CN112020597A - 控制移动采矿机移动的系统和方法 - Google Patents

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CN112020597A CN201880092459.5A CN201880092459A CN112020597A CN 112020597 A CN112020597 A CN 112020597A CN 201880092459 A CN201880092459 A CN 201880092459A CN 112020597 A CN112020597 A CN 112020597A
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Sandvik Mining and Construction Oy
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Abstract

本公开涉及一种控制具有一个或多个铰接车辆单元的履带式移动采矿机(10)的移动的系统和方法。该控制系统通过从手动输入装置或自动输入装置获取输入来工作，所述输入用作用于至少一个驱动参数的设定操作值。控制器产生控制信号，该控制信号被发送到调节装置，该调节装置致动所述移动采矿机的马达(34)。借助于所述机器上的传感器(54、55)，实时测量所述驱动参数的实际值，并将该实际值馈送到所述控制器，以用于与原始的所述设定值进行比较。当所述控制器向所述调节装置发送使所述移动采矿机的所述驱动参数重新调整的控制信号时，这些值中的任何差值都被补偿。所公开的控制系统适用于履带驱动的动力车辆单元，以确保线性和非线性路径两者的同步履带移动。

Description

控制移动采矿机移动的系统和方法
技术领域
本公开涉及控制履带式车辆的系统和方法。更具体地是，本公开涉及一种控制移动采矿机移动的系统和方法，该移动采矿机具有一个或多个顺序铰接起来的车辆单元，这些车辆单元专门用于地下采矿操作中的连续拖运。
背景技术
在地下采矿领域，特别是在煤矿开采操作中，用于切割或破碎煤的机器连续操作。对于这种操作，重要的是有可用的装置来连续地将松散的材料从采矿地点(mining site)拖走。这种装置被称为连续拖运系统，其连接到切割机，并包括一系列以枢转的方式链接在一起的传送机和载具。目前使用的连续拖运系统构成了大型移动采矿机的一部分，该连续拖运系统包括自推进履带式移动传送机单元和在移动单元之间形成桥的传送机带。在移动采矿机中，通常在切割机后方的那一单元被称为移动导入端(MBE)，用于承载负载。该单元主要地由履带(crawlers)或其它履带式(tracked)或轮式行走传动机构(running gear)驱动。MBE与切割机一起移动，并接纳开采下来的材料。有一条传送机带，一端连接到MBE，另一端连接到连续拖运系统的隧道部分。从矿床中破碎松脱出来的开采下来的材料由所述传送机带运输。传送机带是可延伸的，但非常重要的是，传送机带始终是直的。这意味着隧道和MBE单元的导航必须完美同步。维持同一单元中不同履带之间以及多个相互连接起来的单元中的不同履带之间的同步是一项挑战，尤其是当移动采矿机展现出非线性移动时。
目前使用的大多数MBE包括分别由四个不同的液压马达驱动的四条履带，并且因此它们的运动学互不相同。履带中的每一条履带都由其自己的液压马达提供动力。此外，履带中的每一条履带都配备有自己的转向缸，该转向缸使得能够改变方向。为了在一条直线上移动，所有这四条履带必须精确地沿同一个方向移动。重要的是，这四条履带在转向上同步，以遵循相同的方向。由于连接液压马达和履带的管道对于右履带和左履带以及同样对于前履带和后履带具有不同的长度，因此对于线性运动和非线性移动，很难使所有四条履带的方向同步。当多个互相连接起来的车辆单元的履带需要以同步运动一起移动时，尤其是以曲线移动时，这种困难变得甚至更加明显。
类似的问题在维持所有履带的速度方面出现，特别是当移动采矿机正在非线性移动时，例如在圆周运动期间。在圆周运动中，内侧履带必须比外侧履带驱动得更慢，速度差约为20％。在移动采矿机包括多个互相连接起来的车辆单元的情况下，对履带要求更高且更全面。这些要求中的一些要求是：
-对于平行履带和串联履带实现相同速度，
-在转弯期间对于平行履带实现不同的速度，
-在上坡和/或下坡行驶期间对于所有履带实现恒定速度，
-避免在湿滑的地下情况下的打滑效应，以及
-即使在计划外移动期间，也能确保安全无故障操作。
过去曾有人试图实现对履带移动的这种控制。但是，早期的系统不能在移动采矿机中的互相连接起来的车辆单元的履带移动中实现完美的协调。此外，在现有技术中，一直需要人工干预来控制移动采矿机的操作，这使得操作缓慢且容易出错。
