单独)也可以通过遥控器22或通过无线电模块18或HMI输入到控制器17。
角度阈值也可以通过遥控器22或通过无线电模块18或HMI输入到控制器17。
应当注意，例如，对于钻头，期望角度不需要垂直于对象。
图7示出了根据本文的一般方法的流程图。在步骤710，控制器接收用于移动工具11b的控制输入，这确保操作员主动控制工具。然后在步骤720，控制器接收关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息，并在步骤730中基于该活塞位置信息确定工具11b的当前角度(a)。接下来在步骤740，控制器确定当前角度是否接近期望角度，如果是，则在步骤750中将工具(11b)暂停在期望角度处。
下面描述根据本发明第三方面的载体的实施例。应当理解，在以下描述中，在没有另外指出的情况下，根据本公开的第三方面的载体与在上文的实施例中描述的第一方面的载体相同。
因此，根据第三方面的载体10包括根据图1-7中所示并在上文中详细描述的第一方面的载体10的所有特征。在适当的情况下，在下文的特征描述中，可以参考图1-7。
转到图8。除了上文已经描述的特征之外，根据第三方面的载体10还包括至少一个压力传感器13c，用于检测载体的至少一个液压缸中的液压。图8示意性地示出了载体10的液压阀块13和液压流体泵13d。液压流体泵13d包括在载体10中，用于将液压流体供应到载体(未示出)的臂11的至少一个液压缸12。压力传感器13c可以设置在液压流体泵13d和液压阀块13之间。由此，流体传感器13c可以检测臂11的液压缸12的总压力。作为选择，至少一个液压传感器13c可以设置在液压阀块13的至少一个阀13a和臂11的至少一个液压缸12之间。这提供了检测臂11的各个液压缸12的压力的可能性。例如，液压传感器可以是P3354液压传感器，可从Tecsis公司购得。
液压传感器13c可以是载体10的集成部件，它也可以是附接到或组装在载体10上的附加特征。液压传感器13c可通信地连接到控制器17，用于将液压信息传输到控制器17，这使得控制器17能够确定臂11的液压缸中的液压。
载体还可包括工具角度传感器10c，用于确定工具11b(未示出)相对于该载体的角度位置。例如，工具角度传感器是旋转编码器。在图1所示的实施例中，工具11b设置在臂11上，臂11设置在塔架10a上，塔架10a可在载体的基座上旋转。由此可以设置旋转编码器(未示出)以在塔架10a围绕垂直轴旋转时确定塔架10a的角度位置。这反过来提供了承载工具11b的臂11相对于穿过塔架中心的垂直轴线的角度位置(在图9b-9d中示出了穿过载体塔架的垂直轴线)。工具角度传感器10c通信地联接到控制器17，用于将工具角度信息传输到控制器17，这使得控制器17能够确定工具11b相对于载体10的角度位置。
发明人已经认识到，通过将活塞12b在液压缸12中的位置信息与缸12中的液压信息相结合，并且在实施例中与工具相对于载体的角度位置相结合，可以克服现有技术中的缺点。特别地，可以确定对象相对于该载体的位置。这进一步使得可以相对于对象正确地定位载体10。
总之，载体10的工具11b用作探测器以确定对象在载体周围的位置。
图9a示出了处于相对于具有墙壁形式的对象S的一位置上的载体10。
由此，载体10的控制器17被配置为接收用于使工具11b朝向对象S移动的控制输入。控制器17由此可以控制液压缸12的致动以使臂11朝向对象S伸展。从而，控制器17控制缸体13的相应阀13a。控制输入例如可以从例如由载体的操作员操作的遥控器22(见图2)提供。
在工具11b移动期间，控制器17还被配置为接收工具操作信息。工具操作信息包括来自臂11的液压缸12的活塞传感器12j的活塞位置信息。
在实施例中，控制器还可以被配置为接收包括来自工具角度传感器10c的工具角度信息的工具操作信息。
控制器17还配置为从至少一个液压传感器13c接收液压信息。控制器17也配置为基于液压信息确定工具11b是否与对象接触。
图9b示出了当工具11b已经移动到与对象S接触时图9a的载体10。
液压缸12中的液压取决于作用在其活塞上的负载。因此，由于工具11b在空气中移动，因此在工具11b的移动期间，载体10的臂的液压缸12的液压最初很低。然而，一旦工具11b与对象S接触，工具11b上就会有负载并且液压缸12中的液压将增加。因此，控制器17可以被配置为当由控制器作为液压信息接收到的液压增加时，确定工具11b和对象S之间发生接触。
