CN110578347B - 作业机器自保护系统 - Google Patents

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Abstract

作业机器包括可控制子系统，所述可控制子系统具有致动器，所述致动器被配置成致动所述子系统的可移动元件。所述作业机器还包括控制系统，所述控制系统被配置成产生控制信号并且将所述控制信号发送到所述可控制子系统致动器，其中所述控制信号导致所述致动器的致动。所述作业机器还包括自保护系统，所述自保护系统被配置成防止所述控制系统将控制信号发送到所述致动器，所述控制信号将导致所述可控制子系统与部分作业机器之间的碰撞。

Description

作业机器自保护系统
发明领域
本说明书一般涉及设备在工地操作中的使用。更具体地，本说明书涉及控制和保护设备免受自我伤害。
背景技术
存在各种不同类型的设备，例如林业设备、建筑设备和农业设备。这些类型的设备通常由操作者操作并且具有在操作期间产生信息的传感器。
许多类型的设备是可以配备成使用各种不同的附件的模块化机器。例如，挖掘机和装载机具有很多附件选项。这些中的一些包括铲斗、抓斗、螺旋钻、挖沟机等。
上文的讨论仅仅是针对一般背景信息而提供的，而非意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
发明内容
作业机器包括可控制子系统，所述可控制子系统具有致动器，所述致动器被配置成致动所述子系统的可移动元件。所述作业机器还包括控制系统，所述控制系统被配置成产生控制信号并且将所述控制信号发送到所述可控制子系统致动器，其中所述控制信号导致所述致动器的致动。所述作业机器还包括自保护系统，所述自保护系统被配置成防止所述控制系统向所述致动器发送控制信号，所述控制信号将导致所述可控制子系统与所述作业机器的一部分之间的碰撞。
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，所述概念将在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不意在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中陈述的任何或所有缺点的实施方案。
附图说明
图1是作业机器的一个示例的透视图。
图2是示出操作环境的一个示例的框图。
图3是作业机器上的传感器配置的一个示例的侧视图。
图4是示出机器在执行校准时的操作的一个示例的流程图。
图5是示出机器在执行自保护时的操作的一个示例的流程图。
图6示出作为远程服务器架构的一部分的作业机器的一个示例。
图7到图9示出可以与先前附图中示出的作业机器和远程服务器架构一起使用的移动装置的示例。
图10是示出可以在先前附图中示出的作业机器中和/或架构中使用的计算环境的一个示例的框图。
具体实施方式
许多类型的机器变得更加模块化，这意指它们能够通过替换可控制附件来执行各种不同的功能。例如，挖掘机传统上具有铲斗作为附件。然而，今天存在许多不同种类的铲斗和可以替换铲斗的许多不同的附件，例如，抓斗、螺旋钻、压实轮、环卫铲刀(backfillblade)、混凝土破碎机、斜坡封隔器(slope packer)、挖沟机等。虽然这种模块化增加了作业机器的功能性，但是当在不同尺寸的附件之间切换时，它可能提供一些挑战。例如，挖掘机可以在考虑一个铲斗时被设计，使得挖掘机附件的任何运动都不会造成自我伤害(例如，附件将不与挖掘机的另一部分接触并且损坏它)。然而，当在挖掘机上使用不同尺寸的附件时，附件移动到某个位置可能造成自我伤害(例如，附件可能接触并且伤害挖掘机的要保护免于接触的一部分)。一些挖掘机甚至可以与挖掘机被设计用于一起作业的砧板附件(stock attachment)来造成自我伤害。因此，本说明书描述了一种利用作业机器的几何形状及其附件并且自动控制机器以防止自我伤害的系统。
图1是作业机器102的一个示例的透视图。虽然本公开主要在作业机器102是挖掘机的背景下进行描述，但是明确地预期作业机器102可以是各种不同的机器，包括装载机、滑移装载机(skid steer)等。
作业机器102由位于驾驶室101中的操作者操作。作业机器102可以包括各种不同的可控制子系统148，每个子系统包括可移动元件150(图2中示出)和用以致动可移动元件的致动器152(也在图2中示出))。在图1中所示的示例中，可控制子系统148的可移动元件包括履带103、壳体104、大臂106、小臂108和附件110。它们各自由一个或多个对应的致动器(例如，液压缸或其它致动器)驱动。履带103安装到机器102的框架并且由发动机驱动以围绕作业地点100引导并且推动作业机器102。在其它示例中，履带103可以由轮子或其它地面接合元件替换。驾驶室101联接到壳体104，作业机器102的内部部件装纳在壳体104中。这些内部部件中的一些包括发动机、变速器、液压泵等。壳体104可旋转地联接到机器102的框架。壳体104在箭头115所表示的方向上围绕壳体轴线114旋转。大臂106也可旋转地联接到框架或壳体104。大臂106在箭头117所表示的方向上围绕大臂轴线116旋转。小臂108可旋转地联接到大臂106。小臂108在箭头119所表示的方向上围绕小臂轴线118旋转。附件110可旋转地联接到小臂108。附件110在箭头121所表示的方向上围绕附件轴线120旋转。如图1中所示，附件110是铲斗，然而，附件110可以是各种不同的附件。例如，附件110可以是抓斗、螺旋钻、凿岩锤(jackhammer)、挖沟机等。
在示例性操作中，驾驶室101中的操作者可以通过围绕轴线116逆时针旋转大臂106来升高大臂106。同时，操作者可以围绕轴线118顺时针旋转小臂108并且围绕轴线120顺时针旋转附件110。以所描述的方式移动这些部件可能使附件110与壳体104或履带103接触并且潜在地损坏壳体104或履带103。下文更详细地描述的系统可以限制可移动元件的移动以禁止机器102的一部分接触移动机器102的受保护部分(例如，它禁止这种自我伤害)。
图2是更详细地示出机器102的部分的一个示例的框图。机器102包括各种部件，包括控制系统122、(多个)处理器130、传感器132、用户接口机构146、可控制子系统148、自保护系统158，并且还可以包括其它物项，如框184所表示。可控制子系统图148包括可移动元件150，如上文所描述，可移动元件150包括履带103、壳体104、大臂106、小臂108、附件110，并且它还可以包括其它物项156。每个可移动元件还具有对应的致动器152。上文已经参考图1更详细地描述通过致动致动器152进行的这些可控制子系统148的移动。