文献US 9616949 B2公开了一种铰接履带式车辆，其具有前部和后部连接的车辆单元，这些车辆单元可以借助于控制装置来转向，使得前部和后部车辆单元能够以协调的方式单独地转向，以获得车辆整体的均匀转向。另一篇现有技术文献，即US 7950478 B2公开了一种具有多个履带轴的大容量运输车，该运输车能够通过使用控制器的机器来控制负载的悬挂、转向和速度。但是，没有一篇现有技术文献能够自动设定驱动参数(像速度、方向、扭矩、与隧道墙壁的接近度等)的输入值。此外，现有技术中提供的解决方案是复杂的，并且在没有人工干预的情况下难以实施。
因此，为了解决现有技术中的上述问题，需要一种系统，该系统被配置用以精确地控制移动采矿机的驱动参数，包括履带中的每一条履带的速度和方向，以确保机器的所有车辆单元中的所有履带的移动是同步的。还需要减少移动采矿机的操作中的人工干预，特别是使机器的一个或多个车辆单元的履带的移动同步。重要的是，这个系统也较简单，易于维护。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种用于控制移动采矿机的移动的系统和方法，该系统和方法应对并旨在解决或至少减轻现有技术的上述问题。这些目的通过独立权利要求的特征所指示的系统和方法来实现。
本文中的术语“移动采矿机”意图包括用于切割、镗孔、挖掘、钻孔、采矿、破碎、刮削、粉碎和研磨地表上和地表下的岩石和矿床的所有类型的设备。它还包括用于运输开采下来的材料的设备。
本文中的术语“同步”意图表示属于一个或多个车辆单元的不同履带的所述(多个)驱动参数的精确协调，这些车辆单元可以机械地链接在一起，以构成移动采矿机，从而防止碰撞并确保整个机器的平稳和无误差的导航。移动采矿机履带的驱动参数包括速度、方向、扭矩、接近度、升程和角度。
本文中的术语“自动化”意图指用机器生成的输入进行操作，以便减少由人完成的工作量，并减少完成工作所需的时间。
本公开的一个目的是提供一种控制移动采矿机的系统和方法，使得该机器中一个或多个互相连接起来的车辆单元的履带的移动在一个或多个驱动参数方面是同步的，以确保机器在隧道内的安全通行和操作。
本公开的另一个目的是提供一种控制移动采矿机的系统，使得该系统被配置用以通过从包括导航系统、相机系统和传感器的系统获取手动键入的输入或自动输入来设定驱动参数的操作值。
本公开的又一个目的是提供一种控制移动采矿机的系统和方法，该移动采矿机被自动化到需要非常少的人工干预就能确保移动采矿机的安全和无故障操作的程度。
本公开的又一个目的是提供一种控制移动采矿机的系统和方法，该采矿机被配置用以确保履带的精确同步导航，并且该采矿机解决了具有多个互相连接起来的履带驱动车辆单元的机器的复杂履带需求。
本公开的再一个目的是提供一种可靠且不复杂的控制移动采矿机的系统和方法，该系统和方法易于操作和维护。
本公开的这些和其它目的将从以下描述中变得显而易见，并且这些和其它目的是通过一种控制移动采矿机的系统和方法来实现的，该移动采矿机展现出以下描述的特征。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于控制移动采矿机的系统，所述机器包括第一车辆单元，该第一车辆单元具有至少一对平行布置的右履带和左履带，该右履带和左履带由它们相应的马达驱动，马达优选为液压马达。用于控制机器的系统包括：输入装置，该输入装置用于为平行布置的右履带和左履带中的每一条履带设定至少一个驱动参数的操作值；至少一个传感器，该至少一个传感器用于测量平行布置的右履带和左履带中的每一条履带的驱动参数的实际值；以及调节装置，该调节装置用于响应于用于相应履带的控制信号来调节相应的履带马达。所述控制器被配置用以接收来自输入装置(25)的驱动参数的所述操作值和来自该至少一个传感器(55)的驱动参数的所述实际值，并基于相应履带的驱动参数的所述操作值和包括相应履带的所述一对右履带和左履带的驱动参数的所述实际值来生成用于所述相应履带的控制信号。对于每条履带，控制信号优选为脉冲波模块(PWM)的形式。优选地是，该系统包括用于每条履带的单独的调节装置。优选地是，调节装置是液压阀，其响应来自控制器的信号而打开和关闭。
该系统的输入装置可以是手动输入装置，如控制板(pendant control)上的操纵杆，或者它可以是具有自动输入装置的自动化系统，如在地面上操作的导航系统(GPS)，或高级相机系统或来自地下的任何传感器。这些输入装置中的任何一个都用于设定系统的驱动参数的操作值。驱动参数包括速度、方向、与隧道墙壁的接近度、升程、角度、扭矩、履带在路径上的位置等。基于从以下参数中选择出来的至少一个参数来设定驱动参数的操作值，所述参数包括相应履带的驱动参数的目标值、相应履带到墙壁的距离、相应履带在路径上的位置以及相应履带的旋转中心。
优选地是，基于相应履带的驱动参数的目标值和相应履带到墙壁的距离，可选地是连同相应履带的旋转中心一起，设定驱动参数的操作值。在另一个实施例中，基于相应履带的驱动参数的目标值和相应履带在路径上的位置，可选地是与相应履带的旋转中心一起，设定驱动参数的操作值。