控制器17还被配置为当工具11b与对象接触时，基于工具操作信息确定对象相对于载体的位置。根据一个替代方案，对象相对于该载体的位置可以是对象S与载体之间的距离，例如，对象S与载体的塔架10a的垂直中心之间的距离。根据另一替代方案，对象相对于该载体的位置可以是对象的表面角度，换句话说，对象相对于该载体的角度位置。为了确定载体与对象之间的距离，将工具与对象S上的一个部位(即点或位置)接触就足够了。
活塞位置信息确定活塞12b在液压缸的圆筒12a中的位置。基于该信息，控制器17可以确定活塞12b将工具11b移动多远直到工具11b接触对象S并且基于此确定载体与对象之间的距离。通常，如图1所示，工具设置在臂11上，臂11可包括若干臂构件11-1至11-3和若干液压缸12-1至12-4，所述液压缸12-1至12-4被设置成移臂构件。控制器17可以配置为基于来自各个液压缸的活塞位置信息，确定相应的臂构件已经移动的程度和角度，并由此确定载体10与对象S之间的距离。应该注意，控制器17可以被配置为包括关于工具11b的尺寸的信息，例如工具11b的长度。控制器17也可以配置为包括关于各条臂构件的尺寸(例如长度)的信息。控制器可以使用该信息来确定对象S与载体10之间的距离。
返回到图9a，其示出了一个实施例，其中设置在臂11上的工具11b已经朝向墙壁形式的对象S上的第一部位S1移动并与之接触。控制器17可以基于来自臂的缸12的活塞位置信息，确定对象S的表面上的部位S1与载体10之间的距离L1。
所确定的载体11与对象S之间的距离L1可以与通信地联接到控制器17的图像/视频系统(未示出)结合起来使用。例如，为了测量和校准到在图像/视频系统中可见的墙壁的距离，例如，也可以使用所确定的距离来对控制器进行编程，以避免用臂撞击载体周围的物体。
为了确定对象S相对于工具11b的表面角度，假设工具11b至少接触对象上的第一和第二单独部位。
图9b示出了一个实施例，其中该载体10的工具11b已朝向对象S上的第一部位S1和第二部位S2移动并与之接触。控制器17可以基于来自臂的缸12的活塞位置信息，确定对象S和载体10上的相应第一部位S1和第二部位S2之间的第一距离L1和第二距离L2。控制器可以基于第一距离L1和第二距离L2，确定对象S相对于载体10的表面角度。
在图9b的实施例中，载体10位于作为倾斜壁的对象S的前面。因此，对象S相对于该载体的角度位置相对简单，并且第一距离L1和第二距离L2足以确定对象相对于该载体的角度位置。也就是说，穿过第一部位S1和第二部位S2的直线(未示出)的角度可以等于或指示对象S相对于该载体的表面角度。
回到图9a所示的实施例。根据本公开的载体10的另一个优点是，它可以容易地将对象S作用并作业(拆除)到期望的深度。因此，载体可以被配置为确定载体10与对象之间的第一距离L1并且作为起始水平。控制器17还可以被配置为在加工模式下进一步朝向表面移动工具，直到确定载体与对象之间的期望距离L1d。
图9d示出了对象S相对于载体10的角度位置相对复杂的情况。在这种情况下，载体10放置在不平坦表面(例如堆积的拆除碎石)上，并且对象S的表面可能是不平坦的。
在该实施例中，控制器17被配置为使工具11b朝向对象S上的第一部位S1移动并与其接触。控制器17还被配置为确定对象S相对于载体10的第一部位位置SP1。第一部位位置SP1由对象S上的第一部位S1与载体10之间的第一距离L1和第一工具角度T1确定。工具角度T1是当工具11b在部位S1处与对象接触时工具11b相对于载体10的角度位置。
控制器17还被配置为使工具11b朝向对象S上的第二部位S2移动并与之接触，并确定第二部位位置SP1。第二部位位置SP2由对象S上的第二部位S2与载体10之间的第二距离L2和第二工具角度T1确定。
控制器17还被配置为使工具11b朝向对象S上的第三部位S3移动并与其接触，并确定第三部位位置SP3。第三部位位置SP3由对象S上的第三部位S3与载体10之间的第三距离L3和第三工具角度T1确定。
例如由载体操作员选择三个部位S1-S3，使得它们在对象S的表面上以三维间隔开并由此包围一平面。控制器17还可以被配置为确定对象相对于该载体的表面角度。因此，控制器可以被配置为基于距离L1、L2和L3以及工具角度T1、T2，T3确定由相对于载体10的位置SP1、SP2、SP3包围的一平面的表面角度。该平面的表面角度可以等于或指示对象S相对于载体10的表面角度。通过确定其它部位位置，可以增加平面的表面角度与对象的实际表面角度之间的相关性，并且可以提高所确定的相对于该载体的表面角度的精度。
