CN113448266A - 用于机器的远程控制台 - Google Patents

用于机器的远程控制台 Download PDF

Info

Publication number
CN113448266A
CN113448266A CN202110251377.4A CN202110251377A CN113448266A CN 113448266 A CN113448266 A CN 113448266A CN 202110251377 A CN202110251377 A CN 202110251377A CN 113448266 A CN113448266 A CN 113448266A
Authority
CN
China
Prior art keywords
machine
joystick
travel speed
speed
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110251377.4A
Other languages
English (en)
Inventor
R·T·安德森
M·W·布里登博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN113448266A publication Critical patent/CN113448266A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G05D1/0016Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement characterised by the operator's input device
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2004Control mechanisms, e.g. control levers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G05D1/0022Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement characterised by the communication link
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0223Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/23Pc programming
    • G05B2219/23051Remote control, enter program remote, detachable programmer
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G9/04785Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks the controlling member being the operating part of a switch arrangement
    • G05G9/04788Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks the controlling member being the operating part of a switch arrangement comprising additional control elements
    • G05G9/04792Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks the controlling member being the operating part of a switch arrangement comprising additional control elements for rotary control around the axis of the controlling member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

远程控制台或操作员站包括:比例行进控制操纵杆,其通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来实现机器行进速度的连续改变;测量操纵杆的逐渐改变位置的传感器;以及通信耦合到所述传感器和所述操纵杆的电子控制器。所述电子控制器被编程为执行闭环控制,所述闭环控制包括将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;并且调整用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器以达到所需机器行进速度的行车制动量。