作为使用该系统的结果，移动采矿机的第一车辆单元的履带的移动保持同步。当控制器将从传感器接收到的驱动参数的实际值与由输入装置设定过的操作值进行比较时，就实现了这一点。该设定操作值是时间相关的。如果从传感器接收到的实际值不同于设定操作值，则控制器生成控制信号，该控制信号到达调节装置，该调节装置继而调节履带马达，以调整履带的移动。有利地是，该系统确保移动采矿机的第一车辆单元的所有履带马达的移动对于线性路径和非线性路径都是同步的。
根据本公开的另一方面，提供了与第一车辆单元串联铰接第二车辆单元，其中，第二车辆单元具有至少一对平行布置的右履带和左履带，该右履带和左履带由相应履带马达驱动，并且第二铰接车辆单元优选地是通过接头和与接头间隔开的至少一个转向缸联接到第一车辆单元。驱动参数的操作值基于相应履带的驱动参数的目标值、和/或相应履带到墙壁的距离、和/或相应履带在路径上的位置、和/或相应履带的旋转中心、和/或铰接起来的车辆单元的相对定向来设定。优选地是，调节装置被配置用以响应于来自控制器的控制信号来调节转向缸的加压。操作值可以设定为时间相关的。
输入装置可以从由控制板上的操纵杆、自动导航系统、位于地下的传感器和相机系统组成的组中选择。基于从传感器获得的实际值与设定操作值之间的比较，控制器生成信号，该信号到达调节装置，该调节装置继而调节履带的移动。这种调节可以通过修改转向缸中的压力或通过修改履带马达的速度来实现。
本公开中所公开的系统可以用于通常存在于移动加工单元中的不同履带组合。优选地是，对于下面描述的组合，设置采用液压马达作为履带马达，该履带马达与液压阀和液压泵一起用以驱动履带。
一种这样的组合是双平行履带布置结构，其中一对右履带和左履带彼此平行布置，履带中的每一条履带具有它们相应的液压马达和液压阀。在示例性系统中，输入装置用于为右履带和左履带中的每一条设定至少一个驱动参数的操作值。控制器接收该输入并将控制信号发送到调节装置，该调节装置优选为液压阀。右履带和左履带的液压阀中的每一个液压阀接收来自控制器的控制信号，并驱动相应的液压马达。作为驱动参数的一个示例，在该系统中测量马达的速度。速度传感器位于液压马达上。接近开关单元用来检测组装到液压马达的齿轮的边缘。绕转齿轮的经过边缘的每秒计数表示履带的速度。然后，控制器将设定操作值与液压马达的实际速度值进行比较。履带系统的运动学和阀的特性曲线由控制器实现。由控制器生成的控制信号通过使液压阀打开或关闭来调节液压阀，从而调节液压马达的速度。
该至少一个传感器每个均选自由速度传感器、接近传感器、方向传感器、升程传感器、角度传感器和负载传感器组成的组。并且，当该至少一个传感器包括速度传感器时，可以有接近开关单元，该接近开关单元通过检测并报告组装到液压马达的绕转齿轮的经过边缘的每秒计数来测量履带的速度。
可选地是，供所公开的系统工作的另一组合包括两对平行布置的右履带和左履带，它们串联连接，使得旋转中心位于前履带与后履带之间。这种履带布置结构通常在移动采矿机的MBE部分中观察到。输入装置用于为右履带和左履带中的每一条履带设定至少一个驱动参数的操作值。控制器接收该输入，并向液压阀发送控制信号。在这种情况下，用于打开和关闭的信号被发送到五个阀，其中两个阀用于前履带，两个阀用于后履带，一个阀用于转向缸。四个履带马达中的每一个履带马达上都有速度传感器，即在左前履带和右前履带以及左后履带和右后履带上都有速度传感器。由控制器接收来自这些传感器中的每一个传感器的输出。在将这些传感器输出值或实际值与设定操作值进行比较时，如果发现这些值不同，则控制器生成控制信号来调节液压马达的移动，该液压马达的值需要调整。
优选地是，类似地是，转向缸也由控制器调节，以确保车辆单元方向同步。在这种布置结构中，转向缸由第五液压阀调节。转向缸延伸的准确位置对于精确导航非常重要。转向缸的实际延伸位置由线性接近系统检测。该系统在转向缸中实施。转向缸上有位置传感器，其输出也由控制器接收。将该值与方向的设定操作值进行比较，并通过由控制器生成的控制信号调整差值，以打开或关闭转向缸的液压阀。在这种组合中，所有液压马达都是可单独控制的。
又一种可能的履带组合包括两对平行履带，这两对平行履带串联布置，使得旋转中心位于前对和后对平行布置的履带中的每一对履带上。这种履带布置结构通常在移动采矿机的隧道部分中观察到。速度和方向的操作值使用输入装置进行设定并提供给控制器。控制器生成控制信号，并将其发送到六个不同的液压阀，该六个不同的液压阀分别用于致动前右履带马达、前左履带马达、后右履带马达、后左履带马达、前转向缸和后转向缸。四个履带马达中的每一个履带马达上都有速度传感器，转向缸中的每一个转向缸上都有位置传感器。来自这些传感器的输出被提供给控制器，该控制器将这些值与设定操作值进行比较。如果发现传感器输出值或实际值不同于设定操作值，则控制器发送控制信号，以调节液压马达，该调节液压马达需要重新调整，以满足设定操作值。在这种组合中，所有液压马达都是可单独控制的。
