CN111622293A - 轮式装载机的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮式装载机的控制方法，其中，将铲斗进入装载物时的时间点判断为自动挖掘作业模式的进入时间点。在进入所述自动挖掘作业模式时，使轮式装载机前进来执行挖掘作业。在所述挖掘作业期间，获取判断所述轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号。对所述信号执行已学习的预测算法来判断是否发生所述轮胎打滑。当发生所述轮胎打滑时，降低发动机转速，直至所述轮胎打滑被消除至期望的值以内，并使所述铲斗上升。当所述轮胎打滑被消除时，使所述铲斗沿已设定的自动挖掘轨迹移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮式装载机的控制方法及系统。更详细而言，涉及一种用于履行轮式装载机的自动挖掘功能的方法及用于执行其的轮式装载机的控制系统。
背景技术
轮式装载机被广泛用于在工程现场执行挖掘并搬运土、沙等装载物，并装载于自卸卡车之类的货物车辆的作业等。由于所述装载物可能是非均质的疏松的土或略微坚实的物质，根据所述装载物的种类，挖掘(digging)所述装载物的挖掘作业可能容易或困难。此外，根据所述装载物，施加于所述轮式装载机的阻力不同，因此，可能会发生轮胎打滑。尤其，当能够进行自动作业的轮式装载机要执行自动挖掘作业时，存在发生轮胎打滑而缩短轮胎寿命，且降低生产性的问题。
发明内容
技术问题
本发明的一课题在于，提供一种履行能够同时提高燃料效率和生产性的自动挖掘功能的轮式装载机的控制方法。
本发明的另一课题在于，提供一种用于执行上述控制方法的轮式装载机的控制系统。
技术方案
在用于达成所述本发明的一课题的一些示例性的实施例的轮式装载机的控制方法中，使轮式装载机前进以使铲斗进入装载物来执行挖掘作业。在所述挖掘作业期间，获取判断所述轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号。对所述信号执行已学习的预测算法来判断是否发生所述轮胎打滑。当发生所述轮胎打滑时，降低发动机转速，直至所述轮胎打滑被消除，并使所述铲斗上升。当所述轮胎打滑被消除时，使所述铲斗沿已设定的自动挖掘轨迹移动。
在一些示例性的实施例中，执行所述已学习的预测算法的步骤可以包括：执行将关于轮胎驱动力和铲斗的挖掘力的数据用作用于预测所述轮胎打滑的学习数据来进行训练的算法的步骤。
在一些示例性的实施例中，获取判断所述轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号时，可以获取计算所述轮胎的驱动力所需要的第一组信号，并获取计算所述铲斗的挖掘力所需要的第二组信号。
在一些示例性的实施例中，所述第一组信号可以包括发动机转速信号、扭矩转换器的涡轮转速信号、变速器的速度档位信号、车辆速度信号及轮胎转速信号，所述第二组信号可以包括动臂缸的行程信号、铲斗缸的行程信号及所述动臂缸的压力信号。
在一些示例性的实施例中，所述轮胎转速信号可以由设置于所述轮胎的编码器获取。
在一些示例性的实施例中，使所述轮式装载机前进，以执行所述挖掘作业的步骤可以包括：在作业者未踩踏加速踏板的状态下增加发动机转速。
在一些示例性的实施例中，当发生所述轮胎打滑时，使所述铲斗上升的步骤可以包括：增加动臂缸的行程。
在一些示例性的实施例中，所述轮式装载机的控制方法还可以包括：当所述铲斗进入所述装载物后变速器的速度档位由2档减档至1档时，判断为所述挖掘作业的进入时间点。
在一些示例性的实施例中，所述轮式装载机的控制方法还可以包括：当所述铲斗的角度为最大收回状态时，结束所述自动挖掘作业模式。
用于达成所述本发明的另一课题的一些示例性的实施例的轮式装载机的控制系统包括：多个传感器，其分别安装于发动机及由所述发动机驱动的作业装置和行驶装置，并用于检测判断轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号；控制装置，其用于输出用于执行所述轮式装载机的自动挖掘作业模式的控制信号，并对从所述传感器接收的信号执行已学习的预测算法来判断是否发生所述轮胎打滑，并输出用于将所述轮胎打滑消除至期望的值以内的第一轮胎打滑消除控制信号及第二轮胎打滑消除控制信号；发动机控制装置，其用于根据所述第一轮胎打滑消除控制信号来降低所述发动机的转速；以及作业控制装置，其用于根据所述第二轮胎打滑消除控制信号使所述轮式装载机的铲斗上升。
