CN114801641A - 无人机器的气候控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在无人操作时自动控制机器的气候控制系统的控制器实现的系统和方法。该方法包括利用至少一个温度传感器来确定机器驾驶室的温度，并且如果机器无人操作，则产生信号以将风机开启到最小设置，将感测的温度与最小和最大温度阈值中的至少一个进行比较，并且产生信号以开启驾驶室冷却装置或驾驶室加热装置，并且调节风机以将驾驶室温度维持在最小温度阈值以上和/或最大温度阈值以下。

Description

无人机器的气候控制系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及一种自主操作的机器的驾驶室，并且更具体地涉及一种用于在自主操作时在机器的驾驶室中进行气候控制的方法和系统。

背景技术

诸如推土机、自动平地机、轮式装载机等机器用于执行各种任务，诸如道路清扫、挖掘、松土、搬运等。机器可以自主、半自主或以手动方式操作以响应于作为机器的工作计划的一部分而生成的命令来执行这些任务。自主操作和半自主操作的机器可以提供优于手动操作的机器的某些优点。例如，自主系统可以允许在人类操作员不适合或不希望的环境中操作，因为可以从远程位置控制机器。自主或半自主系统还可以弥补无经验的人工操作员以及与重复任务相关联的低效率。

远程控制和自动化允许这种设备在机器的驾驶室中没有操作员的情况下完成工作。通常在这些无人操作的情况下，远程操作员不考虑驾驶室气候控制设置。因此，驾驶室清洁度和部件可能受损。重要的是，通过一直保持HVAC风机开启来保持驾驶室加压，从而减少灰尘进入。在内部部件的寿命期间将驾驶室温度保持在安全范围内也是有益的。

Brooks等人的美国专利10,603,983B2公开了一种系统，其中压力传感器设置在农用拖拉机的驾驶室的内部和外部，并且驾驶室传感器设置成感测操作员驾驶室的打开或关闭状态。控制器配置成基于压力传感器和驾驶室传感器启动/停用驾驶室中的气路系统。当驾驶室处于关闭状态时，控制器可启动气路系统以在驾驶室内提供正压力差，从而为操作员提供期望的条件。相反地，当驾驶室处于打开状态时，控制器可以停用气路系统，以便最大化系统的寿命。

前述背景讨论仅旨在帮助读者。其不旨在限制本文所述的创新，也不旨在限制或扩展所讨论的现有技术。因此，前述讨论不应当被认为指示现有系统的任何特定元件不适合与本文描述的创新一起使用，也不应当被认为指示任何元件在实现本文描述的创新中是必要的。这里描述的创新的实现和应用由所附权利要求限定。

发明内容

本发明涉及一种用于无人操作时控制机器的驾驶室气候的方法。该方法包括将服务所述驾驶室的风机开启到最小设置，经由温度传感器检测所述驾驶室内的温度，以及将检测到的温度与最大温度阈值和最小温度阈值中的至少一个进行比较。该方法还包括以下步骤中的至少一个：如果所述检测到的温度大于所述最大温度阈值，则开启驾驶室冷却装置，并且调节所述风机，将所述驾驶室内的温度保持在所述最大温度阈值以下，以及如果所述检测到的温度小于所述最小温度阈值，则开启驾驶室加热装置，并且调节风机，将所述驾驶室内的温度保持在所述最小温度阈值以上。

本发明还涉及一种用于无人操作时控制机器的驾驶室气候的系统。该系统包括：至少一个温度传感器，其经布置并适于产生指示所述驾驶室内温度的信号；以及控制器。所述控制器配置成接收指示所述驾驶室内的温度的信号，确定所述机器是否正在无人操作。如果所述机器是无人操作的，则所述控制器还配置成将服务所述驾驶室的风机开启到最小设置，并且将指示所述驾驶室内温度的信号与最大温度阈值或最小温度阈值中的至少一个进行比较。如果指示所述驾驶室内的温度的信号大于所述最大温度阈值，则所述控制器配置成产生机器控制命令以开启驾驶室冷却装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节所述风机，从而将所述驾驶室内的温度维持在所述最大温度阈值以下。如果指示所述驾驶室内的温度的信号小于所述最小温度阈值，则控制器配置成产生机器控制命令以开启驾驶室加热装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节风机，从而将驾驶室内的温度保持在最小温度阈值以上。