有利的是，如果移动采矿机在斜坡上行驶，则控制系统防止移动采矿机打滑。由于速度传感器向控制器提供实时测量得到的速度值，因此在斜坡上速度增加的情况下，由于控制器向调节装置发送控制信号以校正履带马达的速度时，因此避免了打滑效应。
根据本公开的另一方面，可用于测量驱动参数的不同传感器包括速度传感器、位置传感器、方向传感器、升程传感器、负载传感器、扭矩传感器、角度传感器、接近传感器等。该至少一个传感器每个均选自由速度传感器、接近传感器、方向传感器、升程传感器、角度传感器和负载传感器组成的组。速度传感器可以包括定位在履带马达上的那种传感器，并且具有接近开关单元，该接近开关单元被配置用以检测并报告组装到履带马达的绕转齿轮的经过边缘的每秒计数，即，通过检测并报告组装到液压马达的绕转齿轮的经过边缘的每秒计数来测量履带的速度。
位置传感器包括超声波传感器和雷达传感器。位置传感器有助于避免移动加工单元与隧道墙壁碰撞。除了这些位置传感器之外，还提供了一种激光系统，该激光系统包括产生激光束的装置，该激光束模拟导航线，以引导移动采矿机，特别是当该机器正在线性路径上移动时。该系统还包括放置在移动采矿机的任何车辆单元上的激光靶。这个激光靶能够检测到激光束。在导航期间中，如果没有发现激光束在激光靶的中部，则这意味着车辆单元已经偏离了其线性路径。当该信息经由控制板手动地或者使用自动输入装置提供给控制器时，控制器通过使移动采矿机的方向改变来校正上述偏离。包括激光源的激光传感器系统产生激光束，该激光束模拟导航线，以引导移动采矿机。激光传感器系统可以包括用于接收并检测所产生的激光束的靶。
驱动参数选自由速度、方向、接近度、升程、角度、扭矩和负载组成的组。
根据本公开的又一方面，存在多个线性和非线性路径，第一车辆单元或互相连接起来的多个车辆单元可以在这些路径中机动。在一个这样的机动中，右后履带和左后履带保持直行，而右前履带和左前履带在一侧转向。另一种可能的机动可称为“狗行式转向(Steering dog-walk)”，其包括前后成对平行的右履带和左履带以相同的角度转向同一侧。另一种可能的机动可称为“圆周行走式转向”，其包括前后成对平行的右履带和左履带以类似于圆周移动的方式转向不同的角度。
根据本公开的又一方面，由上述控制系统控制的移动采矿机包括车辆单元，该车辆单元具有由相应的履带马达驱动的至少一对平行布置的右履带和左履带以及上述控制系统中描述的其它部件。
根据本公开的又一方面，使用上述系统控制移动采矿机的方法包括以下步骤：
为平行布置的右履带和左履带中的每一条履带设定至少一个驱动参数的操作值；
测量平行布置的右履带和左履带中每一条履带的驱动参数的实际值；和
确定用于每条履带的控制信号，并将该控制信号发送给调节装置，该调节装置优选地为液压阀，该液压阀根据该信号打开或关闭；以及
响应于用于相应履带的控制信号来调节相应履带马达；其中，用于相应履带的控制信号是基于相应履带的驱动参数的所述操作值和包括相应履带的所述一对右履带和左履带的驱动参数的所述实际值而生成的。
在该方法中，设定操作值的步骤是手动执行的，或由自动化系统自动执行，其中，基于相应履带的驱动参数的目标值、和/或相应履带到墙壁的距离、和/或相应履带在路径上的位置、和/或相应履带的旋转中心来设定驱动参数的操作值，优选地是，该方法实时执行。
从以下描述中，本公开的其它方面和优点将变得更加明显，以下描述并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
现在将仅通过举例说明的方式并参考附图来描述本发明的具体实施方式，在附图中：
图1示出了移动采矿机的示意图；
图2示出了MBE的透视图，其移动由根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的系统控制；
图3示出了MBE单元的前半部的透视图，示出了由根据本公开实施例的系统控制的履带和转向缸；
图4A和图4B示出了由根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的系统控制的履带马达的侧视图和透视图；
图5A、图5B和图5C示出了使用根据本发明优选实施例中的一个优选实施例的控制系统控制的不同履带布置结构。图5A示出了两条履带彼此平行的布置结构；图5B示出了具有两对串联的平行履带的四履带布置结构，其中旋转中心位于前履带与后履带之间；图5C示出了具有两对串联的平行履带的四履带布置结构，其中旋转中心位于每条履带上；
图6A、图6B和图6C示出了使用根据本公开实施例中的一个实施例的系统控制的MBE的不同机动。图6A示出了前履带转向并且后履带直行的情况；图6B示出了前履带和后履带都沿同一个方向转向的情况；图6C示出了前履带和后履带两者沿不同方向转向的情况；
