CN111857124A - 用于机器控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括接收指示第一工地计划的信息,确定沿工作表面延伸的行进路径,使移动机器横穿行进路径,以及从移动机器的传感器接收与工作表面相关联的第一传感器信息。该方法还包括至少部分地基于第一传感器信息生成第二工地计划,以及向从机提供指令,指令在由从机的控制器执行时,使从机的控制器控制从机执行第二工地计划的至少一部分。该方法还包括接收由移动机器的传感器确定的第二传感器信息,以及至少部分地基于第二传感器信息生成安全度量和准确度度量中的至少一个。

Description

用于机器控制的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制机器的操作的系统。更具体地,本发明涉及一种被配置为至少部分地基于从自主或半自主主机接收的信息来控制从机的操作的系统。
背景技术
在铺路、建筑、采矿或其他这样的工地,可以使用一个或多个重型机器来修改工作表面。例如,在一些铺路工地中,可以使用挖掘机、冷刨机或其他这样的机器来移除工作表面的一部分(例如,顶层)以暴露铺路表面。在这样的示例中,一旦铺路表面暴露,一个或多个其他机器(例如,铺路机、压实机等)可用于在铺路表面上执行进一步的操作,直到在工地达到期望的结果。
由于许多工地的尺寸,在这样的工地操作的大量机器以及由这样的机器执行的操作的复杂性,可能难以协调这样的机器的活动。当自主或半自主机用于在工地执行各种操作时,该难度增加。例如,大型、重载、自主机可能难以在工地处开始操作之前确定工作表面的轮廓、边界和其他特性。结果,这样的机器可能由于在工地处遇到意外障碍物而易于损坏和/或失效。另外,虽然这样的机器可以使用机载传感器来识别布置在工作表面上的其他机器、工人或其他对象,但是相应传感器的视场可以至少部分地被输送机、吊臂、棒、工具和这样的机器的其他部件阻挡。结果,这样的传感器的有效性可能受到损害,从而增加了机器损坏的风险,并且可能使这样的对象受到损害。此外,由于大多数工地的恶劣条件,可能不希望在这样的机器上安装相对昂贵和精密的传感器,因为这样的传感器在这样的条件下可能容易损坏。
在美国专利第9,879,386号(以下简称’386专利)中描述了用于控制各种机器的示例性系统。特别地,’386专利描述了一种用于协调工地处的冷刨机和铺路机的操作的系统。在’395专利中描述的系统还包括可操作以生成指示冷刨机的位置的信号的传感器,与冷刨机相关联的生产监测系统,以及可操作以在冷刨机和铺路机之间交换信息的通信设备。然而,’386专利没有描述这样的示例,其中传感器可以用于确定工地的轮廓、边界和/或其它特性,以及工地处各种对象的存在和位置,而这些传感器的相应视场没有被至少部分地阻挡。此外,’386专利没有描述这样的示例,其中这样的传感器还可用于监测在所公开的工地处的机器的各种操作的性能。
本发明的示例性实施例旨在克服上述困难。
发明内容
在本发明的一方面,一种方法包括接收指示第一工地计划的信息,所述第一工地计划对应于具有工作表面的工地,至少部分地基于所述信息确定沿所述工作表面延伸的移动机器行进路径,使自主移动机器横穿所述移动机器行进路径,以及接收与所述工作表面相关联的第一传感器信息。在这样的示例中,当所述自主移动机器横穿所述移动机器行进路径时,所述第一传感器信息由所述自主移动机器的至少一个传感器确定。所述方法还包括至少部分地基于所述第一传感器信息生成第二工地计划,所述第二工地计划对应于所述工地和布置在所述工地的从机,并且向所述从机提供指令,当所述从机的控制器执行所述指令时,使所述从机的所述控制器控制所述从机执行所述第二工地计划的至少一部分。所述方法还包括接收由所述至少一个传感器确定的第二传感器信息,所述第二传感器信息指示所述从机在所述工地执行所述第二工地计划的所述至少一部分。该方法还包括至少部分地基于该第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个。
在本发明的另一方面,一种系统包括具有至少一个传感器的自主移动机器,与所述至少一个传感器通信的第一控制器,以及经由网络与所述第一控制器通信的从机。该第一控制器被配置为接收与工地的工作表面相关联的第一传感器信息,其中当该自主移动机器横穿由该工作表面限定的移动机器行进路径时,该第一传感器信息由该至少一个传感器确定,以及至少部分地基于该第一传感器信息来生成工地计划。该第一控制器还被配置为向该从机提供指令,当由该从机的第二控制器执行时,该指令致使该第二控制器控制该从机执行该工地计划的至少一部分。所述第一控制器进一步配置为接收由所述至少一个传感器确定的第二传感器信息,所述第二传感器信息指示所述从机在所述工地执行所述工地计划的所述至少一部分。该第一控制器还被配置为至少部分地基于该第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个。
在本发明的又另一个方面,一种自主移动机器包括第一控制器,与该第一控制器通信的通信设备,以及与该第一控制器通信的至少一个传感器。在这样的示例中,第一控制器配置为接收与工地的工作表面相关联的第一传感器信息,其中当自主移动机器横穿由工作表面限定的移动机器行进路径时,第一传感器信息由至少一个传感器确定。该第一控制器还被配置为至少部分地基于该第一传感器信息来生成工地计划,并且使用该通信设备并且经由网络向布置在该工地处的从机提供第一指令,其中当该第一指令由该从机的第二控制器执行时,第一指令使第二控制器控制从机执行工地计划的至少一部分。所述第一控制器进一步配置为接收由所述至少一个传感器确定的第二传感器信息,所述第二传感器信息指示所述从机在所述工地执行所述工地计划的所述至少一部分。该第一控制器还被配置为至少部分地基于该第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个,并且至少部分地基于该安全度量和准确度度量中的该至少一个来向该从机提供第二指令,该第一控制器使用该通信设备并且经由该网络来提供该第二指令。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的系统(例如,铺路系统)的透视图。图1所示的示例性系统包括主机和若干从机。在进一步的示例中,这样的系统可以包括除了图1所示的机器和/或图1所示的机器之外的机器。
图2是根据本发明的示例性实施例的横穿工作表面的从机(例如,冷刨机)和主机(例如,移动机器)的示意图。
图3是本发明的示例性工地地图的示意图。
图4是描绘根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
图5是根据本发明的另一个示例性实施例的横穿工作表面的从机和主机的示意图。在图5所示的示例中,主机被定位成使得从机的至少一部分被布置在由主机承载的传感器的视场内。
具体实施方式
在所有附图中,尽可能使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。图1示出了本发明的示例性系统100(例如,示例性铺路系统)。示例性系统100包括至少一个机器,该至少一个机器被配置为用于一个或多个建筑、采矿、铣削、挖掘、拖运、压实、铺路或其他此类处理。具体地,如将在下面更详细地描述的,系统100可以包括从机和被配置为横穿从机前方的工作表面的一部分的单独的主机。该主机可以包括例如移动机器,该移动机器包括被配置为用于确定该工作表面的一个或多个特性的一个或多个传感器。该主机的该一个或多个传感器还可以被配置为例如确定布置在该工作表面上和/或至少部分地在该工作表面下方的一个或多个对象的存在和/或位置。如将在下面描述的,主机可以至少部分地基于从一个或多个传感器接收的传感器信息来生成工地计划,并且可以向控制器或对应于工地计划的从机的其他部件提供指令和/或其他信息。在这样的示例中,从机可以横穿从机行进路径,作用于工作表面的一部分和/或以其他方式修改工作表面的一部分,和/或以其他方式至少部分地基于从主机接收的指令和/或其他信息来执行工地计划的至少一部分。另外,主机的一个或多个传感器可用于监测从机的位置以及从机的工地计划的性能。作为这种控制方法的结果,可以避免从机与位于工地处的各种对象之间的接触,从而降低对从机造成损坏的风险,以及降低对这些对象造成损害和/或损坏的风险。另外,通过监测从机的进展,并且偶尔修改从机的操作以提高性能,可以提高系统100的效率。此外,因为所述一个或多个传感器布置在所述主机上而不是所述从机上,所以这样的传感器可以准确且有效地监测所述从机的位置、所述从机对所述工地计划的性能,和/或位于所述工地处的对象的存在或位置,而这些传感器的相应视场没有被阻挡。
参考图1,示例性系统100可以包括被配置来从主机接收操作指令的一个或多个从机。如在此所使用的,术语“从机”可以指示被配置为接收来自独立源(例如,来自主机)的指令并且响应于这些指令、根据这些指令和/或至少部分地基于这些指令进行操作的机器。如这里所使用的,术语“主机”可以指示被配置为接收传感器信息、指示工地计划的信息和/或与工地相关联的其他信息,以至少部分地基于这样的信息生成一个或多个指令,和/或向一个或多个从机提供指令(例如,操作指令)的机器。在此描述的从机中的一个或多个和/或在此描述的主机中的一个或多个可以包括操作员控制的机器、半自主机或完全自主机。除非另外指明,并且为了便于描述,示例性从机和主机将在下面被描述为包括完全自主机。另外,虽然图1所示的系统100被示出为包括铺路机、冷刨机、拖运卡车和/或其他机器的铺路系统,但是应当理解,在其他示例中,系统100可以包括建筑系统、采矿系统和/或任何其他这样的系统,并且在这样的示例中,系统100可以包括与图1所示的那些不同的机器(例如,轮式装载机、履带式拖拉机、推土机、反铲挖土机等)。
在图1的示例性实施例中,并且为了便于描述,示例性从机102可以包括铺路机,该铺路机被配置为用于道路或公路施工、停车场施工以及其他相关行业。这样的示例性从机102(例如,铺路机)可以包括被配置为用于放置加热的沥青、混凝土或类似材料的任何机器。如图1所示,这种示例性从机102可以包括被支撑在一组地面接合元件106上的牵引机部分104。牵引机部分104可以包括牵引机框架108以及用于驱动地面接合元件106的动力源110。虽然地面接合元件106示出为轮子,但是应当理解,地面接合元件106可以是任何其它类型的地面接合元件,例如连续履带等。动力源110可以是以化石燃料或混合燃料操作的传统内燃发动机,或由替代能量源提供动力的电动驱动器。从机102还可以包括用于储存铺路材料的料斗112。从机102可以进一步包括用于将铺路材料从料斗112输送到从机102的其他下游部件的输送机系统114。例如,从机102可以包括螺旋钻组件116,该螺旋钻组件116接收经由输送机系统114供给的铺路材料,并将铺路材料分配到铺路表面118上。这种铺路材料在图1中显示为项目120。在这样的例子中,螺旋钻组件116可以配置为基本上在从机102的整个宽度上分配铺路材料120。
从机102可以进一步包括牵引臂122,该牵引臂将高度可调节整平板部分124联接到牵引机部分104。牵引臂122可由液压致动器、电致动器(未示出)和/或根据应用要求的任何其它类型的致动器致动,并且升高或降低牵引臂122可导致整平板部分124的相应升高或降低。整平板部分124可包括一个或多个螺旋钻、辊和/或其它部件,其配置为辅助将铺路材料120铺展和/或压实成铺路表面118上的垫126。
如图1所示,操作员站128可联接到牵引机部分104。操作员站128可以包括用于操作从机102的控制台和/或其他杠杆或控制器。例如,控制台可以包括用于控制从机102的各种功能的控制接口。从机102还可以包括通信设备132。这样的通信设备132可以被配置为允许在从机102和系统100的各种其他机器之间无线传输多个信号、指令和/或信息。通信设备132还可以被配置为允许在从机102和一个或多个服务器、处理器、计算机,和/或其他控制器134、一个或多个平板电脑、计算机、蜂窝/无线电话、个人数字助理、移动设备或其他电子设备136,和/或控制系统130的其他部件之间无线传输多个信号、指令和/或信息。这样的控制系统130可以位于工地112。可替代地,控制系统130的一个或多个部件可以远离工地(例如,远程命令中心)。应当理解,控制系统130及其相应部件可以是系统100的一部分和/或以其他方式包括在系统100中。
例如,从机102的通信设备132可以包括传输器,该传输器被配置为向与在工地使用的另外的从机和/或主机相关联的一个或多个其他通信设备的接收器传输信号。在这样的示例中,每个通信设备132还可以包括被配置为接收这样的信号的接收器。在一些示例中,特定通信设备132的传输器和接收器可组合为收发器或其它此类部件。在本文描述的任何示例中,这样的通信设备132可以使得能够经由一个或多个网络138在系统100的部件之间进行通信。
控制器134可以是以逻辑方式操作以执行操作、执行控制算法、存储和取回数据以及其它期望操作的电子控制器。在本文描述的任何示例中,控制器134的功能可以是分布式的,使得在工地执行某些操作,而远程执行其他操作。例如,控制器134的一些操作可以在工地执行,例如通过一个或多个从机102(例如,在一个或多个铺路机、拖运卡车、冷刨机等上)和/或系统100的其他部件的控制器执行。控制器134可以包括或访问存储器、辅助存储设备、处理器和用于运行应用的任何其他部件。存储器和辅助存储设备可以是只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)或可由控制器134访问的集成电路的形式。各种其他电路也可以与控制器134相关联,例如电源电路、信号调节电路、驱动器电路和其他类型的电路。
控制器134可以是单个处理器或其他设备,或者可以包括被配置为控制系统100的各种功能和/或特征的多于一个的控制器或处理器。如在此所使用的,术语“控制器”在其最广泛的意义上意味着包括一个或多个控制器、处理器和/或微处理器,这些控制器、处理器和/或微处理器可以与系统100相关联,并且可以在控制系统100的部件(例如,机器)的各种功能和操作中协作。控制器134的功能可以在不考虑功能的情况下以硬件和/或软件实现。控制器134可以依赖于可以存储在控制器134的存储器中的与系统100的操作条件和操作环境有关的一个或多个数据图。这些数据映射中的每一个可以包括表格、图形和/或方程形式的数据的集合,以最大化系统100及其操作的性能和效率。
在此描述的一个或多个电子设备136可以包括例如监督日常铺路、采矿、建筑、挖掘,和/或工地处的其他操作的项目经理(例如,工长)的移动电话、膝上型计算机、台式计算机,和/或平板电脑。这样的电子设备136可以包括和/或可以被配置为访问一个或多个处理器、微处理器、存储器或其它部件。在这样的示例中,电子设备136可以具有与控制器134类似和/或相同的部件和/或功能。