控制系统122被用于控制可控制子系统148。控制系统122包括控制信号逻辑电路124、限制逻辑电路126，并且它可以包括其它物项128。控制信号逻辑电路124产生控制信号，所述控制信号被发送到可控制子系统148的致动器152。当致动器152接收控制信号时，它们执行给定功能，例如，延伸、缩回、旋转等。然而，在一些事例中，限制逻辑电路126(如下文将更详细地描述的)产生限制信号，当致动器152被确定为处于致动部件的风险中使得其开始与机器102的一部分接触时，所述限制信号禁止控制系统122发送控制信号。
操作者可以通过用户接口机构146控制挖掘机102并且与之交互。用户接口机构146可以包括各种不同的机构，包括显示器、触摸屏幕、杠杆、踏板、方向盘、操纵杆等。用户接口机构146的致动可以激活控制信号逻辑电路124以产生控制信号。例如，移动杠杆或操纵杆可以导致控制信号逻辑电路124发送控制信号以通过致动对应的致动器152以在致动器152中移动液压杆来提升大臂106。
挖掘机102可以包括各种不同的传感器132，包括线性位移换能器(LDT)134、电位计136、惯性测量单元(IMU)138、相机140、基于激光/雷达的传感器142，并且还可以包括其它传感器，如框144所表示。LDT134可以感测线性位移，例如，液压致动器的液压杆长度，所述液压致动器用在机器102上。LDT134的一些示例包括磁致伸缩换能器、霍尔效应传感器等。当液压致动器联接到可移动元件150(例如，铲斗110、大臂106或小臂/臂108等)时，可移动元件相对于机器102的其它部分的位置是液压杆的长度的函数。因此，传感器输出可以被用于识别可移动元件的相对位置。
电位计136可以感测作业机器102上的可移动元件150的旋转角度。例如，联接到壳体104与大臂106之间的接头或连杆的电位计136可以感测大臂106处于相对于壳体104的角度。结合元件的物理尺寸，对来自电位计的角度值使用三角学，可以计算可移动元件相对于机器102的其它部分的位置。
IMU138可以感测旋转角度和加速度或力。例如，放置在附件110的末端上的IMU可以被用于感测附件110的移动和位置。相机140可以被用于跟踪或识别各种可移动元件150的位置。基于激光或雷达的传感器142还可以被用于跟踪或识别各种可控制子系统148的位置。
将注意到，虽然机器102被示出具有自保护系统158，但是自保护系统158也可以远离机器102定位。自保护系统158图示性地包括校准逻辑电路160、限制产生器逻辑电路170、机器几何形状逻辑电路172、数据存储器交互逻辑电路174、数据存储器176、附件标识符(ID)逻辑电路178，并且还可以包括其它物项，如框182所表示。下文关于图4和图5更详细地描述这些逻辑电路部件。
简而言之，校准逻辑电路160接收或确定可控制子系统148(例如，附件110)的物理尺寸/测量值。限制发生器逻辑电路170产生软限制和对应的限制信号，并且将它们发送到限制逻辑电路126。当控制系统122正在控制可控制子系统148时，限制逻辑电路126实施限制。例如，可以在致动器152上设置限制以防止对应的可移动元件150接触机器102的另一部分。机器几何形状逻辑电路172接收来自传感器132的传感器信号，并且确定由可控制子系统148中的致动器152驱动的可移动元件150的位置。如果是，则限制产生逻辑电路170确定移动限制的位置以避免碰撞并且产生限制信号。例如，三角学、运动学、几何学以及一个或多个传感器信号和部件测量值可以被用于确定可移动元件150的位置。碰撞逻辑电路180接收可移动元件150的位置和移动，并且确定在可移动元件150与机器102的其它部分之间是否存在碰撞危险。例如，这可以使用计算碰撞或交叉检测方法(下文更详细地描述)来完成。数据存储器交互逻辑电路174在数据存储器176中检索和存储信息。该信息可以包括部件尺寸、运动范围、附件标识符等。附件ID逻辑电路178接收附件ID的表示，并且使用数据存储器交互逻辑电路174来检索和加载所保存的附件尺寸。
图3是示出挖掘机102在控制其子系统以避免移动可移动元件150使得它们接触挖掘机102的另一部分时的操作的一个示例的流程图。操作200在框202处开始，在框202中校准逻辑电路160接收几何形状信息，所述几何形状信息表示作业机器102的各个部件(例如，可控制子系统148中的可移动元件150和致动器152)的物理尺寸和运动范围。几何形状可以作为来自操作者的输入被接收，如框204所表示。例如，操作者可以测量可控制子系统148中的可移动元件150中的一个或多个，并且通过输入逻辑电路162输入这些测量值。这在下文关于图4进一步详细描述。几何形状也可以由数据存储器交互逻辑电路174从数据存储器176检索，如框206所表示。例如，值可能先前已经由操作员键入，或由机器制造商预载，或从远程源检索。也可以以其它方式检索几何形状，如框208所示。
操作200继续进行到框210，在框210中控制信号逻辑电路124产生控制命令信号以控制可控制子系统148的致动器152来执行受命令控制的运动。然而，在信号发送到致动器152之前，自保护系统158完成自保护检查，其示例由框212到226表示。
在框212处，机器位置逻辑电路172确定可控制子系统148的位置。可以用传感器132感测位置，如框214所表示。例如，光学传感器140可以在视觉上检测可移动元件150的位置。其它传感器可以感测致动器152的位置。可以使用每个所连接子系统的已知机器几何形状来计算位置，如框216所表示。例如，可以使用针对大臂106计算或感测的位置来计算小臂108的位置，因为它们相对于彼此具有已知的几何关系(例如，大臂的移动也使小臂移动)。此外，感测小臂108相对于大臂106的位置，并且使用大臂106和小臂108的已知几何形状，也可以确定连接到附件110的小臂108的端部的位置。然后，感测附件110相对于小臂108的位置，并且使用附件110的已知几何形状，也可以识别附件110的周边相对于机器102的其它部分的位置。也可以以其它方式确定位置，如框218所表示。