图7A和图7B示出了根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的用于移动采矿机的由激光传感器引导的激光系统。图7A示出了在机器的路径上没有偏差的情况，而图7B示出了在机器的路径上有偏差的情况；
图8示出了根据优选实施例中的一个优选实施例的使用位置传感器来防止采矿机与隧道墙壁碰撞；
图9是根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的当存在彼此平行布置的两个履带组件时控制移动采矿机的移动的系统的控制示意图；
图10是根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的当存在两对平行的前履带组件和后履带组件串联布置使得机器的旋转中心位于该两对平行的前履带组件和后履带组件之间时用于控制移动采矿机的移动的系统的控制示意图；
图11是根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的当存在两对平行的前履带组件和后履带组件串联布置使得旋转中心位于前履带组件和后履带组件的每一个履带组件上时用于控制移动采矿机的移动的系统的控制示意图；
图12是描绘示例性公开方法的流程图，该方法可以由根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的用于控制移动采矿机的移动的控制系统来执行。
具体实施例
现在将参考不限制本公开的范围和范畴的随附实施例来描述本公开。所提供的描述纯粹是举例说明。这里使用的示例仅仅是为了便于理解可以实践这里的实施例的方式。因此，这些示例不应被解释为限制这里的实施例的范围。
图1示出了移动采矿机(10)的一部分的示意图。该图示出了用于将开采下来的材料拖运离开采矿地点的机器的那一部分。切割机(18)沿图中箭头所示方向移动。切割机(18)后面依次是MBE(16)、可延伸传送机带(14)和隧道部分(12)。切割机(18)破碎矿床，并且这样开采下来的材料由传送机带(14)运输。重要的是传送机带(14)在运输过程中始终保持平直。为了确保带(14)是平直的，重要的是移动采矿机(10)的MBE(16)和隧道部分(12)单元的移动完美同步。
参考图2，MBE(16)被示出为移动采矿机(10)的示例性车辆单元，该MBE(16)由根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例的系统控制。MBE(16)包括两对平行布置的履带，它们被称为右前履带(24，28)、左前履带(24，30)、右后履带(26，28)和左后履带(26，30)。这些履带由它们相应的液压马达(34)驱动。还有一个齿轮(35)，该齿轮(35)示出为紧邻马达(34)定位。转向缸(22)位于该两对履带之间。液压马达(34)由根据优选实施例中的一个优选实施例的控制系统管控，以使MBE(16)的所有履带的移动同步。根据替代实施例，控制系统被配置用以使移动采矿机(10)的所有互相连接起来的车辆单元的履带的移动同步。
图3示出了MBE(16)的前半部，其中右前履带(24，30)和左前履带(24，28)连同液压履带马达(34)和齿轮(35)清晰可见。从图3中可以清楚地看出，转向缸(22)具有枢转链接部件，以附连到MBE(16)的后半部。马达(34)和齿轮(35)在图4A至图4B中显示。传感器(55)定位在马达(34)上，并且缆线部件(53)从传感器(55)向外延伸。根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例，上述传感器(55)是速度传感器，该速度传感器是能够检测组装到液压马达(34)的齿轮(35)的边缘的接近开关单元。速度传感器(55)与缆线部件(53)一起通过计数绕转齿轮(35)每秒的经过边缘来测量马达(34)的速度。然后，该测量值被提供给控制器，用于引起履带的移动的重新调整。
根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例，用于控制移动采矿机(10)的移动的系统用于移动采矿机(10)的车辆单元所采用的不同履带组合，这些组合如图5A至图5C中所示。如图5A中所示，车辆单元包括双平行履带布置结构。电箱(36)容纳有控制器，该控制器根据本公开中描述的系统负责控制移动采矿机(10)的移动。液压系统(38)由该图中未显示的液压阀和液压泵组成。车辆单元由该两条平行布置的左履带(28)和右履带(30)驱动，每条履带由液压马达(未示出)提供动力。平行布置的履带中的每一条履带具有它们相应的液压系统(38)。