在一些示例性的实施例中，所述控制装置可以包括：数据接收部，其用于接收来自所述传感器的信号；判断部，其用于对所述信号执行神经网络算法来判断是否发生所述轮胎打滑；以及输出部，其用于将所述第一轮胎打滑消除控制信号及第二轮胎打滑消除控制信号分别输出至所述发动机控制装置及所述作业控制装置。
在一些示例性的实施例中，所述传感器可以包括用于获取计算所述轮胎的驱动力所需要的信号的第一组传感器和用于获取计算所述铲斗的挖掘力所需要的信号的第二组传感器。
在一些示例性的实施例中，所述第一组传感器可以包括发动机转速传感器、扭矩转换器的涡轮转速检测传感器、变速器的速度档位检测传感器、车速检测传感器及轮胎转速检测传感器，所述第二组传感器可以包括动臂角度传感器、铲斗角度传感器及动臂缸的压力传感器。
在一些示例性的实施例中，所述轮胎转速检测传感器可以包括设置于所述轮胎的编码器。
在一些示例性的实施例中，所述控制装置可以控制为，在进入所述自动挖掘作业模式时，在作业者未踩踏加速踏板的状态下，向所述发动机控制装置输出具有已设定的增加比率值的加速踏板输出信号来增加发动机转速。
在一些示例性的实施例中，所述第一轮胎打滑消除控制信号可以包括具有已设定的减少比率值的加速踏板输出信号。
在一些示例性的实施例中，所述第二轮胎打滑消除控制信号可以包括用于增加动臂缸的行程的先导压力信号。
在一些示例性的实施例中，当所述铲斗进入所述装载物后变速器的速度档位由2档减档至1档时，所述控制装置可以判断为所述自动挖掘作业模式的进入时间点。
在一些示例性的实施例中，当所述铲斗的角度为最大收回状态时，所述控制装置可以判断为所述自动挖掘作业模式的结束时间点。
发明的效果
根据一些示例性的实施例，可以控制为，在进入自动挖掘作业模式时，在作业者未踩踏加速踏板的状态下，使所述轮式装载机加速来执行自动挖掘作业。此外，可以对从安装在所述轮式装载机的传感器接收的信号使用诸如神经网络算法的已学习的预测算法来判断所述轮式装载机的轮胎打滑，当发生所述轮胎打滑时，可以降低发动机转速并使铲斗上升来将所述轮胎打滑消除至期望的范围以内。
从而，可以利用根据装载物的种类和状态发生变化的挖掘力和驱动力，并利用人工神经网络算法执行实时装备控制来实现完全的自动挖掘功能。由此，可以防止轮胎的过度滑动导致轮胎寿命缩短，并与驾驶员的熟练度无关地通过优化的挖掘轨迹控制来提高生产性。
但是，本发明的效果不限于上面提及的效果，可以在不脱离本发明的思想和领域的范围内被多样地扩展。
附图说明
图1是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的侧面图。
图2是示出图1的轮式装载机的控制系统的框图。
图3是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的控制系统的框图。
图4是示出图3的控制装置的框图。
图5是示出图4的轮胎打滑判断部的个别神经网络回路的图。
图6是示出图5的个别神经网络回路的各层中的信号传递数式的图。
图7是示出基于从图3的控制装置输入至发动机控制装置的加速踏板输出信号的轮胎的牵引力的图表。
图8是示出基于从图3的控制装置输入至作业控制装置的先导压力信号的铲斗的高度的图表。
图9是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的控制方法的顺序图。
图10是示出一些示例性的实施例的自动挖掘作业模式的进入时间点的图。
图11是示出一些示例性的实施例的自动挖掘作业模式时的轮胎驱动力和铲斗挖掘力的图表。
符号说明
10：轮式装载机，12：前方车体，14：后方车体，20：动臂，22：动臂缸，30：铲斗，32：铲斗缸，34：倾斜斗杆，40：驾驶室，50：发动机舱，100：发动机，102：燃料喷射装置，104：发动机转速传感器，110：齿轮组，120：扭矩转换器，122：涡轮转速检测传感器，130：变速器，132：车速检测传感器，140：变速器控制装置，142：行驶踏板，143：行驶踏板检测传感器，146：操作杆，150：螺旋桨轴，152、154：轴，160：前方轮，162：后方轮，200：液压泵，202：液压管线，204：压力传感器，210：动臂控制阀，212：铲斗控制阀，222：动臂缸压力传感器，224：动臂角度传感器，234：铲斗角度传感器，300：控制装置，310：数据接收部，320：判断部，330：输出部，400：发动机控制装置。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