在框220处，一旦知晓可控制子系统148的位置，碰撞逻辑电路180就可以确定执行由框202中产生的命令表示的受命令控制的运动以相对于机器102的其它部件移动可移动元件是否将导致碰撞。两个部件的周边之间的交叉表示碰撞。例如，如果铲斗110的周边将与大臂106的周边交叉，则这意指铲斗110将与大臂106碰撞。为了做出这个确定，碰撞逻辑电路180可以确定所命令动作将导致可移动元件150通过所存储限制，所述所存储限制被事先识别为由限制产生器逻辑电路170产生的限制以避免碰撞。这由框222表示。例如，在小臂108和附件110处于已知的固定关系的情况下，可以将限制设置为在附件110将撞击小臂108之前仅将附件110旋转一定量，而不管小臂108或任何其它部件的位置。碰撞逻辑电路180可以使用机器几何形状来识别可移动元件150中的每一个的周边，并且可以使用传感器信号来识别周边相对于机器102的其它部分的周边的位置，并且确定执行受命令控制的运动是否将导致机器102的不同部分之间的任何交叉，如框224所表示。例如，使用来自机器几何形状的尺寸数据，计算或知晓每个可移动元件150和机器102的其它部件的三维周边。在一些情况下，周边可以由围绕可移动元件150中的每一个绘制的边界框或由其它虚拟周边对象虚拟地限定。碰撞逻辑电路180可以模拟所请求的移动，并且然后检查以确定在任何部件周边、边界框或其它虚拟周边对象之间是否存在交叉。
还应注意，受命令控制的运动可以是连续的。例如，操作者可以将操纵杆保持在连续地命令可移动元件150的移动的位置中。在那种情况下，碰撞逻辑电路180继续进行碰撞确定。这由框225表示。在另一个示例中，也可以以其它方式确定碰撞，如框226所表示。
如果在框220处确定将不存在碰撞，则操作200继续进行到框230，在框230中，控制系统122将控制命令信号发送到可控制子系统148的致动器152并且执行命令。当执行了命令时，致动器152将如所命令的那样移动其相应的可移动元件150。
如果碰撞逻辑电路180确定将存在碰撞，则操作200继续进行到框240，在框240中，碰撞逻辑电路180将碰撞表示发送到限制产生器逻辑电路170，限制产生器逻辑电路170产生表示移动限制的限制信号，以避免碰撞。它将信号发送到控制系统122并且控制命令信号被拒绝并且不被发送，或者限制逻辑电路126基于来自限制产生器逻辑电路170的限制信号而对其施加限制，因此仅执行受命令控制的运动(例如，它是被限制的)，以避免碰撞。这导致致动器152控制可移动元件150的移动，因此使其未到达其将要与其碰撞的受保护部件。在框250处，可以向感兴趣的一方发送控制信号被拒绝或限制的警告或通知。例如，驾驶室中的显示器可以向操作者表示命令被拒绝或限制以防止碰撞。可替选地，不需要通知操作者，并且命令的拒绝仅仅用作对可移动元件150的移动的限制，与机械限制作用大致相同。
图4是示出校准逻辑电路160在校准自保护系统时的操作的一个示例的流程图。在框400处，用传感器感测或者测量附件110的几何形状，所述几何形状表示其物理尺寸和运动范围。几何形状可以由人手动测量并且通过输入逻辑电路162键入到自保护系统158中，如框402所表示。例如，操作者可以从附件110的远端端部尖端(例如，铲斗上的最远延伸齿)到附件110的连杆点(例如，铲斗附接到小臂108的位置)进行测量以获得附件110的长度。为了获得附件100的宽度，操作者可以从附件的一个侧部到相反侧部(例如，从铲斗的外侧壁到另一外侧壁)进行测量。为了获得附件100的深度，操作者可以从附件的顶部到附件的底部(例如，铲斗的侧部的顶部到铲斗的最深部分的底部)进行测量。然后，使用用户接口机构146将这些所测量的值输入逻辑电路162。例如，逻辑电路162可以为用户接口提供数据键入域(field)并且提示用户进行测量。它还可以指导用户如何进行测量。
附件110的尺寸可以用光学传感器、基于激光的传感器、基于雷达的传感器或类似的传感器来感测，并且其几何形状可以由传感器逻辑电路164确定，如框404所表示。附件110的尺寸可以在附件110在移动时由IMU传感器感测，并且其几何形状可以由传感器逻辑电路164使用运动学来计算，如框406所表示。附件110的尺寸也可以以其它方式来感测或接收，如框410所表示。
附件110的几何形状可以指代附件110的宽度(如框412所表示)、附件110的长度(如框414所表示)、运动范围(如框415所表示)，并且它也可以指代附件110的其它尺寸(如框416所表示)。可以通过在其极端运动范围之间移动附件110并且提供表示何时处于每个极端的输入来识别运动范围。也可以以其它方式感测或识别运动范围。
在框418处，所测量的附件110被给予标识符。在数据存储器176中存储/检索针对该特定附件110的几何形状信息时可以使用该标识符，如框419所表示。然后可以手动将该标识符放置在附件上，如框420所表示。例如，操作者可以在附件上绘制或以其它方式标记标识符。如框422所示，可以经由电子识别标签给出标识符，如框422所表示。例如，可以将唯一识别RFID标签附着到附件110，所述唯一识别RFID标签由作业机器102上的RFID读取器读取。读取器然后可以将表示发送到附件ID逻辑电路178，以在附件附接到机器102时加载那个附件的所保存几何形状。当然，也可以以其它方式识别附件110，如框424所表示。
在框420处，存储附件110的尺寸及其标识符以供以后由自保护系统158使用。该数据可以存储在作业机器上的本地数据存储器176处，如框432所表示。该数据可以存储在远程系统处，如框434所表示。该数据也可以以其它方式存储，如框436所表示。
图5是作业机器102上的传感器配置300的一个示例的侧视图。
图5还示出了在图1中安装到机器102的框架99的一些物项。传感器配置300仅是一个示例性配置，并且明确地预期存在其它传感器配置。此外，可以仅使用图5中所示出的传感器的子集。例如，如下文所描述，可能仅使用传感器308。在另一个示例中，传感器301到308是传感器132的示例。传感器301到303是联接到两个部件之间的连杆的电位计。例如，传感器301联接到壳体104与履带103之间的连杆，并且产生表示那些部件之间相对于彼此的位置的信号。类似地，传感器302联接到大臂106与小臂108之间的连杆，并且传感器303联接到小臂108与附件110之间的连杆。传感器302产生表示大臂106和小臂108的相对位置的信号，并且传感器303产生表示使铲斗110相对于小臂108移动的致动器的延伸程度以及因此附件110相对于小臂108的位置的信号。
传感器304到305是联接到驱动不同可移动元件的液压致动器的LDT。例如，传感器304联接到致动小臂108的液压致动器，并且产生表示液压致动器的延伸程度以及因此小臂108的位置的信号。类似地，传感器305联接到控制附件110的液压致动器，并且产生表示致动器的延伸程度的信号。
