CN114575408A - 自推进式作业车辆和控制机具的移动的计算机实现的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自推进式作业车辆和控制其机具的移动的计算机实现的方法，所述机具包括被联接至作业车辆的主体框架的一个或更多个组件。限定了与至少一个机具组件相关联的连杆接头，其中，将传感器分别与连杆接头的相对两侧相关联。来自各个传感器的输出信号包括在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中进行融合的感测要素，其中，该独立坐标系独立于作业车辆的全局导航系。针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征(例如，接头角度)。可以鉴于所跟踪的接头特征来可选地控制机具组件的移动。

Description

自推进式作业车辆和控制机具的移动的计算机实现的方法
技术领域
本公开总体上涉及诸如建筑机械和林业机械的自推进式作业车辆，更特别地，涉及用于在独立坐标系(coordinate frame)中跟踪自推进式作业车辆的连杆(linkage)运动的系统和方法。
背景技术
这种类型的自推进式作业车辆例如可以包括挖掘机、装载机、履带牵引装置、机动平地机、反铲、林业机械、正铲挖掘机等。这些作业车辆通常具有由地面支承底架的履带式地面接合单元。这些作业车辆还可以包括作业机具(work implement)，该作业机具包括一个或更多个组件，该作业机具被用于与作业车辆的移动协调地修改地域。
在此类作业车辆的领域中持续需要提供在动态状况下准确跟踪作业机具组件的连杆接头运动的解决方案。被设计成使用传感器系统(诸如惯性测量单元(IMU)的系统)来跟踪连杆接头取向的侧滚角、俯仰角以及偏航角的常规算法对于在动态状况下操作的作业车辆是较差的解决方案。这些算法涉及限定作业车辆的主体框架在参考坐标空间中的位置，然后基于来自被安装在作业车辆的主体框架以及至少一个作业机具组件上的传感器的加速度计输入和陀螺仪输入来计算作业机具组件的位置，使得可以相对于作业车辆的全局导航系来确定侧滚角、俯仰角或偏航角。
由于许多原因，这些常规算法可能是有问题的。被设计成利用诸如IMU的传感器系统相对于作业车辆的全局导航系来跟踪侧滚角、俯仰角以及偏航角的算法在跟踪连杆接头时没有考虑到运动学与刚体运动的组合。例如，在作业车辆的主体框架与所述至少一个作业机具组件的枢转运动结合地绕竖直轴线回转(swing)的情况下，这种移动可能降低由当前算法计算出的侧滚角、俯仰角以及偏航角测量结果的准确度。在作为作业车辆的示例性实施方式的挖掘机的背景下，当前算法限定相对于与车辆的主体框架对准的水平轴线的连杆接头取向，致使其不适于跟踪能够穿过与和车辆的主体框架对准的水平轴线垂直的竖直轴线的任何作业机具组件，诸如动臂(boom)、臂或铲斗。
与前述算法相关联的另一缺点是连杆处的接头角度可能涵盖了由IMU测得的侧滚角、俯仰角以及偏航角的组合，使得计算绝对偏航角必需采用约束方程来计算与连杆接头相关联的各个IMU的近似偏航角。在作业车辆停留在倾斜表面上的情况下，由于定位在倾斜表面上的作业车辆的三维性质，与连杆接头相关联的各个IMU的所测得的侧滚角和俯仰角可能相对于作业车辆的主体框架产生不同的偏航角。这种算法必需采用约束方程来计算与连杆接头相关联的各个IMU的近似偏航角。
鉴于在跟踪作业车辆上的作业机具组件的连杆接头运动的现有算法中的前述限制，希望在独立坐标系(即，独立于作业车辆的主体框架的坐标系)中跟踪与作业车辆上的任一个或更多个作业机具组件有关的连杆接头运动。
发明内容
本公开至少部分地通过引入这样的新颖系统和方法来提供对常规系统的增强，即，该系统和方法与全部或部分地取决于作业车辆的全局导航系的坐标空间相比，通过至少部分地由任何两个作业机具的连杆接头在接头空间中限定任何两个作业机具组件的连杆接头，在独立坐标系中跟踪任何两个作业机具组件的连杆接头的运动。
在用于跟踪任何两个作业机具组件的连杆接头的运动的方法的背景下，公开了计算机实现的方法的某些实施方式，使得作业车辆的至少一个或更多个作业机具组件上的至少一个连杆接头被定位地限定。可以将包括惯性测量单元(皆为IMU)的传感器系统安装或固定在所述至少一个连杆接头的相对两侧上，使得所限定的至少一个连杆接头产生与所述IMU中的各个IMU的主体重合的接头中心，将其IMU安装或固定在所述至少一个连杆接头的相对两侧。在接头中心与IMU(这些IMU与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联)的主体重合的情况下，除了不受约束的接头自由度(诸如接头特征的变化)之外，接头中心的运动可以构成IMU的主体上的等效运动。在用于跟踪任何两个作业机具组件的连杆接头的运动的方法的背景下，所述至少一个接头特征可以构成连杆接头的接头角度。
在用于跟踪任何两个作业机具组件的连杆接头的运动的方法的背景下，公开了计算机实现的方法的某些实施方式，使得可以将包括包含加速度计和陀螺仪的IMU的传感器系统用于基于加速度计测量结果(诸如速度和加速度)和陀螺仪测量结果(诸如角速度和角加速度)来计算连杆接头的接头角度。由加速度计测量结果和陀螺仪测量结果确定的接头角度可以使用具有适当增益选择的滤波器来进行融合，以便跟踪任何两个作业机具组件的连杆接头的接头角度。
在用于跟踪与任一个或更多个作业机具组件相关联的连杆接头的运动的方法的背景下，公开了计算机实现的方法的其它实施方式，使得可以将包括包含陀螺仪的IMU的传感器系统用于基于陀螺仪测量结果(诸如角速度和角加速度)来计算连杆接头的接头角度。这可以例如通过取所测得的角速度或角加速度的点积和叉积以计算接头角度来实现。
在一个特定和示例性的实施方式中，本文提供了一种用于控制自推进式作业车辆的机具的移动的计算机实现的方法，所述机具具有被联接至作业车辆的主体框架的一个或更多个组件。限定与所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件相关联的至少一个连杆接头，其中，将多个传感器分别与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联。接收来自所述多个传感器中的各个传感器的输出信号，所述输出信号包括感测要素(senseelement)。针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素，其中，该独立坐标系独立于作业车辆的全局导航系。针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征。
在根据上面参考的实施方式的一个方面，所述计算机实现的方法还可以包括以下步骤：针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征，来指导所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件的移动。