本发明还涉及一种机器，该机器包括驾驶室，经布置并适于向所述驾驶室提供空气的风机，经布置并适于产生指示所述驾驶室内温度的温度信号的至少一个温度传感器，控制器，以及经布置并适于加热由所述风机提供给所述驾驶室的空气的驾驶室加热装置以及经布置并适于冷却由所述风机提供给所述驾驶室的空气的驾驶室冷却装置中的至少一个。该控制器配置成接收指示所述驾驶室内的温度的信号，确定所述机器是否正在无人操作，并且如果所述机器正在无人操作，则将服务所述驾驶室的风机开启到最小设置，并且将指示所述驾驶室内的温度的信号与最大温度阈值和最小温度阈值中的至少一个进行比较。如果指示所述驾驶室内的温度的信号大于所述最大温度阈值，则所述控制器配置成产生机器控制命令以开启驾驶室冷却装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节风机，从而将述所述驾驶室内的温度维持在所述最大温度阈值以下。如果指示所述驾驶室内的温度的信号小于所述最小温度阈值，则所述控制器配置成产生机器控制命令以开启驾驶室加热装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节风机，从而将驾驶室内的温度维持在所述最小温度阈值以上。

附图说明

图1是结合有根据本发明的各个方面的控制装置的示例性机器的侧视图。

图2是结合本发明的控制装置的各个方面的系统的示意图。

图3是根据本发明的各个方面的示例性控制装置的流程图。

图4是根据本发明的各个方面的示例性控制装置的替代实施例的流程图。

具体实施方式

现在转向附图，图1中示出了自动平地机101形式的示例性机器100的实施例。机器100可以经远程控制用于自主或半自主操作，部分或完全由不需要车载人工操作员操作的控制系统控制。

应当理解，尽管在图1中示出了自动平地机101，术语“机器”可以指配置成以自主方式操作以执行某种类型的操作的任何机器。例如，可替代地，机器100可以是推土机、拖运车辆、前端装载机、收割设备、除雪机等。

自动平地机101包括支撑地面接合作业机具103的主车架102。尽管示例性刀刃124被示为附接的机具，但自动平地机101可包括附加机具，例如犁、松土器和裂具。主车架102具有后车架部分104和前车架部分106。后车架部分104和前车架部分106可以可选地在铰接接头108处铰接，该铰接接头包括铰链109。主车架102被支撑在多个地面接合构件110上。在所示实施例中，地面接合构件110包括一对前轮112，其与多个后轮114、116间隔开，后轮114、116沿后车架部分104的相对侧成对布置。然而，可以理解的是，地面接合构件110可以包括替代的装置，例如，可替代地，后轮114、116可以是履带组件，如本领域中已知的。

操作员驾驶室128可以沿着前车架部120被支撑。驾驶室128包括气候控制装置138，其包括温度和风机控制装置140、142，用于驾驶室加热装置141、驾驶室冷却装置142和服务驾驶室128的风机145的操作员控制。驾驶室冷却装置142可以是任何适当的装置，例如空调系统、室外空气混合组件组件、二者的组合，或者本领域已知的另一适当装置。类似地，驾驶室加热装置141可以是加热器、电加热元件、冷却剂分流器装置(例如包括分流器阀的那些装置)，或本领域已知的另一适当装置。驾驶室128还可包括例如座椅130、控制台136和各种操作员控制装置，例如转向机构132、速度节流阀或控制杆134。占用驾驶室128的操作员可以控制自动平地机101的各种功能和运动，例如，通过使用转向机构132来设置自动平地机101的行进方向，或者通过使用控制杆134来设置机器的行进速度。可以理解，这里给出的各种控制机构的表示是通用的，并且意味着包括用于向机器传送操作员命令的所有可能的机构或装置，包括例如所谓的操纵杆操作。

机器100包括原动机146，其可以具有任何适当的设计。例如，原动机146可包括适于通过地面接合构件110的操作推进机械100的发动机148。原动机146还可以连接到液压系统150。液压系统150可以包括一个或多个泵(未示出)以驱动或推动机器操作，例如地面接合构件110(例如车轮114、116)的转向，以及连杆组件126的操作，从而控制刀刃124相对于车架102的位置。在至少一个实施例中，原动机146包括一个或多个电池152，机器100是混合或电子操作的。