传感器306到307是分别联接到可移动元件108和110的IMU传感器。因为IMU跟踪惯性、加速度和旋转，然后使用运动学，所以，例如，如果IMU放置在可移动元件上的已知位置，则可以数学地计算可移动元件的位置或移动。
传感器308可以是相机、基于激光的传感器、基于雷达的传感器或类似类型的传感器以及其图像处理逻辑电路或其它传感器信号检测和处理逻辑电路。这些类型的传感器具有视线，其示例由视线310表示。传感器308可以产生表示部件在其视线310内的位置的信号。例如，相机可以在视觉上感测到附件110与壳体104相距一定距离。传感器308可以产生表示附件110何时越过距壳体104的阈值距离的信号，而不是计算附件110相对于壳体104的位置。可以使用所述信号来使致动器停止将铲斗110移动得更靠近，以避免碰撞。类似的传感器308也可以放置在机器102上的其它位置处，以保护机器102的其它部件之间免受碰撞。
目前的讨论提到了处理器和服务器。在一个示例中，处理器和服务器包括具有相关联存储器和定时电路的计算机处理器，未单独示出。它们是它们所属的系统或装置的功能部件，并且由这些系统中的其它部件或物项激活并且促进所述其它部件或物项的功能性。
而且，已经讨论了多个用户接口显示器。它们可以采取各种不同的形式，并且可以具有设置在其上的各种不同的用户可致动输入机构。例如，用户可致动输入机构可以是文本框、复选框、图标、链接、下拉菜单、搜索框等。它们也可以被以各种不同的方式致动。例如，可以使用点击装置(例如，跟踪球或鼠标)来致动它们。它们可以使用硬件按钮、开关、操纵杆或键盘、拇指开关或拇指垫等来致动。它们也可以使用虚拟键盘或其它虚拟执行器来致动。另外，在显示它们的屏幕是触敏屏幕的情况下，可以使用触摸手势来致动它们。而且，在显示它们的装置具有语音识别部件的情况下，可以使用语音命令来致动它们。
已经讨论了多个数据存储器。将注意到，它们可以各自分成多个数据存储器。所有这些对于访问它们的系统来说都可以是本地的，所有都可以是远程的，或者一些可以是本地的，而另一些是远程的。本文中预期了所有这些配置。
而且，附图示出了具有归属于每个框的功能性的多个框。将注意到，可以使用更少的框，因此由更少的部件来执行功能性。而且，可以使用更多个框，其中功能性分布在更多格部件当中。
图6是图2中所示的自保护系统158的框图，只不过它与远程服务器架构500中的元件通信。在示例中，远程服务器架构500可以提供不需要终端用户知晓提供服务的系统的物理位置或配置的计算、软件、数据访问和存储服务。在各种示例中，远程服务器可以使用适当的协议在例如因特网的广域网上提供服务。例如，远程服务器可以通过广域网提供应用程序，并且可以通过网络浏览器或任何其它计算部件访问它们。图2中所示的软件或部件以及对应的数据可以存储在远程位置处的服务器上。远程服务器环境中的计算资源可以合并到远程数据中心位置处，或者它们也可以分散开来。远程服务器基础架构可以通过共享数据中心提供服务，即使它们作为用户的单个访问点出现。因此，可以使用远程服务器架构从远程位置处的远程服务器提供本文中所描述的部件和功能。可替选地，它们可以从传统服务器来提供，或者它们可以直接或以其它方式安装在客户端装置上。
在图6中所示的示例中，一些物项类似于图2中所示的那些物项，并且它们的编号相似。图6具体地示出了作为位于机器102上的替代，自保护系统158、控制系统122和/或数据存储器176可以位于远程服务器位置502处。因此，作业机器102通过远程服务器位置502访问那些系统。
图6还描绘了远程服务器架构的另一示例。图6示出了还可以预期图2的一些元件设置在远程服务器位置502处而其它元件并没有设置在远程服务器位置502处。以示例方式，自保护系统158可以设置在与位置502分开的位置处，并且通过位置502处的远程服务器访问。无论它们位于何处，它们都可以由作业机器102通过网络(广域网或局域网)直接访问，它们可以由服务托管在远程站点，或者它们可以作为服务提供，或者由驻留在远程位置中的连接服务访问。而且，数据可以存储在基本上任何位置中，并且可以由感兴趣的各方间歇地访问或转发给感兴趣的各方。例如，可以使用物理载波代替电磁波载波，或者除了电磁波载波之外还可以使用物理载波。在这样的示例中，在蜂窝覆盖很差或不存在的情况下，另一个作业机器(例如，燃料卡车)可以具有自动信息收集系统。当作业机器靠近燃料卡车来加油时，系统使用任何类型的点对点(ad-hoc)无线连接自动从作业机器收集信息。然后，在燃料卡车到达存在蜂窝覆盖(或其它无线覆盖)的位置时，可以将收集的信息转发到主网络。例如，当行驶以给其它机器加油或在主燃料存储位置处时，燃料卡车可以进入被覆盖的位置。本文中预期了所有这些架构。此外，信息可以存储在作业机器上，直到作业机器进入被覆盖的位置为止。然后，作业机器本身可以将信息发送到主网络。
还将注意到，图2的元件或它们的一部分可以设置在各种不同的装置上。那些装置中的一些包括服务器、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或其它移动装置，例如，掌上计算机、蜂窝电话、智能电话、多媒体播放器、个人数字助理等。
图7是可以用作用户的或客户端的手持装置16的手持或移动计算装置的一个图示性示例的简化框图，在所述手持装置16中可以部署本系统(或其部分)。例如，移动装置可以部署在作业机器102的操作者室中，以用于产生、处理或显示工具宽度和位置数据。图8到
图9是手持或移动装置的示例。
图7提供了客户端装置16的部件的一般框图，客户端装置16可以运行图2中所示的一些部件，与它们交互，或两者兼而有之。在装置16中，提供通信链路13，通信链路13允许手持装置与其它计算装置通信，并且在一些示例下提供用于例如通过扫描自动接收信息的信道。通信链路13的示例包括允许通过一个或多个通信协议(例如，用于提供对网络的蜂窝接入的无线服务，以及提供到网络的本地无线连接的协议)进行通信。
在其它示例下，可以在连接到接口15的可移动安全数字(SD)卡上接收应用程序。接口15和通信链路13沿着总线19与处理器17(处理器17也可以体现为来自图2的处理器130)通信，总线19还连接到存储器21和输入/输出(I/O)部件23以及时钟25和定位系统27。
在一个示例中，提供I/O部件23以促进输入和输出操作。用于装置16的各种示例的I/O部件23可以包括输入部件，例如，按钮、触摸传感器、光学传感器、麦克风、触摸屏幕、接近传感器、加速度计、定向传感器和输出部件，例如，显示器装置、扬声器和/或打印机端口。也可以使用其它I/O部件23。