参照图5A和图9，解释了用于控制这种布置结构的履带移动的系统的工作。在此图示实施例中，驱动参数被选择为履带的速度。使用输入装置(25)为左履带(28)和右履带(30)中的每一条履带设定速度的操作值，该输入装置可以是手动操作的(例如，控制板上的操纵杆)，或者是从地面上的导航系统、或更高级的相机组件或任何其它输入设备自动提供的。速度的操作值可以是时间相关的或者是时间的函数。它还可能取决于车辆单元的结构配置。一条履带的速度的操作值可以与另一条履带的速度的操作值相关，该相关的方式取决于履带如何联接到车辆单元的车架。在图5A中，左履带(28)和右履带(30)经由相应的底盘车架刚性联接到机架，而根据图5C，左履带(28)和右履带(30)绕竖直轴线以可枢转的方式联接到机架。此外，存在定位于马达(34)上的传感器(55)，以测量相对于每条履带的实时速度。这些测量值被提供给控制器。
基于如上所示的可用值，控制器为每条履带确定相应的控制信号。特别地是，基于左履带(30)的速度的操作值以及左履带(28)和右履带(30)的测量的实时速度来确定对左履带(30)的控制信号，其中控制器将测量得到的实际值与设定操作值进行比较，以检查是否存在任何差值，或者差值是否超过阈值。取决于比较的结果，生成控制信号，同时考虑配对履带(同一履带对的另一条履带)的测量得到的实时速度。这种信号被引导，以重新调整或修改履带的速度，可替代地是维持该速度。比较和控制信号生成是实时执行的。例如，控制器可以是比例积分(PI)控制器的形式，其接收操作值和测量得到的实际值作为输入，并且在处理之后，以脉冲波模块(PWM)的形式发送控制信号，用于增加或减少对履带马达的供油。
该控制信号然后被实时通信到与左履带(30)相关联的相应调节装置(38)。调节装置(38)是液压回路，其可包括多个阀，这些阀响应于控制信号而打开或关闭，并随后调节履带式马达(34)的加压。
类似地是，基于右履带(28)的速度操作值以及左履带(28)和右履带(30)的测量得到的速度来确定对右履带的控制信号。该控制信号被实时通信到与右履带(28)相关联的相应调节装置(38)。
以下示例描述了如何设定驱动参数的操作值：
在移动采矿机(10)需要沿直线导航的情况下，可能会出现与预期线性路径的一些方向偏差。为了补偿该偏差，控制系统相对于每条履带的后续时间戳都为速度设定合适的操作值。例如，取决于机器(10)的预期目标速度和左履带(30)到隧道墙壁(52)的距离，左履带(30)的速度被设定为右履带(28)的速度的一定百分比(例如，80％)。
在又一示例性情况下，当传送机带(14)未在机器(10)上展开和延伸时，移动采矿机(10)需要沿着曲线向隧道的入口移动。如果运行中的机器(10)偏离其预期路径，则控制系统通过在随后的时间戳为每条履带设定单独的速度来校正该偏离。左履带(30)的所述单独速度取决于机器(10)的预期目标速度、左履带(30)在路径上的位置以及左履带(30)的旋转中心。类似地是，基于机器的预期目标速度、右履带(28)在路径上的位置以及右履带(28)的旋转中心来设定右履带(28)的单独速度。
参考图5B，解释了本公开的另一替代实施例。这种布置结构包括两对平行布置的右履带和左履带，它们串联连接，使得旋转中心(40)位于前履带(24)与后履带(26)之间。这种履带布置结构通常在移动采矿机(10)的MBE(16)部分中观察到。图中还示出了操作者(42)和用于容纳控制器的电箱(36)的位置。在图10中解释了用于控制这种履带布置结构的履带马达的移动的系统的工作。因此，输入装置(25)(其可以是手动操作的，例如控制板上的操纵杆，或者从地面上的导航系统、或更高级的相机组件或任何其它输入设备自动操作的)用于为四条履带(24；26)中的每一条设定至少一个驱动参数的操作值。控制器接收该输入，并向液压阀发送控制信号。在这种情况下，用于打开和关闭的信号被发送到五个阀，其中两个阀用于前履带(24)，两个阀用于后履带(26)，并且一个阀用于转向缸(22，40)。在四个履带马达中的每一个履带马达上，即在右前履带(24)和左前履带(24)上以及在右后履带(26)和左后履带(26)上，都有速度传感器(55)。控制器接收来自这些传感器中的每一个传感器的输出。在将这些传感器输出值或实际值与设定操作值进行比较时，如果发现这些值不同，则控制器生成控制信号来调节液压履带马达(34)的移动，该液压履带马达的移动的值需要调整。旋转中心(40)处的转向缸(22)也由控制器调节，以实现移动采矿机(10)的车辆单元的方向同步。在这种布置结构中，转向缸(22)由第五液压阀调节。转向缸(22)上有一个位置传感器(未示出)，此处称为线性接近系统。这有助于测量转向缸(22)的活塞的准确延伸，以实现精确导航。控制器接收该线性接近系统的输出。将该值与方向的设定操作值进行比较，并且通过由控制器生成的控制信号来调整该差值，以打开或关闭转向缸(22)的液压阀。