在本发明的各图中，为了本发明的清楚性，结构物的尺寸比实际放大而图示。
在本发明中，第一、第二等术语可以用于说明多种构成要素，但这些构成要素不应为这些术语所限定。这些术语仅用于区分一个构成要素与其他构成要素的目的。
本发明中使用的术语仅为说明特定的实施例而使用，并不意图限定本发明。除非上下文中明确不同地定义，单数的表述包括复数的表述。在本申请中，“包括”或“具有”等术语应理解为用于指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或这些的组合的存在，而不是预先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或这些的组合的存在或可附加性。
对于本文所公开的本发明的实施例，特定的结构性乃至功能性说明只是以用于说明本发明的实施例的目的例示的，本发明的实施例可以被实施为多种形态，不应解释为限于本文中说明的实施例。
本发明可以追加多样的变更，且可以具有多种形态，一些特定实施例将例示于附图，并在本文中进行详细说明。但是，这并不意图将本发明限定于特定的公开形态，而是应理解为包括落入本发明的思想及技术范围内的所有变更、均等物乃至替代物。
图1是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的侧面图。图2是示出图1的轮式装载机的控制系统的框图。
参照图1和图2，轮式装载机10可以包括能够相互旋转地连接的前方车体12及后方车体14。前方车体12可以包括作业装置及前方轮160。后方车体14可以包括驾驶室40、发动机舱50及后方轮162。
所述作业装置可以包括动臂20及铲斗30。动臂20可以以能够自由旋转的方式贴设于前方车体12，铲斗30可以以能够自由旋转的方式贴设于动臂20的一端部。动臂20可以通过一对动臂缸22连接于前方车体12，动臂20可以通过动臂缸22的驱动向上下方向旋转。倾斜斗杆34可以以能够自由旋转的方式贴设于动臂20的几近中心部上，倾斜斗杆34的一端部可以与前方车体12通过一对铲斗缸32连接，通过倾斜杆连接于倾斜斗杆34的另一端部的铲斗30可以通过铲斗缸32的驱动向上下方向旋转(倾卸或收回)。
此外，前方车体12和后方车体14通过中心销16能够旋转地连接，通过转向缸(未图示)的伸缩，可以使前方车体12相对于后方车体14左右曲折。
可以在后方车体14搭载用于使轮式装载机10行驶的行驶装置。发动机100可以配置于发动机舱50内，并向所述行驶装置供应输出功率。所述行驶装置可以包括扭矩转换器120、变速器130、螺旋桨轴150、轴152、154等。发动机100的输出功率通过扭矩转换器120、变速器130、螺旋桨轴150及轴152、154被传递至前方轮160及后方轮162，使得轮式装载机10进行行驶。
具体地，发动机100的输出功率可以通过扭矩转换器120被传递至变速器130。扭矩转换器120的输入轴可以连接于发动机100的输出轴，扭矩转换器120的输出轴可以连接于变速器130。扭矩转换器120可以是具有叶轮、涡轮及定子的流体离合器装置。变速器130可以包括使速度档位在第一速至第四速之间变速的液压离合器，扭矩转换器120的所述输出轴的旋转可以通过变速器130进行变速。变速后的旋转可以通过螺旋桨轴150及轴152、154被传递至前方轮160及后方轮162，使得所述轮式装载机可以行驶。
扭矩转换器120可以具有增加相对于输入扭矩的输出扭矩的功能，即，能够使扭矩比为1以上的功能。扭矩比随扭矩转换器速度比e(＝Nt/Ni)增加而减少，所述扭矩转换器速度比e是扭矩转换器120的所述输入轴的转速Ni和所述输出轴的转速Nt的比。例如，在发动机转速恒定的状态下，当行驶过程中行驶负荷变大时，扭矩转换器120的所述输出轴的转速，即，车速下降，且扭矩转换器速度比变小。此时，扭矩比增加，因而可以以更大的行驶驱动力进行行驶。
变速器130可以包括前进用液压离合器、后退用液压离合器及第一速度至第四速用液压离合器。各个所述液压离合器可以利用通过变速器控制装置140(TCU)供应的压油(离合器压力)结合或分离。即，若供应至所述液压离合器的离合器压力增加，则所述液压离合器可以结合，若所述离合器压力减少，则所述液压离合器可以分离。