Description

用于机器的远程控制台
技术领域
本公开大体上涉及一种机器远程控制台,并且更具体地涉及一种用比例行进控制操纵杆实现机器速度控制的机器远程控制台。
背景技术
例如推土机、自动平地机、轮式装载机和扫雪机等一些土方移动机器具有用于推动或运送材料的前部安装作业工具,例如刀片、桶或犁。这些作业工具可以围绕大体上垂直于作业工具的第一水平轴线倾斜(即,与行进方向对准)、围绕大体上平行于作业工具的第二水平轴线俯仰,并且相对于地面提升。倾斜可以通过延伸位于作业工具第一侧处的液压缸,同时缩回位于作业工具的相对侧处的液压缸来实现。可以通过同时在相同方向上延伸或缩回两个液压缸来实现俯仰。作业工具的提升可通过延伸单独的提升缸来完成。现有液压系统利用输入装置的不同组合来调节倾斜、俯仰和提升操作。用于机动车辆运动的主要操作员输入包括变速器方向(前向、空档或反向)、变速器速度设定、转向方向和量值、发动机速度和行车制动的施加。由于存在要控制的多个输入,这些输入通常需要机器的操作员使用双手和双脚。在一些现有推土机中,变速器方向、变速器速度设置以及转向方向和量值组合到左手操纵杆中。对于诸如推土机的高怠速机器,当减慢机器的行进速度时,右脚踏板通常用于将发动机速度从高怠速朝向完全减速的发动机速度减速。左脚踏板通常与右脚踏板结合使用,其中左脚踏板控制机器的行车制动。
当机器例如由手持或由车身线束支撑的便携式控制台或者在远程操作员站处被远程控制时,在某些实施方案中,可以存在两个操纵杆,其中左操纵杆用于控制变速器速度设置和转向,并且右操纵杆用于控制刀片或其它作业工具。使用远程控制台时,操作员必须不使用脚踏板用双手控制机器的所有功能。左操纵杆可具有两个或更多个控制轴线,其中左-右轴线用于转向方向和量值,前后轴线用于设置变速器方向。操纵杆还可以具有其可以围绕旋转的竖直轴线,其中,操纵杆围绕竖直轴线旋转使变速器速度设置变化。常规远程控制台可包括由操作员使用的指尖控制桨板代替减速器脚踏板和行车制动脚踏板。用于工作机器的示例性远程控制系统在2013年4月23日向Carlsson授予的美国专利第8,428,791号(’791专利)中公开。具体地说,’791专利公开一种用于机器的远程控制系统,其中系统包括至少一个控制杆或操纵杆以及用于操作机器的不同行进和工作功能的若干按钮、杆和/或旋钮。
尽管’791专利的远程控制系统包括在不同模式中具有不同功能的操纵杆和其它输入装置,但’791并未公开在不使用脚踏板的情况下通过操纵杆的移动来实现机器的比例行进控制的控制系统,其中,操纵杆的移动使对发动机速度以及映射到机器的所需行进速度的自动制动连续渐进控制。
本公开的远程控制台或操作员站解决了上述需求中的一个或多个和/或现有技术的其它问题。
发明内容
在一个方面,本公开涉及一种远程控制台,其包括配置成用于控制具有作业工具的机器的多个输入装置。所述远程控制台可包括:比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆。所述电子控制器可被编程为:从所述传感器接收信号;从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及执行闭环控制。所述闭环控制可包括:将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度;生成控制命令信号,以根据所确定的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量;确定所得机器行进速度,并将所得机器行进速度与所需机器行进速度进行比较;以及进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
在另一方面,本公开涉及一种用于远程控制机器的远程操作员站。所述操作员站可包括:操作员座椅;一个或多个显示屏,所述一个或多个显示屏安装在所述操作员座椅前方,并配置成显示视图,所述视图指示来自所述机器上的操作员舱的视角的视图;比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆。所述电子控制器可被编程为:从所述传感器接收信号;从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及执行闭环控制。所述闭环控制可包括:将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度;生成控制命令信号,以根据所确定的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量;确定所得机器行进速度,并将所得机器行进速度与所需机器行进速度进行比较;以及进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