控制模块或电子控制器160连接到机器100，并布置成从机器100上的各种传感器接收信息，处理该信息，并在操作过程中向系统内的各种部件发出命令。虽然电子控制器160可位于远程，但在至少一个实施例中，电子控制器160可布置在机器100上。

电子控制器160可以是具有硬件和软件的任何常规设计，其被配置为执行计算并发送和接收适当信号以执行所公开的逻辑。控制器160可以包括一个或多个控制器单元，并且可以配置成仅执行所公开的策略，或者执行所公开的策略以及机器100的其他独立程序。电子控制器160可以是任何合适的结构，并且可以包括处理器(未示出)和存储器组件(未示出)。处理器可以是微处理器或本领域已知的其它处理器。在一些实施例中，处理器可以由多个处理器组成。在一个示例中，控制器160包括数字处理器系统，该数字处理器系统包括具有数据输入和控制输出的微处理器电路，该微处理器电路根据存储在计算机可读介质上的计算机可读指令进行操作。通常，处理器将具有与其相关联的用于存储程序指令的长期(非易失性)存储器，以及用于在处理期间(或由其产生)存储操作数和结果的短期(易失性)存储器。

处理器可以执行用于机器100的各种系统的操作的指令。在替代实施例中，硬连线电路可代替软件指令或与软件指令组合使用以实施所需操作。这样的指令可以被读入或合并到计算机可读介质中，例如存储器组件，或在处理器外部提供。存储器组件可包括如上所述的任何形式的计算机可读介质。存储器组件可以包括多个存储器元件。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

这里使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质或介质的组合。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘。易失性介质包括动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤。

计算机可读介质的常见形式包括例如软式磁碟片、软盘、硬盘，磁带或任何其它磁性介质，CD-ROM、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM和EPROM，FLASH-EPROM，任何其它存储器片或盒，或计算机或处理器可从其读取的任何其它介质。

参考图2，示出了根据本发明的示例性控制器实现的系统和方法。控制器160可以被连接以接收来自多个传感器(在图1中总体示为162)的信号以及控制输入(通常示为164)。虽然本发明涉及用于在无人操作期间控制驾驶室128内气候的气候控制系统154，但本领域的技术人员将理解，控制器160可接收来自传感器162和与气候控制系统154不相关的控制输入164的信号。

气候控制系统154包括至少一个温度传感器168，其布置成检测与驾驶室128相关的温度。至少一个温度传感器168可布置在例如驾驶室128内或邻近驾驶室128或与驾驶室128相关联的结构，只要至少一个温度传感器168表示驾驶室128内的温度即可。至少一个温度传感器168向控制器160提供指示驾驶室128内温度的温度信号。

根据本发明，提供了多个控制输入164，用于当机器100以无人模式操作时操作与驾驶室128相关联的气候控制装置138。从控制输入164传递到控制器160的控制信号可以与其它参数一起用于计算，从而产生机器100的期望操作。根据气候控制系统154，控制器160的控制输入164至少包括默认最大温度阈值170和默认最小温度阈值172。默认最大和最小温度阈值170、172可以限定用于在机器100的无人操作期间保持驾驶室128的最大和最小温度。即，当由表示驾驶室128内的温度的信号所指示的温度超过默认最大温度阈值170或小于默认最小温度阈值172时，控制器160分别为驾驶室冷却装置142或驾驶室加热装置141的操作提供适当的温度控制信号。

默认最大和最小温度阈值170、172预设在机器100内，通常作为制造期间的出厂设置。然而，在至少一个实施例中，默认最大和最小温度阈值170、172可以由用户预设。此外，在至少一个实施例中，默认最大和最小温度阈值170、172预设在机器100内，并且用户可以提供最小和最大温度阈值。也就是说，默认最大和最小温度阈值170、172预设在机器100内，但用户可另外提供用户输入的最大温度阈值174和用户输入的最小温度阈值176中的一者或两者，其可用于覆盖预设的默认最大和最小温度阈值170、172。

这样，气候控制系统154可以适应环境和/或用户偏好。例如，虽然一些实施例可以利用最高和最低温度保护，但是一些实施例可以仅利用最高温度保护，而其它实施例可以仅利用最低温度保护。