当行驶负荷下降，且扭矩转换器速度比e增加而成为已设定值eu以上时，速度档位被加1档。反之，当行驶负荷升高，且扭矩转换器速度比e成为已设定值ed以下时，速度档位被减1档。
可以在后方车体14搭载用于向所述作业装置的动臂缸22及铲斗缸32供应压油的可变容量型液压泵200。可变容量型液压泵200可以通过来自发动机100的输出功率的一部分进行驱动。例如，发动机100的输出可以通过设置于动机100与扭矩转换器120之间的齿轮组110之类的动力传动装置PTO来驱动作业装置用液压泵200和转向用液压泵(未图示)。
可以在可变容量型液压泵200连接泵控制装置，并通过所述泵控制装置控制可变容量型液压泵200的排出油量。可以在液压泵200的液压回路上设置诸如动臂控制阀210和铲斗控制阀212的主控制阀MCV。液压泵200的排出油可以通过设置于主控制阀MCV的前端的液压管线202的动臂控制阀210及铲斗控制阀212被供应至动臂缸22及铲斗缸32。主控制阀MCV可以根据基于所述操作杆的操作输入的先导压力信号来向动臂缸22及铲斗缸32供应从液压泵200排出的工作油。由此，动臂20及铲斗30可以通过从液压泵200排出的工作油的液压进行驱动。
可以在驾驶室40内具备驾驶操作装置。所述驾驶操作装置可以包括行驶踏板142、制动踏板、以及用于启动FNR行驶控制手柄、动臂缸22、铲斗缸32之类的缸的操作杆146。
如上所述，轮式装载机10可以包括用于利用发动机100的输出通过动力传动装置PTO驱动所述行驶装置的行驶系统用于驱动动臂20和铲斗30之类的作业装置的液压装置系统。
此外，可以在后方车体14搭载作为所述车辆控制装置VCU的一部分或单独的控制器的轮式装载机10的控制装置300。控制装置300可以包括具有执行程序的CPU、存储器之类的存储装置、以及除此之外的外围电路等的运算处理装置。
控制装置300可以从安装于轮式装载机10的多样的传感器接收信号。例如，控制装置300可以连接于检测发动机转速的发动机转速传感器104、检测行驶踏板142的操作量的行驶踏板检测传感器143、检测所述制动踏板的操作量的制动踏板检测传感器、用于检测变速器130的速度档位的速度档位检测传感器、检测对前进F、中立N及后退R进行选择的FNR控制手柄的操作位置的FNR控制手柄位置检测传感器。控制装置300可以通过连接于发动机转速传感器104及行驶踏板传感器143的发动机控制装置ECU接收所述发动机转速信号及行驶踏板信号。此外，控制装置300可以通过变速器控制装置140(TCU)来接收所述变速器的速度档位信号。
此外，控制装置300可以连接于用于检测扭矩转换器120的涡轮转速的涡轮转速检测传感器122、检测变速器130的输出轴的转速，即车速v的车速检测传感器132、以及检测轮胎的转速的轮胎转速检测传感器170、172。轮胎转速检测传感器170、172可以包括设置于轮胎的编码器。不同于此，控制装置300可以连接于安装在轮式装载机10的GPS接收机，并检测当前车辆的速度信号。
此外，控制装置300可以连接于设置于主控制阀MCV前端的液压管线202并检测液压泵200的排出压力的压力传感器204、以及检测动臂缸22的头侧压力的动臂缸压力传感器222。此外，控制装置300可以连接于检测动臂20的旋转角度的动臂角度传感器224、以及检测铲斗30的旋转角度的铲斗角度传感器234。
如图1和图2所图示，由安装于轮式装载机10的传感器检测到的信号可以被输入至控制装置300。如后述，控制装置300可以在从安装在轮式装载机10的传感器接收的信号中选择特定信号，并执行诸如神经网络算法的已学习的预测算法来判断轮式装载机10的轮胎打滑与否。进一步地，控制装置300可以连接于发动机控制装置ECU、变速器控制装置140(TCU)、所述泵控制装置等并输出控制信号，且可以基于所述轮胎打滑选择性地控制轮式装载机10的所述行驶装置及所述作业装置。
下面对所述轮式装载机的控制系统进行说明。
图3是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的控制系统的框图。图4是示出图3的控制装置的框图。图5是示出图4的轮胎打滑判断部的个别神经网络回路的图。图6是示出图5的个别神经网络回路的各层中的信号传递数式的图。图7是示出基于从图3的控制装置输入至发动机控制装置的加速踏板输出信号的轮胎的牵引力的图表。图8是示出基于从图3的控制装置输入至作业控制装置的先导压力信号的铲斗的高度的图表。