在又一个方面,本公开涉及一种使用远程控制台或远程操作员站中的一个远程控制工作机器的方法,其中远程控制台或远程操作员站中的一个包括:比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆。所述方法可包括:由所述电子控制器从所述传感器接收信号;使用所述电子控制器从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及使用所述电子控制器执行闭环控制。所述闭环控制可包括:将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度。由所述电子控制器执行的闭环控制还可包括:生成控制命令信号,以根据所确定的发动机速度和行车制动量的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量。当所述机器行进速度改变时,所述电子控制器可从例如变速器输出速度和/或来自GPS的定位信号等的输入确定所得机器行进速度,并且将所得机器行进速度与和所述操纵杆的每个位置相关联的所需和/或预期机器行进速度进行比较。然后,所述电子控制器可以命令进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需或预期机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
附图说明
图1是示例性所公开的远程控制台的俯视平面图;
图2是图1的示例性远程控制台的透视图;以及
图3是包括远程控制台的远程操作员站的图示。
具体实施方式
图1和图2示出了示例性远程控制台,其包括用于控制机器的各种操作功能的至少一个操纵杆,所述机器具有协作以完成任务的多个系统和部件。由远程控制台控制的机器可体现为执行与诸如采矿、建筑、农业、运输或本领域已知的另一行业相关联的一些类型的操作的移动机器。例如,示例性机器可以是材料移动机器,例如,推土机、自动平地机、轮式装载机、扫雪机或类似机器。所述机器可包括配置成移动作业工具的器具系统、用于推进机器的驱动系统、向器具系统和驱动系统提供动力的动力源,以及提供对器具系统、驱动系统和/或动力系统的控制的操作员站。
器具系统可包括由流体致动器作用以移动作业工具的连杆结构。具体地说,器具系统可包括推杆框架或连接到驱动系统和作业工具的边缘或其它部分的其它固定部件或组件。在一些实施方案中,一个或多个液压缸(提升缸)可以将推杆框架枢转地连接到机器框架,并且用于相对于地面升高和降低作业工具。附加的液压缸(称为偏转缸)可以将推杆框架枢转地连接到作业工具的相对侧边缘,并且用于使作业工具围绕竖直轴线偏转。另外的连杆构件和液压缸或其它致动器可将推杆框架连接到作业工具的其它部分,并且用于使作业工具围绕水平轴线翻滚。在自动平地机的情况下,操纵杆可包括用于递增的上下移动的按钮,或用于连续可变的上下移动的辊。操纵杆还可包括:用于控制轮倾斜量的额外按钮;例如位于操纵杆的一侧上用于提供坡度控制和可能的挡雪翼板控制的更多按钮;拨动开关或摇杆开关,其可在多个不同方向上激活以控制各种功能;以及使整个操纵杆围绕通过操纵杆的竖直轴线旋转的能力,以用于控制自动平地机前部和后部的铰接,并且用于控制支撑主刀片的圆形板的旋转移动。操纵杆还可配置成使得操纵杆在前向和后向方向上的移动可控制与操纵杆相关联的主刀片的提升和降低。臂可以远离推杆框架的中心朝向作业工具的上边缘竖直地向上延伸,并且液压缸(俯仰缸)可以将臂的远侧尖端枢转地连接到上边缘。俯仰缸可用于围绕大体上垂直于机器的行进方向的水平轴线倾斜作业工具。附加的液压缸(翻滚缸)可以从臂的顶端延伸到作业工具上的位于臂和作业工具的侧边缘之间的点。翻滚缸可用于使作业工具围绕水平轴线翻滚。翻滚缸运行所围绕的水平轴线可以与机器的行进方向大体对准。
许多不同的作业工具可附接到单个机器,并且是操作员可控制的。作业工具可包括用于执行特定任务的任何装置,例如刀片、桶、犁或本领域已知的另一任务执行装置。可另外驱动作业工具以滑动、摆动、打开和关闭,或以本领域已知的另一种方式移动。
机器的驱动系统可包括底盘组件和旋转环形履带或其它地面接合构件。每个底盘组件还可以包括基部构件,其可以支撑与作业工具接合的推杆框架的端部。可以设想,驱动系统如果需要可以替代地包括除履带之外的牵引装置,例如轮子、皮带或其它已知的牵引装置。
用于机器的动力源可以体现为发动机,例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或本领域已知的任何其它类型的燃烧式发动机。可以预期,动力源可以替代地包含非燃烧动力源,例如燃料电池、动力储存装置或本领域已知的其它来源。动力源可产生机械或电功率输出,所述机械或电功率输出用于经由驱动系统推进机器,且可转换成液压动力以用于移动用于操作机器的各种部件和作业工具的液压缸。