时钟25图示性地包括输出时间和日期的实时时钟部件。它还可以图示性地为处理器17提供定时功能。
定位系统27图示性地包括将装置16的当前地理位置输出的部件。这可以包括例如全球定位系统(GPS)接收器、LORAN系统、航位推算系统、蜂窝三角测量系统或其它定位系统。它还可以包括例如产生所期望的地图、导航路线和其它地理功能的地图软件或导航软件。
存储器21存储操作系统29、网络和应用程序33、应用程序配置设置35、联系人或电话簿应用程序43、数据存储器37、通信驱动程序39和通信配置设置41。存储器21可以包括所有类型的有形易失性和非易失性计算机可读存储器装置。它还可以包括计算机存储介质(下文所描述)。存储器21存储计算机可读指令，当由处理器17执行时，所述计算机可读指令导致处理器根据指令执行计算机实施的步骤或功能。处理器17也可以由其它部件激活以促进它们的功能性。
图8示出了其中装置16是平板计算机600的一个示例。在图8中，计算机600被示出具有用户接口显示屏幕602。屏幕602可以是触摸屏幕或接收来自笔或触笔的输入的启用笔的接口。它还可以使用屏幕上的虚拟键盘。当然，它也可以通过合适的附接机构(例如，无线链路或USB端口)附接到键盘或其它用户输入装置。计算机600也可以图示性地接收语音输入。
图9提供了可以使用的装置16的附加示例，但是也可以使用其它装置。图9中的电话是智能电话71。智能电话71具有显示图标或图块的触敏显示器73或者其它用户输入机构75。用户可以使用机构75来运行应用程序、拨打电话、执行数据传送操作等。通常，智能电话71建立在移动操作系统上，并且提供比功能电话更先进的计算能力和连接性。
注意，其它形式的装置16是可能的。
图10是其中可以部署图2的元素或其部分(例如)的计算环境的一个示例。参考图10，用于实施一些示例的示例性系统包括呈计算机810形式的通用计算装置。计算机810的部件可以包括但不限于：处理单元820(处理单元820可以包括处理器228)、系统存储器830和系统总线821，系统总线821将包括系统存储器的各种系统部件联接到处理单元820。系统总线821可以是几种类型的总线结构中的任何一种，所述总线结构包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种总线架构中的任何一个的本地总线。关于图2描述的存储器和程序可以部署在图10的对应部分中。
计算机810通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算机810访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。以示例而非限制方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质不同于调制数据信号或载波，并且不包括调制数据信号或载波。它包括硬件存储介质，所述硬件存储介质包括以任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，以用于存储例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息。计算机存储介质包括但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其它存储技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其它光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其它磁存储装置或者可以被用于存储所期望的信息并且可以由计算机810访问的任何其它介质。通信介质可以体现为计算机可读指令、数据结构、程序模块或在传输机构中的其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“所调制数据信号”意指使其特性中的一个或多个以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变的的信号。
系统存储器830包括呈易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如，只读存储器(ROM)831和随机存取存储器(RAM)832。含有基本例程的基本输入/输出系统833(BIOS)通常存储在ROM 831中，所述基本例程例如在启动期间有助于在计算机810内的元件之间传送信息。RAM 832通常含有可由处理单元820立即访问和/或当前正被处理单元820操作的数据和/或程序模块。以示例而非限制方式，图10图示了操作系统834、应用程序835、其它程序模块836和程序数据837。
计算机810还可以包括其它可移除/不可移除的易失性/非易失性计算机存储介质。仅以示例方式，图10图示了从不可移除非易失性磁介质读取或向其写入的硬盘驱动器841、光盘驱动器855和非易失性光盘856。硬盘驱动器841通常通过不可移除存储器接口(例如，接口840)连接到系统总线821，并且光盘驱动器855通常通过可移除存储器接口(例如，接口850)连接到系统总线821。
可替选地或另外，本文中所描述的功能性可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑电路部件执行。例如但不限于，可以使用的图示性类型的硬件逻辑电路部件包括场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(例如，ASIC)、专用标准产品(例如，ASSP)、系统单芯片系统(SOC)、复杂可编程逻辑电路装置(CPLD)等。
上文讨论并且在图10中图示的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算机810提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。在图10中，例如，硬盘驱动器841被图示为存储操作系统844、应用程序845、其它程序模块846和程序数据847。注意，这些部件可以与操作系统834、应用程序835、其它程序模块836和程序数据837相同或不同。