参照图3至图8，轮式装载机的控制系统可以包括多个传感器、用于执行自动挖掘作业模式的控制装置300、行驶装置控制装置及作业控制装置。
所述传感器可以分别安装于发动机100、所述作业装置及所述行驶装置，并检测表示轮式装载机的状态信息的信号。具体地，所述轮式装载机的控制系统可以包括用于检测计算轮式装载机10的轮胎驱动力所需要的信号的第一组传感器和用于检测计算铲斗挖掘力所需要的信号的第二组传感器。
例如，所述第一组传感器可以包括发动机转速传感器104、涡轮转速检测传感器122、所述变速器的速度档位检测传感器、车速检测传感器132、轮胎转速检测传感器等。所述第二组传感器可以包括动臂角度传感器224、铲斗角度传感器234、动臂缸压力传感器222等。
控制装置300可以包括数据接收部310、判断部320及输出部330。
数据接收部310可以接收来自所述传感器的信号。此外，数据接收部310可以从选择部302接收自动挖掘作业模式选择信号。当作业者通过选择部302选择所述自动挖掘作业模式时，选择部302可以将所述自动挖掘作业模式选择信号输出至控制装置300。此外，作业者可以通过选择部302设定所述自动挖掘作业模式的详细作业条件。所述详细作业条件可以包括挖掘作业量、挖掘作业速度、轮胎打滑的容许范围等。
判断部320可以判断所述自动挖掘作业模式的进入及结束时间点。判断部320可以将铲斗30进入装载物时的时间点判断为所述自动挖掘作业模式的进入时间点。当铲斗30钻入所述装载物，通过反力向所述行驶装置施加负荷，且变速器130的速度档位被减档至1档时，可以判断为所述自动挖掘作业模式的进入时间点。当铲斗30的角度为最大收回状态时，可以判断为所述自动挖掘作业模式的结束时间点。
此外，判断部320可以包括能够对所述信号执行神经网络(Neural Network)算法来判断是否发生所述轮胎打滑的神经网络回路。
如图5和图6所图示，所述神经网络回路可以具有多层感知机(Multi LayerPerceptron)结构，所述多层感知机(Multi Layer Perceptron)结构具有多层输入层(input layer)、隐藏层(hidden layer)及输出层(output layer)。神经元可以排列于各层，各层的神经元可以通过连接权重值连接。即，输入数据可以被输入至所述输入层的神经元，并通过所述隐藏层被传递至所述输出层。
所述神经网络算法中的学习可以是调整各节点间的权重值，以使通过基于特定输入(实际测量数据)的神经网络算法导出的输出值与期望值的误差最小化的过程。例如，可以通过反向传播(back propagation)学习方法学习所述神经网络回路的神经网络算法。从而，轮胎打滑判断部320的所述神经网络回路可以利用各自的按个别神经网络判断部预先收集的数据来调节连接输入层、隐藏层、输出层的权重值来建立作为预测模型的神经网络算法。
在一些示例性的实施例中，可以积累从所述第一组传感器及所述第二组传感器获取的数据，以用作学习数据。例如，可以基于由安装在所述轮胎的外部编码器170、172测量的轮胎转速来记录轮胎打滑瞬间，并积累轮胎打滑发生数据，以用作学习数据。轮式装载机10的GSP速度，所述轮胎的驱动力(tractive force)，铲斗30的挖掘力(breakout force)，来自发动机控制装置400的加速踏板值等可以用作所述轮胎打滑判断的监督学习数据。作为一例，当尽管在所述轮胎驱动力大于已设定的值，且加速踏板信号值不减少的(不具有负变化率的)状态下所述轮胎驱动力减小规定水准以上时的数据可以用作所述轮胎打滑判断的监督学习数据。此外，当所述铲斗挖掘力增加且所述轮胎转速增加时的数据可以用作所述轮胎打滑判断的监督学习数据。可以通过监督学习来决定人工神经网络逻辑的传感器信号权重值，并从传感器信号判断所述轮胎打滑。输出部330可以分别输出用于所述自动挖掘作业模式的自动挖掘作业模式控制信号及用于将所述轮胎打滑消除至期望的值以内的第一轮胎打滑消除控制信号、第二轮胎打滑消除控制信号。
所述自动挖掘作业模式控制信号可以包括具有已设定的增加比率值的加速踏板输出信号。输出部330可以在进入所述自动挖掘作业模式时向发动机控制装置400输出所述自动挖掘作业模式控制信号。在作业者未踩踏加速踏板的状态下，发动机控制装置400可以根据所述自动挖掘作业模式控制信号控制燃料喷射装置102来增加发动机转速。
所述第一轮胎打滑消除控制信号可以包括具有已设定的减少比率值的加速踏板输出信号。当发生所述轮胎打滑时，输出部330可以向发动机控制装置400输出所述加速踏板输出信号。发动机控制装置400可以根据所述加速踏板输出信号控制燃料喷射装置102来降低所述发动机转速。