网络138可以是局域网(“LAN”),诸如广域网(“WAN”)之类的大型网络,或者诸如因特网之类的网络集合。用于网络通信的协议,例如TCP/IP,可用于实现网络138。尽管本文中将实施例描述为使用例如因特网的网络138,但可实现经由存储卡、快闪存储器或其它便携式存储器设备传输信息的其它分配技术。网络138可以实现或利用包括多个通信标准中的任何通信标准的任何期望的系统或协议。期望的协议将允许在此描述的控制器134、电子设备136、各种通信设备132和/或系统100的任何其他期望的机器或部件之间的通信。可以由在此描述的系统100使用的无线通信系统或协议的示例包括无线个人局域网(诸如蓝牙RTM.(例如,IEEE 802.15))、局域网(诸如IEEE 802.11b或802.11g)、蜂窝网络,或用于数据传输的任何其他系统或协议。考虑了其它无线通信系统和配置。在一些情况下,可以直接在系统100的部件之间(例如,从机之间,和/或主机与一个或多个从机之间)传输和接收无线通信。在其它情况下,通信可被自动路由而不需要远程人员的重传输。
在示例性实施例中,系统100的一个或多个机器(例如,从机102)还可以包括位置传感器140,该位置传感器被配置为确定相应机器的位置和/或取向。在这样的实施例中,相应机器的通信设备132可配置为生成和/或传输指示这样的确定位置和/或取向的信号到例如控制器134、一个或多个电子设备136,和/或到系统100的其它相应机器。在一些示例中,相应机器的位置传感器140可包括和/或包含全球导航卫星系统(GNSS)或全球定位系统(GPS)的部件。或者,可利用通用全站仪(UTS)来定位机器的相应位置。在示例性实施例中,在此描述的一个或多个位置传感器140可以包括GPS接收器、传输器、收发器、激光棱镜和/或其他此类设备,并且位置传感器140可以与一个或多个GPS卫星142和/或UTS通信以确定位置传感器140连续地、基本上连续地或以各种时间间隔连接到的机器的相应位置。系统100的一个或多个其他机器也可以与一个或多个GPS卫星142和/或UTS通信,并且这样的GPS卫星140和/或UTS也可以被配置为确定这样的另外的机器的相应位置。在本文描述的任何示例中,由相应位置传感器140确定的机器位置可由控制器134、一个或多个电子设备136和/或系统100的其它部件使用,以协调本文描述的从机和/或系统100的其它部件的活动。例如,由各个位置传感器140确定的机器位置可以由控制器134、布置在工地的主机的控制器和/或系统100的其他部件使用,以确定由从机执行的一个或多个工地计划的进度(例如,准确度度量),从机与布置在工地的对象或人之间的接触概率(例如,安全度量),和/或其他参数。下面将更详细地描述这些控制方法。
从机102还可以包括控制器144,控制器144可操作地连接到通信设备132和/或从机102的其他部件和/或与通信设备132和/或从机102的其他部件通信。控制器144可以是单个控制器或一起工作以执行各种任务的多个控制器。控制器144可体现为单个或多个处理器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)和/或其它部件。控制器144可以被配置为至少部分地基于从系统100的一个或多个其他机器(例如,主机)接收的指令和/或其他信息、从从机102的操作员接收的操作信息、从GPS卫星142接收的一个或多个信号和/或其他信息来计算和/或以其他方式确定从机102的一个或多个行进路径和/或从机102的其他操作约束。例如,在从机102包括半自主机或完全自主机的示例中,控制器144可以被配置为控制从机102行进由控制器134和/或位于工地的主机的控制器生成的从机行进路径。在这样的示例中,控制器144还可以配置为根据工地计划,对应于工地计划的指令和/或从控制器134和/或从主机的控制器接收到的其他信息来控制从机102作用在铺路表面118和/或工地的其他工作表面上。
许多商业上可获得的处理器或微处理器可以被配置为执行控制器144的功能。各种已知电路可以与控制器144相关联,包括电源电路、信号调节电路、致动器驱动器电路(即,为螺线管、电动机或压电致动器供电的电路),以及通信电路。在一些实施例中,控制器144可以定位在从机102上,而在其他实施例中,控制器144可以定位在相对于从机102的非机载位置和/或远程位置。本发明在任何方面都不限于控制器144的类型或控制器144相对于从机102的定位。在本文描述的任何示例中,可以经由网络138和/或通信设备132接收由控制器144接收的位置信息、边界信息、行进路径、操作信息、设置、工地计划和/或任何其他指令或信息。
如图1所示,系统100还可以包括一个或多个另外的从机,并且还可以包括与每个从机通信的主机。例如,系统100还可以包括从机146(示为冷刨机)、从机148(示为拖运卡车)和主机150(示为漫游器或其他移动机器)中的至少一个。在本发明的持续期间,主机150可互换地称为“移动机器150”或“自主移动机器150”。
从机146可以包括控制器152,该控制器152与上面关于从机102描述的控制器144基本上类似和/或相同。在这样的示例中,从机146的控制器152可以经由网络138与从机102的控制器144通信。例如,从机146可以包括通信设备154,该通信设备154被配置为经由网络138向从机102的通信设备132发送信息和/或从从机102的通信设备132接收信息。通信设备154还可以被配置为从主机150的通信设备接收指令和/或其他信息,并且从机146的控制器152可以被配置为至少部分地基于这样的指令和/或信息来控制从机146的操作。
在从机146包括冷刨机或其他此类铺路机的示例中,从机146可以包括一个或多个转子156,该转子具有多个地面接合齿、钻头或其他部件,这些部件被配置为用于移除从机146所布置的工作表面158的道路、路面、沥青、混凝土、砾石、污垢、沙子或其他材料的至少一部分。例如,在本文所述的任何示例中,从机146可包括转子156,该转子156可通过从机146沿大致向下的方向(例如,沿方向Y’下降)下降到与工作表面158接触。在这样的示例中,从机146的转子156可以相对于从机146的框架159在顺时针和/或逆时针方向上旋转,因为转子156的相应的地面接合齿、钻头或其他部件接触工作表面158以去除其一部分并且显露铺路表面118。从机146还可以包括输送机系统160,该输送机系统连接到框架159,并且被配置为将工作表面158的移除部分从邻近转子156运输到从机148的床162(例如,运输到邻近从机146布置的拖运卡车的床162)。
如图1所示,从机146可进一步包括配置为确定从机146和/或其部件的位置的一个或多个GPS传感器或其他类似的位置传感器164。在示例性实施例中,连接到从机146的框架159的位置传感器164可以被配置为结合上述一个或多个GPS卫星142来确定GPS坐标(例如,经纬度坐标)、网格坐标、地图位置和/或指示从机146的位置的其他信息)。可以由从机146的控制器152、控制器134、电子设备136,以及和/或系统100的其他部件重复本文中关于从机146描述的任何处理,用于当从机146横穿沿着工作表面158延伸(例如,由其限定)的从机行进路径时,以得到指示从机146的当前位置的每组新的/更新的GPS坐标或其他信息。
从机146还可以包括操作员站166,并且操作员站166可以包括用于操作从机146的控制台和/或其他杠杆或控制器。在一些示例中,操作员站166可以基本上类似于以上关于从机102描述的操作员站128。例如,操作员站166的控制台可包括用于控制从机146的各种功能的控制接口。控制接口可以包括模拟、数字和/或触摸屏显示器,并且这样的控制接口可以被配置为例如显示以下的至少一部分:与从机146相关联的工作表面158和/或工地(通常行进路径)的地图,与要被从机146作用的工作表面158的一部分相关联的边界、中心线或其他信息,识别布置在区域和/或工作表面158上和/或至少部分在其下的对象的位置、大小和/或其他参数的工地地图,提供给从机146的操作员并与这些对象相关联的一个或多个警报、警告、请求或其他信息,和/或其他信息。控制接口还可以支持其他功能,包括例如与系统100的一个或多个其他机器共享各种操作数据。
继续参见图1,从机148(示出为示例性拖运卡车)可包括配置为将铺路材料120、工作表面158的移除部分和/或其它建筑材料运输到工地和从工地运输出来的任何公路或越野车辆。例如,类似于从机146和从机102,从机148可以包括一组车轮或其他接地元件,以及用于驱动接地元件的动力源。该动力源可以是在化石燃料或混合燃料上运行的常规内燃发动机,或由替代能量源提供动力的电动驱动器。如上所述,从机148可包括床162,该床162配置为接收从从机146移除的工作表面158的部分和/或输送铺路材料120。该从机148还可以包括多个液压缸或其他部件,这些液压缸或其他部件被配置为用于可控地升高和降低该床162以便于装载或卸载由该床162承载的材料。
另外,从机148可以包括通信设备170和位置传感器172。通信设备170可以与上述通信设备132、154基本上类似和/或相同,并且位置传感器172可以与上述位置传感器140、164基本上类似和/或相同。在一些示例中,通信设备170和/或位置传感器172可以可操作地和/或以其他方式连接到从机148的控制器(未示出)。在这样的示例中,从机148的控制器可以与上述控制器144、152基本上类似和/或相同。
移动机器150(系统100的示例主机)可以包括被配置为可控地横穿在此描述的从机102、146、148中的一个或多个之前的工作表面158的一部分的任何公路或越野车辆。例如,移动机器150可包括全地形车、漫游器或其它类似机器,其配置为沿着工作表面158并根据期望的移动机器行进路径进行多次行进。移动机器150可以包括一组轮子、履带或其他地面接合元件174,以及用于驱动地面接合元件174的动力源。该动力源可以是在化石燃料或混合燃料上运行的常规内燃发动机,或由替代能源(例如,电池、太阳能等)提供动力的电动驱动器。移动机器150还可以包括控制器176,并且移动机器150的控制器176可以与上述控制器144、152基本上类似和/或相同。另外,移动机器150可包括通信设备178和位置传感器180。通信设备178可以与上述通信设备132、154基本上类似和/或相同,并且位置传感器180可以与上述位置传感器140、164基本上类似和/或相同。在一些示例中,通信设备178和/或位置传感器180可以可操作地和/或以其他方式连接到移动机器150的控制器176。
在本文描述的任何实施例中,从机102、从机146、从机148、移动机器150和/或系统100的其他部件的相应控制器可操作以在手动模式、半自主模式和/或完全自主操作模式下控制系统100的相应部件。在示例性的完全自主操作模式中,系统100的相应部件的控制器可以在没有来自操作员的输入的情况下至少部分地控制系统100的部件的转向、速度、加速度、减速度、转子高度、转子速度、整平板操作和/或其他功能。在这样的示例中,并且如上所述,移动机器150可以包括自主移动机器150。在示例性半自主操作模式中,系统100的相应部件的控制器可以至少部分地在没有来自操作员的输入的情况下控制一个或多个这样的功能,但是在这样的操作模式中,操作员可以能够在执行这样的功能之前或期间辅助或覆盖来自控制器的指令。在示例手动操作模式中,操作员可以手动地控制这些功能的性能,但是可以调用系统100的相应部件的控制器来周期性地和/或临时地控制这些功能的性能(例如,根据“巡航控制”来控制系统100的部件的速度)。
如图1所示,移动机器150还可包括至少一个传感器182,传感器182配置为确定与工作表面158相关联的传感器信息。在这样的示例中,传感器182可以包括单个传感器,多个传感器或传感器阵列,并且每个相应的至少一个传感器182可以被配置为感测、捕获、检测和/或以其他方式确定与工作表面158相关联的相应传感器信息。在一些示例中,传感器182可以包括一个或多个数码相机、摄像机、热传感器,红外传感器或其他图像捕获设备。在一个示例性实施例中,传感器182可以包括图像捕获设备的阵列,该图像捕获设备被配置为当移动机器150横穿沿着工作表面158延伸的移动机器行进路径时感测、捕获、检测和/或以其他方式确定传感器信息,该传感器信息包括工作表面158的一个或多个视觉图像、热图像、红外图像和/或其他图像。这样的视觉图像可以包括例如静止图像、运动图像(例如,视频)、热图像,红外图像和/或其他图像)。在这样的示例中,控制器176可以被配置为接收由传感器182确定的传感器信息,并且识别和/或分类包括在这样的图像中的一个或多个对象。在这样的示例中,控制器176可以采用一个或多个对象识别算法或其他程序来辅助识别和/或分类这样的对象。另外的地或可选地,传感器182可以包括一个或多个磁传感器(例如,磁力计),其被配置为向工作表面158发射和/或以其他方式引导电磁场,并且确定由布置在该区域下方和/或工作表面158下方的对象引起的所发射的电磁场中的扰动。这样的磁性传感器可以被配置为确定这样的对象的存在,和/或确定工作表面158与这样的对象的表面(例如,侧表面、顶表面等)之间的距离。
此外,在一些示例中,传感器182可以包括一个或多个光检测和测距(下文中称为“LIDAR”)传感器、无线电检测和测距(下文中称为“RADAR”)传感器、声音检测和测距(下文中称为“SONAR”)传感器和/或其他这样的传感器。例如,在一些实施例中,传感器182可以包括由移动机器150承载的至少一个探地雷达(GPR)传感器。在共同拥有的美国专利申请号14/641,989(2016年9月15日公开为美国专利申请公开号2016/0265174)中描述了示例性GPR传感器和其他对象检测设备,其全部公开内容通过引用并入本文。在一些示例中,这样的GPR传感器可以包括配置为在无线电或微波域中发射电磁波的传输器。这样的GPR传感器还可以包括接收天线和/或被配置为接收由对象反射的电磁波的其他接收设备,以及被配置为确定对象的一个或多个特性的处理器。在这样的示例中,GPR可以被配置为确定从GPR到反射由GPR发射的电磁波的对象的表面(例如,至少最上表面)的距离。在这样的示例中,GPR可配置为确定在方向Y’上从例如传感器182和/或从工作表面158到布置在该区域下方和/或工作表面158下方的对象的至少最上表面的距离。
在本文描述的任何示例中,移动机器150的控制器176、控制器134、电子设备136和/或本文描述的任何其他控制器可以被配置为使用一种或多种三角算法、使用一种或多种神经网络和/或机器学习算法、使用模糊逻辑、使用一种或多种查找表和/或通过一种或多种另外的方法,通过外推法确定系统100的一个或多个部件的移动机器行进路径、从机行进路径、工地地图、一个或多个工地计划和/或其他操作参数。在一个示例性实施例中,移动机器150的控制器176,控制器134、电子设备136和/或在此描述的任何其他控制器可以具有相关联的存储器,在该存储器中可以存储各种外推模型、三角算法、机器学习算法、查找表和/或其他部件以用于至少部分地基于一个或多个输入来确定此类操作参数。这样的输入可以包括例如工地计划和/或指示将由从机102、146、148中的一个或多个在工地执行的操作的其他信息。