根据本公开的又一替代实施例，图5C示出了履带组合，该履带组合包括两对平行履带(24；26)，该两对平行履带串联布置，使得旋转中心(56、58)位于前对和后对平行布置履带(24；26)的每一对履带上。这种履带布置结构通常在移动采矿机(10)的隧道部分(12)中观察到。在图中还可以看到压缩机(44)、用于容纳控制器的电箱(36)和液压系统(38)。参照图11，针对图5C中所示的履带组合解释系统的工作。因此，输入装置(25)(其可以是手动操作的，例如控制板上的操纵杆或从地面上的导航系统，或更高级的相机组件或任何其它输入设备自动操作的)用于设定驱动参数(在该示例中为速度和方向)的操作值。这些值被提供给控制器，然后控制器生成控制信号并将它们发送给六个不同的液压阀，该六个不同的液压阀用于分别致动所有履带马达(34)和转向缸(22)。定位于履带马达(34)和转向缸(22)上的传感器(55)将速度和方向的实际值分别发送给控制器，该控制器将它们与设定操作值进行比较。如果发现传感器输出值或实际值不同于设定操作值，则控制器发送控制信号，以调节液压马达，该液压马达需要重新调整，以满足设定操作值。在这种组合中，所有液压马达都是可单独控制的。
参考图6A至图6C，示出了MBE(16)的三个示例性机动。在图6A中，前履带(24)被转向，而后履带(26)保持直行。图6B中示出的另一个机动，在这里被称为“狗行”，该“狗行”包括将后(26)和前(24)成对平行的右履带和左履带以相同的角度转向同一侧。图6C示出了“圆周行走”，其中，MBE被转向以遵循圆周路径，该“圆周行走”包括将后(26)和前(24)成对平行的右履带和左履带转向到不同角度，其方式类似于沿着圆周移动。
根据本公开的优选实施例中的一个优选实施例，移动采矿机(10)中的一个或多个车辆单元可以由上述系统控制，以确保机器(10)在遵循线性路径行进时没有任何偏离地导航。这是借助于如图7A至图7B中所示的激光系统实现的。图中所示的车辆单元是MBE(16)，该MBE(16)具有两对串联连接的平行布置的履带(24；26)。激光源(46)产生激光束(50)，该激光束模拟用作MBE(16)的引导的导航线。激光靶(48)以能够检测激光束(50)的方式定位在MBE(16)上。如果在激光靶(48)的中部检测到激光束(50)，则这意味着MBE(16)正线性移动并且不偏离导航线。如果在激光靶(48)的中部未检测到激光束(50)，则认为MBE(16)偏离了线性路径，如图7B中所示。当检测到这种偏离时，系统通过经由控制板手动地或使用自动输入装置向控制器提供激光束(50)在激光靶(48)上的位置信息来校正该偏离。然后，控制器发送控制信号来校正MBE的方向，以遵循线性路径。
根据本公开的另一优选实施例，如图8中所示，可以借助于位置传感器(54)来测量与隧道墙壁(52)的接近度。MBE(16)在其前后履带(24；26)的每一条履带上具有位置传感器(54)。该位置传感器(54)可以是雷达传感器或超声波传感器。位置传感器(54)的检测区(57)处在隧道墙壁(52)与MBE(16)之间。这些位置传感器(54)有助于避免MBE(16)与隧道墙壁(52)之间的碰撞。
图12中展示了流程图，该流程图示意性地示出了用于控制移动采矿机(10)的车辆单元的移动的系统的方法序列(60-64)。该方法的步骤如下：
步骤60是为平行布置的右履带和左履带中的每一条履带设定驱动参数的操作值；
步骤62是测量平行布置的右履带和左履带中的每一条履带的驱动参数的实际值；和
步骤64是确定用于每条履带的控制信号，并将控制信号发送给调节装置，该调节装置优选地为液压阀，该液压阀根据该信号打开或关闭，并调整液压马达驱动的履带的移动，从而响应于控制信号来调节履带马达。
尽管已经示出和描述了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本公开的范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种用于控制移动采矿机(10)的系统，所述机器包括第一车辆单元(12、16、18)，所述第一车辆单元具有至少一对平行布置的右履带和左履带(28；30)，所述右履带和左履带(28；30)由相应履带马达(34)驱动，所述系统包括
输入装置(25)，所述输入装置(25)用于为所述平行布置的右履带和左履带(28；30)中的每一条履带设定至少一个驱动参数的操作值；
至少一个传感器(55)，所述至少一个传感器(55)用于测量所述平行布置的右履带和左履带(28；30)中的每一条履带的所述驱动参数的实际值；
控制器，所述控制器用于确定每个履带的控制信号，并将所述控制信号发送到调节装置(38)，以调整所述移动采矿机的移动；
所述调节装置(38)，用于响应于针对相应的所述履带的所述控制信号来调节所述相应履带马达(34)；并且