所述第二轮胎打滑消除控制信号可以包括用于增加动臂缸22的行程的先导压力信号。当发生所述轮胎打滑时，输出部330可以将所述先导压力信号输出至所述作业控制装置，即主控制阀MCV的动臂控制阀210。动臂控制阀210可以根据所述先导压力信号来增加动臂缸210的行程。由此，可以增加铲斗30的高度。
控制装置300还可以包括存储部。所述存储部可以存储为了进行诸如在判断部320执行的预测模型的学习、神经网络算法执行等的运算而需要的数据、在输出部330决定所述控制信号所需要的控制图等。
如图7所图示，基于所述具有已设定的减少比率值的加速踏板输出信号，燃料喷射量减少，随之，发动机转速也下降。在这种情况下，基于加速踏板减少率％，轮胎的牵引力减小(A点处→B点处)。随着所述轮胎的牵引力减小，可以消除所述轮胎打滑。
如图8所图示，基于所述先导压力信号，动臂缸22的行程增加，随之，铲斗30的高度上升。在这种情况下，基于动臂缸22的行程增加率，铲斗30的高度增加(C点处→D点处)。铲斗30向上提升所述装载物，使得施加于所述轮胎的荷重增加，由此可以消除所述轮胎打滑。
如上所述，轮式装载机的控制装置300可以控制为，在进入所述自动挖掘作业模式时，在作业者未踩踏加速踏板的状态下使轮式装载机10来执行自动挖掘作业。此外，轮式装载机的控制装置300可以对从安装在轮式装载机10的传感器接收的信号使用诸如神经网络算法的已学习的预测算法来判断轮式装载机10的轮胎打滑，当发生了所述轮胎打滑时，轮式装载机的控制装置300可以降低发动机转速并使铲斗30上升来消除所述轮胎打滑。
轮式装载机的控制装置300可以利用根据装载物的种类和状态发生变化的挖掘力和驱动力，并利用人工神经网络算法学习发生轮胎打滑的数据来调节装备传感器信号的判断权重值，并执行实时装备控制来实现完全的自动挖掘功能。此外，可以防止轮胎的过度滑动导致轮胎寿命缩短，且可以与驾驶员的熟练度无关地通过优化的挖掘轨迹控制来提高生产性。
下面对利用图3的轮式装载机的控制装置来控制轮式装载机的方法进行说明。
图9是示出一些示例性的实施例的轮式装载机的控制方法的顺序图。图10是示出一些示例性的实施例的自动挖掘作业模式的进入时间点的图。图11是示出一些示例性的实施例的自动挖掘作业模式时的轮胎驱动力和铲斗挖掘力的图表。
参照图1、图2、图3及图9至图11，首先，可以判断自动挖掘作业模式的进入时间点(S100)，并在进入所述自动挖掘作业模式时使轮式装载机10加速来执行挖掘作业(S110)。
在一些示例性的实施例中，当作业者通过选择部302选择自动挖掘作业模式时，可以将铲斗30进入装载物时的时间点判断为自动挖掘作业模式的进入时间点。
如图10(a)所示，可以使轮式装载机10前进来开始进入装载物M。铲斗30的底面的角度可以维持与地面水平，并使动臂20下降，以使其以铲斗30底面接近所述地面的方式进行动作。接着，如图10(b)所示，当铲斗30钻入装载物，通过其反力向行驶装置施加负荷时，变速器130的速度档位可以由2档减档至1档。可以将该时间点判断为所述自动挖掘作业模式的进入时间点。
接着，当进入所述自动挖掘作业模式时，可以使轮式装载机10加速来执行自动挖掘作业。
例如，当进入所述自动挖掘作业模式时，控制装置300可以向发动机控制装置400输出自动挖掘模式控制信号。所述自动挖掘模式控制信号可以包括具有已设定的增加比率值的加速踏板输出信号。即使在作业者未踩踏加速踏板的状态下，发动机控制装置400仍能够根据所述加速踏板输出信号控制燃料喷射装置102来增加发动机转速。
之后，可以在所述自动挖掘作业的期间执行已学习的预测算法来判断是否发生轮式装载机10的轮胎打滑(S120)。
在一些示例性的实施例中，可以在所述自动挖掘作业的期间获取判断轮式装载机10的所述轮胎打滑所需要的信号。可以获取计算所述轮胎的驱动力所需要的第一组信号，并获取计算铲斗30的挖掘力所需要的第二组信号。所述第一组信号可以包括发动机转速信号、扭矩转换器的涡轮转速信号、变速器的速度档位信号、车辆速度信号及轮胎转速信号。所述第二组信号可以包括动臂缸的行程信号、铲斗缸的行程信号及所述动臂缸的压力信号。