用户可以通过输入装置(例如，键盘862、麦克风863和点击装置861(例如，鼠标、轨迹球或触摸板))将命令和信息输入到计算机810中。其它输入装置(未示出)可以包括操纵杆、游戏垫、卫星天线、扫描仪或类似物。这些和其它输入装置虽然通常通过联接到系统总线的用户输入接口860连接到处理单元820，但是可以通过其它接口和总线结构进行连接。可视显示器891或其它类型的显示器装置也经由接口(例如，视频接口890)连接到系统总线821。除了监视器之外，计算机还可以包括可以通过输出外围接口895连接的其它外围输出装置，例如，扬声器897和打印机896。
计算机810使用连接到一个或多个远程计算机(例如，远程计算机880)的逻辑连接(例如，局域网LAN或广域网WAN)在网络化环境中操作。
当在LAN网络化环境中使用时，计算机810通过网络接口或适配器870连接到LAN871。当在WAN化网络环境中使用时，计算机810通常包括调制解调器872或用于通过WAN873(例如，互联网)建立通信的其它装置。在网络化环境中，程序模块可以存储在远程存储器存储装置中。图9例如图示了远程应用程序885可以驻留在远程计算机880上。
还应注意，本文中所描述的不同示例可以以不同方式组合。即，一个或多个示例的部分可以与一个或多个其它示例的部分组合。本文中涵盖了所有这些。
示例1是移动式作业机器，包括：
框架；
一组地面接合元件，所述一组地面接合元件由所述框架可移动地支撑并且由发动机驱动以驱动所述移动式作业机器的运动；
可移动元件，所述可移动元件由所述框架可移动地支撑，以相对于所述框架移动；
致动器，所述致动器联接到所述可移动元件，以可控制地驱动所述可移动元件的运动；
控制系统，所述控制系统产生表示所述致动器的受命令控制的运动的致动器控制信号，并且将所述致动器控制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来执行所述受命令控制的运动；和
自保护系统，所述自保护系统联接到所述控制系统，所述自保护系统确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触，如果是，则产生限制信号，从而限制所述受命令控制的运动以避免所述接触。
示例2是任何或所有先前示例的移动式作业机器，进一步包括：
传感器，所述传感器感测所述可移动元件的位置并且产生表示所感测位置的位置信号。
示例3是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述自保护系统包括：
数据存储器交互逻辑电路，所述数据存储器交互逻辑电路被配置成与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据。
示例4是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述自保护系统包括：
机器几何形状逻辑电路，所述机器几何形状逻辑电路被配置成接收所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据，并且识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置。
示例5是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述自保护系统包括：
碰撞逻辑电路，被配置成接收所识别的相对位置和所述受命令控制的运动，并且基于所述相对位置而确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
示例6是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成，通过基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界，以及通过基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界，来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
示例7是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成，通过确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件边界的一部分与所述受保护部分边界的一部分交叉，来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
示例8是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述可移动元件包括附件，并且所述移动式作业机器进一步包括：
校准逻辑电路，所述校准逻辑电路被配置成接收所述可移动元件尺寸数据和接收用于识别与所述可移动元件尺寸数据对应的附件的附件标识符，并且将所述可移动元件尺寸数据和对应的附件标识符存储在所述数据存储器中。
示例9是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述校准逻辑电路包括：
输入逻辑电路，所述输入逻辑电路被配置成检测表示所述附件标识符和所述可移动元件尺寸数据的操作者输入。
示例10是任何或所有先前示例的移动式作业机器，其中，所述校准逻辑电路包括：
传感器逻辑电路，所述传感器逻辑电路被配置成接收表示所述可移动元件尺寸数据和所述附件标识符的传感器信号。
示例11是一种控制移动式作业机器的方法，包括：
接收表示致动器的受命令控制的运动的操作者输入，所述致动器驱动联接到所述移动式作业机器的框架的可移动元件的运动；
确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触；
如果是，则产生限制信号，从而限制所述受命令控制的运动以避免所述接触；
将所述限制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来驱动所述可移动元件的受限移动以避免所述接触。
示例12是任何或所有先前示例的方法，进一步包括：
感测所述可移动元件的位置；和
产生表示所感测位置的位置信号。
示例13是任何或所有先前示例的方法，其中，确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触包括：
与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据；和
基于所述位置信号、所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据而识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置。