操作员站可包括从机器操作员接收指示所需机器操纵的输入的装置。在操作员远程地控制机器的情况下,输入装置可以包括在远程控制台上,例如图1和图2中所示的远程控制台12,或者操作员站可以包括操作员座椅,操作员座椅的每个椅臂上具有操纵杆。远程控制台12可以是便携式控制台,其是手持式的或由车身线束支撑,或位于例如图3中所示的操作员站的远程操作员站处的固定位置。远程操作员站的替代实施例可包括根据本公开的操纵杆,所述操纵杆直接安装在操作员座椅臂中的一个上。在一些实施方案中,远程控制台12可包括两个操纵杆,其中左操纵杆用于控制变速器速度设置和机器的转向,右操纵杆用于控制刀片或其它作业工具。通过远程控制台,例如远程控制台12,或对于没有能力操作脚踏板的操作员,在远程操作员站处,操作员必须用双手而不是脚踏板控制机器的所有功能。左操纵杆可具有两个或更多个控制轴线,其中左-右轴线用于转向方向和量值,前后轴线用于设置变速器方向和机器行进速度。操纵杆还可以具有其可以围绕旋转的竖直轴线,其中,操纵杆围绕竖直轴线旋转使变速器速度设置变化。
远程控制台12可包括一个或多个输入装置和指示器,例如左手操纵杆14和右手操纵杆16;拨动开关或滚轮20,其位于操纵杆14上,用于向下和向上控制最大地面速度;指示灯22、24、26、28,其指示例如软件停止、故障指示、器具锁定指示和停车制动指示等的方面;作业工具控件32、34,其配置成用于控制作业工具功能,例如刀片角度/俯仰/升降/倾斜;灯和喇叭36、38;和附加指示灯和开关42、44、46、48、52、54、56、58、62、64、66、68,其执行额外功能,例如控制发动机节流阀、点火开关、工作灯、火灾抑制等。远程控制台12上的各种输入装置,例如操纵杆14、16,可以由操作员操纵以通过产生指示所需操纵的比例位移信号来启动机器的移动。在所公开的实施例中,左手操纵杆14可以是与控制变速器方向和行进速度以及操纵机器相关联的操纵杆,而右手操纵杆16可以是与控制作业工具的提升、俯仰、翻滚和偏转移动相关联的操纵杆。可以设想,如果需要,除了操纵杆之外的输入装置,例如桨板、杆、摇杆开关和本领域已知的其它装置可以另外设置在远程控制台12上,以用于机器10的移动控制。
图1和图2的远程控制台12可包括配置成用于控制具有作业工具的机器的多个输入装置。在图1和图2所示的示例性实施例中,远程控制台12可包括比例行进控制操纵杆14,该比例行进控制操纵杆配置成通过操纵杆14远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变。在一个示例性实施例中,远程控制台12还可包括与操纵杆14相关联的传感器(未示出),该传感器可以配置成在操纵杆远离中心偏置位置移动时生成指示操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号。包括在远程控制台12上或无线或通过有线总线连接到控制台的电子控制器可以通信耦合到传感器和操纵杆14。
电子控制器可以包括存储器、辅助存储装置、时钟以及协作完成根据本公开的任务的一个或多个处理器。许多市售微处理器可配置成执行电子控制器的功能。应当理解,电子控制器可以容易地实现为能够控制许多其他机器功能的通用机器控制器。包括信号调理电路、通信电路和其他适当电路的多种已知电路可以与电子控制器相关联。还应当理解,电子控制器可以包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机系统和逻辑电路中的一个或多个,所述逻辑电路配置成允许控制器根据本公开运行。
电子控制器可编程以从相关联的位置传感器接收指示操纵杆14的逐渐改变位置的信号,并且从传感器信号确定操纵杆的逐渐改变位置。电子控制器还可以编程以执行闭环控制,其中闭环控制包括将操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需或预期机器行进速度,并且接着确定用于推进机器的发动机速度和用于减缓机器的行车制动量的同时组合,其中同时组合产生所需机器行进速度。控制发动机的速度以便允许发动机在高速时怠速或减慢发动机速度的功能传统上将需要操作机器上的一个脚踏板,施加行车制动传统上将需要操作机器上的第二脚踏板。在本公开的公开实施例中,在远程控制台12上在前向方向或后向方向上远离中心偏置位置移动操纵杆14可以使发动机速度和行车制动量逐渐同时改变,消除了用于控制远程控制台上的发动机速度和行车制动的脚踏板或其它手指操作桨板的任何要求。在一些示例性实施方案中,将操纵杆14的移动量与预期机器行进速度相关联的映射和/或限定发动机速度和行车制动的组合与机器行进速度之间的关系的相关联基于物理的方程可以基于在类似条件下操作的特定机器或机器类型的经验或历史数据。
当操纵杆14在前向方向上远离中心偏置位置移动时,电子控制器可编程以从传感器数据解译逐渐改变的操纵杆位置,并生成控制命令信号以根据确定的发动机速度和行车制动的同时组合逐渐调整用于推进机器的发动机速度和用于减慢机器的行车制动量。例如,操纵杆14在前向方向上远离其中心偏置位置的移动可使变速器移动到前向齿轮中,同时逐渐增加发动机的速度并同时减少行车制动量,使机器在前向方向上的行进速度增加。操纵杆14在后向方向上远离其中心偏置位置的移动可使变速器移动到后向齿轮中,同时逐渐增大发动机速度且同时减小行车制动量,使机器在后向方向上的行进速度增加。