所确定的表面角度可以由控制器17使用来使工具11b以期望的工具角度与对象S正确对准。这是有利的，因为它如上所述那样减少了工具11b的磨损。
当根据两个距离L1、L2确定表面角度时(如图9c所示)，期望的工具角度可以垂直于连接对象S上的第一和第二位置的直线。
当根据包含对象S上的第一部位S1、第二部位S2和第三部位S3的平面确定表面角度时，期望的工具角度可以与平面垂直。
控制器17还可以被配置为基于对象相对于该载体的表面角度确定工具11b的期望角度，并且移动工具11b直到当前工具角度接近期望角度。该特征将在根据本公开的载体的第一方面下被详细描述。
图10示出了根据本公开第四方面的一般方法的流程图。在步骤810，控制器接收控制输入，用于使工具11b向对象移动。然后，在步骤820，控制器接收至少包括活塞位置信息的工具操作信息。接下来，在步骤830，控制器接收关于至少一个液压缸的活塞压力信息，并在步骤840中确定活塞是否与对象接触。然后在步骤850中，控制器基于工具操作信息确定对象相对于载体的位置。
以上主要参考几个实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，除了上面公开的实施例之外的其他实施例同样可以在由所附权利要求限定的本发明的范围内。
例如：
控制器17可以被配置为如上所述那样基于包含对象S的至少第一部位S1、第二部位S2和第三部位S3的平面来确定工具11b的作业区域。在操作中，控制器17可以被配置为加工由该平面限制的对象S的表面区域。该替代方案可以与在加工操作中朝向对象S移动工具直到达到期望距离Ld1的特征相结合。如图9a所示。
由于工具磨损或更换，载体的工具11b的长度可能随时间而变化。由于这可能影响臂的总长度，因此有时可能需要校准控制器。可以通过将载体放置在已知表面上并使工具与该已知表面接触来进行校准。臂的位置根据活塞位置信息确定。随后可以将工具的长度确定为从地板高度到所计算处的臂位置的距离。
还应理解，表述：“对象相对于该载体的位置”等同于“该载体相对于对象的位置”。还应理解，在该上下文中对“载体”的引用还包括工具11b或者臂11。
还应理解，表述：“移动工具11b”可包括移梁杆架11或移动载体10或移梁杆架11和载体两者。同样地，表述：“相对于该载体的对象表面角度”也包括“相对于工具11b的对象表面角度”和/或“相对于臂11的对象表面角度”。

Claims (15)

1.一种载体(10)，其包括一个或多个臂(11)，包括具有活塞(12b)的至少一个液压缸(12)，所述载体(10)还包括控制器(17)和活塞位置传感器(12j)，其中所述载体(10)被设置成通过使用所述液压缸(12)而承载所述臂(11)上的工具(11b)，并且其中所述控制器(17)配置为：
从由所述载体(10)的操作员操作的遥控器(22)接收用于移动所述工具(11b)的控制输入，其中，所述控制器配置为通过适应或修改从所述遥控器(22)接收到的控制输入来影响所述工具的控制，而无需控制所述臂(11)或所述工具(11b)的移动；
接收关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；
基于所述活塞位置信息确定工具(11b)的当前角度(a)；并且
确定所述当前角度是否接近期望角度，如果是，则将工具(11b)暂停在所述期望角度处。
2.根据权利要求1所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为通过将所述当前角度与所述期望角度进行比较而确定所述当前角度近似于所述期望角度，如果所述当前角度在所述期望角度的误差容限内，则确定工具处于所述期望角度。
3.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为接收减弱的控制输入并且响应于所述减弱的控制输入而恢复所述工具(11b)的移动，其中所述减弱的控制输入对应于遥控器(22)的操纵杆上的操作员更猛烈的操作。
4.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为确定自获得所述期望角度以来的时间，并确定仍在接收用于移动所述工具(11b)的相应控制输入，如果自获得所述期望角度以来的时间超过阈值时间(T)(t＞T)，则根据所接收到的控制输入而恢复所述工具(11b)的移动。