示例14是任何或所有先前示例的方法，其中，确定受命令控制的运动是否将导致可移动元件与移动式作业机器的受保护部分之间的接触包括：
基于所述相对位置而确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
示例15是任何或所有先前示例的方法，其中，确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触；
基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界；
基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界；和
确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件边界的一部分与所述受保护部分边界的一部分交叉。
示例16是任何或所有先前示例的方法，其中，所述可移动元件包括附件，并且所述方法进一步包括：
接收识别与所述可移动元件尺寸数据对应的附件的附件标识符；和
将所述可移动元件尺寸数据和对应的附件标识符存储在所述数据存储器中。
示例17是任何或所有先前实施例的方法，并且进一步包括：
检测表示识别所述附件的附件标识符的操作者输入；和
检测表示所述可移动元件尺寸数据的操作者输入，所述可移动元件尺寸数据表示所述可移动元件的尺寸。
示例18是任何或所有先前实施例的方法，并且进一步包括：
检测表示所述可移动元件尺寸数据和所述附件标识符的传感器信号。
示例19是一种在移动式作业机器上的控制系统，包括：
控制逻辑电路，所述控制逻辑电路产生致动器控制信号，并且将所述致动器控制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来执行所述受命令控制的运动，所述致动器控制信号表示致动器的受命令控制的运动，所述致动器联接到可移动元件以可控制地驱动所述可移动元件的运动；
碰撞逻辑电路，所述碰撞逻辑电路确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触；和
限制逻辑电路，如果所述受命令控制的运动将导致所述可移动元件和所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触，则所述限制逻辑电路产生限制信号，从而限制所述受命令控制的运动以避免所述接触。
示例20是任何或所有先前示例的控制系统，所述控制系统进一步包括：
传感器，所述传感器感测所述可移动元件的位置并且产生表示所感测位置的位置信号；
数据存储器交互逻辑电路，所述数据存储器交互逻辑电路被配置成与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据；
机器几何形状逻辑电路，所述机器几何形状逻辑电路被配置成接收所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据，并且识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成接收所述所识别的相对位置和所述受命令控制的运动，并且通过基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界以及通过基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界，来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了主题，但应理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上文所描述的具体特征或动作。而是，公开上文所描述的具体特征和动作作为实施权利要求书的示例形式。

Claims (17)

1.一种移动式作业机器，包括：
框架；
一组地面接合元件，所述一组地面接合元件由所述框架以可移动方式支撑并且由发动机驱动以驱动所述移动式作业机器的运动；
可移动元件，所述可移动元件由所述框架以可移动方式支撑，以相对于所述框架移动；
致动器，所述致动器联接到所述可移动元件，以便以可控制方式驱动所述可移动元件的运动；
控制系统，所述控制系统产生表示所述致动器的受命令控制的运动的致动器控制信号，并且将所述致动器控制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来执行所述受命令控制的运动；和
自保护系统，所述自保护系统联接到所述控制系统，所述自保护系统确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触，并且如果是，则产生限制信号，从而限制所述受命令控制的运动以避免所述接触，
其中，所述自保护系统包括：
数据存储器交互逻辑电路，所述数据存储器交互逻辑电路被配置成与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据，
其中，所述可移动元件包括附件，并且所述移动式作业机器进一步包括：
校准逻辑电路，所述校准逻辑电路被配置成接收所述可移动元件尺寸数据和识别与所述可移动元件尺寸数据对应的附件的附件标识符，并且被配置成将所述可移动元件尺寸数据和对应的附件标识符存储在所述数据存储器中。
2.根据权利要求1所述的移动式作业机器，进一步包括：
传感器，所述传感器感测所述可移动元件的位置并且产生表示所感测位置的位置信号。
3.根据权利要求1所述的移动式作业机器，其中，所述自保护系统包括：
机器几何形状逻辑电路，所述机器几何形状逻辑电路被配置成接收所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据，并且识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置。
4.根据权利要求3所述的移动式作业机器，其中，所述自保护系统包括：
碰撞逻辑电路，被配置成接收所识别的相对位置和所述受命令控制的运动，并且基于所述相对位置而确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