在另一实施方式中，针对至少一个连杆接头中的各个连杆接头(其中，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素)，可以解析从与处于相应连杆接头的一侧的第一传感器相关联的第一独立坐标系相对于与处于相应连杆接头的另一侧的第二传感器相关联的第二独立坐标系的变换。
在另一实施方式中，所述至少一个接头特征可以包括接头角度。
在另一实施方式中，机具可以包括具有在第一连杆接头处联接至主体框架的第一端的第一组件，以及在第二连杆接头处联接至第一组件的第二端的第二组件。例如，第一组件或第二组件可以包括动臂、臂、曲拐或诸如铲斗的作业工具中的任一者。
在另一实施方式中，感测要素可以包括多个加速度测量结果以及多个角速度测量结果。
针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头(其中，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征)，可以针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个加速度测量结果和所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，针对至少一个连杆接头中的各个连杆接头(其中，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素)，可以向所接收到的输出信号中的感测要素应用滤波器，以及可以选择增益值以减小来自所接收到的输出信号的感测要素中的噪声。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，滤波器可以至少部分地基于加速度测量结果来确定一个或更多个低频测量结果的转折频率，并且滤波器可以至少部分地基于角速度测量结果来确定一个或更多个高频测量结果的转折频率。
在另一实施方式中，感测要素可以构成多个角速度测量结果。
针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头(其中，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分来跟踪至少一个接头特征)，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，针对至少一个连杆接头中的各个连杆接头(其中，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素)，可以向所接收到的输出信号中的感测要素应用滤波器，以及可以选择增益值以减小来自所接收到的输出信号的感测要素中的噪声。
在另一特定和示例性实施方式中，可以提供一种如本文所公开的自推进式车辆，该自推进式车辆具有：被配置为对地域进行作业的机具，所述机具具有被联接至作业车辆的主体框架的一个或更多个组件，所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件与至少一个限定的连杆接头相关联；多个传感器，所述多个传感器分别与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联；以及控制器，该控制器在功能上链接至所述多个传感器中的各个传感器，所述控制器被配置成，从所述多个传感器中的各个传感器接收输出信号，所述输出信号包括感测要素。而且，针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，将控制器配置成，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素，其中，该独立坐标系独立于作业车辆的全局导航系；以及针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征。
在另一实施方式中，还可以将控制器配置成，针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征，来指导所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件的移动。
在另一实施方式中，还可以将控制器配置成，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素。这可以通过解析从与处于相应连杆接头的一侧的第一传感器相关联的第一独立坐标系相对于与处于相应连杆接头的另一侧的第二传感器相关联的第二独立坐标系的变换来实现。
在另一实施方式中，所述至少一个接头特征可以包括接头角度。
在另一实施方式中，机具可以包括具有在第一连杆接头处联接至主体框架的第一端的第一组件，以及在第二连杆接头处联接至第一组件的第二端的第二组件。
在另一实施方式中，感测要素还可以包括多个加速度测量结果以及多个角速度测量结果。可以将控制器配置成，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个加速度测量结果和所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，还可以将控制器配置成，向所接收到的输出信号中的感测要素应用滤波器，以及还可以将控制器配置成，选择增益值以减小来自所接收到的输出信号的感测要素中的噪声。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，控制器可以至少部分地基于加速度测量结果来确定一个或更多个低频测量结果的转折频率，并且控制器可以至少部分地基于角速度测量结果来确定一个或更多个高频测量结果的转折频率。
在另一实施方式中，感测要素可以构成多个角速度测量结果。可以将控制器配置成，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征。
在还根据上面参考的实施方式以及示例性方面的另一示例性方面，还可以将控制器配置成，向所接收到的输出信号中的感测要素应用滤波器，以及选择增益值以减小感测要素中的噪声。
通过结合附图阅读下面的公开，本文所阐述的实施方式的许多目的、特征以及优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
图1是表示作为根据本公开的实施方式的示例性自推进式作业车辆的挖掘机的侧视图。
图2是表示根据本公开的实施方式的示例性控制系统的框图。
图3是表示本文所公开的方法的示例性实施方式的流程图。
图4是表示挖掘机的动臂总成(boom assembly)的侧视图，该挖掘机的动臂总成是根据本公开的实施方式的自推进式作业车辆的示例性作业机具。
图5A至图5C是被安装在作为挖掘机的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标的图解图。
图6A至图6C是被安装在作为装载机的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标的图解图，该装载机的动臂总成是根据本公开的自推进式作业车辆的示例性作业机具。
图7A至图7C是被安装在作为挖掘机的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标的坐标系、叠加坐标系以及旋转坐标系的图解表示图。
图8是被安装在作为挖掘机的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标，以及根据被安装在作为挖掘机的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器的坐标计算出的向量ρ的方向的图解图。
图9是表示本文所公开的方法的另一实施方式的示例性方面的流程图。
图10是表示本文所公开的方法的另一实施方式的示例性方面的流程图。
具体实施方式
现在，参照图1至图10，对用于在独立坐标系中跟踪自推进式作业车辆的连杆运动的系统和方法的各种实施方式进行描述，所述独立坐标系独立于作业车辆的全局导航系。
图1描绘了采用例如履带式挖掘机20的形式的代表性自推进式作业车辆20。作业车辆20包括底架22，该底架包括第一地面接合单元和第二地面接合单元24，该地面接合单元包括用于分别驱动第一地面接合单元和第二地面接合单元24的第一行进马达和第二行进马达(未示出)。主体框架32由回转轴承34从底架22支承，使得主体框架32可相对于底架22绕枢转轴线36枢转。当由地面接合单元24接合的地面38基本水平时，枢转轴线36基本垂直。将回转马达(未示出)配置成，使主体框架32在回转轴承34上绕枢转轴线36相对于底架22枢转。
在参考的作业车辆20的背景下，作业机具42是具有采用动臂44、在连杆接头106处枢转地连接至动臂44的臂46以及作业工具48的形式的多个组件的动臂总成42。将动臂44枢转地附接至主体框架32，以相对于主体框架32绕大体水平轴线枢转。该实施方式中的作业工具48是挖掘机铲48，该挖掘机铲在连杆接头110处枢转地连接至臂46。将狗骨形连接件(dogbone)47的一端在连杆接头108处枢转地连接至臂46，并且将狗骨形连接件47的另一端枢转地连接至工具连杆49。在参考的作业车辆20的背景下，工具连杆49是铲斗连杆49。
动臂总成42从主体框架32起沿着动臂总成42的作业方向延伸。作业方向也可以被描述为动臂44的作业方向。如本文所描述的，作业机具42的控制可能涉及关联的组件(例如，动臂44、臂46、工具48)中的任一个或更多个组件的控制。
将传感器系统104安装在作业车辆20上，如所表示的通常包括被分别安装至主体框架32、动臂44、臂46、狗骨形连接件47以及工具48的多个传感器104a、104b、104c、104d、104e。在参考的作业车辆的背景下，传感器系统104可以构成惯性测量单元(皆为IMU)的系统。
在图1的实施方式中，第一地面接合单元和第二地面接合单元24是履带式地面接合单元。履带式地面接合单元24中的各个地面接合单元皆包括前惰轮52、驱动链轮54以及绕前惰轮52和驱动链轮54延伸的履带链56。各个履带式地面接合单元24的行进马达驱动其相应的驱动链轮54。各个履带式地面接合单元24皆具有从驱动链轮54朝着前惰轮52限定的前行方向58。履带式地面接合单元24的前行方向58还限定底架22的前行方向58，从而限定作业机械20的前行方向。
操作员驾驶室60可以位于主体框架32上。操作员驾驶室60和动臂组件42均可以被安装在主体框架32上，以使操作员驾驶室60面向动臂总成的作业方向58。控制台62可以位于操作员驾驶室60中。
用于为作业机械20提供动力的发动机64也被安装在主体框架32上。发动机64可以是柴油内燃机。发动机64可驱动液压泵以向作业机械20的各种操作系统提供液压动力。
如图2示意性地例示的，自推进式作业车辆20包括控制系统，该控制系统包括控制器112。控制器可以是作业机械的机械控制系统的部分，或者它可以是单独的控制模块。控制器112可以包括用户界面114，并且可选地被安装在操作员驾驶室60中的控制台62处。
将控制器112配置成从共同限定传感器系统104的各种传感器中的一些或所有传感器接收输入信号，下面可以描述其的单独示例。传感器系统104上的各种传感器在性质上通常可以是分立的，但是可以从同一传感器提供表示多于一个输入参数的信号，并且传感器系统104还可以参考从机械控制系统提供的信号。
在自推进式车辆20的背景下，传感器系统104可以构成惯性测量单元(皆为IMU)的系统。IMU是捕获多种基于运动和位置的测量结果的工具，包括但不限于速度、加速度、角速度以及角加速度。
IMU包括许多传感器，包括但不限于(尤其是)测量速度和加速度的加速计、(尤其是)测量角速度和角加速度的陀螺仪、以及(尤其是)测量磁场的强度和方向的磁力计。通常，加速度计提供(尤其是)相对于因重力而造成的力的测量结果，而陀螺仪提供(尤其是)相对于刚体运动的测量结果。磁力计提供(尤其是)相对于已知的内部常数、或者相对于已知的准确地测得的磁场的磁场的强度和方向的测量结果。磁力计提供磁场的测量结果以产生关于IMU的位置取向或角度取向的信息；与磁力计类似，陀螺仪产生关于IMU的位置取向或角度取向的信息。因此，可以将磁力计代替陀螺仪使用，或者与陀螺仪结合使用，以及与加速度计互补，以便生成关于IMU的位置、运动以及取向的局部信息和坐标。
可以将控制器112配置成生成针对用户界面114的输出(如下面进一步描述的)，以供向人类操作员显示。控制器112还可以或在另选例中被配置成生成用于控制相应致动器的操作的控制信号，或者用于经由与机械转向控制系统126、机械机具控制系统128和/或发动机速度控制系统130相关联的中间控制单元进行间接控制的信号。控制器112例如可以生成用于控制诸如液压马达或液压活塞-缸单元41、43、45的各种致动器的操作的控制信号，并且来自控制器112的电子控制信号实际上可以由与致动器相关联的电动液压控制阀接收，使得电动液压控制阀将响应于来自控制器112的控制信号，来控制去往和来自相应的液压致动器的液压流体的流动，以控制该液压致动器的致动。
控制器112可以包括或者可以关联处理器150、计算机可读介质152、通信单元154、数据存储装置156(举例来说，如数据库网络)以及具有显示器118的前述用户界面114或控制面板114。提供了诸如键盘、操纵杆或其它用户界面工具116的输入/输出装置116，以使人类操作员可以向控制器112输入指令。应理解，本文所描述的控制器112可以是具有全部所描述的功能的单个控制器，或者它可以包括多个控制器，其中所描述的功能被分布在所述多个控制器之间。
可以将结合控制器112描述的各种“计算机实现的”操作、步骤或算法，或者另选但等同的计算装置或系统直接以硬件具体实施、以诸如由处理器150执行的软件模块的计算机程序产品具体实施、或者以这两者的组合具体实施。计算机程序产品可以驻留于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘或者本领域已知的任何其它形式的计算机可读介质152中。可以将示例性计算机可读介质152联接至处理器150，使得处理器150可以从存储器/存储介质152读取信息以及向该存储器/存储介质写入信息。在该另选例中，介质152可以与处理器150成一体。处理器150和介质152可以驻留于专用集成电路(ASIC)中。ASIC可以驻留于用户终端中。在该另选例中，处理器150和介质152可以作为分立组件驻留于用户终端中。
本文所使用的术语“处理器”150可以指本领域技术人员可以理解的至少通用或专用处理装置和/或逻辑，包括但不限于微处理器、微控制器、状态机等。还可以将处理器150实现为计算装置的组合，例如，数字信号处理器(DSP)与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或更多个微处理器结合DSP核心的组合、或者任何其它此类配置。
通信单元154可以支持或提供控制器112与外部系统或装置之间的通信，和/或支持或提供关于自推进式作业车辆20的内部组件的通信接口。通信单元154可以包括无线通信系统组件(例如，经由蜂窝调制解调器、WiFi、蓝牙等)，和/或可以包括一个或更多个有线通信终端，诸如通用串行总线端口。
除非另外表明，否则如下面进一步描述的数据存储装置156通常可以涵盖硬件(诸如易失性或非易失性存储装置、驱动器、存储器或其它存储介质)、以及驻留于该硬件上的一个或多个数据库。
在图3中，描绘了表示用于在独立坐标系中跟踪自推进式作业车辆20的连杆接头运动的方法200的示例性实施方式的流程图。图9描绘了表示用于在独立坐标系中跟踪自推进式作业车辆20的连杆接头运动的方法200的另一实施方式的示例性方面的流程图。图10描绘了表示用于在独立坐标系中跟踪自推进式作业车辆20的连杆接头运动的方法200的另选实施方式的示例性方面的流程图。
所例示的方法200公开了一种控制自推进式作业车辆20的作业机具42的移动的计算机实现的方法，该作业机具42包括被联接至作业车辆20的主体框架32的一个或更多个组件。在图1所描绘的作业车辆20的示例性作业机具42的背景下，所述一个或更多个组件可以包括动臂44、臂46以及工具48。
方法200从步骤210开始，该步骤限定与至少一个或更多个机具组件相关联的至少一个连杆接头，其中，将多个传感器分别与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联。方法200继续步骤220，该步骤从处于所述至少一个连杆接头的相对两侧上的所述多个传感器中的各个传感器接收输出信号，所述输出信号包括感测要素。方法200继续步骤230，其中，对于所限定的至少一个连杆接头中的各个连杆接头，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素，其中，该独立坐标系独立于作业车辆20的全局导航系。步骤230继续，即，针对相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征。方法200可以可选地继续步骤250，即，针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征来自动地控制或指导所述一个或更多个机具组件的移动。另选地，或者结合步骤250，方法200可以继续步骤260，即，针对相应的连杆接头生成所跟踪的至少一个接头特征的显示。
返回至图1，出于例示的目的，前述多个传感器可以包括被安装在作业车辆20的一个或更多个组件上的传感器系统104。将传感器104a安装在主体框架32上；将传感器104b安装在动臂44上；将传感器104c安装在臂46上；将传感器104d安装在狗骨形连接件47上；以及将传感器104e安装在工具48上。根据步骤210，可以将所述多个传感器安装在所述至少一个连杆接头的相对两侧上。所述至少一个连杆接头的相对侧可以通过将传感器系统104安装或固定在所述至少一个连杆接头的任一侧上来探知，所述至少一个连杆接头被限定为连接作业机具42的所述一个或更多个组件的枢转连杆接头。
例如，可以将所述至少一个连杆接头限定在连杆接头106处，该连杆接头106构成动臂44和臂46的枢转连接。在该示例中，可以将传感器系统104以这样的方式进行安装，即，将所述至少一个连杆接头的相对两侧限定如下：被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在臂46上的传感器104c相对；被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d相对；或者被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在工具48上的传感器104e相对。
作为另一示例，可以将所述至少一个连杆接头限定在连杆接头108处，该连杆接头108构成臂46到狗骨形连接件47的枢转连接。在该示例中，可以将传感器系统104以这样的方式进行安装，即，将所述至少一个连杆接头的相对两侧限定如下：被安装在臂46上的传感器104c与被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d相对；被安装在臂46上的传感器104c与被安装在工具48上的传感器104e相对；被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d相对；或者被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在工具48上的传感器104e相对。
作为另一示例，可以将所述至少一个连杆接头限定在连杆接头110处，该连杆接头110构成臂46与工具48之间的枢转连接。在该示例中，可以将传感器系统104以这样的方式进行安装，即，将所述至少一个连杆接头的相对两侧限定如下：被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d与被安装在工具48上的传感器104e相对；被安装在臂46上的传感器104c与被安装在工具48上的传感器104e相对；或者被安装在动臂44上的传感器104b与被安装在工具48上的传感器104e相对。
在步骤210下，可以将所述多个传感器(诸如传感器系统104)安装在所述至少一个连杆接头的相对两侧上。所述至少一个连杆接头的相对侧可以通过将传感器系统104放置或固定在所述至少一个连杆接头的任一侧上来探知，所述至少一个连杆接头可以被限定为连接作业机具42的所述一个或更多个组件的枢转连杆接头。在图1的公开的背景下，将所述至少一个连杆接头描绘为连杆接头106、连杆接头108以及连杆接头110。
举例来说，如图4所描绘的，可以将所述至少一个连杆接头限定在连杆接头108处，该连杆接头108构成臂46和狗骨形连接件47的枢转连接。可以将传感器系统104以这样的方式进行安装，即，将所述至少一个连杆接头的相对两侧限定如下：被安装在臂46上的传感器104c与被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d相对。
如在图4的公开的背景下进一步阐述的，步骤210继续，即，以x轴、y轴以及z轴坐标系来定向传感器系统104。将传感器104c安装在臂46上，将传感器104d安装在狗骨形连接件47上。图4公开了以这样的方式安装的传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架，即，使得前述主体框架的x轴指向沿着作业机具42的方向的方向。图4还公开了以这样的方式安装的传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架，即，使得前述主体框架的z轴指向作业车辆20(即，挖掘机20)的主体框架32的方向。因为可以任意地限定x轴、y轴以及z轴坐标系，所以前述并非旨在作为限制。x轴、y轴以及z轴坐标系尽管可以任意地限定，但涉及侧滚(即，绕x轴的旋转)、俯仰(即，绕y轴的旋转)以及偏航(即，绕z轴的旋转)的机械旋转轴。
再次参照图3，方法200从步骤210开始，随后是步骤220，其中，从所述多个传感器中的各个传感器接收输出信号，所述输出信号包括感测要素。在本文所公开的自推进式车辆20的背景下，所述多个传感器(即，传感器系统104)可以构成惯性测量单元(皆为IMU)的系统。如本文先前所阐述的，IMU是使用许多传感器(包括但不限于加速度计和陀螺仪))捕获多种基于运动和位置的测量结果的工具。IMU可以将三轴加速度计与三轴陀螺仪组合。
加速度计是被用于测量加速度(m/s2)的机电装置或工具，加速度被定义为物体的速度(m/s)的变化率。加速度计感测静态力(例如，重力)或加速度的动态力(例如，振动和移动)。加速度计可以接收测量因重力而造成的力的感测要素。通过测量因地球重力而造成的静态加速度的量，加速度计可以提供关于物体相对于地球倾斜的角度的数据，该角度可以在x轴、y轴以及z轴坐标系中建立。然而，在当物体正在沿特定方向进行加速，使得加速度是动态的(与静态相反)的情况下，加速度计生成的数据不能有效地区分运动的动态力与因地球重力而造成的力。陀螺仪是被用于基于物体的角速度(rad/s)或角加速度(rad/s2)来测量取向变化的装置。陀螺仪可以包括机械陀螺仪、微机电系统(MEMS)陀螺仪、环形激光陀螺仪、光纤陀螺仪和/或本领域已知的其它陀螺仪。原则上，采用陀螺仪来测量运动中的物体的角位置的变化，该角位置可以以x轴、y轴以及z轴坐标系来建立。
图5A至图5C描绘了被安装在作为挖掘机20的动臂总成42的部分的臂46和狗骨形连接件47上的传感器系统的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标的代表性和示例性图解图。传感器系统104可以是IMU的系统，各个IMU皆包括加速度计和/或陀螺仪，并且各个IMU皆具有主体框架。在步骤220下，感测要素是由传感器系统104来接收的，该传感器系统104被安装在连杆接头的相对两侧上，如图1和图4所描绘的并且如本文先前所讨论的。在图5A至图5B中，被安装在臂46上的传感器104c包括陀螺仪和加速度计；被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d包括陀螺仪和加速度计。
如图5A所例示的，可以将传感器104c中的加速度计和传感器104d中的加速度计定位成使得x轴指向沿着作业机具42的方向。可以将传感器104c中的加速度计和传感器104d中的加速度计定位成使得y轴指向作业车辆20的主体框架32的方向。对于传感器104c和传感器104d中的加速度计，前述传感器的主体框架和与连杆接头108之间的关系可以如下：
Figure BDA0003315096640000131
如图5B所例示的，可以将传感器104c中的陀螺仪和传感器104d中的陀螺仪定位成使得x轴指向沿着作业机具42的方向。可以将传感器104c中的陀螺仪和传感器104d中的陀螺仪定位成使得y轴指向远离作业车辆20的主体框架32的方向。对于传感器104c和传感器104d中的陀螺仪，前述传感器的主体框架和与连杆接头108之间的关系可以如下：
Figure BDA0003315096640000132
如图5C所例示的，可以将传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架定位成使得x轴指向沿着作业机具42的方向。可以将传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架定位成使得z轴指向作业车辆20的主体框架32的方向。
图6A至图6C描绘了被安装在作为装载机(此处未单独编号)的动臂总成的部分的作业机具组件上的传感器系统104的x轴坐标、y轴坐标以及z轴坐标的代表性和示例性图解图，该装载机的动臂总成是根据本公开的自推进式作业车辆20的示例性作业机具42。传感器系统104可以是IMU的系统，各个IMU皆包括加速度计和/或陀螺仪，并且各个IMU皆具有主体框架。
在步骤220下，感测要素是由处于连杆接头的相对两侧上的传感器系统104来接收的。来自所接收到的输出信号的感测要素可以由控制器112来接收，如图2所描绘的，该控制器在功能上链接至传感器系统104。在图6A至图6C中，将传感器系统(在图6A、图6B以及图6C中的各个图中被描绘为IMU_1和IMU_2)安装在装载机(此处未编号)的动臂总成上。传感器系统104可以是IMU的系统，各个IMU皆包括加速度计和/或陀螺仪，并且各个IMU皆具有主体框架。在图6A至图6C所阐述的公开的背景下，将IMU_1安装在作业车辆20的曲拐上，并且将IMU_2安装在作业车辆20的动臂上。在本文公开的背景下，传感器系统104(即，IMU_1和IMU_2)包括但不限于陀螺仪和加速度计。
如图6A所例示的，可以将传感器IMU_1中的加速度计以这样的方式进行定位，即，使得x轴指向远离连杆接头(此处未编号)的方向，并且沿着作业车辆20的作业机具(即，动臂总成)的方向。可以将传感器IMU_2中的加速度计以这样的方式进行定位，即，使得x轴指向连杆接头(此处未编号)的方向，并且沿着作业车辆20的作业机具(即，动臂总成)的方向。可以将传感器IMU_1和传感器IMU_2中的加速度计定位成使得y轴指向远离作业车辆20的主体框架的方向。对于传感器IMU_1和传感器IMU_2中的加速度计，前述传感器的主体框架和与连杆接头(此处未编号)之间的关系可以如下：
Figure BDA0003315096640000141
如图6B所例示的，可以将传感器IMU_1中的陀螺仪以这样的方式进行定位，即，使得x轴指向远离连杆接头(此处未编号)的方向，并且沿着作业车辆20的作业机具(即，动臂总成)的方向。可以将传感器IMU_2中的陀螺仪以这样的方式进行定位，即，使得x轴指向连杆接头(此处未编号)的方向，并且沿着作业车辆20的作业机具(即，动臂总成)的方向。可以将传感器IMU_1和传感器IMU_2中的陀螺仪定位成使得y轴指向装载机(此处未编号)的主体框架的方向。对于传感器IMU_1和传感器IMU_2中的陀螺仪，前述传感器的主体框架和与连杆接头(此处未编号)之间的关系可以如下：
Figure BDA0003315096640000151
如图6C所例示的，可以将传感器IMU_1的主体框架和传感器IMU_2的主体框架定位成，使得前述主体框架的x轴指向作业车辆20的作业机具(即，动臂总成)的方向。可以将传感器IMU_1的主体框架和传感器IMU_2的主体框架定位成，使得前述主体框架的z轴指向远离作业车辆20的主体框架的方向。
再次返回至图3所表示的方法300，步骤220继续，即，传感器系统104接收感测要素，该感测要素如前所述可以被定向成与IMU的主体框架的坐标匹配。来自所接收到的输出信号的感测要素可以由控制器112来接收，如图2所描绘的，该控制器在功能上链接至传感器系统104。
示例性方法200可以继续步骤230，其中，针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所接收到的输出信号的感测要素，该独立坐标系独立于作业车辆的全局导航系。步骤230公开了一种算法，该算法合并由传感器系统104接收到的测量结果，以在自推进式车辆20的作业机具42中生成期望输出。
算法200的步骤230还可以包括或者以其它方式继续初始化例程，该初始化例程初始化由于关于传感器系统104中的加速度计和陀螺仪所接收到的测量结果导致的偏差。可以将因陀螺仪而造成的估计偏差从由IMU接收到的测得的陀螺仪数据中减去，使得能够计算角速度和角加速度。类似地，可以将因加速度计而造成的估计偏差从由IMU接收到的测得的加速度计数据中减去，使得能够计算速度和加速度。
方法200的步骤230还可以包括：基于因特定作业状况或环境导致的所测得的噪声，来选择利用可应用的增益值选择的滤波算法。需要滤波器来将低频测量结果(诸如由IMU中的加速度计接收到的那些低频测量结果)与高频测量结果(诸如由IMU中的陀螺仪接收到的那些高频测量结果)进行组合。存在可以结合由IMU接收到的测量结果来使用的各种滤波方法，例如包括本领域已知的卡尔曼滤波器(Kalman Filter，KF)和/或互补滤波器(Complementary Filter，CF)。
方法200可以如所表示地那样继续步骤240，其中，针对连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所接收到的输出信号的感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征。来自所接收到的输出信号的感测要素可以由控制器112来接收，如图2所描绘的，该控制器在功能上链接至传感器系统104，并且可以将控制器112配置成跟踪所述至少一个接头特征。步骤240可以采用连杆运动学和刚体运动来确定所述至少一个连杆接头的销加速度，该连杆接头的销加速度可以产生独立坐标系中的接头角度，该独立坐标系独立于自推进式作业车辆20的全局导航系。参照图5A至图5C，在臂46与狗骨形连接件47之间的在连杆接头108处的物理连接将运动限制成单个旋转自由度。实际上，单个自由度可以减少测量两组轴线之间的平面旋转的问题。
现在参照图7A至图7C，描绘了在臂46与狗骨形连接件47之间的在连杆接头108处的物理连接的示例性的基于向量的几何构型。图7A示出了被安装在狗骨形连接件47上的传感器的x轴和z轴，使得销加速度的向量指向x-z向量空间。图7A还示出了被安装在臂46上的传感器的x轴和z轴，使得销加速度的向量指向x-z向量空间。图7B通过叠加被安装在狗骨形连接件47和臂46上的传感器的x轴和z轴而继续，使得狗骨形连接件47的销加速度和臂46的销加速度指向x-z向量空间。因臂46和狗骨形连接件47的销加速度的向量而造成的角度差被示出为取向差，其中，狗骨形连接件47和臂46的x轴和z轴被叠加。
图7C通过旋转被安装在臂46和狗骨形连接件47上的传感器的x轴而继续，使得臂46和狗骨形连接件47的销加速度在x-z向量空间中的方向上延伸。通过将臂46的销加速度定向在与狗骨形连接件47的销加速度相同的方向上，描绘了臂46的x轴与狗骨形连接件47的x轴之间的角度差，并且描绘了臂46的z轴与狗骨形连接件47的z轴之间的角度差。
图7A至图7C例示了针对臂46和狗骨形连接件47的销加速度测得的向量，所有这些都是相对于连杆接头108的。因此，可探知作业机具42的所述一个或更多个组件的x轴、y轴以及z轴的坐标系、以及作业机具的所述一个或更多个组件的销加速度的方向。
接下来，参照图8，描绘了被安装在臂46上的传感器104c以及被安装在狗骨形连接件上的传感器104d的x轴、y轴以及z轴坐标的图解图。在图8中，可以将传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架定位成使得x轴指向沿着作业机具42的方向。可以将传感器104c的主体框架和传感器104d的主体框架定位成使得z轴指向作业车辆20的主体框架32的方向。
图8还例示了如变量ρ所表示的向量，该向量被定位地定向在连杆接头的方向上。具有变量ρ的向量(被描绘为ρDogBone)可以在x-z向量空间中从被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d的主体框架延伸，使得该向量指向连杆接头108的中心。具有变量ρ的向量(被描绘为ρArm)也可以在x-z向量空间中从被安装在臂46上的传感器104c的主体框架延伸，使得该向量指向连杆接头108的中心。可以以传感器104c的主体框架的坐标以及传感器104d的主体框架的坐标来测量变量ρ。图8例示了从被安装在臂46上的传感器104c的主体框架以及被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d的主体框架测得的变量ρ，该变量ρ指向连杆接头108的中心。因此，可以探知在所述至少一个连杆接头的方向上从传感器系统104测得的变量ρ。可以将从传感器系统104测得的向量ρ在功能上用于将从IMU的传感器系统接收到的感测要素转换成在连杆接头(诸如连杆接头106、连杆接头108以及连杆接头110)的接头中心处的等效测量结果。
使用变量ρ，可以计算至少一个接头特征(诸如接头角度)，从而表示为对准被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d以及被安装在臂46上的传感器104c的加速度向量所需的旋转。图8例示了从被安装在臂46上的传感器104c的主体框架以及被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d的主体框架测得的变量ρ，以基于所融合的感测要素来探知所述至少一个接头特征，所述感测要素来自所接收到的输出信号。因此，可以从被安装在所述至少一个连杆接头的相对两侧上的传感器系统104，沿所述至少一个连杆接头(诸如连杆接头106、连杆接头108以及连杆接头110)的方向来测量变量ρ。
在实施方式中，方法200可以继续步骤250，其中，针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征(诸如接头角度)，来控制或指导所述一个或更多个机具组件的移动。控制器112(其可以在功能上链接至所述传感器系统104(如图2所例示的))还可以被配置成，自动地控制作业车辆20的动臂总成42的所述一个或更多个作业机具的移动。人类操作员可以通过或者经由用户界面114的用户界面工具116来实现所述一个或更多个作业机具的移动或定向。通过与用户界面114的用户界面工具116进行交互，可以将控制器112配置成，生成作业车辆20的动臂总成42的所述一个或更多个作业机具的机具控制128。控制器112例如可以生成用于控制诸如液压马达或液压活塞-缸单元41、43以及45的各种致动器的操作的控制信号，如图1中所描绘的。
另选地，或者结合步骤250，方法200可以继续步骤260，即，针对相应的连杆接头生成所跟踪的至少一个接头特征的显示。控制器112(其可以在功能上链接至所述传感器系统104(如图2所例示的))可以被配置成，针对相应的连杆接头，显示所述至少一个接头特征，诸如接头角度。用户界面工具116的显示器118可以针对相应的连杆接头，向人类操作员显示所述至少一个接头特征，诸如接头角度。
图9描绘了表示本文所公开的方法200的另一实施方式的示例性方面的流程图。根据该实施方式的步骤220，其中，从处于所述至少一个连杆接头的各侧的传感器系统104接收感测要素，来自传感器系统104中的各个传感器中的陀螺仪的感测要素可以由控制器112来读取，该控制器在功能上链接至传感器系统104的各个传感器。
在这样的实施方式中，步骤220可以由步骤230继续，其中，将来自所接收到的输出信号的感测要素映射到由所述一个或更多个作业组件限定的坐标空间中。在所述至少一个连杆接头中的相对两侧上，将IMU中的陀螺仪的y轴对准成与连杆接头处的变化或旋转相对应。参照图5B，公开了连杆接头108，其中，被安装在臂46上的传感器104c中的陀螺仪的y轴以及被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d中的陀螺仪的y轴沿远离作业车辆20的主体框架32的方向进行对准。臂46相对于狗骨形连接件47的任何运动都可以由控制器112来进行感测。在臂46或狗骨形连接件47的回转、旋转或铰接(articulation)期间，回转、旋转或铰接可以激励被安装在臂46和狗骨形连接件47上的IMU中的陀螺仪，使得可以将在x-z向量空间中感测到的角速度或角加速度测量结果用于计算臂46与狗骨形连接件47之间的所述至少一个接头特征，诸如接头角度。所述一个或更多个作业机具(例如，动臂44、臂46、狗骨形连接件47以及工具48)的任何回转、旋转或铰接均可以被用于探知在x-z向量空间中感测到的角旋转方向，以便计算所述至少一个接头特征，诸如接头角度。
此外，根据图9的示例性技术，步骤230可以由步骤240继续，其中，实现由传感器系统104中的各个传感器中的陀螺仪测得的所接收到的输出信号的感测要素的变换。角速度测量结果之间的叉积产生内接头角度的正弦，并且角速度测量结果之间的点积产生内接头角度的余弦。如图9的方法200的实施方式所示的，相对于从传感器系统104中的陀螺仪接收到的感测要素，来确定所述至少一个接头特征，诸如接头角度。
出于例示的目的，再次参照图3，步骤240可以继续步骤250，其中，针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征(诸如接头角度)，来控制或指导所述一个或更多个机具组件的移动。控制器112(其可以在功能上链接至所述传感器系统104(如图2所例示的))可以被配置成，控制作业车辆20的动臂总成42的所述一个或更多个作业机具的移动。另选地，或者结合步骤250，方法200可以继续步骤260，即，针对相应的连杆接头生成所跟踪的至少一个接头特征的显示。
图10描绘了表示本文所公开的方法200的另一实施方式的示例性方面的流程图。基于该实施方式的步骤220，其中，从处于所述至少一个连杆接头的各侧的传感器系统104接收感测要素，来自传感器系统104中的各个传感器中的陀螺仪和加速度计的感测要素可以由控制器112来读取，该控制器在功能上链接至传感器系统104的各个传感器。
此外，考虑到如图10所表示的实施方式，步骤220可以由步骤232和步骤235继续，其中，将来自所接收到的陀螺仪和加速度计的输出信号的感测要素映射到由所述一个或更多个作业组件限定的坐标空间中。关于步骤235，在连杆接头处，将IMU中的加速度计的y轴对准成与连杆接头处的变化或旋转相对应。在图5A中，公开了连杆接头108，其中，被安装在臂46上的传感器104c中的加速度计的y轴以及被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d中的加速度计的y轴沿作业车辆20的主体框架32的方向进行对准。臂46相对于狗骨形连接件47的任何运动都可以由控制器112来进行感测。在臂46或狗骨形连接件47的回转、旋转或铰接期间，回转、旋转或铰接可以激励被安装在臂46和狗骨形连接件47上的IMU中的加速度计，使得可以将速度或加速度测量结果用于计算所述至少一个接头特征，诸如接头角度。
步骤220可以由步骤232和步骤235继续，其中，将来自所接收到的陀螺仪和加速度计的输出信号的感测要素映射到由所述一个或更多个作业组件限定的坐标空间中。在步骤232之前，步骤231包括：限定至少一个连杆接头的相对两侧。继续步骤232，将IMU中的陀螺仪的y轴对准成与所述至少一个连杆接头处的变化或旋转相对应。不是相对于重力来比较基于加速度计的测量结果，而是将基于加速度计的测量结果与来自陀螺仪的测量结果结合使用。在将基于加速度计的测量结果与基于陀螺仪的测量结果进行比较时，可以计算所述至少一个连杆接头的接头中心的加速度。
再次参照图5B，公开了连杆接头108，其中，被安装在臂46上的传感器104c中的陀螺仪的y轴以及被安装在狗骨形连接件47上的传感器104d中的陀螺仪的y轴沿远离作业车辆20的主体框架32的方向进行对准。臂46相对于狗骨形连接件47的任何运动都可以由控制器112来进行感测。在臂46或狗骨形连接件47绕传感器104c和传感器104d的y轴的回转、旋转或铰接(articulation)期间，回转、旋转或铰接可以激励被安装在臂46和狗骨形连接件47上的IMU中的陀螺仪，使得可以感测角速度或角加速度测量结果，并由此进行计算。在图10中，方法200继续步骤234，即，计算所述至少一个连杆接头上的接头中心的角加速度。可以利用所述一个或更多个作业机具的回转、旋转或铰接来探知角加速度的方向。
基于图10所公开的实施方式，方法200还可以继续步骤236，其中，针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，将来自所接收到的输出信号的感测要素(诸如由加速度计捕获的速度或加速度测量结果以及由陀螺仪捕获的角速度或角加速度测量结果)在至少部分地与相应的连杆接头相关联的独立坐标系中进行融合，使得独立坐标系独立于自推进式作业车辆20的全局导航系。步骤236包括向感测要素应用滤波器(诸如KF或CF)，并且选择增益值以减少噪声。被配置成融合感测要素的控制器112可以至少部分地基于由加速度计得到的测量结果来确定一个或更多个低频测量结果的转折频率，并且还可以至少部分地基于由陀螺仪得到的测量结果来确定一个或更多个高频测量结果的转折频率。
基于图10所公开的实施方式，方法200还可以继续步骤240，其中，使用所述至少一个连杆接头的接头中心的加速度测量结果和角速度测量结果，来实现由传感器系统104中的陀螺仪和加速度计测得的所接收到的输出信号的感测要素的变换。
出于例示的目的，再次参照图3，步骤240可以继续步骤250，其中，针对相应的连杆接头，至少部分地基于所跟踪的至少一个接头特征(诸如接头角度)，来控制或指导所述一个或更多个机具组件的移动。控制器112(其可以在功能上链接至所述传感器系统104(如图2所例示的))可以被配置成，控制作业车辆20的动臂总成42的所述一个或更多个作业机具的移动。另选地，或者结合步骤250，方法200可以继续步骤260，即，针对相应的连杆接头生成所跟踪的至少一个接头特征的显示。
如本文所使用的，短语“…中的一个或更多个”在与项目列表一起使用时，意指可以使用这些项目中的一个或更多个项目的不同组合，并且可以需要列表中的各个项目中的仅一个。例如，“项目A、项目B以及项目C中的一个或更多个”例如可以包括但不限于项目A，或者项目A和项目B。该示例还可以包括项目A、项目B以及项目C，或者项目B和项目C。
因此，可以看出，本公开的设备和方法容易实现所提及的以及其中固有的目的和优点。虽然出于本目的已经例示和描述了本公开的某些优选实施方式，但是本领域技术人员可以对部件和步骤的布置和构造进行许多改变，这些改变被涵盖在由所附权利要求限定的本公开的范围和精神内。各个公开的特征或实施方式皆可以与其它公开的特征或实施方式中的任一者相组合。

Claims (15)

1.一种控制自推进式作业车辆(20)的机具(42)的移动的计算机实现的方法(200)，所述机具包括联接至所述作业车辆的主体框架(32)的一个或更多个机具组件(44、46、47、48)，所述方法包括以下步骤：
限定与所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件相关联的至少一个连杆接头(106、108、110)，其中，多个传感器(104)分别与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联(210)；
从所述多个传感器中的各个传感器接收输出信号，所述输出信号包括感测要素(220)；
针对所述至少一个连杆接头中的各个连杆接头，
在至少部分地与相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自接收到的输出信号的所述感测要素，其中，所述独立坐标系独立于所述作业车辆的全局导航系(230)，以及
针对所述相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于来自所述接收到的输出信号的所述感测要素的至少一部分，来跟踪至少一个接头特征(240)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，针对相应连杆接头，至少部分地基于跟踪的所述至少一个接头特征，来指导所述一个或更多个机具组件中的至少一个机具组件的移动(250)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征还在于，在至少部分地与所述相应连杆接头相关联的独立坐标系中融合来自所述接收到的输出信号的所述感测要素的步骤包括：解析从与处于所述相应连杆接头的一侧的第一传感器相关联的第一独立坐标系相对于与处于所述相应连杆接头的另一侧的第二传感器相关联的第二独立坐标系的变换。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征还在于，所述至少一个接头特征包括接头角度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征还在于，所述机具包括具有在第一连杆接头处联接至所述主体框架的第一端的第一组件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征还在于，所述机具包括在第二连杆接头处联接至所述第一组件的第二端的第二组件。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征还在于，所述感测要素包括以下中的一者或更多者：多个加速度测量结果；以及多个角速度测量结果。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征还在于，所述跟踪的步骤还包括：针对所述相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个加速度测量结果和所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征，其中，刚体运动约束被应用以产生跨所述多个传感器的一致测量结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征还在于，所述融合的步骤还包括：向所述接收到的输出信号中的所述感测要素应用滤波器。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征还在于，所述融合的步骤还包括：选择增益值以减小来自所述接收到的输出信号的所述感测要素中的噪声。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征还在于，所述滤波器至少部分地基于所述加速度测量结果来确定一个或更多个低频测量结果的转折频率，并且所述滤波器至少部分地基于所述角速度测量结果来确定一个或更多个高频测量结果的转折频率。
12.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征还在于，所述感测要素是多个角速度测量结果，并且所述跟踪的步骤还包括：针对所述相应连杆接头的相对两侧中的各侧，基于所述多个角速度测量结果中的至少一部分，来跟踪所述至少一个接头特征。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征还在于，所述融合的步骤还包括：向所述接收到的输出信号的所述感测要素应用滤波器。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征还在于，所述融合的步骤还包括：选择增益值以减小来自所述接收到的输出信号的所述感测要素中的噪声。
15.一种自推进式作业车辆(20)，所述自推进式作业车辆包括：
机具(42)，所述机具被配置为对地域进行作业，所述机具包括联接至所述作业车辆的主体框架(32)的一个或更多个机具组件，所述一个或更多个机具组件(44、46、48、49)中的至少一个机具组件与所限定的至少一个连杆接头(106、108、110)相关联；
多个传感器(104)，所述多个传感器分别与所述至少一个连杆接头的相对两侧相关联；以及
控制器(112)，所述控制器在功能上链接至所述多个传感器中的各个传感器，并且所述控制器被配置成指导根据权利要求1至14中的任一项所述的方法(200)的执行。
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