可以积累从所述第一组传感器及所述第二组传感器获取的数据并用作学习数据。例如，可以记录由安装在所述轮胎的外部编码器170、172测量的轮胎打滑瞬间并作为轮胎打滑发生数据积累，以用作学习数据。轮式装载机10的GSP速度、所述轮胎的驱动力(tractive force)、铲斗30的挖掘力(breakout force)、来自发动机控制装置400的加速踏板值等可以用作所述轮胎打滑判断的监督学习数据。可以通过监督学习决定人工神经网络逻辑的传感器信号权重值，并从传感器信号判断所述轮胎打滑。
之后，当发生所述轮胎打滑时，可以使轮式装载机10减速，直至所述轮胎打滑被消除至期望的值以内，并使铲斗30上升(S130)。
例如，当发生所述轮胎打滑时，控制装置300可以向发动机控制装置400输出第一轮胎打滑消除控制信号。所述第一轮胎打滑消除控制信号可以包括具有已设定的减少比率值的加速踏板输出信号。发动机控制装置400可以根据所述加速踏板输出信号控制燃料喷射装置102来降低发动机转速。
基于具有所述已设定的减少比率值的加速踏板输出信号，燃料喷射量减少，随之，发动机转速也下降。在这种情况下，基于所述加速踏板减少率，轮胎的牵引力减小，从而能够消除所述轮胎打滑。
此外，当发生所述轮胎打滑时，控制装置300可以将第二轮胎打滑消除控制信号输出至所述作业控制装置，即，主控制阀MCV的动臂控制阀210。所述第二轮胎打滑消除控制信号可以包括用于增加动臂缸22的行程的先导压力信号。动臂控制阀210可以根据所述先导压力信号来增加动臂缸210的行程。从而，可以增加铲斗30的高度。
根据所述先导压力信号，动臂缸22的行程增加，随之，铲斗30的高度上升。在这种情况下，基于动臂缸22的行程增加率，铲斗30的高度可以增加。铲斗30向上抬升所述装载物，使得施加于所述轮胎的荷重增加，从而可以消除所述轮胎打滑。
如图11所图示，图表G1可以表示轮胎驱动力，图表G2可以表示铲斗挖掘力，图表G3和G4可以表示左侧轮和右侧轮的速度。在轮胎打滑区间，可能发生如下现象，即，随着所述轮胎驱动力减小，轮式装载机10的GPS速度恒定或减少，而轮胎的速度(轮速)随着快速振动而增加。此时，若降低发动机转速并使动臂20上升来增加所述铲斗挖掘力，则在所述轮胎驱动力与所述铲斗挖掘力变得一致的时间点之后，随着与地面的摩擦力增大，轮胎打滑现象消失，从而驱动力重新增加，且使挖掘动作可以顺畅地进行。
之后，当所述轮胎打滑被消除时，可以铲斗30沿已设定的自动挖掘轨迹移动，并结束所述自动挖掘作业模式。
例如，当所述轮胎打滑被消除时，控制装置300可以向发动机控制装置400及所述作业控制装置输出自动挖掘模式控制信号。从而，可以分别控制动臂缸22和铲斗缸32的行程来控制为使铲斗30的末端沿具有最佳效率的既定的挖掘轨迹。
接着，当轮式装载机10挖掘的同时前进，且铲斗30的角度为最大收回状态时，可以结束所述自动挖掘作业模式。
尽管上面参照本发明的实施例进行了说明，但本领域技术人员可以理解在不脱离下面的权利要求书中记载的本发明的思想及领域的范围内可以多样地修改和变更本发明。
Claims (19)
1.一种轮式装载机的控制方法，其特征在于，包括：
使轮式装载机前进以使铲斗进入装载物来执行挖掘作业；
在所述挖掘作业期间，获取判断所述轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号；
对所述信号执行已学习的预测算法来判断是否发生所述轮胎打滑；
当发生所述轮胎打滑时，降低发动机转速，直至所述轮胎打滑被消除，并使所述铲斗上升；以及
当所述轮胎打滑被消除时，使所述铲斗沿已设定的自动挖掘轨迹移动。
2.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
执行所述已学习的预测算法的步骤包括：
执行将关于轮胎驱动力和铲斗的挖掘力的数据用作用于预测所述轮胎打滑的学习数据来进行训练的算法。
3.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
获取判断所述轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号的步骤包括：
获取计算所述轮胎的驱动力所需要的第一组信号；以及
获取计算所述铲斗的挖掘力所需要的第二组信号。
4.根据权利要求3所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
所述第一组信号包括发动机转速信号、扭矩转换器的涡轮转速信号、变速器的速度档位信号、车辆速度信号及轮胎转速信号，
所述第二组信号包括动臂缸的行程信号、铲斗缸的行程信号及所述动臂缸的压力信号。