例如,如下面将描述的,移动机器150的控制器176可以从操作员、前人和/或其他源接收这样的工地计划(例如,第一工地计划)。在一些示例中,这样的第一工地计划可以由控制器134和/或电子设备136经由网络138提供给控制器176。控制器176可以至少部分地基于这样的信息确定从机行进路径和/或移动机器行进路径。例如,控制器176可以至少部分地基于从控制器134接收的第一工地计划来确定沿工作表面158延伸的移动机器行进路径。控制器174可以使移动机器150横穿移动机器行进路径,并且可以接收与工作表面158相关联的第一传感器信息。这种传感器信息可以由至少一个传感器182在移动机器150横穿移动机器行进路径时确定。在这样的示例中,控制器176还可以在移动机器150横穿移动机器行进路径时从位置传感器180接收位置信息,并且这样的位置信息可以对应于从至少一个传感器182接收的传感器信息。
在这样的示例中,控制器176可以至少部分地基于传感器信息和/或位置信息生成工地地图,并且工地地图可以识别布置在工作表面158上或至少部分地布置在工作表面158下方的一个或多个对象。控制器176还可以至少部分地基于上述第一传感器信息和/或位置信息来生成第二(例如,更详细的)工地计划。控制器176可以向在此描述的从机102、146、148中的一个或多个提供指令,使得一个或多个从机102、146、148可以执行第二工地计划的至少一部分。例如,第二工地计划可以包括从机行进路径,并且提供给从机146的指令可以包括从机行进路径。在这样的示例中,从机146的控制器152可以使从机146横穿沿着包括在指令中的从机行进路径的工作表面158,并且当从机146横穿从机行进路径时执行一个或多个操作。
当从机146执行第二工地计划的至少一部分时,控制器176可以接收由传感器182确定的第二传感器信息,并且这种第二传感器信息可以指示从机146执行第二工地计划的至少一部分。控制器176可以至少部分地基于在该处理期间接收的第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个,并且在一些示例中,控制器176可以修改从机146的操作以避免损坏、接触和/或损害邻近从机146布置的一个或多个对象等。控制器176还可以修改从机146的操作以确保从机146准确且有效地执行第二工地计划。这样,可以减少从机停机时间,提高工地安全性,并且可以提高系统效率。此外,因为传感器182被布置在自主移动机器150上,而不是从机(例如,从机146)上,在没有传感器182的相应视场被输送机系统160、框架159、操作员站和/或从机146的其他部件阻挡的情况下,传感器182可以准确且有效地监测从机146的位置、从机146执行第二工地计划的性能和/或位于工作表面158上的对象的存在或位置。
图2示出了示例性工地200,该示例性工地200包括从机146至少部分地基于工地计划将要被修改、切割、挖掘、清理、移除、分级和/或以其他方式作用的工作表面158的区域202(例如,切割区域)。在一个示例性实施例中,区域202(例如,切割区域)可以由从机146在工作表面158上形成以暴露上述铺路表面118,并且示例性从机102(图1)可以被操作以将铺路材料120(例如,垫126)放置在铺路表面118上和区域202内。图2还示出了横穿示例性从机行进路径的至少一部分的示例性从机146,以及横穿移动机器行进路径的至少一部分的示例性移动机器150。如上所述,在此描述的任何操作可以由从机146和/或由移动机器150以自主操作模式、半自主操作模式和/或手动操作模式来执行。
如图2所示,从机146可以具有在方向Z上的宽度L。在这样的示例中,宽度L可以包括和/或可以基本上等于转子156的轴向长度(图1),并且宽度L可以限定当从机146横穿工作表面158时由从机146移除的工作表面158的部分的宽度D1。例如,从机146的转子156可以移除工作表面158的顶层和/或任何其他部分,并且工作表面158的移除部分可以包括第一边界204(例如,右侧边界)和与第一边界204相对并且基本上平行地布置的第二边界206(例如,左侧边界)。在这样的示例中,沿着工作表面158延伸和/或以其他方式与区域202相关联的从机行进路径208可以基本上居中地(例如,纵向地)延伸穿过工作表面158的移除部分(例如,基本上居中地位于第一边界204和第二边界206之间)。
在本文描述的任何示例中,当形成区域202时,并且根据一个或多个工地计划,从机行进路径208可以包括由从机146沿着工作表面158横穿的线、弧、曲线、行进包络和/或其他路径。在这样的示例中,区域202可以具有在大约2英寸与大约4英寸之间的基本上竖直的深度(例如,图1中所示的方向Y’上的深度。在进一步的示例中,区域202的深度可以大于大约4英寸或小于大约2英寸,这取决于在工作表面158上执行的铺路操作的要求。应了解,本文所述的区域202的任何深度、尺寸或其它配置仅是示例,且不应将此类配置解释为以任何方式限制本发明。
如图2所示,由从机146根据一个或多个工地计划形成的示例性区域202可以包括第一边界210(例如,右侧边界)和与第一边界210相对并基本平行地布置的第二边界212(例如,左侧边界)。另外,区域202的宽度W1可以在从第一边界210到第二边界212的方向Z’上延伸,宽度W1可以基本上等于从机146的最大切割跨度。另一方面,在另外的示例中,本发明的示例性区域202可以包括当从机146被控制以在多于一个通路中和/或根据一个或多个另外的(例如,非线性)行进路径横穿工作表面158时由从机146形成的一个或多个宽度、形状、特征、轮廓和/或其他配置。
在示例性实施例中,移动机器150的控制器176、控制器134、电子设备136和/或在此描述的任何其他控制器可以接收指示第一工地计划的信息(例如,概述了将由从机146在工地200处执行的一个或多个操作的信息),并且除其他外,可以至少部分地基于这样的信息确定沿工作表面158延伸的移动机器行进路径214。在这样的示例中,移动机器行进路径214可以是由移动机器150沿工作表面158横穿的线、弧、曲线、行进包络和/或其他路径。
这样的工地计划(例如,第一工地计划)可以包括,除其他外,指示第一边界210的位置和/或范围的第一多个连续GPS坐标、指示第二边界212的位置和/或范围的第二多个连续GPS坐标、区域202的方向Y’上的期望深度(基本恒定和/或可变)、待形成在铺路表面118上的铺路材料垫126的期望密度,和/或其他信息。这样的信息可以由工地200的前人使用的电子设备136、能够访问控制器134的远程控制中心操作员、移动机器150的操作员,或与工地200相关联的其他操作员输入、编程和/或以其他方式接收。在一些示例中,第一工地计划可以包括指示从机行进路径208的位置和/或范围的第三多个连续GPS坐标。可替代地,在另外的示例中,移动机器150的控制器176和/或在此描述的其他控制器可以基于从机146和/或转子156的宽度L以及第一边界210和第二边界212的位置来计算、估计和/或以其他方式确定从机行进路径208。例如,在一些实施例中,从机146的宽度L可以基本上等于工地计划中指定的区域202的期望宽度W1。因此,在这样的示例中,所确定的从机行进路径208可以在第一边界210和第二边界212之间基本上居中地延伸。可替代地,从机146的宽度L可以小于在第一工地计划中指定的区域202的期望宽度W1。在这样的示例中,移动机器150的控制器176可以确定与第一边界210间隔第一距离的第一从机行进路径和与第二边界212间隔第二距离的第二从机行进路径。在这样的示例中,从机146可被控制(例如,通过控制器152)以在沿工作表面158的第一通路期间横穿第一从机行进路径,并且可被控制(例如,通过控制器152)以在沿工作表面158的第二通路期间横穿第二从机行进路径,以形成具有这样的期望宽度W1的区域202。
在本文描述的任何示例中,控制器134、移动机器150的控制器176和/或系统100的其他控制器还可以至少部分地基于第一工地计划和/或上述其他信息来确定移动机器行进路径214。例如,在一些实施例中,第一工地计划可以包括指示第一边界210的位置和/或范围的第一多个连续GPS坐标,以及指示第二边界212的位置和/或范围的第二多个连续GPS坐标。在这样的示例中,控制器176可确定移动机器行进路径214,该移动机器行进路径214配置为使得移动机器150的至少一个传感器182可感测、检测、收集和/或以其他方式确定与要由从机146作用的工作表面158的区域202相关联的传感器信息。例如,控制器176可以确定移动机器行进路径214,该移动机器行进路径214被配置为使得移动机器150的至少一个传感器182可以感测、检测、收集和/或以其他方式确定与区域202在方向X上的整个宽度W1和整个范围(例如,整个长度)相关联的传感器信息。
在一些示例中,控制器176可以至少部分地基于传感器182的视场216的形状、长度、宽度、深度、范围、角度和/或其他配置来确定移动机器行进路径214。应理解的是,传感器182可以具有基本上圆锥形的、基本上立方体形状的,和/或任何其他类型(例如,形状)的视场。如图2所示,在一些示例中,视场216可以在方向Z和/或方向Z’上具有宽度W2。另外的地或可选地,视场216可以具有在方向X上从传感器182延伸距离D2的长度。此外,在一些示例中(例如,其中传感器182包括GPR的示例),视场216可以具有在方向Y’上延伸的深度(和/或在方向Y上延伸的高度),以便于感测、检测,和/或识别布置在由从机146形成的工作表面158和/或区域202上和/或至少部分地在其下方的一个或多个对象。在这里的任何示例中,视场216的宽度W2、长度(沿方向X延伸距离D2)和/或其他特性可以被配置为使得,当从机146被控制以执行本发明的示例性现场计划的至少一部分时,取决于移动机器150的取向和/或位置,从机器146的至少一部分可以布置在视场216内。
在本文描述的任何示例中,控制器176可以至少部分地基于视场216的宽度W2(在方向Z和/或在方向Z’上)和/或将由从机146形成的区域202的宽度W1来确定移动机器行进路径214。例如,在视场216的宽度W2大于或等于将由从机146形成的区域202的宽度W1的实施例中,控制器176可以确定包括单个通路的移动机器行进路径214。在这样的示例中,传感器182可以被配置为用于在单个通路中确定与整个工作表面158相关联的传感器信息。可选地,在视场216的宽度W2小于将由从机146形成的区域202的宽度W1的示例中,控制器152可以确定包括两通路或多通路的移动机器行进路径214,使得与待由从机146形成的区域202相关联的整个工作表面158可以被传感器182扫描和/或以其他方式感测。这样的示例性移动机器行进路径214在图2中示出。
例如,示例性移动机器行进路径214可包括与第一边界210间隔距离D3的第一通路218,与第一通路218相邻并与第一通路218间隔距离D4的第二通路220,以及与第二通路218相邻并与第二通路220间隔距离D5的第三通路222。这种示例性移动机器行进路径214还包括将第一通路218与第二通路220连接的第一转弯224,以及将第二通路220与第三通路222连接的第二转弯226。在另外的示例性实施例中,取决于视场216的宽度W2和/或将由从机146形成的区域202的宽度W1,移动机器行进路径214可以包括大于或小于三通路。此外,在一些示例中,视场216的宽度W2可以小于大约30英寸,并且深度(例如,从传感器182沿图1所示的方向Y’上延伸)可以大于大约18英寸。另一方面,在另外的示例中,视场216的宽度W2可以大于或等于大约30英寸,并且深度(例如,从传感器182沿图1所示的方向Y’上延伸)可以小于或等于大约18英寸。视场216还可以具有在方向X上延伸大于或等于大约6英寸的任何距离D2的长度。例如,在一些示例中,距离D2可以大于或等于10英尺、20英尺、50英尺、100英尺或其他距离,并且宽度W2、深度和/或视场216的其他配置可以具有相当的尺寸。视场216的这样的尺寸可以足够大以使得传感器182能够确定和/或监测从机146和/或其部件的位置,同时当从机146在工地200处横穿整个从机行进路径208时,移动机器150保持基本静止。应当理解,上述视场216的任何尺寸和/或其他配置仅仅是示例,并且这样的尺寸和/或其他配置不旨在以任何方式限制本发明。另外,尽管第一转弯224和第二转弯226在进一步的示例中表示为“U形转弯”时,移动机器150可配置为进行“K形转弯”或“S形转弯”以沿着移动机器行进路径214的相邻通路行进。例如,移动机器150可以被配置为在方向X上横穿第一通路218,并且在第一通路218的末端处通过基本上沿方向Z’在工作表面158上定向移位而执行S形转弯(例如,没有转弯)。在这样的示例中,移动机器150可以在相反的方向X’上横穿第二通路220。
以此方式配置移动机器行进路径214可以辅助使传感器182能够感测、检测、识别和/或以其他方式确定布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的一个或多个对象的存在。例如,移动机器行进路径214可以定位、成形和/或以其他方式配置为使得视场216覆盖和/或延伸超过第一边界210和/或第二边界212。在一些示例中,当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第一通路218时,视场216可以覆盖区域202的第一边界210和/或延伸超过区域202的第一边界210。另外,当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第二通路220、第三通路222或另外的通路(未示出)时,视场216可以覆盖区域202的第二边界212和/或延伸超过区域202的第二边界212。在任何这样的示例中,传感器182可以确定指示布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的对象的存在、位置、识别、材料成分、形状、尺寸和/或其它配置或特性的传感器信息。
图2示出了第一对象228和第二对象230。应当理解,在进一步的示例中,传感器182可以识别多于或少于两个对象。此外,虽然一些对象(例如,第一对象228和第二对象230)可以基本上布置在区域202内(例如,基本上在第一边界210和第二边界212之间),但是在一些示例中,至少一个对象可以至少部分地布置在区域202外。第一对象228和第二对象230中的至少一个可以包括检查井盖、下水道格栅、岩石、管帽、地下管道、排水管线、电缆、水管线、钢筋片、工字梁、金属螺柱或其他结构。在本文所述的任何示例中,例如转子156与第一对象228或第二对象230之间的接触可对转子156造成损坏。因此,当从机146形成区域202和/或执行工地计划的至少一部分时,移动机器150和/或系统100的其他部件可配置为辅助从机146避免这种接触。在其他示例中,第一对象228或第二对象230中的至少一个可以包括前人、操作员和/或存在于工地200处的任何其他这样的人。在这样的示例中,移动机器150和/或系统100的其他部件可以被配置为辅助从机146避免与这样的人接触,以便避免身体损害或伤害。