5.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为确定所述工具(11b)移动的速度，如果所述速度(s)低于指示搜索速度的阈值速度(SS；s＜SS)，则激活使工具对准期望角度的功能。
6.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为确定所述工具(11b)移动的速度，如果所述工具(11b)的速度超过行进速度(TS；s＞TS)，则禁用使工具对准期望角度的功能。
7.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为确定所述工具(11b)的当前角度，如果所述当前角度(a)低于指示期望角度的近似度的阈值(A)，则激活使工具对准期望角度的功能。
8.根据权利要求7所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为将所述控制输入重新映射到所述液压缸，以使所述工具(11b)在所述期望角度附近的移动减慢到等于或小于搜索速度。
9.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为确定所述工具(11b)的当前角度，如果所述当前角度(a)在所述期望角度(DA)的第二角度阈值(A2)内(a-DA＜A2)，则将工具(11b)移动到所述期望角度。
10.根据权利要求9所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为通过加速所述工具(11b)而将所述工具(11b)移动到所述期望角度。
11.根据权利要求1或2所述的载体(10)，还包括倾斜传感器(27)，并且其中所述控制器还被配置为从所述倾斜传感器(27)接收倾斜角度(B)读数，并且相应地调节所述工具(11b)的所述当前角度(a)以与所述期望角度对准。
12.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为
通过操作员移动所述工具(11b)以在对象上的第一位置处与所述对象接触，而接收第一对象位置读数，
通过操作员移动所述工具(11b)以在所述对象上的第二位置处与所述对象接触，而接收第二对象位置读数，并且
基于第一和第二对象位置确定所述对象的相对于所述工具(11b)的表面角度，而所述期望角度垂直于连接所述第一和第二对象位置的直线，并平行于所述工具的当前角度。
13.根据权利要求12所述的载体(10)，其中所述控制器还被配置为
通过操作员移动所述工具(11b)以在对象上的第一位置处与所述对象接触，而接收第一对象位置读数，
通过操作员移动所述工具(11b)以在所述对象上的第二位置处与所述对象接触，而接收第二对象位置读数，
通过操作员移动所述工具(11b)以在所述对象上的第三位置处与所述对象接触，而接收第三对象位置读数，并
基于第一、第二和第三对象位置确定对象的相对于所述工具(11b)的表面角度，而所述期望角度垂直于包含第一、第二和第三对象位置的平面。
14.根据权利要求1或2所述的载体(10)，其中所述工具(11b)是锤子或钻头，并且其中所述载体(10)是远程控制的拆除机器人(10)。
15.一种用于在载体(10)中使用的方法，所述载体(10)包括一个或多个臂(11)，包括具有活塞(12b)的至少一个液压缸(12)、控制器(17)和活塞位置传感器(12j)，其中所述载体(10)被设置成通过使用液压缸(12)而承载所述臂(11)上的工具(11b)，并且其中所述方法包括：
从由所述载体(10)的操作员操作的遥控器(22)接收用于移动所述工具(11b)的控制输入，其中，所述控制器配置为通过适应或修改从所述遥控器(22)接收到的控制输入来影响所述工具的控制，而无需控制所述臂(11)或所述工具(11b)的移动；
接收关于所述至少一个液压缸的至少一个活塞的活塞位置信息；
基于所述活塞位置信息确定所述工具(11b)的当前角度(a)；和
确定所述当前角度是否接近期望角度，如果是，则使所述工具(11b)暂停在所述期望角度处。
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