电子控制器可编程以通过在操纵杆14在前向或后向方向上逐渐移动时确定所得的机器行进速度来执行闭环控制,并将所得的机器行进速度与和操纵杆14的位置相关联的预期机器行进速度进行比较,并且进一步调整用于推进机器的发动机速度以及行车制动量,以将所得机器行进速度与所需和预期机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。远程控制台12可包括操纵杆14,操纵杆还配置成使得操纵杆在第一方向上远离中心偏置位置的移动量增加使在第一方向上机器行进速度增加,操纵杆在与第一方向相反的第二方向上远离中心偏置位置的移动量增加使在第二方向上机器行进速度增加。操纵杆14可配置成在前向和后向方向上从中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变机器分别在前向和后向方向上的行进速度的信号。另外,操纵杆14还可配置成在向左和向右方向上从中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变机器的行进方向和机器的行进速度的信号。
远程控制台12可包括操纵杆14,该操纵杆配置成使得在中心偏置位置中,操纵杆产生指示用于推进机器的发动机速度完全减速且用于减慢机器的行进速度的行车制动完全施加的状态的信号。远程控制台12还可包含第二操纵杆16,该第二操纵杆配置成生成指示操作员命令改变作业工具的位置的信号。在图1和图2的示例性实施例中,远程控制台12包括配置为上述比例行进控制操纵杆的左手操纵杆14,而右手操纵杆16配置为机器工具控制操纵杆。在各种替代实施例中,取决于由远程控制台12控制的特定机器类型,可包括其它布置和功能。
图3示出了用于远程控制机器的远程操作员站,操作员站可包括:操作员座椅90,其中例如图1和图2中所示的远程控制台12支撑在坐在操作员座椅90中的操作员前面;以及定位在操作员的视野中的一个或多个屏幕82。安装在操作员座椅90前方的一个或多个显示屏82可配置成显示视图,该视图指示来自机器上的操作员舱的视角的视图。远程操作员站的替代实施例可包含具有上文针对操纵杆14论述的所有相同功能和能力的比例行进控制操纵杆,除了操纵杆安装在操作员座椅90的臂之一上而不是安装在位于操作员前方的远程控制台上之外。
工业适用性
所公开的远程控制台可用于远程控制具有能够在多个方向上移动的作业工具的任何机器的操作。所公开的远程控制台在施加到具有刀片的自动平地机或推土机时可能特别有用,其中对提升、俯仰、翻滚和偏转的独立控制是有益的。可以通过在机器操作员的指导下对独立液压缸进行单独调节来对刀片提升、俯仰、翻滚和偏转进行独立控制。所公开的远程控制台还提供可由机器操作员携带的紧凑且轻量单元,其中手柄72提供当实际上不操作操纵杆14、16以及远程控制台12上包含的其它输入装置时保持远程控制台的便利手段。肩带或其它装置可用于将远程控制台支撑在便于操作员能够操纵操纵杆14、16以及控制台上包含的其它输入装置的位置的免提位置。
远程控制台12包括:比例行进控制操纵杆14,其配置成通过操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;传感器,其配置成当操纵杆远离中心偏置位置移动时生成指示操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及通信耦合到传感器和操纵杆的电子控制器。在使用远程控制台12的方法的一个示例性实施中,所述方法可包括由电子控制器从传感器接收信号,使用电子控制器从传感器信号确定操纵杆的逐渐改变位置,以及使用电子控制器执行闭环控制。如上文所论述,远程操作员站的替代实施例可包含具有与操纵杆14所有相同功能和能力的比例行进控制操纵杆,其中操纵杆直接安装在操作员座椅90的臂中的一个上。
由电子控制器执行的闭环控制可包括将操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度,以及确定用于推进机器的发动机速度和用于减缓机器的行车制动量的同时组合,其中同时组合产生所需机器行进速度。由所述电子控制器执行的闭环控制还可包括:生成控制命令信号,以根据所确定的发动机速度和行车制动量的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量。
当所述机器行进速度改变时,所述电子控制器可从例如变速器输出速度和/或来自GPS的定位信号等的输入确定所得机器行进速度,并且将所得机器行进速度与和所述操纵杆的每个位置相关联的所需和/或预期机器行进速度进行比较。然后,所述电子控制器可以命令进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需或预期机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
在不偏离本公开的范围的情况下,可以对本公开的远程控制台或对本公开的比例行进控制操纵杆进行各种修改和更改,这对本领域技术人员将是显而易见的。考虑到所公开的设备和方法的说明和实践,其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和实例应被视为仅是示例性的,本公开的真实范围由下文的权利要求及其等同物指出。