5.根据权利要求4所述的移动式作业机器，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成，通过基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界，以及通过基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界，来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
6.根据权利要求5所述的移动式作业机器，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成通过确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件边界的一部分与所述受保护部分边界的一部分交叉来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
7.根据权利要求1所述的移动式作业机器，其中，所述校准逻辑电路包括：
输入逻辑电路，所述输入逻辑电路被配置成检测表示所述附件标识符和所述可移动元件尺寸数据的操作者输入。
8.根据权利要求1所述的移动式作业机器，其中，所述校准逻辑电路包括：
传感器逻辑电路，所述传感器逻辑电路被配置成接收表示所述可移动元件尺寸数据和所述附件标识符的传感器信号。
9.一种控制移动式作业机器的方法，包括：
接收表示致动器的受命令控制的运动的操作者输入，所述致动器驱动联接到所述移动式作业机器的框架的可移动元件的运动；
确定所述受命令控制运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触；
如果是，则产生用于限制所述受命令控制的运动以避免所述接触的限制信号；
将所述限制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来驱动所述可移动元件的受限移动以避免所述接触，
其中，确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触包括：
与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据；和
基于所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据而识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置，
其中，所述可移动元件包括附件，并且所述方法进一步包括：
接收识别与所述可移动元件尺寸数据对应的附件的附件标识符；和
将所述可移动元件尺寸数据和对应的附件标识符存储在所述数据存储器中。
10.根据权利要求9的方法，进一步包括：
感测所述可移动元件的位置；和
产生表示所感测位置的位置信号。
11.根据权利要求10的方法，其中，识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置包括：
基于所述位置信号、所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据而识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触包括：
基于所述相对位置而确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触包括：
基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界；
基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界；和
确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件边界的一部分与所述受保护部分边界的一部分交叉。
14.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：
检测表示识别所述附件的附件标识符的操作者输入；和
检测表示所述可移动元件尺寸数据的操作者输入，所述可移动元件尺寸数据表示所述可移动元件的尺寸。
15.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：
检测表示所述可移动元件尺寸数据和所述附件标识符的传感器信号。
16.一种移动式作业机器上的控制系统，包括：
控制逻辑电路，所述控制逻辑电路产生致动器控制信号，并且将所述致动器控制信号提供给所述致动器以控制所述致动器来执行受命令控制的运动，所述致动器控制信号表示致动器的所述受命令控制的运动，所述致动器联接到可移动元件以便以可控制方式驱动所述可移动元件的运动；
碰撞逻辑电路，所述碰撞逻辑电路确定所述受命令控制的运动是否将导致所述可移动元件与所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触；
限制逻辑电路，如果所述受命令控制的运动将导致所述可移动元件和所述移动式作业机器的受保护部分之间的接触，则所述限制逻辑电路产生限制信号，从而限制所述受命令控制的运动以避免所述接触，和
数据存储器交互逻辑电路，所述数据存储器交互逻辑电路被配置成与数据存储器交互以获得表示所述移动式作业机器的尺寸的机器尺寸数据和表示所述可移动元件的尺寸的可移动元件尺寸数据，
其中，所述可移动元件包括附件，并且所述移动式作业机器进一步包括：
校准逻辑电路，所述校准逻辑电路被配置成接收所述可移动元件尺寸数据和识别与所述可移动元件尺寸数据对应的附件的附件标识符，并且被配置成将所述可移动元件尺寸数据和对应的附件标识符存储在所述数据存储器中。
17.根据权利要求16所述的控制系统，所述控制系统进一步包括：
传感器，所述传感器感测所述可移动元件的位置并且产生表示所感测位置的位置信号；
机器几何形状逻辑电路，所述机器几何形状逻辑电路被配置成接收所述机器尺寸数据和所述可移动元件尺寸数据，并且识别所述可移动元件相对于所述移动式作业机器的受保护部分的相对位置，其中，所述碰撞逻辑电路被配置成接收所识别的相对位置和所述受命令控制的运动，并且
所述碰撞逻辑电路被配置成，通过基于所述可移动元件尺寸数据而识别表示所述可移动元件的边界的可移动元件边界，以及通过基于所述机器尺寸数据而识别表示所述移动式作业机器的受保护部分的边界的受保护部分边界，来确定所述受命令控制的运动是否将导致所述接触。
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