其中，所述控制器被配置用以从所述输入装置(25)接收所述驱动参数的所述操作值，并且从所述至少一个传感器(55)接收所述驱动参数的所述实际值，并且基于相应的所述履带的所述驱动参数的所述操作值和包括相应的所述履带的所述一对右履带和左履带的所述驱动参数的所述实际值来生成用于相应的所述履带的所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入装置(25)是手动系统或自动化系统，其中，所述驱动参数的所述操作值是基于从以下参数中选择的至少一个参数来设定的，所述参数包括相应的所述履带的所述驱动参数的目标值、相应的所述履带到墙壁(52)的距离、相应的所述履带在路径上的位置和相应的所述履带的旋转中心。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述移动采矿机(10)包括与所述第一车辆单元(12、16、18)串联铰接的第二车辆单元，所述第二车辆单元具有至少一对平行布置的右履带和左履带(28；30)，所述右履带和左履带(28；30)由相应履带马达(34)驱动，所述第二铰接车辆单元优选通过接头和与所述接头间隔开的至少一个转向缸(22)联接到所述第一车辆单元；
其中，基于相应的所述履带的所述驱动参数的目标值、和/或相应的所述履带到墙壁(52)的距离、和/或相应的所述履带在路径上的位置、和/或相应的所述履带的旋转中心、和/或铰接起来的所述车辆单元的相对定向来设定所述驱动参数的所述操作值；并且
优选地是，所述调节装置(38)被配置用以响应于来自所述控制器的控制信号来调节所述转向缸(22)的加压。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述操作值被设定为时间相关的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入装置(25)选自由控制板上的操纵杆、自动导航系统、定位于地面下的传感器和相机系统组成的组。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个传感器(55)每个均选自由速度传感器、接近传感器、方向传感器、升程传感器、角度传感器和负载传感器组成的组。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述驱动参数选自由速度、方向、接近度、升程、角度、扭矩和负载组成的组。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括速度传感器，所述速度传感器具有接近开关单元，所述接近开关单元通过检测并报告组装到所述液压马达(34)的绕转齿轮(35)的经过边缘的每秒计数来测量所述履带的速度。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括激光传感器系统，所述激光传感器系统包括产生激光束(50)的激光源(46)，所述激光束模拟导航线，以引导所述移动采矿机(10)。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述激光传感器系统包括用于接收并检测所产生的激光束的靶(48)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，由所述控制器发送的所述控制信号呈脉冲波模块的形式。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述系统中的所述调节装置(38)包括液压阀，所述液压阀适于响应于来自所述控制器的所述控制信号而打开和关闭。
13.一种移动采矿机(10)或用于材料拖运的移动机器，包括车辆单元(12、16、18)，所述车辆单元(12、16、18)具有至少一对平行布置的右履带和左履带(28；30)，所述右履带和左履带(28；30)由相应履带马达(34)驱动，并且还包括根据前述权利要求中的任一项所述的系统。
14.一种控制移动采矿机(10)的方法，所述机器包括车辆单元(12、16、18)，所述车辆单元(12、16、18)具有至少一对平行布置的右履带和左履带(28；30)，所述右履带和左履带(28；30)由相应履带马达(34)驱动，所述方法包括：
为所述平行布置的右履带和左履带(28；30)中的每一条履带设定至少一个驱动参数的操作值；
测量所述平行布置的右履带和左履带(28；30)中的每一条履带的所述驱动参数的实际值；
确定用于每个履带的控制信号并将所述控制信号发送到调节装置(38)；
响应于用于相应的所述履带的所述控制信号，调节所述相应履带马达(34)；并且
其中，用于相应的所述履带的所述控制信号是基于相应的所述履带的所述驱动参数的所述操作值和包括相应的所述履带的所述一对右履带和左履带的所述驱动参数的所述实际值而生成的。
15.根据权利要求14所述的方法，设定所述操作值的步骤是手动执行的或由自动化系统自动执行的，其中，基于相应的所述履带的所述驱动参数的目标值、和/或相应的所述履带到墙壁(52)的距离、和/或相应的所述履带在路径上的位置、和/或相应的所述履带的旋转中心来设定所述驱动参数的所述操作值，优选地是，所述方法实时执行。
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