5.根据权利要求4所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
所述轮胎转速信号由设置于所述轮胎的编码器获取。
6.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
使所述轮式装载机前进，以执行所述挖掘作业的步骤包括：在作业者未踩踏加速踏板的状态下增加发动机转速。
7.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，
当发生所述轮胎打滑时，使所述铲斗上升的步骤包括：增加动臂缸的行程。
8.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述铲斗进入所述装载物后变速器的速度档位由2档减档至1档时，判断为所述挖掘作业的进入时间点。
9.根据权利要求1所述的轮式装载机的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述铲斗的角度为最大收回状态时，结束所述自动挖掘作业模式。
10.一种轮式装载机的控制系统，其特征在于，包括：
多个传感器，其分别安装于发动机及由所述发动机驱动的作业装置和行驶装置，并用于检测判断轮式装载机的轮胎打滑所需要的信号；
控制装置，其用于输出用于执行所述轮式装载机的自动挖掘作业模式的控制信号，并对从所述传感器接收的信号执行已学习的预测算法来判断是否发生所述轮胎打滑，并输出用于将所述轮胎打滑消除至期望的值以内的第一轮胎打滑消除控制信号及第二轮胎打滑消除控制信号；
发动机控制装置，其用于根据所述第一轮胎打滑消除控制信号来降低所述发动机的转速；以及
作业控制装置，其用于根据所述第二轮胎打滑消除控制信号使所述轮式装载机的铲斗上升。
11.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述控制装置包括：
数据接收部，其用于接收来自所述传感器的信号；
判断部，其用于对所述信号执行神经网络算法来判断是否发生所述轮胎打滑；以及
输出部，其用于将所述第一轮胎打滑消除控制信号及第二轮胎打滑消除控制信号分别输出至所述发动机控制装置及所述作业控制装置。
12.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述传感器包括用于获取计算所述轮胎的驱动力所需要的信号的第一组传感器和用于获取计算所述铲斗的挖掘力所需要的信号的第二组传感器。
13.根据权利要求12所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述第一组传感器包括发动机转速传感器、扭矩转换器的涡轮转速检测传感器、变速器的速度档位检测传感器、车速检测传感器及轮胎转速检测传感器，
所述第二组传感器包括动臂角度传感器、铲斗角度传感器及动臂缸的压力传感器。
14.根据权利要求13所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述轮胎转速检测传感器包括设置于所述轮胎的编码器。
15.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述控制装置控制为，在进入所述自动挖掘作业模式时，在作业者未踩踏加速踏板的状态下，向所述发动机控制装置输出具有已设定的增加比率值的加速踏板输出信号来增加发动机转速。
16.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述第一轮胎打滑消除控制信号包括具有已设定的减少比率值的加速踏板输出信号。
17.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
所述第二轮胎打滑消除控制信号包括用于增加动臂缸的行程的先导压力信号。
18.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
当所述铲斗进入所述装载物后变速器的速度档位由2档减档至1档时，所述控制装置判断为所述自动挖掘作业模式的进入时间点。
19.根据权利要求10所述的轮式装载机的控制系统，其特征在于，
当所述铲斗的角度为最大收回状态时，所述控制装置判断为所述自动挖掘作业模式的结束时间点。
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