Claims (20)

1.一种远程控制台,其包括配置成用于控制具有作业工具的机器的多个输入装置,所述远程控制台包括:
比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;
传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及
电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆,所述电子控制器被编程为:
从所述传感器接收信号;
从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及
执行闭环控制,所述闭环控制包括:
将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;
确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度;
生成控制命令信号,以根据所确定的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量;
确定所得机器行进速度,并将所得机器行进速度与所需机器行进速度进行比较;以及
进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
2.根据权利要求1所述的远程控制台,其中所述操纵杆还配置成使得所述操纵杆在第一方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在所述第一方向上所述机器行进速度增加,并且所述操纵杆在与所述第一方向相反的第二方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在所述第二方向上所述机器行进速度增加。
3.根据权利要求2所述的远程控制台,其中所述操纵杆配置成在前向和后向方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器分别在前向和后向方向上的行进速度的信号。
4.根据权利要求3所述的远程控制台,其中所述操纵杆还配置成在向左和向右方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器的行进方向和所述机器的行进速度的信号。
5.根据权利要求4所述的远程控制台,其中:
所述操纵杆还配置成使得,所述操纵杆在前向方向上从所述中心偏置位置的移动使所述机器的行进速度在前向方向上逐渐增加,这是由用于推进所述机器的发动机的速度的逐渐增加伴随着为降低所述机器的速度施加的行车制动量的逐渐减少引起的。
6.根据权利要求4所述的远程控制台,其中:
所述操纵杆还配置成使得,所述操纵杆在后向方向上从所述中心偏置位置的移动使所述机器的行进速度在后向方向上逐渐增加,这是由用于推进所述机器的发动机的速度的逐渐增加伴随着为降低所述机器的速度施加的行车制动量的逐渐减少引起的。
7.根据权利要求4所述的远程控制台,其中:
所述操纵杆配置成使得在所述中心偏置位置中,所述操纵杆生成指示其中用于推进所述机器的发动机速度完全减速并且用于减慢所述机器的行进速度的行车制动完全施加的状态的信号。
8.根据权利要求1所述的远程控制台,其还包括第二操纵杆,所述第二操纵杆配置成生成指示操作员命令改变作业工具的位置的信号。
9.根据权利要求8所述的远程控制台,其中所述比例行进控制操纵杆是左手操纵杆,并且所述第二操纵杆是右手操纵杆。
10.一种用于远程控制机器的远程操作员站,所述操作员站包括:
操作员座椅;
一个或多个显示屏,所述一个或多个显示屏安装在所述操作员座椅前方,并配置成显示视图,所述视图指示来自所述机器上的操作员舱的视角的视图;
比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;
传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及
电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆,所述电子控制器被编程为:
从所述传感器接收信号;
从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及
执行闭环控制,所述闭环控制包括:
将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;
确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度;
生成控制命令信号,以根据所确定的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量;
确定所得机器行进速度,并将所得机器行进速度与所需机器行进速度进行比较;以及
进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
11.根据权利要求10所述的远程操作员站,其中所述操纵杆还配置成使得所述操纵杆在第一方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在前向方向上所述机器行进速度增加,并且所述操纵杆在与所述第一方向相反的第二方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在相反方向上所述机器行进速度增加。
12.根据权利要求11所述的远程操作员站,其中所述操纵杆安装在位于所述操作员座椅前方的远程控制台上,并且配置成在前向方向和后向方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器分别在前向和后向方向上的行进速度的信号。
13.根据权利要求11所述的远程操作员站,其中所述操纵杆还配置成在向左和向右方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器的行进方向和所述机器的行进速度的信号。
14.根据权利要求13所述的远程操作员站,其中所述操纵杆还配置成使得,所述操纵杆在前向方向上从所述中心偏置位置的移动使所述机器的行进速度在前向方向上逐渐增加,这是由用于推进所述机器的发动机的速度的逐渐增加伴随着为降低所述机器的速度施加的行车制动量的逐渐减少引起的。
15.根据权利要求13所述的远程操作员站,其中所述操纵杆还配置成使得,所述操纵杆在后向方向上从所述中心偏置位置的移动使所述机器的行进速度在后向方向上逐渐增加,这是由用于推进所述机器的发动机的速度的逐渐增加伴随着为降低所述机器的速度施加的行车制动量的逐渐减少引起的。
16.根据权利要求13所述的远程操作员站,其中所述操纵杆配置成使得在所述中心偏置位置中,所述操纵杆生成指示其中用于推进所述机器的发动机速度完全减速并且用于减慢所述机器的行进速度的行车制动完全施加的状态的信号。
17.根据权利要求10所述的远程操作员站,其还包括第二操纵杆,所述第二操纵杆配置成生成指示操作员命令改变作业工具的位置的信号。
18.一种使用远程控制台或远程操作员站中的一个远程控制工作机器的方法,其中远程控制台或远程操作员站中的一个包括:
比例行进控制操纵杆,所述比例行进控制操纵杆配置成通过所述操纵杆远离中心偏置位置的移动来执行机器行进速度的连续改变;
传感器,所述传感器配置成当所述操纵杆远离所述中心偏置位置移动时生成指示所述操纵杆的逐渐改变位置的逐渐改变信号;以及
电子控制器,所述电子控制器通信耦合到所述传感器和所述操纵杆,所述方法包括:
由所述电子控制器从所述传感器接收信号;
使用所述电子控制器从所述传感器信号确定所述操纵杆的逐渐改变位置;以及
使用所述电子控制器执行闭环控制,所述闭环控制包括:
将所述操纵杆的逐渐改变位置映射到对应的所需机器行进速度;
确定用于推进所述机器的发动机速度和用于减缓所述机器的行车制动量的同时组合,其中所述同时组合产生所需机器行进速度;
生成控制命令信号,以根据所确定的同时组合调整用于推进所述机器的发动机速度并且调整行车制动量;
确定所得机器行进速度,并将所得机器行进速度与所需机器行进速度进行比较;以及
进一步调整用于推进所述机器的发动机速度和行车制动量,以将所得机器行进速度与所需机器行进速度之间的任何差减小到预定阈值水平以下。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述操纵杆在第一方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在所述前向方向上所述机器行进速度增加,并且所述操纵杆在与所述第一方向相反的第二方向上远离所述中心偏置位置的移动量增加使在相反方向上所述机器行进速度增加。
20.根据权利要求19所述的方法,其中:
所述操纵杆在前向和后向方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器分别在前向和后向方向上的行进速度的信号;并且
所述操纵杆在向左和向右方向上从所述中心偏置位置移动,以便生成指示操作员命令改变所述机器的行进方向和所述机器的行进速度的信号。
CN202110251377.4A 2020-03-09 2021-03-08 用于机器的远程控制台 Pending CN113448266A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/813533 2020-03-09
US16/813,533 US11479948B2 (en) 2020-03-09 2020-03-09 Remote control console for a machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113448266A true CN113448266A (zh) 2021-09-28