图3示出了本发明的示例性工地地图300的可视化。图3所示的示例性工地地图300的可视化对应于图2所示的工地200。应当理解,本发明的示例性工地地图300可以包括提供指示以下的信息的一个或多个文本文件、数据文件、视频文件、数字图像文件和/或其他电子文件:将由从机146形成的区域202、将在其上形成区域202的工作表面158、从机行进路径208、移动机器行进路径214、布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的一个或多个对象,和/或特定工地200的其他方面。例如,工地地图300可以包括位置信息,该位置信息包括指示区域202的第一边界210的位置和/或范围的第一多个GPS坐标和指示区域202的第二边界212的位置和/或范围的第二多个GPS坐标。工地地图300还可以包括指示布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的一个或多个对象(例如,第一对象228、第二对象230等)的相应位置的多个GPS坐标,和/或指示相应位置、距离等的其他信息。例如,工地地图300可以包括多个GPS坐标,所述多个GPS坐标指示沿着这样的对象的一个或多个表面的基本上所有点的相应位置。这样的GPS坐标可以辅助移动机器150的控制器176确定从机行进路径208和/或确定将由从机146执行的一个或多个工地计划的各方面。
在更进一步的示例中,工地地图300可以包括指示从机行进路径208和/或移动机器行进路径214的位置信息。例如,工地地图300可以包括指示沿着工作表面158延伸的从机行进路径208的位置和/或范围的多个GPS坐标。在一些示例中,工地地图300还可以指示沿着从机行进路径208的各种位置,在这些位置处,从机146应当采取动作以避免与所识别的对象(例如,第一对象228、第二对象230等)中的一个或多个接触。在一些示例中,这种动作可以包括改变(例如,升高)转子156相对于从机146的框架159的位置。例如,工地地图300可以包括第一GPS坐标,该第一GPS坐标指示沿着从机行进路径208的第一位置302,在该第一位置302,转子156应当沿远离工作表面158的方向升高,以避免与布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的对象(例如,第一对象228)接触。在这样的示例中,工地地图300还可以包括指示沿着从机行进路径208的第二位置304的第二GPS坐标,一旦从机146已经移动经过所识别的对象,则从机146应当在第二位置304处采取另外的动作。这样的另外的动作可以包括例如在转子156和/或从机146已经移动经过这样的对象(例如,第一对象228)之后,在朝向工作表面158的方向上降低转子156。
如图3所示,工地地图300的示例性可视化可以包括工地地图300及其部件的静止图像、视频图像(例如,实时视频图像)、图形表示、图形用户接口(GUI)和/或其他可视化表示。工地地图300的这种可视化可以经由控制台的显示器或其他部件呈现给从机146的操作员,经由电子设备136的显示器或其他部件呈现给前人,经由可操作地连接到控制器134的一个或多个显示器呈现给操作员,和/或经由一个或多个显示器或在此描述的其他设备呈现给任何其他个体。这样的可视化可以包括例如示出工地地图300中包括的信息的一个或多个二维图像(如图3所示)和/或一个或多个三维图像。此外,工地地图300的这种可视化可以包括指示上述项目中的一项或多项的视觉标记。例如,工地地图300的示例性可视化可以包括从机行进路径208、工作表面158、将由从机146形成的区域202和/或布置在工作表面158上和/或至少部分在工作表面158下方的一个或多个对象(例如,第一对象228、第二对象230)的一个或多个线、图案、标记、图像、图标和/或其他视觉标记。尽管未在图3中示出,但在一些示例中,工地地图300的可视化还可包括表示从机146、移动机器150和/或位于工地200处的铺路系统100的任何其他部件的图像、图标和/或其他视觉标记。在图3的示例性实施例中,工地地图300的可视化还可以包括指示沿着从机行进路径208的第一位置302和/或第二位置304的一个或多个散列符号、线条、箭头、标记、图像、图标,和/或其他视觉标记,当根据从移动机器150接收的指令执行工地计划的至少一部分时,从机146应在该位置处采取各种动作。
图3所示的工地地图300的示例性可视化示出了包括第一位置302和第二位置304所关联的第一通路的从机行进路径208。在这样的示例中,从机行进路径208还可包括第二通路306,在该第二通路306中从机146可沿方向X’横穿工作表面158。因此,工地地图300的示例性可视化可以包括第二通路306的一个或多个线、图案、标记、图像、图标和/或其他视觉标记。在图3的示例性实施例中,类似于上述第一位置302,工地地图300的可视化还可以包括指示沿第二通路306的第三位置308的一个或多个散列符号、线、箭头、标记、图像、图标和/或其他视觉标记。工地地图300的这种可视化可以进一步包括沿着第二通路306的第四位置310,类似于上述第二位置304。在第三位置308采取行动可以辅助从机146避免与图3所示的第二对象230接触。类似地,工地地图300的可视化还可以包括指示沿第二通路306的第五位置312(类似于上述第一位置302)的一个或多个散列符号、线、箭头、标记、图像、图标和/或其他视觉标记。可视化可以进一步包括指示沿第二通路306的第六位置314(类似于上述第二位置304)的一个或多个散列、线、箭头、标记、图像、图标和/或其他视觉标记。
在本文描述的任何示例中,工地地图300和/或其可视化还可以包括指示从机行进路径208的一个或多个转弯316和/或其他部件的位置信息。例如,工地地图300可以包括指示沿着从机行进路径208的基本上所有点的多个GPS坐标(例如,连续GPS坐标)、UTS坐标和/或其他位置信息。这样的GPS坐标可以指示例如从从机行进路径208的第一通路延伸到第二通路306的转弯316。这样的转弯316可以类似于以上关于移动机器行进路径214描述的转弯224、226中的一个或多个(图2)。在一些示例中,工地地图300还可以指示与工作表面158和/或从机行进路径208相关联的各种位置和/或其他区域318,在这些位置和/或其他区域处,从机146的一个或多个部件应当基本上不采取行动来作用在工作表面158上。例如,一个或多个这样的区域318可以由工作表面158限定,并且这样的区域318可以包括转弯区域、操纵区域或工作表面158的其他部分,当从从机行进路径208的第一通路行进到第二通路306时,从机146可以沿着该转弯区域、操纵区域或其他部分行进。在这样的示例中,从机行进路径208的一个或多个转弯316可以由工作表面158的区域318限定。在示例性实施例中,从机146可以被控制成使得当从机146位于区域318内时,转子156、输送机系统160、铲斗、铲子、工具和/或从机146的其他器具或部件相对于框架159保持脱离、断电、基本上静止和/或基本上不采取动作。在这样的示例中,当从机146横穿由工作表面158的区域318限定的从机行进路径208的各个部分(例如,转弯316)时,从机146的器具和/或其他部件可以不挖掘、切割、修改和/或以其他方式作用在工作表面158上。
虽然工地地图300的可视化在此被描述为包括与例如第一对象228、第二对象230、第一位置302、第二位置304和/或其他项目相关联的各种视觉标记,但在另外的示例中,工地地图和/或其可视化可以包括大于、小于,和/或不同于上述关于工地地图300的视觉标记的视觉标记。包括在这样的工地地图中的信息和/或包括在这样的工地地图的示例性可视化中的视觉标记可对应于区域202和/或工作表面158的形状、大小、尺寸和/或其他配置,以及布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的一个或多个对象的形状、尺寸、取向、数量,和/或配置。
在本文描述的任何示例中,工地地图300的一个或多个可视化可以经由从机146的控制台、经由电子设备136和/或经由系统100的任何另外的显示器或对应设备来输出、显示和/或以其他方式提供。提供上述工地地图300的示例性可视化可以辅助操作员控制从机146,并且还可以辅助从机146和/或其操作员避免从机146的各个部件(例如,转子156、输送机、一个或多个器具等)与上述对象中的一个或多个之间的接触。结果,在此关于图3描述的工地地图300可以辅助减少对从机146的损坏,从而使从机146的停机时间最小化并延长其使用寿命。作为另外的结果,还可以避免对在此描述的对象的损坏和/或损害(例如,身体损害)。
图4示出了描绘根据本发明的示例性实施例的方法400的流程图。示例方法400被示为逻辑流程图中的步骤的集合,该逻辑流程图表示可以用硬件、软件或其组合来实现的操作。在软件的上下文中,这些步骤表示存储在存储器中的计算机可执行指令。当这些指令由例如移动机器150的控制器176、控制器134、电子设备136和/或系统100的其他部件执行时,这些指令可以使控制器176、移动机器150、从机146和/或系统100的各个部件执行所述操作。这样的计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被解释为限制,并且可以以任何顺序和/或并行地组合任何数量的所描述的步骤以实现该处理。为了讨论的目的,并且除非另有说明,参考图1的系统100、从机146、移动机器150和/或从机102来描述方法400。特别地,除非另外指出,下面将关于控制器176描述方法400。如上所述,在进一步的示例性实施例中,方法400的任何操作可以单独地或组合地由控制器144、控制器152、控制器134、电子设备136和/或由系统100的其他部件来执行。
在402,移动机器150的控制器176可从与系统100相关联的一个或多个源接收各种信息。例如,在402,控制器176可以接收表示与工地200和/或工地200的工作表面158相对应工地计划的信息。除其他外,这样的工地计划可以包括指示区域202的第一边界210的位置和/或范围的第一多个连续GPS坐标(例如,经度和纬度坐标)、UTS坐标,和/或其他信息,指示区域202的第二边界212的位置和/或范围的第二多个连续GPS坐标(例如,经度和纬度坐标)、UTS坐标,和/或其他信息,区域202的方向Y’上的期望深度(基本恒定和/或可变),待形成在铺路表面118上的铺路材料垫126的期望密度,和/或其他信息。在一些示例中,在402处接收的信息可以包括GPS坐标、UTS坐标和/或指示工作表面158的周界的范围的其他信息(例如,包括第一边界210、第二边界212和/或工作表面158的在第一边界210到第二边界212之间的/或从第一边界210延伸到第二边界212的一个或多个另外的部分)。在一些示例中,这样的信息可以包括GPS坐标、UTS坐标和/或指示由工作表面158限定的区域318(图3)的位置(例如,其周界)的其他信息。在402处接收的表示第一工地计划的信息还可以包括GPS坐标、UTS坐标和/或指示工作表面158的地形的其他信息,并且可以指示已知存在于工地200并布置在工作表面158上或附近的项目(例如,大石块、山谷、山丘、水体、排水管线、公用线、建筑物、铺路区域等)的位置、周界、范围和/或其他特征。指示第一工地计划的信息还可以包括在工地200处存在的另外的机器的类型(例如,轮式装载机、冷刨机、拖运卡车、压实机等)、在工地200处存在的每种相应类型的机器的数量、唯一的识别符(例如,车牌、型号、车辆识别号等)、唯一通信链路(例如,与每个机器的相应控制器相关联的唯一控制链路和/或网络通信地址),和/或与工地200处存在的相应机器相关联的其他识别信息,和/或与系统100相关联的其他信息。此外,指示第一工地计划的信息可以包括一个或多个工地要求或期望结果。例如,在示例中,利用系统100来去除砾石、污垢,和/或来自工作表面158的其他材料,以便为铺路操作准备工作表面158(例如,将铺路材料120的垫126放置在铺路表面118上,以便在工地200上构建停车场),在402处接收的信息可以指定与这样的操作相关联的要求。这样的示例性要求可以包括铺路表面118所需的高度、铺路表面118所需的坡度(例如,可接受的坡度范围)、从工作表面158去除的材料量(例如,切割深度)和/或其他类似要求。
在402,这样的信息可以从由工地200的前人、能够访问控制器134的远程控制中心操作员、从机146的操作员、移动机器150的操作员或与工地200相关联的其他人员使用的电子设备136被输入、编程和/或以其他方式接收。在一些示例中,在402处接收的工地计划可以包括指示沿着工作表面158延伸的从机行进路径208的位置和/或范围的第三多个顺序GPS坐标和/或指示沿着工作表面158延伸的移动机器行进路径214的位置和/或范围的第四多个顺序GPS坐标。在进一步的示例中,从机行进路径208和移动机器行进路径214中的一个或多个可以至少部分地基于在402处接收的信息由控制器176生成和/或以其他方式确定。
在404,控制器176可以至少部分地基于在402接收的工地计划和/或其他信息来计算、估计和/或以其他方式确定沿工作表面158延伸的移动机器行进路径214。例如,如上所述,在402接收的指示第一工地计划的信息可以包括指示第一边界210的位置和/或范围的第一多个顺序的GPS坐标、UTS坐标,和/或其他信息,以及指示第二边界212的位置和/或范围的第二多个顺序的GPS坐标、UTS坐标,和/或其他信息。在402处接收的信息还可以包括指示区域202的周界的其他部分(例如,周界的在第一边界210与第二边界212之间延伸的部分)的位置和/或范围的类似坐标信息。在这样的示例中,在404,控制器176可确定移动机器行进路径214,该移动机器行进路径214配置为使得移动机器150的至少一个传感器182可在从机146横穿工作表面158的各个部分之前感测、检测、收集和/或以其他方式确定与工作表面158相关联的传感器信息。在这样的示例中,控制器176可以在404至少部分地基于传感器182的视场216的形状、长度、宽度、深度、范围、角度和/或其他配置来确定移动机器行进路径214。
例如,在404,控制器176可以至少部分地基于视场216的沿方向Z和/或沿方向Z’的宽度W2确定移动机器行进路径214。在这样的示例中,在视场216的宽度W2大于或等于将由从机146作用的区域202的宽度W1的实施例中,控制器176可以确定包括单个通路的移动机器行进路径214。可替代地,在视场216的宽度W2小于区域202的宽度W1的示例中,控制器176可以在404确定包括两通路或更多通路的移动机器行进路径214。在这样的示例中,在404确定的移动机器行进路径214可以包括沿着工作表面158的多个通路,并且在404确定移动机器行进路径214可以包括至少部分地基于视场216的宽度W2和从机146要作用的区域202的宽度W1来确定包括在移动机器行进路径214中的通路数。在一些示例中,控制器176可通过将区域202的宽度W1除以视场216的宽度W2来确定包括在移动机器行进路径中的通路的数量和/或位置。