根据气候控制系统154的另一特征，与驾驶室128相关联的风机145可用于维持驾驶室128内的最小气流。即，当机器100以无人模式操作时，控制器160可提供信号以在最小设置下操作风机145，以便维持驾驶室128内的压力和气流。

工业实用性

本发明可应用于可被远程控制或用于自主或半自主操作的机器100。

现在转向图3的流程图，示出了根据本发明的示例性方法200的实施例。在框202处，确定机器100是否以无人模式操作。如果机器不在无人模式下操作，则操作员使用驾驶室气候控制装置138来控制加热、通风和驾驶室冷却系统(框204)。相反，如果机器以无人模式操作，则在框206处产生机器控制，忽略用于温度和风机145的任何驾驶室气候控制装置138，并且以最小设置开启用于驾驶室128的风机145。

在机器以无人模式操作的情况下，控制器然后确定是否要利用最高温度保护(框208)。如果要利用最高温度保护，则控制器确定驾驶室温度是否高于最大阈值(框212)。在确定驾驶室温度是否高于最大阈值时，控制器160将由温度传感器168(框214)确定的驾驶室温度与由默认最大温度阈值(框216)设置的最大阈值进行比较。如果驾驶室温度高于最大阈值，则在框218处产生机器控制命令以开启驾驶室冷却装置142，并且根据需要调节风机控制装置144以将温度维持在最大阈值以下。

如果在框212处驾驶室温度不高于最大阈值，或者如果在框208处不使用最高温度保护，则控制器确定是否使用最低温度保护(框210)。如果不使用最低温度保护，则该方法返回到关于风机145的控制的框206。

然而，如果要使用最低温度保护(框210)，则控制器确定驾驶室温度是否低于最小阈值(框220)。在确定驾驶室温度是否低于最小阈值时，控制器160将由温度传感器168(框224)确定的驾驶室温度与由默认最小温度阈值(框222)设置的最小阈值进行比较。如果驾驶室温度低于最小阈值(框220)，则在框226处产生机器控制命令以开启驾驶室加热装置141，并且根据需要调节风机控制装置144以将温度维持在最小阈值以上。

而图3所示的方法是首先处理最高温度保护，然后是最低温度保护，在至少一个实施例中，该方法首先对最低温度保护进处理，然后对最低温度保护进行处理。类似地，在至少一个实施例中，可以基本上同时解决最高温度保护和最低温度保护，然后继续进行由控制器160确定的适用保护。

现在转向图4的流程图，示出了示例性方法230的实施例，其包括默认最大和最小温度阈值170、172以及用户输入的最大和最小温度阈值174、176，如以上关于图2所讨论的。为了清楚起见，这些框与图3中的框相同，以相同的附图标记示出。然而，在该实施例中，在框212和220处使用的最大和最小温度阈值基于用户输入。

更具体地，关于最高温度保护的应用，在框232处，确定是否已经提供了用户输入的最大阈值174。如果已经提供了用户输入的最大阈值174，则在框234处将其设置为最大温度阈值，与框212中的驾驶室温度进行比较。相反，如果没有提供用户输入的最大温度阈值174(框232)，则默认最大温度阈值170被设置为框234处的最大温度阈值，用于与框212处的驾驶室温度进行比较。

类似地，关于最低温度保护的应用，在框236处，确定是否已经提供了用户输入的最小阈值176。如果已经提供了用户输入的最小阈值176，则在框238处将其设置为最小温度阈值，用于与框220中的驾驶室温度进行比较。相反，如果没有提供用户输入的最小温度阈值176(框236)，则在框238处将默认最小温度阈值172设置为最小温度阈值，用于与框220处的驾驶室温度进行比较。

本发明的方法和系统可应用于在无人操作、自主操作或远程控制操作中使用的机器。

根据本发明的一些公开的方法和系统可用于通过保持驾驶室128的加压以减少灰尘进入来提高驾驶室清洁度。

所公开的方法和系统中的一些可用于抑制对驾驶室128的内部部件的损坏，而一些实施例可用于通过在内部部件的寿命期间将驾驶室温度维持在安全范围内来延长驾驶室128的内部部件的寿命。