Family

ID=77388906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110251377.4A Pending CN113448266A (zh) 2020-03-09 2021-03-08 用于机器的远程控制台

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11479948B2 (zh)
CN (1) CN113448266A (zh)
DE (1) DE102021105563A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024055222A1 (en) * 2022-09-15 2024-03-21 Greenworks (Jiangsu) Co. Ltd. Outdoor power machine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3321274B2 (ja) 1993-12-24 2002-09-03 株式会社小松製作所 作業機械の遠隔操作制御装置
US8210991B2 (en) * 2008-06-24 2012-07-03 Caterpillar Inc. Automated machine retarding systems and methods
CN102282321B (zh) 2009-01-20 2013-08-28 胡斯华纳有限公司 用于遥控工作机的控制系统
US9228321B1 (en) 2014-09-12 2016-01-05 Caterpillar Inc. System and method for adjusting the operation of a machine
EP3436643B1 (en) * 2016-04-01 2021-12-29 Clark Equipment Company Variable engine speed control
US20200299930A1 (en) * 2019-03-19 2020-09-24 Deere & Company Selectable velocity-based or position-based work vehicle operator control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024055222A1 (en) * 2022-09-15 2024-03-21 Greenworks (Jiangsu) Co. Ltd. Outdoor power machine

Also Published As

Publication number Publication date
US20230175233A1 (en) 2023-06-08
US20210277628A1 (en) 2021-09-09
DE102021105563A1 (de) 2021-09-09
US11479948B2 (en) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2011302407B2 (en) Control systems and methods for heavy equipment
US7635045B2 (en) Machine tool control console
EP2980317A1 (en) Multiple control patterns for hydraulically operated machines with hand and foot controls
US7730646B2 (en) Swivel work machine
CN110234815B (zh) 作业车辆及作业车辆的控制方法
US20130180744A1 (en) Operator Interface for an Implement Control System
US7287620B2 (en) Method and apparatus for controlling the speed ranges of a machine
US11573591B2 (en) Machine joystick with ergonomic features
US10934684B2 (en) Control system for power machine
US20230175233A1 (en) Remote control console for a machine
US20060064221A1 (en) Operator selectable control pattern
JP4442333B2 (ja) 走行車両
JP2008211971A5 (zh)
US11614766B2 (en) Machine joystick with comfort and accessibility features
WO2022210318A1 (ja) 制御装置、操作装置、制御方法および作業車両
JPH0533359A (ja) 全旋回型の小型バツクホウ
JPH05295754A (ja) 油圧式掘削機の作業機操作装置
WO2022244632A1 (ja) 表示システム、作業機械、及び表示方法
US11066810B2 (en) Work vehicle and control method for work vehicle
WO2022113602A1 (ja) 積込機械の制御システム、方法、および積込機械
JPH05202532A (ja) 多関節建設機械の作業機操作装置
JPH1037232A (ja) 2ピースブーム型作業機の操作駆動装置
JP2521216Y2 (ja) 油圧ショベルの操縦装置
JP2022068632A (ja) 作業車両
KR20230061909A (ko) 건설기계

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination