CN114585583A - 移动式起重机的操作控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制移动式起重机的操作的方法和相应的系统，该操作包括用户输入，该用户输入包括改变移动式起重机的配置的命令，该方法包括以下步骤：确定移动式起重机的当前的倾翻力矩，该倾翻力矩包括围绕移动式起重机的倾翻线的力矩；预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响；以及如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过预定量，则改变对用户输入的响应。另一方面涉及一种用于向用户显示用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响的用户界面，该用户界面显示用户输入的影响的安全范围和用户输入的影响的非安全范围，这可能导致移动式起重机的倾翻。

Description

移动式起重机的操作控制
技术领域
实施例涉及控制移动式起重机、特别是拾取和搬运起重机的操作。
背景技术
拾取和搬运起重机是一种能够移动(即行进)的起重机，同时其具有悬置在起重机的吊杆上的负载。一些拾取和搬运起重机能够以公路行驶速度在公共道路上行驶，其中它们被归类为特殊用途车辆。拾取和搬运起重机的设计可以根据起重机的应用而有所不同。与其他起重机类型相比，拾取和搬运起重机的一些设计更具操作灵活性。例如，当拾取和搬运起重机铰接时，整个起重机可以安装在起重机的回转圆内。这种设计特征可以使铰接的拾取和搬运起重机能够在狭窄或受限的空间中使用以提升和移动负载，诸如在制造设施的底板上的负载。
拾取和搬运起重机也可以采取“出租车起重机(taxi crane)”的形式，即起重机带着在该起重机的全部能力范围内操作起重机所需的所有设备行驶。许多起重机不能作为出租车起重机操作，因为它们不能运输操作所需的所有部件，因此通常需要支持车辆来携带额外的部件，诸如配重和包括吊索和吊钩的索具。
通常，在拾取和搬运起重机中，当起重机(诸如在公共道路上)行驶时，与在设施中操作起重机时一样，使用相同的操作员站来控制起重机。这种“单室”布置有助于简化起重机配置，并为操作员提供灵活性(即不必在驾驶室和起重机驾驶室之间来回移动)。
这种拾取和搬运起重机具有由起重机与地面(即轮胎)之间的接触点限定的倾翻线。因此，当围绕倾翻线的力矩足够时，起重机将围绕倾翻线倾翻或坠落。存在许多因素会影响围绕倾翻线的力矩(“倾翻力矩”)的范围，诸如吊杆伸展、吊杆变幅(boom luff)、负载重量和重量分布、地面倾斜度和起重机相对于该倾斜度的取向、起重机铰接(cranearticulation)的伸展、负载的摆动等。
由于拾取和搬运起重机的尺寸通常适合公共道路，因此倾翻可能是重要问题。起重机的倾翻不仅会损坏起重机，而且还会对倾翻起重机的操作员以及附近可能被倾翻起重机置于危险中的任何人员造成重大的安全问题。
对于其他移动式起重机，可以使用外伸支腿来最大限度地减少侧倾翻的敏感性。然而，当起重机在静止位置操作时才使用这种外伸支腿。由于拾取和搬运起重机需要带着负载行驶，因此这意味着通常不能使用外伸支腿。
应当理解，本文对现有技术的引用并不构成承认此类技术构成澳大利亚或任何其他国家的本领域普通技术人员的公知常识的一部分。
发明内容
实施例涉及一种控制移动式起重机的操作的方法，所述操作包括用户输入，所述用户输入包括用于更改移动式起重机的配置的命令，所述方法包括以下步骤：
确定移动式起重机的当前或未来的倾翻力矩，倾翻力矩包括围绕移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响；和
如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过预定量，则改变对用户输入的响应。
可以参考移动式起重机的当前或未来的配置来确定移动式起重机的当前或未来的倾翻力矩。
可以针对以下的一项或多项来评估所述预定量：移动式起重机的一条或多条倾翻线；起重机的重心与一条或多条倾翻线之间的距离；以及由移动式起重机承载的负载。
如果起重机的配置的更改比率超过预定比率，则可以改变对用户输入的响应。
移动式起重机的配置可以包括起重机的重心相对于移动式起重机的一条或多条倾翻线的位置。
用户输入可以对应于移动式起重机的功能，该功能具有功能速度，并且其中，对用户输入的改变的响应可以包括减小功能速度。
用户输入的功能可以对应以下中的一项或多项的更改：
移动式起重机的速度；
移动式起重机的吊杆的变幅角；
吊杆的伸展；
移动式起重机的前底架相对于移动式起重机的后底架的铰接；
移动式起重机的绞盘的致动；
移动式起重机的吊杆的侧向铰接角度；
移动式起重机的底架的俯仰；和
移动式起重机的底架的翻滚。
该方法还可以包括：确定以下中的一项或多项：负载或吊杆头的位置、速度和加速度；以及基于该确定改变对用户输入的响应。
该方法还可以包括确定吊杆头的加速度并基于该确定改变对用户输入的响应。
该方法还可以包括：如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过另外的预定量，则进一步改变对用户输入的响应。
包括更改移动式起重机的配置的命令的用户输入可以是以一更改量来更改移动式起重机的配置的命令。改变对用户输入的响应的步骤可以是使所述更改量变化，使得在配置已经更改之后移动式起重机的倾翻力矩保持在预定量内。
更改量可以根据确定的倾翻力矩和预定量之间的差而变化。更改量可以被减小。更改量对于较大的差可以很小或为零并且对于较大的差可以较大。
该方法还可以包括预测移动式起重机可以穿过的地形的特征，其中，用户输入包括加速或减速，并且其中，改变对用户输入的响应包括减小、增加或防止加速或减速。
另一实施例扩展到一种用于移动式起重机的用户显示系统，所述用户显示系统包括用户显示器和配置测定器，所述用户显示器包括至少一个显示元素，所述显示元素对应于受用户输入影响的移动式起重机特征，每个显示元素包括指定对应特征的安全区的第一部分和指定对应特征的警告区的第二部分，
其中，所述配置测定器确定所述移动式起重机的当前或未来的倾翻力矩，所述倾翻力矩包括围绕所述移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响；并且如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过预定量，则：
将用户输入的影响的第一范围指定为安全范围，并且将用户输入的影响的第二范围指定为警告范围；
根据影响的第一范围和影响的第二范围之间的关系，显示第一部分和第二部分。
用户显示器可以包括移动式起重机的表示。显示元素可以是移动式起重机的表示的一部分并且可以表示配置的范围，该配置的范围对应于来自用户输入的变化。第一部分和第二部分可以显示为起重机的表示上的叠加。该叠加可以对应于受用户输入影响的特征。例如，在所涉及的用户输入影响吊杆铰接的情况下，第一和第二部分可以叠加在可能的吊杆铰接的范围的表示上。
该系统还可以包括响应于起重机的配置的更改来更新显示器。配置的更改可以是用户输入或移动式起重机的取向或负载改变的结果。
可以针对以下中的一项或多项来评估预定量：移动式起重机的一条或多条倾翻线；起重机的重心与一条或多条倾翻线之间的距离；以及由移动式起重机承载的负载。
移动式起重机特征可以对应于以下中的一项或多项：
移动式起重机的速度；
移动式起重机的吊杆的变幅角；
吊杆的伸展；
移动式起重机的前底架相对于移动式起重机的后底架的铰接；
移动式起重机的绞盘的致动；和
移动式起重机的吊杆的侧向铰接角度。
用户显示器可以包括多个显示元素，每个显示元素对应于不同的移动式起重机特征。
至少一个显示元素可以包括矩形，其中，第一部分和第二部分是矩形的对应的第一部分和第二部分。
矩形的第一部分相对于矩形的第二部分的相对尺寸可以与第一范围的尺寸相比于第二范围的尺寸相关。
显示元素可以包括第一维度和第二维度，其中第一维度对应于第一用户输入并且第二维度对应于第二用户输入。在该实施例中，显示元素将被分为多个显示部分，每个部分被指定为安全类型或警告类型。在一个实施例中，存在多种类型，每种类型具有严重性等级。显示可以取决于严重性等级。该部分的颜色可以与严重性等级有关。
移动式起重机特征可以对应于以下中的一项或多项：
移动式起重机的底架的俯仰；和
移动式起重机的底架的翻滚。
用户显示器可以包括地形显示器，所述地形显示器适于显示移动式起重机可以穿过的地形，其中，显示的地形被分为至少两个部分，其中，第一部分对应于俯仰和/或翻滚的安全范围，并且第二部分对应于俯仰和/或翻滚的警告范围，并且其中，测定器适于以第一颜色显示第一部分并且以第二颜色显示第二部分。第一种颜色可以是绿色，第二种颜色可以是橙色。
还可以指定与危险区相对应的显示元素的第三部分。第一部分可以显示为绿色。第二部分可以显示为橙色。第三部分可以显示为红色。
该系统还可以包括响应于起重机的配置的更改来更新显示器。配置的更改可以是用户输入或移动式起重机的取向或负载更改的结果。
另一实施例扩展到一种更新用于移动式起重机的用户显示系统的方法，该用户显示系统包括用户显示器和配置测定器，该用户显示器包括至少一个显示元素，该显示元素对应于受用户输入影响的一个或多个移动式起重机特征，每个显示元素包括指定对应特征的安全区的第一部分和指定对应特征的警告区的第二部分，该方法包括：
确定移动式起重机的当前或未来的倾翻力矩，倾翻力矩包括围绕移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响；并且如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过预定量，则：
将用户输入的影响的第一范围指定为安全范围，将用户输入的影响的第二范围指定为警告范围；
根据影响的第一范围和影响的第二范围之间的关系，显示第一部分和第二部分。
另一个实施例扩展到一种用于控制移动式起重机的操作的系统，该系统包括用户可操作的控件，该用户可操作的控件生成用户输入，该用户输入包括致动以用于改变移动式起重机的配置的致动器的命令，该系统还包括测定器，该测定器适于：
确定移动式起重机的当前的倾翻力矩，该倾翻力矩包括围绕移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测用户输入对移动式起重机倾翻力矩的影响；和
如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过预定量，则改变对用户输入命令的响应。
可以针对以下中的一项或多项来评估预定量：移动式起重机的一条或多条倾翻线；起重机的重心与一条或多条倾翻线之间的距离；以及由移动式起重机承载的负载。
如果起重机的配置的更改比率超过预定比率，则可以进一步改变对用户输入命令的响应。
移动式起重机的配置可以包括起重机的重心相对于移动式起重机的一条或多条倾翻线的位置。
由用户输入致动的致动器可以对应于移动式起重机的功能，该功能具有功能速度，并且其中，对用户输入的命令的改变的响应包括减小功能速度。
用户输入的功能可以对应以下中的一项或多项：
移动式起重机的速度；
移动式起重机的吊杆的变幅角；
吊杆的伸展；
移动式起重机的前底架相对于移动式起重机的后底架的铰接；
移动式起重机的绞盘的致动；
移动式起重机的吊杆的侧向铰接角度；
移动式起重机的底架的俯仰；和
移动式起重机的底架的翻滚。
该系统还可以包括一个或多个传感器，所述传感器用于确定以下中的一项或多项：负载或吊杆头的位置、速度和加速度，并且其中，测定器基于该确定改变对用户输入的命令的响应。
该系统还可以包括确定吊杆头的加速度并基于该确定改变对用户输入的响应。
如果用户输入的预测影响是增大移动式起重机的倾翻力矩超过另外的预定量，则测定器可以适于进一步改变对用户输入的命令的响应。
该系统还可以包括预测移动式起重机可以穿过的地形特征，其中用户输入包括加速或减速，并且其中改变对用户输入的响应包括减小、增加或防止加速或减速。
移动式起重机可以是拾取和搬运起重机。移动式起重机可以是出租车起重机。移动式起重机可以不包括外伸支腿。
附图说明
在此参照附图描述实施例，在附图中：
图1示出了拾取和搬运起重机的实施例的立体图；
图2示出了拾取和搬运起重机的侧视图；
图3和图4示出了拾取和搬运起重机的俯视图；
图5示出了吊杆附接的细节；
图6示出了拾取和搬运起重机的吊杆的侧向铰接；
图7是拾取和搬运起重机的部件的布局的示意图；
图8至图11示出了拾取和搬运起重机的用户显示器的多个方面。
具体实施方式
图1、图2和图3示出了拾取和搬运起重机10。起重机10具有前主体12，前主体12是起重机10的前部部分。前主体12通过枢转布置30(在图2和3中由虚线示出)枢转地连接到起重机10的后主体14。枢转点30设置有可移动的联动装置(在这种情况下是液压连杆，但是其他联动装置也是已知的)，以控制前主体12相对于后主体14的枢转角度。使用可移动的联动装置调节枢转角度有助于使起重机10转动。
当前主体12相对于后主体14枢转时，限定了侧倾翻线34(参见图4)。
在如图所示的拾取和搬运起重机10的实施例中，侧倾翻线34是假想的纵向轴线，其在前主体的外轮胎T1通过车轮20接触地面的点和后主体的外轮胎T3通过车轮18接触地面的点之间延伸。因此，车轮20的轮胎T1和车轮18的轮胎T3限定了起重机可能侧向倾翻所围绕的点。起重机10包括两组后轮胎T3和T2。在该实施例中，最前一组T3用于限定倾翻线，因为最后一组T2可以在出租车模式期间被提升，使得那些轮胎不再与道路或其他行驶表面接触。
所示的拾取和搬运起重机具有三个车轴，但是应认识到，在不同的实施例中，移动式起重机可以具有两个车轴或三个以上的车轴。
吊杆支撑臂24附接到前主体12的后端。吊杆支撑臂24可以是安装到(例如焊接或螺栓连接到)前主体12上的单独结构。在一个实施例中，吊杆支撑臂24形成前主体12的底架的一部分。吊杆支撑臂24枢转地支撑吊杆26，其中吊杆26使用在前主体12和吊杆26之间的呈液压连杆28A和28B的形式的线性致动器围绕由销27(图2)表示的枢转点升高和降低。吊杆26是可伸缩的。可以使用其他形式的线性致动器和吊杆来代替或补充连杆28和吊杆26。
图5示出了吊杆26和吊杆支撑臂24之间的接头。实施例采用吊杆铰接，其允许吊杆的上下铰接以及侧向铰接。在图5所示的实施例中，双铰接接头40提供了两种形式的铰接。
在该实施例中，吊杆26的侧向运动被限制为竖直线的任一侧的5°，从而吊杆的总侧向运动被限制为10°。
在一个替代实施例中，吊杆的总侧向运动被限制为竖直线的任一侧的20°、10°。
图6示出了吊杆26在角度α下的侧向铰接。如图所示，拾取和搬运起重机12在此示出为在相对于水平线成角度θ的倾斜地形“G”上。地形“G”的坡度将使重心远离拾取和搬运起重机的中心，由此增加倾翻力矩，使得起重机不稳定。通过如图所示的侧向铰接吊杆26，重心被朝向起重机的中心带回，由此减小倾翻力矩并潜在地提高稳定性。
在替代实施例中，侧向移动的范围可以根据许多因素来设置，诸如吊杆伸展时的最大长度、起重机的容量、操作条件等。
液压连杆28A和28B控制吊杆26的上下铰接以及侧向铰接。对于某些实施例，使用液压连杆来控制上下铰接以及侧向铰接可能是有利的，因为已知的拾取和搬运起重机包括这种液压连杆。因此，除了现有的上下铰接之外，无需开发和安装新的铰接机构来适应侧向铰接。
在PCT/AU2014/000261、PCT/AU2017/050999、AU2018903904和AU2019903890中描述了与倾翻的控制相关的拾取和搬运起重机的特征，其内容并入本文。应当认识到，如本文所述的吊杆的侧向铰接可以结合在那些申请讨论的防倾翻考虑和控制中。
图7示出了用于控制移动式起重机10的操作的系统100。该系统包括连接到测定器112的两个用户控件114A和114B。两个致动器118A和118B也连接到测定器112，两个传感器116A和116B也连接到测定器112。在使用中，用户将致动用户控件114A或114B中的一个，该用户控件向测定器112发送命令。测定器112将以下述方式处理该命令，并且在适当时致动相应的致动器。
在所示实施例中，每个用户控件114A和114B都对应于致动器，因此用户控件114A可以致动致动器118A并且用户控件114B可以致动致动器118B。
测定器112接收来自传感器116A和116B的输入并以下述方式使用该输入。
图7本质上是示意图。用户控件可以对应于对移动式起重机10的以下任一功能的控件：
移动式起重机的速度；
移动式起重机的吊杆26的变幅角(luff angle)；
吊杆26的伸展；
移动式起重机的前底架或前主体10相对于移动式起重机的后底架或后主体14的铰接；
移动式起重机的绞盘的致动；或者
移动式起重机的吊杆26的侧向铰接角度。
移动式起重机通过改变速度和转向来驱动，所述转向对应于前底架相对于后底架的铰接。由于移动式起重机行驶穿过不同的地形，因此前底架和后底架的俯仰和翻滚可能会受到影响，从而前底架和后底架的俯仰和翻滚是移动式起重机的另外的特征，其可能会受到用户输入的影响。
因此，用户控件114A和114B对应于例如升幅/降幅(luff up/luff down杆或吊杆伸展/缩回杆。控制起重机的上述每个功能(特征)的方式在本领域中是已知的，并且在此将不再进一步描述。对于当前的描述，注意到每个用户控件将致动相应的致动器118A和118B就已足够。由用户控件发出的每个命令将通常都具有与其相关联的方向和幅度。
因此，如果用户控件对应于升幅/降幅)，则对应的致动器将是液压连杆28A和28B。
测定器112包括连接到存储器122的中央处理单元120。当测定器112从用户控件114A接收到命令时，测定器将首先评估起重机的当前倾翻力矩。在该实施例中，通过确定起重机的重心相对于倾翻线34的位置来评估倾翻力矩。应当认识到，存在三个可能相关的其他倾翻线，参考图4，四条线连接与行驶面接触的外轮胎。实际上，仅侧倾翻线是相关的，因为移动式起重机由于重量分布而不太可能而向前或向后倾翻。
因此，在该实施例中，通过首先确定重心到最近侧倾翻线之间的距离来计算倾翻力矩。然而，在另外的实施例中，可以针对前向和后向倾翻线重复进行计算。
可以并不一直准确地知道重心的位置。在一个实施例中，通过基于传感器数据或使用数据确定吊杆的顶部位置并假定负载位于吊杆的附接点的正下方来估计倾翻力矩。可以基于绞盘的传感器数据或使用数据来估计负载相对于附接点的竖直位置。在一个实施例中，基于负载的重量、吊杆的角度和伸展以及负载的竖直高度来确定重心。
在本实施例中，如下计算倾覆力矩：
从负载到倾翻线的距离乘以悬置负载的重量。
应当认识到，为了获得最佳结果，倾翻线和负载之间的竖直距离和侧向距离都被考虑在内。
然后，测定器112将所确定的倾翻力矩与预定量进行比较。在该实施例中，由于使用了近似值，因此将预定量设置为起重机的额定容量的90％。这将为解释大多数误差提供足够的余地。
然后，测定器将预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响。为此，测定器112将有效地运行模拟，由此其假定对应于用户输入的命令被执行并且确定该命令对倾翻力矩的影响。为此，测定器存储移动式起重机的数学模型(包括负载的位置)，确定命令将如何改变起重机的配置(包括负载的位置、起重机的铰接以及(如果适用)前底架和后底架的俯仰和翻滚)，然后以上述方式重新计算倾翻力矩。
如果测定器随后确定用户的命令将导致倾翻力矩超过预定量(额定容量的90％)，则测定器将改变对用户输入的响应。应当认识到，改变对用户输入的响应的方式将取决于用户输入。然而，在某些实施例中，在由用户控件发出的命令具有与其相关联的方向和幅度的情况下，测定器将改变方向和幅度中的一者或两者。
例如，如果操作员致动升幅/降幅杆以执行将吊杆抬高20°的命令，并且测定器确定该命令将导致倾翻力矩超过预定量，则该命令可以被限制为4°。另选地，测定器将确定最大允许值并替换该最大允许值。
在另外的示例中，操作员致动升幅/降幅控件，但是该控件限于控制吊杆变幅的速度并且具有10种不同的速度和方向(向上或向下)。在这种情况下，测定器可以预测命令在预定时间(例如30秒)内的影响，并评估在该预定时间内起重机倾翻力矩的变化，并且如果倾翻力矩超过预定量，则例如限制吊杆变幅的变化速度。
在另一个示例中，由测定器所使用的时间段将取决于当前倾翻力矩的评估。如果确定当前倾翻力矩接近预定量，则预测命令的影响的时间段将比在当前倾翻力矩进一步远离预定量时的情况短。
在另一个实施例中，测定器评估倾翻力矩的变化速率。这可以更准确地确定起重机是否即将发生倾翻危险，因为特别是在诸如底架的翻滚变化等变量的情况下，如果吊杆伸展并且具有相对较大的变幅角，则倾翻力矩可能会成倍地受到影响。
在一个实施例中，吊杆头的速度被确定并且用作倾翻力矩的变化速率的近似值。如果吊杆头的速度与当前倾翻力矩相比。
在如所述确定倾翻力矩时，需要知道负载的位置。在一个实施例中，假定负载竖直地定位在吊杆的附接点的下方，并且吊杆的附接点使用确定吊杆的角度和伸展、负载的高度和起重机的铰接的传感器来计算。在替代实施例中，使用数据用于确定起重机的当前配置(起重机的角度和伸展)。
在另一个实施例中，起重机包括确定负载的位置、速度和加速度的传感器，并且使用这些测量值来确定倾翻动量。这种实施例的优点可以是负载的任何摆动都可以被确定并且都可以与倾覆力矩的确定相结合。由于起重机的配置的微小变化可能导致负载摆动的较大变化，特别是当铰接和吊杆远离静止位置取向时(无铰接，吊杆下降并完全缩回)。
在这些情况下，当负载处于趋于增大倾翻力矩的位置时，负载摆动的确定可以用于限制对用户命令的响应。在一个实施例中，执行命令的方式可以减少负载摆动，特别是当命令与吊杆的侧向铰接有关时。
应当认识到，在另外的实施例中，可以进行改进。例如，测定器可以根据所确定的倾翻力矩和预定量之差来改变对用户输入的响应。因此，如果该差很大，则与用户输入相对应的命令不受限制，但是随着该差变小，则限制增加，直到已达到预定量时，用户输入才被完全阻止。
在某些实施例中，可以计算未来的倾翻力矩。例如，如果已知配置可能在未来发生变化，则在计算倾翻力矩时可以考虑这些变化。例如，如果已知起重机的配置将由于起重机将穿过的地形的特征而改变，则在计算倾翻力矩时可以将这些变化在内。
图8示出了连接到测定器100的用户显示器130。在该实施例中，用户显示器130包括三个显示元素132A、132B和132C。每个显示元素均对应于由用户输入发起的不同命令。因此，在该实施例中，显示元素132A对应于升幅；显示元素132B对应于降幅，而显示元素132C对应于吊杆伸展。
当用户启动用户输入时，测定器确定移动式起重机的当前倾翻力矩并预测用户输入对移动式起重机的倾翻力矩的影响；并且确定用户输入的预测影响是否是将移动式起重机的倾翻力矩增加到超过预定量。这以上述方式进行。然后，测定器将用户输入的影响的第一范围指定为安全范围，并且将用户输入的影响的第二范围指定为警告范围。例如，对于第一范围，指示器可以确定在预定量的75％以内的倾翻力矩是安全的，并且在预定量的75％和100％之间的倾翻力矩是警告区。
因此应当认识到，预定量对应于移动式起重机的倾翻条件(换言之，起重机很可能发生倾翻的一组起重机配置，考虑这种变量：诸如负载上的摆动和负载的不均分布)。
然后，测定器将相应的显示元素分成两部分，并且将相应命令的可用范围显示为相应的显示部分，这些显示部分是根据与安全区对应的范围和与警告区对应的范围之间的关系来表示的。
例如，如果用户启动了升幅命令，则测定器将确定可以安全执行的升幅量以及使起重机接近倾翻的量。例如，如果确定了安全区距当前位置5°，而警告区又超出该位置15°，则显示元素132A将被分为两部分：134A和136A，以向操作员显示在移动式起重机的该操作方面中剩余的相对安全区。
这可以为操作员提供起重机的可用安全操作的快速且直观的表示。
在本实施例中，对应于警告区的部分136A以红色显示，对应于安全区的部分134A以绿色显示。这可以使操作员更直观地进行评估。
在本实施例中，显示器随着起重机的配置的改变而不断地更新。如果用户的操作趋于增大倾翻力矩，则用户将看到显示器的相应警告部分增加。此外，随着起重机的配置随时间发生变化，用户将看到显示器的警告部分发生相应的变化。
当在屏幕上表示多个用户输入时，如图8所示(仅示出了三个示例；应当认识到可以示出更多示例)，向用户提供可以快速评估的表示。该方面可以有用地与改变对用户输入的响应的先前方面相结合。在一个实施例中，随着显示器上的红色区域的尺寸变大，用户可能会体验到对命令的响应性减小。
在另一个实施例中，显示元素可以被分成三个区域，并且测定器计算安全区、警告区和禁行区。在该实施例中，与安全区对应的部分可以用绿色表示，与警告区对应的部分可以用橙色表示，与禁行区对应的部分可以用红色表示。
图9示出了根据另一个实施例的显示器160。显示器160表示起重机可以移动过的地形。这可能来自地图数据、雷达或其他地方。在所示的实施例中，地面具有平坦部分142和倾斜部分144。利用范围和高度信息，测定器将地形分为不影响倾翻力矩的区域(区域144)和影响倾翻力矩但在当前配置中是可接受的的区域(区域146)以及将导致起重机在当前配置中倾翻的区域(区域148)。
测定器通过确定倾斜对前后底架的俯仰和翻滚的影响、计算用于这些值的倾翻力矩(假定其余配置保持不变)并将这些值与预定值进行比较(这里也是额定容量的90％)，来对地形区域进行分类。
在一个实施例中，用户输入的影响可以根据起重机配置与倾翻的接近程度或倾翻力矩接近倾翻状态的速度而变化。应当认识到，这可以通过任何用户输入来进行，但是对于那些用户能够确定变化速率以及变化方向的用户输入找到特定的应用。参考图9的地形描述，可以减少用户输入的影响的一组示例与起重机的速度和方向的控制有关。
例如，如果用户选择移动式起重机应承受最大的前向加速度(通过将他们的脚平放在加速度器踏板上)，并且测定器确定地形中存在紧密的起伏(如果移动式起重机在那里行驶该起伏将导致倾翻情况)，则测定器不会向用户提供全部加速度，而是例如仅提供可用加速度的一半。
类似的考虑可以适用于移动式起重机的配置的转向和其他变化。
应当认识到，用户输入的影响被抑制的量可以取决于移动式起重机的当前配置。当前配置越接近倾翻状态，影响就将会受到越多的限制。
图10示出了根据另一个实施例的显示器200。显示器200包括移动式起重机的表示。在该实施例中，显示器包括显示元素202，该显示元素202显示了用于吊杆伸展和变幅(一起形成负载相对于起重机的主体的半径)和起重机铰接的安全区。显示元素202具有两个维度“x”和“y”，其中x维度对应于由吊杆伸展和变幅形成的半径，而y维度对应于铰接。如图所示，元素202被分为降低起重机配置的危险的显示部分202、204、206、208和210。标记250显示了吊杆的端部的当前位置，并且因此代表移动式起重机的当前配置。
显示元素202由计算当前配置的变化将如何影响起重机的倾翻力矩的测定器来生成。显示元素202被分解成一系列像素(其可能对应于或可能不对应于相关显示器上的显示像素)，每个像素代表吊杆的半径和长度。在该实施例中，每个像素表示半径变化0.1m和铰接变化5°，但在另外的实施例中，可以使用更粗或更细的分辨率。
对于这些像素中的每一个，计算起重机的倾翻力矩，并根据起重机在该配置中倾翻的可能性进行分类。为了向用户传达倾翻可能性，根据相应的可能性为每个像素分配一种颜色。在图示的实施例中，为几乎肯定会导致倾翻的那些配置选择红色；粉红色表示不太可能导致倾翻；浅绿色的配置几乎可以肯定是安全的；深绿色表示安全的那些配置。
如果起重机处于相应的配置中，则增大铰接或吊杆伸展将趋于使起重机发生倾翻，如该部分的严重等级所反映的那样。图例(key)220显示严重等级，在这种情况下由相应的颜色指定。在所示的图中，图例220被标记为“吊钩负载(吨)”。然而，在该实施例中，负载重量已被确定并结合到显示元素202的像素颜色的计算中。因此，图例220的更正确的标签应该是“百分比额定容量”，因为这旨在显示操作员可用的额定容量的相对量。
应当认识到，在该实施例中，测定器预测吊杆伸展和变幅以及铰接将对倾翻力矩产生的影响。为了确定像素颜色，假定起重机的翻滚和俯仰将保持不变。
然而，随着起重机的翻滚和俯仰的变化，显示元素202将被更新。
图11示出了具有类似于图10的显示部分202的显示部分302的显示器300，但是用于不同型号的起重机。显示元素302与显示元素202的不同之处在于不同颜色的区域不是围绕吊杆对称布置的。这是因为在这种配置中，起重机位于不平坦的地形(3°坡度，如显示器300中所示的)，从而倾翻力矩相对于吊杆不对称。
通常，显示器200或300将随着起重机的俯仰和翻滚随时间的变化而更新，以向用户反映配置的变化如何能够影响倾翻力矩。

Claims (34)

1.一种控制移动式起重机的操作的方法，所述操作包括用户输入，所述用户输入包括用于更改所述移动式起重机的配置的命令，所述方法包括以下步骤：
确定所述移动式起重机的当前的倾翻力矩，该倾翻力矩包括围绕所述移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测所述用户输入对所述移动式起重机的所述倾翻力矩的影响；和
如果所述用户输入的预测影响是增大所述移动式起重机的所述倾翻力矩超过预定量，则改变对所述用户输入的响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对以下中的一项或多项评估所述预定量：所述移动式起重机的一条或多条倾翻线；所述起重机的重心与所述一条或多条倾翻线之间的距离；以及由所述移动式起重机承载的负载。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述起重机的配置的更改比率超过预定比率，则进一步改变对所述用户输入的响应。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述移动式起重机的配置包括所述起重机的重心相对于所述移动式起重机的一条或多条倾翻线的位置。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述用户输入对应于所述移动式起重机的功能，所述功能具有功能速度，并且其中，对所述用户输入的改变的响应包括减小所述功能速度。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述用户输入的功能对应于以下中的一项或多项的更改：
所述移动式起重机的速度；
所述移动式起重机的吊杆的变幅角；
所述吊杆的伸展；
所述移动式起重机的前底架相对于所述移动式起重机的后底架的铰接；
所述移动式起重机的绞盘的致动；
所述移动式起重机的所述吊杆的侧向铰接角度；
所述移动式起重机的底架的俯仰；和
所述移动式起重机的底架的翻滚。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：确定以下中的一项或多项：所述负载或所述吊杆头的位置、速度和加速度；以及基于该确定改变对所述用户输入的响应。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括确定所述吊杆头的加速度并基于该确定改变对所述用户输入的响应。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：如果所述用户输入的预测影响是增大所述移动式起重机的所述倾翻力矩超过另外的预定量，则进一步改变对所述用户输入的响应。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，包括更改所述移动式起重机的配置的命令的所述用户输入是以一更改量来更改所述移动式起重机的配置的命令，并且其中，改变对所述用户输入的响应的步骤包括使所述更改量变化，使得在配置已经更改之后所述移动式起重机的所述倾翻力矩保持在预定量内。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述更改量根据确定的倾翻力矩与所述预定量之间的差而变化。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括预测所述移动式起重机能够穿过的地形的特征，其中，所述用户输入包括加速或减速，并且其中，改变对所述用户输入的响应包括减小、增加或阻止所述加速或减速。
13.一种用于移动式起重机的用户显示系统，所述用户显示系统包括用户显示器和配置测定器，所述用户显示器包括至少一个显示元素，所述显示元素对应于受所述用户输入影响的一个或多个移动式起重机特征，每个显示元素包括指定对应特征的安全区的第一部分和指定对应特征的警告区的第二部分，
其中，所述配置测定器确定所述移动式起重机的当前的倾翻力矩，所述倾翻力矩包括围绕所述移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测所述用户输入对所述移动式起重机的所述倾翻力矩的影响；并且如果所述用户输入的预测影响是增大所述移动式起重机的所述倾翻力矩超过预定量，则：
将所述用户输入的影响的第一范围指定为安全范围，并且将所述用户输入的影响的第二范围指定为警告范围；
根据所述影响的第一范围和所述影响的第二范围之间的关系，显示所述第一部分和所述第二部分。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括响应于所述起重机的配置的更改来更新所述显示器。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，针对以下中的一项或多项评估所述预定量：所述移动式起重机的一条或多条倾翻线；所述起重机的重心与所述一条或多条倾翻线之间的距离；以及由所述移动式起重机承载的负载。
16.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述移动式起重机特征对应于以下中的一项或多项：
所述移动式起重机的速度；
所述移动式起重机的吊杆的变幅角；
所述吊杆的伸展；
所述移动式起重机的前底架相对于所述移动式起重机的后底架的铰接；
所述移动式起重机的绞盘的致动；和
所述移动式起重机的所述吊杆的侧向铰接角度。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述用户显示器包括多个显示元素，每个显示元素对应于不同的移动式起重机特征。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的系统，其中，至少一个显示元素包括矩形，并且其中，所述第一部分和所述第二部分是所述矩形的对应的第一部分和第二部分。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述矩形的所述第一部分相对于所述矩形的所述第二部分的相对尺寸与所述第一范围的尺寸相比于所述第二范围的尺寸相关。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的系统，其中，所述移动式起重机特征对应于以下中的一项或多项：
所述移动式起重机的底架的俯仰；和
所述移动式起重机的底架的翻滚。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述用户显示器包括地形显示器，所述地形显示器适于显示所述移动式起重机能够穿过的地形，其中，显示的地形被分为至少两个部分，其中，第一部分对应于俯仰和/或者翻滚的安全范围，并且第二部分对应于俯仰和/或翻滚的警告范围，并且其中，所述测定器适于以第一颜色显示所述第一部分并且以第二颜色显示所述第二部分。
22.一种用于控制移动式起重机的操作的系统，该系统包括用户可操作的控件，该用户可操作的控件生成用户输入，该用户输入包括致动致动器以用于改变所述移动式起重机的配置的命令，该系统还包括测定器，该测定器适于：
确定所述移动式起重机的当前的倾翻力矩，该倾翻力矩包括围绕所述移动式起重机的倾翻线的力矩；
预测所述用户输入对所述移动式起重机的所述倾翻力矩的影响；和
如果所述用户输入的预测影响是增大所述移动式起重机的所述倾翻力矩超过预定量，则改变对所述用户输入的命令的响应。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，针对以下中的一项或多项评估所述预定量：所述移动式起重机的一条或多条倾翻线；所述起重机的重心与所述一条或多条倾翻线之间的距离；以及由所述移动式起重机承载的负载。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，如果所述起重机的配置的更改比率超过预定比率，则进一步改变对所述用户输入的命令的响应。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的系统，其中，所述移动式起重机的配置包括所述起重机的重心相对于所述移动式起重机的一条或多条倾翻线的位置。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的系统，其中，由所述用户输入致动的所述致动器对应于所述移动式起重机的功能，所述功能具有功能速度，并且其中，对所述用户输入的命令的改变的响应包括减小所述功能速度。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的系统，其中，所述用户输入的功能对应于以下中的一项或多项：
所述移动式起重机的速度；
所述移动式起重机的吊杆的变幅角；
所述吊杆的伸展；
所述移动式起重机的前底架相对于所述移动式起重机的后底架的铰接；
所述移动式起重机的绞盘的致动；
所述移动式起重机的所述吊杆的侧向铰接角度；
所述移动式起重机的底架的俯仰；和
所述移动式起重机的底架的翻滚。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的系统，还包括一个或多个传感器，所述传感器用于确定以下中的一项或多项：所述负载或所述吊杆头的位置、速度和加速度，并且其中，所述测定器基于该确定改变对所述用户输入的命令的响应。
29.根据权利要求28所述的系统，还包括确定所述吊杆头的加速度并基于该确定改变对所述用户输入的响应。
30.根据权利要求22至29中任一项所述的系统，其中，如果所述用户输入的预测影响是增大所述移动式起重机的所述倾翻力矩超过另外的预定量，则所述测定器适于进一步改变对所述用户输入的命令的响应。
31.根据权利要求22至30中任一项所述的系统，还包括预测所述移动式起重机能够穿过的地形的特征，其中，所述用户输入包括加速或减速，并且其中，改变对所述用户输入的响应包括减小、增加或防止所述加速或减速。
32.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述方法是操作拾取和搬运起重机的方法。
33.一种包含根据权利要求13至21中任一项所述的用户显示系统的拾取和搬运起重机。
34.一种包含根据权利要求22至31中任一项所述的用于控制移动式起重机的操作的系统的拾取和搬运起重机。
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