应当理解,在404,控制器176可以以各种不同的方式确定移动机器行进路径214的范围、朝向和/或方向,与移动机器行进路径214相关联的一个或多个机器行进速度,和/或与横穿移动机器行进路径214相关联的移动机器操作参数。例如,在本文所述的任何实施例中,行进路径(例如,移动机器行进路径214、从机行进路径208等)可包括用于从机或主机行进的期望路线,以便在机器执行由相应工地计划限定的任务时使机器的效率最大化。例如,在404确定的移动机器行进路径214可以包括最直接路线、最适合路线、蛇形路线、弯曲路线和/或其他配置,以最小化移动机器150从其当前位置行进到目的地所需的时间和资源,且使得在此行进的整个过程中,至少一个传感器182可感测、检测、收集和/或以其他方式确定与界定整个区域202的工作表面158相关联的传感器信息。
在本文描述的任何示例中,由控制器176确定的行进路径(例如,移动机器行进路径214)中的一个或多个可以包括布置在驱动包络内的驱动线。在这样的示例中,驱动线可大致在中心延伸穿过驱动包络,并且驱动包络可限定行进路径(例如,移动机器行进路径214)的至少一部分。例如,限定移动机器行进路径214的驱动包络可大致与移动机器150一样宽,并且在一些示例中,驱动包络和/或驱动包络的基本上中心的驱动线可用于确定移动机器150可沿其行进以实现期望的移动机器行进路径214的轨迹和/或一系列连续轨迹。可以通过基本上同时生成多个轨迹并选择轨迹中最能够实现期望的移动机器行进路径214的一个轨迹来确定该系列连续轨迹中的每个轨迹。在这样的示例中,可以根据滚动时域技术和/或其他行进路径生成技术由控制器176生成和/或以其他方式确定相应的轨迹以及由此限定的所得到的移动机器行进路径214。在404,这种技术和/或其他行进路径生成技术可利用一个或多个算法、神经网络、查找表、三维地图、预测模型和/或其他部件来生成移动机器行进路径214的至少一部分。在一些示例中,控制器176可以使用指示移动机器150的当前位置和区域202的各种边界的位置的GPS坐标、UTS坐标和/或其他位置信息或坐标来生成与这样的路点相对应一系列路点和/或一系列连续轨迹。在这样的示例中,在404处生成的移动机器行进路径214可以包括从移动机器150的当前位置引导到期望目的地的路点和/或轨迹的序列。
在一些示例中,在生成本文描述的一个或多个行进路径(例如,移动机器行进路径214、从机行进路径208等)中,控制器176可以生成多个连续轨迹,并且每个轨迹可以包括二维向量或三维向量。这样的轨迹可以是使用例如线性算法(例如,Y=mX+b)或其某种变化来确定的线性轨迹,以便引导相应机器的朝向。另外的地或替代地,这样的轨迹可以是曲线轨迹,或使用一个或多个对应算法确定的其他轨迹。例如,控制器176可以使用一个或多个最优拟合曲线算法(例如,二次多项式方程:Y=aX2+bX+c;三次多项式方程:Y=aX3+bX2+cX+d;等)或其他技术来生成曲线轨迹。总之,以上描述的连续轨迹可以构成在此描述的行进路径中的一个或多个。此外,在一些示例中,由控制器176确定的各种轨迹可以是有效的和/或可由控制器176使用以在特定时间窗口(例如,小于10秒)内控制移动机器150的操作,和/或可以以特定频率(例如,10Hz、30Hz等)重新计算。
在本文描述的任何示例中,确定行进路径(例如,移动机器行进路径214、从机行进路径208等)还可以包括确定与所确定的行进路径相对应一个或多个机器速度。例如,控制器176可以生成在404处确定的移动机器150在每个点处的行进速度和/或移动机行进路径214的各个连续部分的行进速度。控制器176可以使用预定速度限制或与工地200相关联的其他速度要求来确定一个或多个这样的行进速度。另外的地或替代地,控制器176可利用与先前由移动机器150和/或工地200处的其他移动机器行进的一个或多个类似移动机器行进路径相关联的先前确定和/或存储的机器速度。在本文所述的任何示例中,在404,控制器136可利用以下算法确定一个或多个机器速度:距离=(速率)×(时间)和/或任何其它此类速度确定技术。
在406,控制器176可控制和/或以其他方式使移动机器150横穿在404确定的移动机器行进路径214的至少一部分。以这种方式控制移动机器150可以使移动机器150从其当前位置沿着第一通路218在方向X上行进。在406以这种方式控制移动机器150还可以使移动机器150沿第一通路218以在404确定的对应于第一通路218的第一机器速度行进。另外,在406以这种方式控制移动机器150可以导致移动机器150在移动机器150接近转弯224时慢和/或以第二机器速度(例如,在404确定的减小的行进速度)行进。在406以这种方式控制移动机器150可以使得移动机器150在移动机器150经过转弯224时以这样的第二行进速度继续行进。在406,当移动机器150横穿第二通路220时,控制器176可以使移动机器150将其速度增加到例如第一机器速度。这样的控制可以在406在这方面继续,直到移动机器150已经横穿整个和/或基本上整个移动机器行进路径214。在一些示例中,在此描述的一个或多个转弯224、226的至少一部分可以由以上关于图3描述的工作表面158的区域318限定。
如上所述,当移动机器150沿移动机器行进路径214行进时,传感器182、位置传感器180和/或移动机器150的其他传感器可连续地、基本上连续地和/或间歇地感测工作表面158的部分。在这样的示例中,移动机器150的各种传感器可以向控制器176提供信号,包括由此收集的传感器信息,使得控制器176可以至少部分地基于所接收的传感器信息来识别工作表面158的一个或多个特性。例如,在406,控制器176可以控制传感器182、位置传感器180,和/或移动机器150的其他传感器,以在移动机器150横穿移动机器行进路径214时观察和/或感测移动机器行进路径214和/或工作表面158的在相应传感器的视场(例如,视场216)内的部分。在406,传感器182、位置传感器180和/或移动机器150的其他传感器可以向控制器176提供包含由相应传感器生成的传感器信息的信号。
在408,控制器176可以接收与工作表面158相关联的第一传感器信息。例如,在408,当移动机器150至少部分地横穿移动机器行进路径214时,控制器176可接收由移动机器150的至少一个传感器182收集、感测、捕获和/或以其他方式确定的传感器信息。如上所述,在一些实施例中,传感器182可以包括至少一个雷达传感器、LIDAR传感器、SONAR传感器、图像捕获设备和/或由移动机器150承载的其他传感器。在至少一个传感器182包括雷达传感器或GPR传感器的示例中,至少一个传感器182可以被配置为确定从传感器182到布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的对象的表面(例如,最上表面)的距离。这样的对象可以反射由传感器182发射的电磁波,并且传感器182可以至少部分地基于由对象的表面反射并且由传感器182接收的电磁波来确定到对象的表面的距离(例如,沿方向X)。在408,传感器182可以向控制器176提供任何这样确定的距离和/或其他确定的信息(例如,经由网络138)。在一些示例中,当移动机器150沿移动机器行进路径214横穿工作表面158时,传感器182可以连续地、基本上连续地和/或以规则或不规则的时间间隔(例如,每隔0.5秒、每隔1秒、每隔2秒、每隔5秒、每隔10秒、每隔15秒和/或以任何其它规则或不规则的时间间隔)确定这样的距离。因此,当移动机器150沿移动机器行进路径214横穿工作表面158时,在408接收的第一传感器信息可包括传感器182与布置在工作表面158上和/或至少部分布置在工作表面158下方的各种对象的表面之间的多个连续距离(沿方向X),如传感器182所确定的。应当理解,在传感器182包括LIDAR传感器、SONAR传感器和/或其他传感器的示例中,在408,控制器176可以从传感器182接收类似的距离信息。
另外的地或可选地,在传感器182包括一个或多个(例如,一阵列)数码相机、摄像机、热传感器或其他图像捕获设备的示例中,在406,当移动机器150横穿移动机器行进路径214时,传感器182可以捕获工作表面158的一个或多个视觉图像和/或其他数字图像。在408,传感器182可以向控制器176(例如,经由网络138)提供任何这样确定的图像。另外的地或替代地,传感器182可以包括一个或多个磁传感器,该一个或多个磁传感器被配置为向工作表面158发射和/或以其他方式引导电磁场,并且确定由布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的对象引起的所发射的电磁场中的扰动。这种磁性传感器可以被配置为确定这种对象的存在,和/或确定传感器182与这种对象的表面之间的距离。在408,传感器182可以向控制器176提供任何这样确定的距离和/或其他确定的信息(例如,经由网络138)。
在更进一步的示例中,在408,接收的传感器信息可以包括当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第一通路218时由传感器182确定的第一信息、当移动机器150横穿与第一通路218相邻的移动机器行进路径214的第二通路220时由传感器182确定的第二信息、当移动机器150横穿与第二通路220相邻的移动机器行进路径214的第三通路222时由传感器182确定的第三信息,和/或当移动机器150横穿工作表面158的一部分时与传感器182相关联和/或由传感器182确定的任何量的另外的信息。在本文描述的任何示例中,移动机器150的控制器176可被配置为至少部分地基于在408接收的传感器信息(例如,在方向X上的多个连续距离)生成工地地图300。
在408,控制器176还可接收由位置传感器180确定的位置信息,当移动机器150横穿移动机器行进路径214时,该位置信息可指示移动机器150的位置。例如,当移动机器150横穿移动机器行进路径214时,由移动机器150承载的位置传感器180可以测量、检测、感测、计算和/或以其他方式确定指示移动机器150的相应位置的多个GPS坐标(例如,经度和纬度坐标)、UTS坐标和/或其他信息。在这样的示例中,位置传感器180可以连续地、基本上连续地和/或以规则或不规则的时间间隔(例如,每隔0.5秒、每隔1秒、每隔2秒、每隔5秒、每隔10秒、每隔15秒和/或以任何其他规则或不规则的时间间隔)确定指示移动机器150的位置的多个连续GPS坐标。例如,在408,接收的位置信息可以包括当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第一通路218时指示移动机器150的相应位置的第一多个GPS坐标,当移动机器150横穿第二通路220时指示移动机器150的相应位置的第二多个GPS坐标,当移动机器150横穿第三通路222时指示移动机器150的相应位置的第三多个GPS坐标,等等。
应当理解,在408处,控制器176可以至少部分地基于在第一时间从传感器182接收并指示在对象的表面的方向X上的距离的第一传感器信息,从位置传感器180接收并指示在第一时间移动机器150的GPS位置的对应位置信息,来确定布置在工作表面158上和/或至少部分地在工作表面158下方的一个或多个对象(例如,对象228、对象230等)的位置(例如,在二维空间和/或三维空间中)。当结合在一起时,控制器176可以使用在408接收到的传感器信息和对应位置信息来生成三维工地地图300。例如,在408接收的第一传感器信息可以包括当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第一通路218时由传感器182和/或位置传感器180确定的第一通路信息,当移动机器150横穿移动机器行进路径214的第二通路220时由传感器182和/或位置传感器180确定的第二通路信息,以此类推。在这样的示例中,控制器176可以至少部分地基于这样的第一通路信息和/或这样的第二通路信息等来生成工地地图300。
在410,控制器176可以至少部分地基于在408接收的第一传感器信息生成工地地图300。例如,在410,控制器176可以至少部分地基于从传感器182接收的信息以及从位置传感器180接收的对应位置信息来生成工地地图300。在410处生成的工地地图300可以包括工地200(例如,区域202和/或工作表面158)的二维或三维点云或其他这样的表示。如以上关于至少图3所描述的,这样的工地地图300可以指示和/或识别由传感器182观察到的工作表面158的峰、谷、轮廓、高度、地形变化和/或其他特性。这样的工地地图300还可以指示布置在工作表面158上或至少部分地布置在工作表面158下方的对象(例如,对象228、对象230等)的定位、位置、取向和/或其他特性。如上所述,示例性工地地图300可以包括提供指示区域202的信息的一个或多个文本文件、数据文件、视频文件、数字图像文件和/或其他电子文件,该区域202将由从机146、工作表面158、从机行进路径208、移动机器行进路径214和/或特定工地200的其他方面作用。例如,在410由控制器152生成的工地地图300可以包括位置信息,该位置信息包括指示第一边界210的位置和/或范围的第一多个GPS坐标和指示第二边界212的位置和/或范围的第二多个GPS坐标。由控制器176在410处生成的工地地图300还可以包括多个GPS坐标,所述多个GPS坐标指示布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的一个或多个对象(例如,第一对象228、第二对象230、山丘、山谷、水体、人为障碍物等)的相应位置。例如,工地地图300可以包括多个GPS坐标、UTS坐标、高度信息和/或其他位置信息,这些位置信息指示沿工作表面158和/或沿包括在工地地图300中的对象的相应表面的基本上所有点的相应位置。在更进一步的示例中,工地地图300可以包括指示移动机器行进路径214的位置信息。例如,工地地图300可以包括指示在404确定的移动机器行进路径214的位置和/或范围的多个GPS坐标。如上所述,在一些示例中,在410由控制器152生成的工地地图300还可以包括位置信息,该位置信息包括指示区域318的周界的位置和/或范围的多个GPS坐标。
应当理解,控制器176可以通过外推,使用一个或多个三角算法、使用一个或多个神经网络和/或机器学习算法、使用模糊逻辑、使用一个或多个查找表,和/或通过一个或多个另外的方法在410生成工地地图300。在一个示例性实施例中,控制器152可以具有相关联的存储器和/或可以访问这样的存储器,在该存储器中可以存储各种外推模型、三角算法、机器学习算法、查找表和/或其他部件,用于至少部分地基于在402和/或408处接收到的信息来确定工地地图300。