所公开的方法和系统中的一些可用于促进机器始终保持生产性而不考虑操作员或环境条件。所公开的方法和系统中的一些可以通过帮助减少或最小化维护或修理操作的停机时间来增强生产。

此外，自主系统可以允许在人类操作员不适合或不希望的环境中操作。自主或半自主系统还可以弥补无经验的人工操作员以及与重复任务相关联的低效率。

一些公开的方法和系统可以不需要单独的控制中心，因为控制命令的检测、分析和生成由机载设备和软件执行。

对于本领域技术人员容易理解的是，可以对本发明的气候控制系统和程序进行各种修改和变化。考虑到这里的公开内容，所描述的方法和系统的其它实施例对于本领域技术人员来说是容易理解的。本发明的说明书和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物表明。可以设想，本发明的其他实现可以在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在该点处讨论的特定示例，并且更一般地说，不旨在暗示对本发明的范围的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言都旨在缺乏对这些特征的偏好，但除非另外指明，否则并不完全将其从本发明的范围中排除。

除非本文中另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落在该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值并入说明书中，如同其在本文中单独叙述一样。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则上述要素在其所有可能变化中的任何组合都被本发明涵盖。

Claims (10)

1.一种用于在无人操作时控制机器的驾驶室气候的方法，所述方法包括：

将服务所述驾驶室的风机开启到最小设置；

经由温度传感器检测所述驾驶室内的温度；

将检测到的温度与最大温度阈值和最小温度阈值中的至少一个进行比较；

以下至少之一：

如果所述检测到的温度大于所述最大温度阈值，则开启驾驶室冷却装置，并且调节所述风机，将所述驾驶室内的温度保持在所述最大温度阈值以下，以及

如果所述检测到的温度小于所述最小温度阈值，则开启驾驶室加热装置，并且调节风机，将所述驾驶室内的温度保持在所述最小温度阈值以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述最大温度阈值中的至少一个人是默认最大温度阈值，并且所述最小温度阈值是默认最小温度阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述默认最大温度阈值中的至少一个由用户预设，并且所述默认最小温度阈值由用户预设。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述默认最大温度阈值中的至少一个在制造期间预设，并且所述默认最小温度阈值在制造期间预设。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果提供了用户输入的最大温度阈值，则所述最大温度阈值是用户输入的最大温度阈值，如果没有提供用户输入的最大温度阈值，则所述最大温度阈值是预设的默认最大温度阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，如果提供了用户输入的最小温度阈值，则所述最小温度阈值是用户输入的最小温度阈值，如果没有提供用户输入的最小温度阈值，则所述最小温度阈值是预设的默认最小温度阈值。

7.根据权利要求1－6中任一项所述的方法，还包括确定所述机器是否正以无人模式操作。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括忽略所述驾驶室内的任何手动气候控制设置。

9.一种用于在无人操作时控制机器的驾驶室气候的系统，所述系统包括：

至少一个温度传感器，其经布置并适于产生指示所述驾驶室内温度的信号；以及

控制器，其配置成用于：

接收指示所述驾驶室内的温度的信号；

确定所述机器是否正在无人操作，并且如果所述机器正在无人操作，则执行根据权利要求1－8中任一项所述的方法，其还包括以下中的至少一个：

确定最高温度保护是否被请求；

如果要求最高温度保护，并且如果指示所述驾驶室内的温度的信号大于所述最大温度阈值，则产生机器控制命令以开启所述驾驶室冷却装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节所述风机，从而将所述驾驶室内的温度维持在所述最大温度阈值以下；以及

确定最低温度保护是否被请求；

如果要求最低温度保护，并且如果指示所述驾驶室内的温度的信号小于所述最小温度阈值，则产生机器控制命令以开启所述驾驶室加热装置，并且产生机器控制命令以根据需要调节所述风机，从而将所述驾驶室内的温度保持在所述最小温度阈值以上。

10.一种机器，包括：

驾驶室；

风机，其经布置并适于向所述驾驶室提供空气；

以下至少之一：

驾驶室加热装置，其经布置并且适于加热由所述风机提供给所述驾驶室的空气；

驾驶室冷却装置，其经布置并且适于冷却由所述风机提供给所述驾驶室的空气；以及

如权利要求9所述的系统。

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