在412,控制器176可以至少部分地基于在408接收的第一传感器信息和/或在402接收的第一工地计划生成第二工地计划。在这样的示例中,在412处生成的第二工地计划可以对应于工地200、工作表面158、待由布置在工地200处的一个或多个从机作用的区域202的形状、大小、尺寸、地形和/或其他特性、每种类型的布置在工地200处的从机的数量、布置在工地200处的特定一个或多个从机(例如,从机146)的识别,布置在工地200处的特定一个或多个从机的一个或多个特性(例如,容量、吞吐量等)等。
在本文描述的任何示例中,在412,控制器176可以生成与在402接收的第一工地计划中指定的一个或多个目标、任务和/或其他操作相对应第二工地计划。例如,在402处接收的第一工地计划可以包括相对通用的工地计划,该工地计划识别将由工地200处的系统100的各种机器和/或其他部件执行的一个或多个操作。例如,这样的第一工地计划可以包括一个或多个数据文件、图像文件、文档、文本文件、数据库、元数据、分类标签和/或包括识别工地200、工作表面158、区域202和/或以上关于402描述的任何其他信息的信息的其他结构。这样的示例性第一工地计划还可以包括识别要在工地200处执行的一个或多个操作的类似的元数据、分类标签、信息和/或结构。
例如,在402接收的示例性第一工地计划可以包括识别第一操作的信息,所述第一操作包括:从测量为200英尺宽×800英尺长的工作表面158的区域202去除4英寸的沥青、路面、污垢、泥土、沙子和/或其他材料。在412,在分析这样的示例性第一操作,并将这样的第一操作与一个或多个存储的(例如,电子)操作库、存储的数据库、先前接收的工地计划、查找表和/或其他存储的信息进行比较,控制器176可以将这样的示例性第一工地计划(例如,通过找到与一个或多个所存储的铺路操作/铺路工地计划的大致匹配)表征为铺路计划。在本发明的另一实施例中,在402处接收的示例性第一工地计划可以包括识别第一操作的信息,所述第一操作包括:在工作表面158的区域202处挖掘沟槽,该沟槽测量为6英尺宽、200英尺长和8英尺深。在412,在分析这样的示例性第一操作,并将这样的第一操作与一个或多个存储的(例如,电子)操作库、存储的数据库、先前接收的工地计划、查找表和/或其他存储的信息进行比较,控制器176可以将这样的示例性第一工地计划(例如,通过找到与一个或多个所存储的挖掘操作/挖掘工地计划的大致匹配)表征为挖掘计划。在其他实施例中,在402接收的示例性第一工地计划可以包括识别第一操作的信息,所述第一操作包括:移除位于工作表面158的特定区域202处的累积材料堆,该累积材料堆测量为100英尺宽、200英尺长和15英尺高。在412,在分析这样的示例性第一操作,并将这样的第一操作与一个或多个存储的(例如,电子)操作库、存储的数据库、先前接收的工地计划、查找表和/或其他存储的信息进行比较,控制器176可以将这样的示例性第一工地计划(例如,通过找到与一个或多个所存储的采矿操作/采矿工地计划的大致匹配)表征为采矿计划。上述操作,尺寸和其他因素仅仅是为了讨论的目的而描述的,并且在另外的实施例中,其他操作可以与在此描述的示例性第一工地计划相关联。
在这里描述的任何示例中,在402,控制器176可以通过扩充、转换和/或修改在402接收的第一工地计划(例如,通过扩充、转换和/或修改包括在第一工地计划中的信息)来生成第二工地计划。例如,在将在402接收的第一工地计划表征为铺路计划、挖掘计划、采矿计划和/或任何其他类型的工地计划时,控制器176可以访问一个或多个存储的操作库、先前接收的工地计划、查找表,和/或与工地计划的特定类型和/或由第一工地计划指定的操作相对应其他存储的信息。例如,在实施例中,其中在402接收的第一工地计划的特征在于在412控制器176是铺路计划,在412控制器176可以访问存储的铺路库。在其他实施例中,其中在402处接收的第一工地计划的特征在于412处的控制器176是挖掘计划,在412处控制器176可以访问所存储的挖掘库,等等。在这样的示例中,在412由控制器176访问的铺路库、挖掘库和/或其他库(例如,采矿库等)可以包括与可以在对应于库的操作中使用的每种类型的从机相关联的测试数据、经验数据、制造商规格和/或其他信息。
例如,在实施例中,其中在402接收的第一工地计划的特征在于在412控制器176是铺路计划,在412控制器176可以访问存储的铺路库。所存储的铺路库可以包括可用来执行铺路操作的各种类型的从机的列表。这样的从机可以包括例如冷刨机(例如,图1中所示的从机146)、铺路机(例如,图1中所示的从机102)、拖运卡车(例如,图1中所示的从机148)、反铲装载机、压实机和/或其他铺路设备。因此,在412访问的存储铺路库可以包括上述从机的每一个的列表,以及所列出的从机的每一个的最小、最大和/或最优吞吐量范围、行进速度、压实速度、转子和/或叶片深度、拖运能力和/或其它特性。在所访问的库列出和/或包括针对所列出的每种类型的机器的多于一个的型号的示例中(例如,多个冷刨机模型),这样的库可以包括对应于所列出的机器的每个模型(例如,每个冷刨机模型的最小、最大、和/或最优转子和/或叶片深度)的相应特性和/或其他信息。
在412生成第二工地计划还可以包括识别用于完成在402接收到的第一工地计划中指定的操作的最优处理。这样的“最优”处理可以包括一个或多个任务或其他操作,所述一个或多个任务或其他操作组合地导致在最少量的时间和/或通过利用最少的资源完成在第一工地计划中指定的操作。例如,在412处,在识别出在第一工地计划中指定的一个或多个操作(例如,从测量为200英尺宽乘800英尺长工作表面158的区域202去除4英寸的沥青和/或其他材料)并且访问了与第一工地计划和/或由其指定的操作相对应存储库(例如,铺路库)之后控制器176可以识别已知要布置在工地200处的特定从机,。在412,控制器176可以至少部分地基于例如已知在工地200可用的铺路机,以及每个可用铺路机的吞吐量范围、转子和/或叶片深度、拖运能力和/或其他特性来确定用于完成由第一工地计划指定的铺路操作的最优处理。
例如,在一个实施例中,在412,控制器176确定在工地200有六个拖运卡车和两个冷刨机,控制器176可以计算和/或以其他方式确定利用两个可用的冷刨机和个可用的拖运卡车中的四个的第一处理可以使系统100能够在6小时内完成在第一工地计划中指定的操作(例如,从测量为200英尺宽乘800英尺长的工作表面158的区域202移除4英寸的沥青和/或其他材料)。在这样的实施例中,在412,控制器176还可以确定利用两个可用的冷刨机和六个可用的拖运卡车中的五个的第二处理也可以使系统100能够在6小时内完成在第一工地计划中指定的操作。在这样的示例性实施例中,完成第一工地计划中指定的操作的限制因素可以是工地200处当前使用的冷刨机的吞吐量。因此,在这样的示例性实施例中,控制器176可以至少部分地基于第一处理利用比第二处理更少的资源,同时在相同的时间量内执行相同量的工作,将第一处理识别为最优处理。在这样的示例中,在412控制器176可以至少部分地基于这样的确定来选择第一处理。
在412处,并且作为生成第二工地计划的一部分,控制器176可以针对与所选择的最优处理相关联和/或以其他方式在所选择的最优处理中使用的每个从机生成相应的指令。除其他外,这样的指令可以包括对应于要在执行最优处理中使用的每个从机的从机行进路径。每个相应的从机行进路径可以由控制器176基于工作表面158和/或区域202的形状、大小和/或其他配置,从机的尺寸和/或其他参数来确定。例如,在从机146包括图2所示的冷刨机的示例中,从机行进路径208可以基于从机146的宽度L和/或对应于转子156的宽度的其他尺寸来确定。类似于上述关于确定移动机器行进路径214的处理,控制器176可通过例如将宽度W1除以从机146的宽度L来确定从机行进路径208,并且可以确定使得从机146能够根据上述最优处理执行由第一工地计划指定的操作的从机行进路径208。控制器176可利用以上关于移动机器行进路径214描述的任何处理来确定从机行进路径208。
例如,在412,控制器176可基于从机146和/或转子156的已知宽度L以及第一边界210的位置和第二边界212的位置计算、外推和/或以其他方式确定从机行进路径208。例如,在一些实施例中,从机146的宽度L可以基本上等于铺路计划中指定的区域202的期望宽度W1。因此,控制器152可确定在第一边界210和第二边界212之间大致居中地延伸的从机行进路径208。可替代地,从机146的宽度L可以小于铺路计划中指定的区域202的期望宽度W1。在这样的示例中,在404,控制器152可以确定与第一边界210间隔第一距离(例如在方向Z’上)的第一冷刨机行进路径,以及与第二边界212间隔第二距离(例如在方向Z上)的第二冷刨机行进路径。
在412由控制器176生成的指令还可以包括与每个从机行进路径相关联的一个或多个行进速度。这种行进速度可以由控制器176基于例如存储在上述一个或多个库中的最小、最大和/或最优行进速度,与工地200相关联的一个或多个速度限制,由相同或类似从机执行的先前操作,和/或控制器176可访问的其他信息来确定。控制器176可以以类似于以上关于404描述的方式来确定这样的行进速度。这样的指令可以进一步包括与致动、停用、升高、降低、操纵和/或以其他方式操作一个或多个作业工具、器具、输送机、吊臂、棒、铲斗和/或每个从机的其他部件相关联的一个或多个控制参数。在这样的示例中,在412由控制器176生成的指令可以包括,对于每个相应的从机,对应于沿着从机的从机行进路径的每个位置的一个或多个这样的控制参数。因此,在412由控制器176生成的第二工地计划可以包括,除其他外,在执行第二工地计划的至少一部分时使用的工地200处存在的每个从机的指示和/或识别以及可以由每个从机的控制器执行的指令等。
在414,控制器176可以向从机146提供指令,当由从机146的控制器152执行该指令时,该指令可以使从机146的控制器152控制从机146执行在412生成的第二工地计划的至少一部分。例如,在414处,控制器176可经由网络138向控制器152提供指令和/或其他信息(例如,在410处生成的工地地图300、在412处确定的一个或多个从机行进路径208、在412处生成的一个或多个行进速度、与操作一个或多个作业工具相关联的一个或多个控制参数、器具,和/或在412等处生成的每个从机的其他部件)。在本文描述的任何示例中,在414由控制器176提供的指令在由从机146的控制器152执行时可以使控制器152以自主控制模式和/或基本自主控制模式操作从机146。
例如,在414提供给从机146的第一指令和/或其他信息可以指示在412确定的从机行进路径208。例如,移动机器150的控制器176可利用通信设备178经由网络138并经由通信设备154向从机146的控制器152传输一个或多个信号和/或其他信息。在这样的示例中,在接收到从机行进路径208时,控制器152可以控制从机146横穿从机行进路径208的至少一部分(例如,以自主控制模式和/或以基本自主控制模式)。例如,在414,控制器152可以使从机146沿图2所示的方向X以包括在414提供的指令中且对应于横穿的从机行进路径208的至少一部分的一个或多个行进速度横穿从机行进路径208的至少一部分。当以此方式横穿从机行进路径208时,控制器152还可控制从机146的一个或多个作业工具、器具和/或其它部件(例如,转子156)以根据在414处提供的指令中包括的一个或多个控制参数进行操作。例如,在414处,控制器152可以控制从机146的一个或多个气动、液压、电动和/或其他部件以相对于工作表面158降低转子156。在414处,控制器152还可以控制一个或多个这样的部件以在转子156与工作表面158接触的同时使转子156相对于工作表面158旋转。在这样的示例中,以这种方式操作转子156可以有助于根据例如在412处生成的第二工地计划移除工作表面158的至少一部分。
在一些示例中,在414由控制器176提供给从机146的第一指令还可以指示沿着从机行进路径208的应当采取一个或多个动作的各个位置,为了避免损坏从机146,和/或为了避免接触、损坏和/或损害布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的一个或多个对象(例如对象228、对象230等)。这样的动作可以包括改变(例如,升高)转子156相对于从机146的框架159和/或相对于工作表面158的位置。这样的动作还可以包括改变从机146的行进速度和/或朝向,使得可以避免与布置在工作表面158上和/或至少部分地布置在工作表面158下方的对象的接触。例如,在414由控制器176提供的第一指令可以包括第一GPS坐标,所述第一GPS坐标指示沿着从机行进路径208的第一位置302,在该处,转子156应当在远离工作表面158的方向上升高,以避免与布置在工作表面158上的对象228接触。在这样的示例中,在414由控制器176提供的第一指令还可以包括第二GPS坐标,该第二GPS坐标指示沿着从机行进路径208的第二位置304,在该处,在转子156和/或从机146已经移动经过这样的对象228之后转子156可以在朝向工作表面158的方向上降低。在这样的示例中,控制器152可以根据这样的指令控制从机146的操作,以避免损坏从机146,和/或避免接触、损坏和/或损害对象228。
在一些示例中,在414,控制器176可控制移动机器150在从机146横穿从机行进路径208时横穿移动机器行进路径214和/或另外的移动机器行进路径的一个或多个部分。例如,在414,当从机146被控制为横穿从机行进路径208时,控制器176可以控制移动机器150横穿这样的另外的移动机器行进路径,同时在从机146的前方、后方和/或侧面保持期望距离。如图5所示,在一些示例中,这样的另外的移动机器行进路径可包括和/或基本上覆盖从机行进路径208。在其他示例性实施例中,另一方面,这样的另外的移动机器行进路径可以与从机行进路径208间隔开(例如,基本上平行于)。在本文描述的任何示例中,控制器176可以在414确定这样的另外的移动机器行进路径,并且该另外的移动机器行进路径可以包括配置为以动态、实时的方式优化移动机器150的定位(例如,位置和/或定位),使得当从机150横穿从机行进路径208时,移动机器150的传感器182可以获得另外的传感器信息。例如,在414,控制器176可以确定另外的移动机器行进路径,该另外的移动机器行进路径可以配置为使得当从机146横穿从机行进路径208时,转子156、输送机系统160、框架159和/或从机146的其他部件的至少一部分可以基本上保持在传感器182的视场216内。
如图5所示,在一些示例中,可以控制移动机器150以横穿基本覆盖从机行进路径208的另外的移动机器行进路径。在这样的示例中,移动机器150可以被定向为使得传感器182面向从机146。另外,在这样的示例中,当从机146横穿从机行进路径208时,可控制移动机器150以保持与从机146的框架159的期望距离(例如,距离5英尺、10英尺,15英尺等)。以此方式控制移动机器150可以在从机146横穿从机行进路径208时将框架159、转子156、输送机系统160和/或从机146的其他器具或部件的至少一部分维持在传感器182的视场216内。因此,当根据在414提供的第一指令控制从机146执行第二工地计划的至少一部分时,传感器182和/或移动机器150的其他部件可以监测从机146的这些部件的运动、位置、操作和/或其他参数。如将在下面描述的,传感器182和/或移动机器150的其他部件还可以监测从机146根据第一指令执行第二工地计划的至少一部分的准确度。在这样的示例中,使用由移动机器150(与从机1446相对)承载的传感器182来确定从机146的各个部件的移动、位置、操作和/或其他参数,并且确定从机146正在执行第二工地计划的准确度,可以提高这种确定的准确度,至少因为当从机146横穿从机行进路径208时,传感器182的视场216可以基本上保持不受阻碍和/或不被阻挡。另外,因为传感器182由移动机器150承载,而不是由从机146承载,所以可以显著降低对传感器182的损坏和/或错误校准的风险。
在416,控制器176可接收与工作表面158相关联和/或与从机146相关联的第二传感器信息。例如,在414当移动机器150至少部分地横穿确定的另外的移动机器行进路径时,在416控制器176可接收由移动机器150的至少一个传感器182收集、感测、捕获和/或以其他方式确定的第二传感器信息。如上所述,在一些实施例中,传感器182可以包括至少一个雷达传感器、LIDAR传感器、SONAR传感器、图像捕获设备和/或由移动机器150承载的其他传感器。另外,控制器176可从位置传感器180接收位置信息。当移动机器150横穿另外的移动机器行进路径时。因此,在416接收的第二传感器信息可以包括从至少一个传感器182接收的传感器信息,以及从位置传感器180接收的对应位置信息。在这里描述的任何示例中,在416接收的第二传感器信息可以指示从机146在工地200执行第二工地计划(在412生成并对应于在414提供的第一指令)的至少一部分。
例如,在416处并且在移动机器150横穿上述另外的移动机器行进路径时,传感器182可以观察、感测、检测和/或以其他方式确定当从机146横穿从机行进路径208时与转子156、输送机系统160、框架159和/或从机146的其他部件相关联的图像、距离、相对定位和/或位置。如图5所示,在这样的示例中,在416处,当移动机器150横穿另外的移动机器行进路径(例如,基本上覆盖从机行进路径208的行进路径)时,转子156、输送机系统160、框架159和/或从机146的其他部件的至少一部分可以保持在视场216内。在416处并且当移动机器150横穿另外的移动机器行进路径时,位置传感器180还可以确定对应GPS坐标、UTS坐标和/或与移动机器150相关联的其他位置信息。在416,控制器176可将这种位置信息与从传感器182接收的传感器信息相关联,以便当从机146横穿从机行进路径208时确定从机146和/或其部件的各种位置。如下面将描述的,在本文描述的任何示例中,移动机器150的控制器176可以至少部分地基于在416处接收的第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个。
在418,控制器176可以生成安全度量。在示例性实施例中,当从机146横穿从机行进路径208和/或以其他方式在工地200执行第二工地计划的至少一部分时,在418处生成的安全度量可以包括指示从机146的一个或多个部件将接触对象(例如,对象228、对象230)的可能性(例如,概率)的一个或多个整数、百分比、分数、小数、范围和/或其他可量化度量。在418,控制器176可以至少部分地基于在416接收的第二传感器信息,特定从机146的形状、大小、尺寸(例如,宽度L)、配置、部件(例如,转子156、输送机系统160的尺寸、取向、和/或移动等)和/或其他方面,在412处确定的从机行进路径208,对象(例如,对象228、对象230等)的范围、定向和/或位置和/或工地200的其他特征,来生成安全度量。
在其中对象(例如,对象228)包括布置在工作表面158上或至少部分地在工作表面158下方的无生命对象和/或静止对象的示例中,在418处,控制器176可通过确定从机146沿着从机行进路径208的投影或预期移动来生成安全度量。这种投影(例如,二维投影或三维投影)可以至少部分地基于从机146的尺寸、从机行进路径208的配置、从机146的行进速度,以及在416处接收的第二传感器信息中识别的对象228的当前位置来进行。在这种静止对象228的情况下,控制器176能够以相对高的准确度确定当从机146横穿从机行进路径208时从机146是否将接触对象228。例如,在418处如果控制器176基于对象228的位置、从机146的宽度L和所确定的从机行进路径208确定从机146将接触静止对象228,则在418处控制器176可生成等于100%的安全度量。
另一方面,在其中对象228包括布置在工作表面158上的活动对象(例如,人类操作员)和/或移动对象的示例中,在418,控制器176可通过确定从机146沿着从机行进路径208的投影或预期移动以及对象228沿着其当前路径或轨迹的投影或预期的移动来生成安全度量。例如,控制器176可以至少部分地基于从机146的尺寸、从机行进路径208的配置和/或在416接收的第二传感器信息中识别的从机146的行进速度来投影从机146的移动。
在移动对象228的情况下,在418处控制器176可基于在416处接收的第二传感器信息来确定移动对象228的当前行进向量(例如,朝向)、对象228的速度和对象228的加速度。利用该信息,控制器176可以在从机146横穿从机行进路径208时并且基于稳态条件(例如,指示从机146的运动的行进速度、朝向和/或其他参数保持基本上恒定)来确定从机146是否将接触对象228。在418进行这种确定时,控制器176可以利用与计算各种对象的运动相关联的一个或多个动力学和/或运动学方程。在这样的示例中,在418处如果控制器176基于上述因素确定从机146将接触这样的移动对象228,则在418处控制器176可生成等于100%的安全度量。
在418处,控制器176还可以将一个或多个权重因子、系数、另外的项、安全系数或其他分量添加到这样的方程,以便考虑从机146和/或移动对象228的行进速度、朝向和/或其他参数不保持基本上恒定的情况。例如,当在418处计算对象228的预期或投影运动时,控制器176可通过例如通过以下方式修改这样的计算:将计算中使用的速度值(例如,与对象228的速度相关联)增加期望因子(例如25%),将速度值减少期望因子(例如25%),将计算中使用的加速度值(例如与对象228的加速度相关联)增加或减少期望因子(例如25%),将计算中使用的减速度值(例如,与对象228的减速度相关联)增加或减少期望因子(例如25%),将计算中使用的朝向/矢量值(例如,与对象228的航向/矢量关联)改变期望因子(例如25%)等。在418,控制器176可以利用与计算各种对象的运动相关联的一个或多个动力学和/或运动学方程以确定由于任何这样的修改值,从机146是否将接触移动对象228。在这样的示例中,在418处基于以上修改的因子/值如果控制器176确定从机146将接触这样的移动对象228,则在418处控制器176可以生成等于100%减去利用的安全因子的安全度量。例如,在上述示例中,如果期望因子是25%,并且在418处基于上述修改的因子/值控制器176确定接触将发生,则在418处控制器176可以生成等于75%(例如,100%-25%=75%)的安全度量。
在420,控制器176可以将在418生成的安全度量与和这样的安全度量相关联的第一阈值进行比较。应当理解,在420可以使用任何期望的第一阈值用于这种比较。例如,如果在420中将具有85%的值的第一阈值用于比较目的,则控制器176可以将在418中生成的安全度量与这样的值进行比较。在示例中,其中在420处,在418处生成的安全度量小于利用的第一阈值,控制器176可以确定在418处生成的安全度量不满足这样的第一阈值(步骤:420-否)。例如,在上述示例中,其中在418处,控制器176生成等于75%的与移动对象228相关联的安全度量,这样的安全度量将不满足值为85%的第一阈值(例如,75%小于85%)。在这样的示例中,控制将进行到422。
在422,控制器176可以生成与在412生成的第二工地计划相关联的第二指令。例如,当由从机146的控制器152执行时,这样的第二指令可以使从机146的控制器152执行第二工地计划的至少一部分。然而,这样的第二指令可以不同于在414处提供给从机146的第一指令。例如,在422,控制器176可以确定另外的和/或修改的从机行进路径。这种另外的和/或修改的从机行进路径可以包括行进路径,当从机146横穿该行进路径时,该行进路径将使从机146避免与上述静止和/或移动对象228接触。在422处生成的第二指令可以包括,除其他外,这样的另外的和/或修改的从机行进路径。控制器176可以以类似于以上关于在412处生成的从机行进路径208所描述的方式相似的方式来确定这样的另外的和/或修改的从机行进路径。
在422处生成的第二指令还可以包括与另外的和/或修改的从机行进路径相关联的一个或多个行进速度。在422处这种行进速度可以基于例如存储在上述一个或多个库中的最小、最大和/或最优行进速度,与工地200相关联的一个或多个速度限制,由相同或相似从机执行的先前操作,和/或控制器176可访问的其他信息,由控制器176来确定。控制器176可以以类似于以上关于404描述的方式来确定这样的行进速度。这样的第二指令可以进一步包括与致动、停用、升高、降低、操纵和/或以其他方式操作从机146的一个或多个作业工具、器具、输送机、吊臂、棒、铲斗和/或其他部件相关联的一个或多个控制参数。在这样的示例中,在422由控制器176生成的第二指令可以包括对应于在422生成的沿着另外的和/或修改的从机行进路径的每个位置的一个或多个这样的控制参数。处理器176可使用上文关于在412处生成的第一指令描述的处理中的任一个来在422处生成第二指令。
在424,处理器176可以向从机146提供第二指令。例如,在424,控制器176可以经由网络138将这样的第二指令和/或其他信息(例如,在410生成的工地地图300、在422确定的一个或多个另外的和/或修改的从机行进路径、在422生成和/或以其他方式确定的一个或多个行进速度、在422生成和/或以其他方式确定的一个或多个控制参数等)提供给控制器152。控制可以从424进行到416。例如,在416,控制器176可以接收由传感器182确定的第三传感器信息,并且这样的第三传感器信息可以指示从机146根据在424提供的第二指令操作。在这样的示例中,在422处当从机横穿确定的另外的和/或修改的从机行进路径时,控制器176可以使移动机器150横穿另外的移动机器行进路径,其将移动机器150保持在距从机146基本上恒定的距离处。在这样的示例中,第三传感器信息可以指示从机146横穿一个或多个另外的和/或修改的从机行进路径。
继续参考图4,在420如果控制器176确定在418生成的安全度量大于或等于在420使用的第一阈值,则控制器176可以确定在418生成的安全度量满足这样的第一阈值(步骤:420-是)。例如,在上述示例中,其中在418处,控制器176生成等于100%的与静止对象228相关联的安全度量,这样的安全度量将满足值为85%的第一阈值(例如,100%大于85%)。在这样的示例中,控制将进行到426。
在426,控制器176可以生成准确度度量。在示例性实施例中,在426处生成的准确度度量可以包括指示以下中至少一项的一个或多个整数、百分比、分数、小数、范围和/或其他可量化度量:当从机146执行第二工地计划的至少一部分时,从机146的框架159的位置,当从机146执行第二工地计划的至少一部分时,转子156、输送机系统160、作业工具和/或从机146的任何其他器具或部件相对于框架159和/或相对于工作表面158的位置,以及当执行第二工地计划的至少一部分时,由从机146修改的工作表面158的一部分的特性。这样的特性可以包括例如由从机146的部件进行的一个或多个切割的深度、宽度、长度和/或其他尺寸,在这样的部件已经作用在工作表面158上之后工作表面158的高度,从机146的部件作用于工作表面158的区域(例如,区域202)的一个或多个边界的位置等。控制器176可以在426至少部分地基于在416接收的第二传感器信息,特定从机146的形状、大小、尺寸(例如,宽度L)、配置和/或其他方面,在412确定的从机行进路径208和/或工地200的其他特性来生成准确度度量。控制器176还可以在426处至少部分地基于转子156、输送机系统160、作业工具和/或从机146的其他器具或部件的尺寸、取向和/或移动来生成准确度度量。
例如,在426,控制器176可以将由传感器182进行的并且由在416接收的第二传感器信息指示的一个或多个测量与在第一工地计划和/或第二工地计划中指定的一个或多个对应操作进行比较。例如,如上所述,在402接收的示例性第一工地计划可以包括识别第一操作的信息,所述第一操作包括:从工作表面158的区域202去除4英寸的沥青、路面、污垢、泥土、沙子和/或其他材料。在这样的示例性实施例中,在426处,当从机146横穿从机行进路径208时,控制器176可以监测由转子156在工作表面158中进行的切割的实际深度(例如,如由416处接收的第二传感器信息所指示的)。在426,控制器176可以将由第二传感器信息指示的实际切割深度与4英寸的指定切割深度(例如,由在412生成的第二工地计划指示的,并且对应于第一工地计划)进行比较,并且可以基于这样的比较来生成准确度度量(例如,百分比、绝对差值等)。例如,在其中实际切割深度是4.7英寸并且指定切割深度是4英寸的示例中,绝对差值可以是0.7英寸。在这样的示例中,在426处基于实际切割深度与指定切割深度之间的绝对差生成的准确度度量可以是0.7英寸。如上所述,在其他示例中,基于这种差的百分比也可以被生成和/或用作准确度度量。在另外的示例中,例如其中在426处评估两个或更多个差值的示例(例如,在指定的切割深度与切割区域的左手侧的实际切割深度之间的第一绝对差值,以及该指定切割深度与在该切割区域的右手侧的实际切割深度之间的第二绝对差值),在426处可以生成和/或使用一个或多个平均差值或其他平均值作为准确度度量。
在428,控制器176可将在426生成的准确度度量与对应第二阈值进行比较。在428,控制器176可利用任何期望的第二阈值进行这种比较。例如,在428处如果利用具有0.5英寸的值的第二阈值用于比较目的,则控制器176可以将在426处生成的准确度度量与这样的值进行比较。在示例中,其中在426处,在426处生成的准确度度量小于利用的第二阈值,控制器176可以确定在426处生成的准确度度量满足这样的第二阈值(步骤:428-是)。在这样的示例中,控制将进行到416。例如,在416,控制器176可以接收由传感器182确定的第三传感器信息,并且该第三传感器信息可以指示从机146根据在414提供的第一指令操作。在这样的示例中,当从机横越在412确定的从机行进路径208时,控制器176可以使移动机器150横穿另外的移动机器行进路径,该另外的移动机器行进路径将移动机器150保持在距从机146基本恒定的距离处。在这样的示例中,第三传感器信息可指示从机146横穿从机行进路径208。
另一方面,在426处生成的准确度度量大于或等于426处使用的第二阈值的示例中,控制器176可以确定426处生成的准确度度量不满足这样的第二阈值(步骤:428-否)。例如,在426处控制器176生成等于0.7英寸的准确度度量的上述示例中,这样的准确度度量将不满足具有0.5英寸的值的第二阈值(例如,0.7大于0.5)。在这样的示例中,控制将进行到430。
在430,控制器176可以生成与在412生成的第二工地计划相关联的第三指令。例如,当由从机146的控制器152执行时,这样的第三指令可以使从机146的控制器152执行第二工地计划的至少一部分。然而,这样的第三指令可以不同于在414处提供给从机146的第一指令和上面关于422描述的第二指令。例如,在430,控制器176可以确定对从机行进路径208和与致动、停用、升高、降低、操纵和/或以其他方式操作从机146的一个或多个作业工具、转子156、器具、输送机、吊臂、棒、铲斗和/或其他部件相关联的各种控制参数中的至少一个进行的校正。
在一些示例中,在430,控制器176可以将如在416接收到的第二传感器信息所指示的实际切割深度与在412生成的第二工地计划所指定的切割深度(并且对应于在402接收到的第一工地计划)进行比较。在这样的示例中,控制器176可以基于这样的比较来确定差值。例如,在其中实际切割深度是4.7英寸并且指定切割深度是4英寸的示例中,差值可以是0.7英寸。在这样的示例中,并且基于0.7英寸的差值,控制器176可以确定从机146的转子156应该相对于从机146的框架159和/或相对于工作表面158升高0.7英寸。因此,至少部分地基于这样的确定,在430,控制器176可生成可由从机146的控制器152执行的第三指令,以将从机146的转子156相对于框架159升高0.7英寸。
可替代地,在差值包括负值(例如,实际切割深度是3.5英寸并且指定切割深度是4英寸,因此导致差值为-0.5英寸)的其他示例中,在430,控制器176可确定从机146的转子156相对于从机146的框架159和/或相对于工作表面158应降低0.5英寸。因此,至少部分地基于这样的确定,在430,控制器176可生成可由从机146的控制器152执行的第三指令,以将从机146的转子156相对于框架159降低0.5英寸。
在更进一步的示例中,在430,控制器176可以将工作表面158的边界的实际位置(例如,由转子156形成的边界204的实际位置),如在416接收的第二传感器信息所指示的,与在412生成的第二工地计划所指定的边界的位置(并且对应于在402接收的第一工地计划)进行比较。在这样的示例中,控制器176可以基于这样的比较来确定差值。例如,基于示例比较,在430控制器176可以确定实际边界位置与由第二工地计划指定的边界位置偏离6英寸(例如,在方向Z上)。在一些示例中,可以使用在416接收的第二传感器信息中包括的GPS坐标、UTS坐标和/或其他位置信息来做出这样的确定。在这样的示例中,并且基于6英寸的差值,控制器176可以确定从机行进路径208应当被修改为使从机146在方向Z’上转向总共6英寸。因此,至少部分地基于这样的确定,在430,控制器176可以生成可由从机146的控制器152执行的第三指令,以使从机146在方向Z’上转向总共6英寸。这样的第三指令可以包括新的和/或修改的从机行进路径,其在由控制器152执行时导致这样的改变。
在430处生成的第三指令还可以包括与另外的和/或修改的从机行进路径相关联的一个或多个行进速度。在430处这种行进速度可以基于例如存储在上述一个或多个库中的最小、最大和/或最优行进速度,与工地200相关联的一个或多个速度限制,由相同或相似从机执行的先前操作,和/或控制器176可访问的其他信息,由控制器176来确定。控制器176可以以类似于以上关于404描述的方式来确定这样的行进速度。以上关于在412处生成的第一指令描述的处理中的任一个可由处理器176使用以在430处生成第三指令。
在432,处理器176可将第三指令提供给从机146。例如,在432,控制器176可以经由网络138将这样的第三指令和/或其他信息(例如,在410生成的工地地图300、在430确定的一个或多个另外的和/或修改的从机行进路径、在430生成和/或以其他方式确定的一个或多个行进速度、在430生成和/或以其他方式确定的一个或多个控制参数等)提供给控制器152。控制可以从432进行到416。例如,在416,控制器176可以接收由传感器182确定的第三传感器信息,并且该第三传感器信息可以指示从机146根据在432提供的第三指令操作。在这样的示例中,在430处当从机横穿确定的新的和/或修改的从机行进路径时,控制器176可以使移动机器150横穿另外的移动机器行进路径,其将移动机器150保持在距从机146基本上恒定的距离处。在这样的示例中,第三传感器信息可以指示从机146横穿一个或多个新的和/或修改的从机行进路径。另外的地或替代地,在416处接收的第三传感器信息可以指示与致动、停用、升高、降低、操纵和/或以其他方式操作一个或多个作业工具、转子156、器具、输送机、吊臂、棒、铲斗和/或从机146的其他部件相关联的各种控制参数的变化。
工业实用性
本发明描述了用于控制工地200处的移动机器150(例如,自主移动机器)和/或从机146(例如,自主从机)的各种操作的系统和方法。特别地,在此描述的系统和方法可以用于确定由工地200的工作表面158限定的移动机器行进路径214。可以控制移动机器150以横穿移动机器行进路径214,使得可以确定指示工作表面158的形貌的传感器信息,布置在工作表面158处或至少部分布置在工作表面158下方的一个或多个对象228、230的识别、存在、位置、尺寸和/或其他特性,和/或与工作表面158相关联的其他信息。在本发明的示例性方法中,单独地或与由移动机器150的控制器176接收到的另外的信息(例如,第一工地计划)结合的这样的信息可以由控制器176用于生成一个或多个工地地图300和/或生成与在工地200处执行一个或多个操作相关联的第二工地计划。
控制器176还可以向工地200处的一个或多个从机(例如,从机146)提供指令,该指令被配置为执行第二工地计划的至少一部分。控制器176可以接收指示从机146根据所提供的指令执行第二工地计划的至少一部分的另外的传感器信息,并且可以至少部分地基于这样的另外的传感器信息来生成一个或多个安全度量和/或准确度度量。控制器176可以至少部分地基于安全度量或准确度度量未能满足对应阈值来生成另外的指令。控制器176可以向从机146提供这样的另外的指令,使得例如可以避免从机146和/或其一个或多个部件(例如,转子156),和一个或多个对象228、230之间的接触。这样的另外的指令还可以使得从机146以更高的准确度执行在第二工地计划中指定的操作。
结果,在此描述的各种系统和方法可以用于避免由从机146与布置在工地200处的一个或多个对象228、230之间的接触引起的对从机146的损坏。通过消除这种接触,本文所述的系统和方法可延长从机146的使用寿命,使与从机146的维护和/或修理相关的停机时间最小化,从而提高工地效率。消除这种接触还可以在例如对象228、230中的一个或多个包括人的情况下改善工地安全。另外,通过监测从机146执行第二工地计划的准确度,并在例如一个或多个对应准确度度量未能满足准确度阈值的情况下生成另外的指令,上述示例性系统和方法可提供比现有系统和方法显著的成本节省和效率改进。本文描述的示例性系统和方法还可以减少监视先前由一个或多个人类操作员执行的活动所需的时间和劳动。
另外,从安装到基于地面的移动机器150的传感器182接收的传感器信息可以固有地比从例如无人驾驶飞机或其他空中机器承载的一个或多个传感器获得的类似传感器信息更准确和更容易获得。此外,因为传感器182被布置在自主移动机器150上而不是从机146上,在传感器182的相应视场没有被输送机系统160、框架159、操作员站和/或从机146的其他部件阻挡的情况下,所以传感器182可以准确且有效地监测从机146的位置、从机146的第二工地计划的性能,和/或位于工作表面158上的一个或多个对象228、230的存在或位置。
虽然已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离所公开的精神和范围的情况下,可以通过对所公开的机器、系统和方法的修改来预期各种另外的实施例。这些实施例应当被理解为落入基于权利要求及其任何等同物所确定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种方法,包括:
接收指示第一工地计划的信息,所述第一工地计划对应于具有工作表面的工地;
至少部分地基于所述信息确定沿着所述工作表面延伸的移动机器行进路径;
使自主移动机器横穿所述移动机器行进路径;
接收与所述工作表面相关联的第一传感器信息,其中当所述自主移动机器横穿所述移动机器行进路径时,所述第一传感器信息由所述自主移动机器的至少一个传感器确定;
至少部分地基于所述第一传感器信息生成第二工地计划,所述第二工地计划对应于所述工地和布置在所述工地的从机;
向从机提供指令,当由从机的控制器执行所述指令时,所述指令使得从机的控制器控制从机执行第二工地计划的至少一部分;
接收由所述至少一个传感器确定的第二传感器信息,所述第二传感器信息指示所述从机在所述工地执行所述第二工地计划的所述至少一部分;以及
至少部分地基于所述第二传感器信息生成安全度量和准确度度量中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一传感器信息包括当所述自主移动机器横穿所述移动机器行进路径的第一通路时由所述至少一个传感器确定的第一通路信息,以及当所述自主移动机器横穿与所述第一通路相邻的所述移动机器行进路径的第二通路时由所述至少一个传感器确定的第二通路信息,所述方法进一步包括:
至少部分地基于所述第一通路信息和所述第二通路信息生成工地地图。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述第一通路信息包括指示所述自主移动机器在所述自主移动机器横穿所述第一通路时的位置的第一多个全球定位系统坐标,并且所述第二通路信息包括指示所述自主移动机器在所述自主移动机器横穿所述第二通路时的位置的第二多个全球定位系统坐标。
4.根据权利要求1所述的方法,进一步包括经由网络接收指示所述第一工地计划的信息,并且经由所述网络向所述从机提供所述指令。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述移动机器行进路径包括沿着所述工作表面的通路数,并且确定所述移动机器行进路径包括至少部分地基于以下来确定所述通路数:
所述至少一个传感器的视场的宽度,以及
所述工作表面的宽度。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个传感器由所述自主移动机器承载,并且包括图像捕获设备、磁性传感器、LIDAR传感器、雷达传感器和SONAR传感器中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述从机被控制为在执行所述第二工地计划的所述至少一部分的同时横穿从机行进路径,所述方法进一步包括使所述自主移动机器横穿另外的移动机器行进路径,同时所述从机横穿所述从机行进路径,所述第二传感器信息指示所述从机横穿所述从机行进路径。
8.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
确定所述安全度量满足第一阈值;以及
至少部分地基于确定所述安全度量满足所述第一阈值来生成所述准确度度量。
9.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
确定所述安全度量和所述准确度度量中的至少一个满足对应阈值;
至少部分地基于确定所述安全度量和所述准确度度量中的所述至少一个满足所述对应阈值而生成另外的指令;
经由网络将所述另外的指令提供给所述从机;以及
接收由所述至少一个传感器确定的第三传感器信息,所述第三传感器信息指示所述从机根据所述另外的指令操作。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述安全度量指示所述从机的至少一部分在执行所述第二工地计划的所述至少一部分时将接触布置在所述工地处的另外的对象的可能性,并且所述准确度度量指示以下中的至少一个:
当所述从机执行所述第二工地计划的至少一部分时,所述从机的框架的位置,
当所述从机执行所述第二工地计划的至少一部分时,所述从机的部件相对于所述框架的位置,以及
在执行所述第二工地计划的所述至少一部分的同时由所述从机修改的所述工作表面的一部分的特性。
11.一种系统,包括:
具有至少一个传感器的自主移动机器;
与所述至少一个传感器通信的第一控制器;以及
经由网络与所述第一控制器通信的从机,其中所述第一控制器被配置为:
接收与工地的工作表面相关联的第一传感器信息,其中当所述自主移动机器横穿由所述工作表面限定的移动机器行进路径时,所述第一传感器信息由所述至少一个传感器确定;
至少部分地基于所述第一传感器信息生成工地计划;
向所述从机提供指令,当所述从机的第二控制器执行所述指令时,所述指令使所述第二控制器控制所述从机执行所述工地计划的至少一部分;
接收由所述至少一个传感器确定的第二传感器信息,所述第二传感器信息指示所述从机在所述工地执行所述工地计划的所述至少一部分;以及
至少部分地基于所述第二传感器信息来生成安全度量和准确度度量中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述第一控制器由所述自主移动机器承载,并且所述第一控制器经由所述网络与所述第二控制器通信。
13.根据权利要求11所述的系统,其中生成所述工地计划包括:
识别所述从机;
确定所述从机的至少一个特性,以及
将所述至少一个特性与由所述第一控制器接收的另外的工地计划进行比较。
14.根据权利要求11所述的系统,其中所述第一控制器进一步被配置为:
确定由所述工作表面限定的从机行进路径,所述指令包括所述从机行进路径,以及
使所述自主移动机器横穿另外的移动机器行进路径,同时所述从机横穿所述从机行进路径,所述第二传感器信息为:
指示所述从机在执行所述工地计划的所述至少一部分的同时横穿所述从机行进路径,以及
当所述自主移动机器横穿所述另外的移动机器行进路径时由所述至少一个传感器确定。
15.根据权利要求11所述的系统,其中所述第一控制器进一步被配置为:
确定所述安全度量和所述准确度度量中的至少一个不满足对应阈值;以及
至少部分地基于确定所述安全度量和所述准确度度量中的所述至少一个未能满足所述对应阈值,向所述从机提供另外的指令,当由所述第二控制器执行所述另外的指令时,使所述第二控制器执行以下操作中的至少一个:降低所述从机的当前行进速度和停止所述从机。
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