CN115217174A - 用自走式作业车辆进行受控装载的方法和自走式作业车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用自走式作业车辆进行受控装载的方法和自走式作业车辆。所述自走式作业车辆包括至少一个作业附件和支撑主框架的接地单元，所述至少一个作业附件能相对于所述主框架移动，用于装载材料并将材料卸载在所述作业车辆外部的装载区域中。使用至少一个检测器(例如相机和/或车辆运动传感器)检测装载区域相对于主框架和/或至少一个作业附件的位置输入。检测与作业车辆从第一工作状态到自动的第二工作状态的转变相关联的触发输入。在该第二工作状态中，至少自动控制主框架和/或至少一个作业附件相对于与装载区域相关联的限定基准的移动。这样的系统和方法便于装载操作，因此不管操作员的经验如何都提高了生产率。

Description

用自走式作业车辆进行受控装载的方法和自走式作业车辆

技术领域

本公开总体上涉及自走式作业车辆，并且更具体地涉及用于在装载操作的指定部分期间对车辆移动和/或作业附件移动进行选择性自动化的系统和方法。

背景技术

这里所讨论的自走式作业车辆为了说明的目的可以具体指轮式装载机，但是例如也可以包括挖掘机、林业机械和以某种方式改变地形或等效工作环境的其他设备。这些作业车辆可以具有从地面支撑底架的履带式或轮式接地单元，并且还可以包括一个或多个作业附件，所述作业附件用于从一个位置运送材料以卸载到例如与卡车或料斗相关联的装载区域中。

本领域的技术人员将认识到在寻找用于某些传统自走式作业车辆的有经验的操作员方面的持续挑战。关于作为这种作业车辆的示例的轮式装载机，对于新手操作员来说的操作周期的一个特别具有挑战性的部分是接近和装载例如与卡车或料斗相关联的装载区域的部分。新手操作员通常可以相对快速地学习操作循环的“挖掘”部分，但是通常会持续一段时间当接近卡车或料斗时犹豫不定。

作为一个示例，用于从作业车辆的附件(例如，铲斗)卸载散装材料的操作可包括附件相对于作业车辆的主框架和装载区域的枢转运动，并且还包括作业车辆本身相对于地面和装载区域的运动。因此，必须注意的是，附件和/或作业车辆的其他部分在卸载操作期间不与装载区域碰撞，卸载操作不仅可以包括附件接近装载区域，而且可以包括在散装材料的卸载完成之后附件撤回。

另外，作业车辆操作员经常不能准确地估计用于(例如，与运输车辆相关联的)特定装载区域的散装材料的适当重量或相对于装载区域的适当散装材料布置/高度。过高的负载例如可能影响交通安全，而过低的负载在经济上是不利的。因此，如果能够进一步注意安排散装材料的卸载和/或校正散装材料在装载区域中的分布以达到最大负荷而对交通安全没有不利影响，则将是合乎需要的。

发明内容

本公开至少部分地通过引入用于选择性装载辅助特征的新颖系统和方法来提供对常规系统的改善。

这种装载辅助特征的一个示例性目的可以是通过使卡车装载操作的多个方面自动化来给顾客增加价值，卡车装载操作与控制附件(例如，动臂)运动和相对于卡车的作业车辆停止距离有关。为了说明的目的，参考轮式装载机应用，本文中公开的系统和方法可以例如使用立体相机来识别和测量从轮式装载机到卡车或料斗的距离。当操作员使用例如现有的接口工具(例如动臂高度推出棘爪)触发该特征时，该特征可使动臂和车轮的运动自动接合并随后使动臂和车轮的运动同步，使得当装载机到达卡车时，动臂到达正确的高度。

本文中所公开的系统和方法还可限制传动系的运动，使得装载机恰好在正确的距离处平稳地停车以倾卸到卡车中。

一旦与卡车的接近已经完成，如本文进一步所公开的倾卸循环的其他方面也可以自动化以获得附加价值。

因此，本文所公开的系统和方法可为场地拥有者提供增加的信心：即使新的操作员在装载卡车车斗或料斗时也不会使其与装载机铲斗接触。

如本文所公开的系统和方法还可便于新手操作员的装载操作，新手操作员可能仅需要开往卡车，其中为新手操作员使连杆和停车距离自动化。

场地拥有者可以进一步期望地体验更高和一致的生产率，而不管设备操作员的经验水平。

在一个实施例中，提供了一种如本文所公开的由计算机实现的方法，该方法用自走式作业车辆进行受控装载，所述自走式作业车辆包括至少一个作业附件和支撑主框架的多个接地单元，所述至少一个作业附件能相对于所述主框架移动并且被配置成装载材料并将所述材料卸载在所述作业车辆外部的装载区域中。经由与所述作业车辆相关联的至少一个检测器，检测所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的一个或多个位置输入。检测与所述作业车辆从第一工作状态到自动的第二工作状态的转变相关联的触发输入。在所述第二工作状态中，至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件相对于与所述装载区域相关联的一个限定基准的移动。

在根据上述实施例的一个示例性方面中，检测一个或多个位置输入可以包括经由成像装置捕获图像并从捕获的所述图像检测装载区域参数。

检测到的所述装载区域参数还可以包括所述装载区域的一个或多个轮廓以及对应于当前装载在所述装载区域中的材料的任何一个或多个对象。

检测到的所述装载区域参数还可以包括当前装载在所述装载区域中的材料分布，在所述第二工作状态中，所述方法还包括至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件的移动，以根据检测到的所述材料分布将材料卸载在装载区域中。

在根据上述实施例的另一示范性方面中，所述方法可在所述第二工作状态中进一步包括：将检测到的所述材料分布与目标装载轮廓进行比较；且基于所述比较，至少选择性地控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件在穿过与所述装载区域相关联的基准平面的轨迹中的移动。

在根据上述实施例的另一示范性方面中，所述装载区域可以与装载车辆相关联。可以进一步确定与一个或多个负载车辆轮胎和/或负载车辆车轴的识别位置相关联的所述目标装载分布。

在根据上述实施例的另一示例性方面中，所述至少一个检测器还可以包括车辆运动传感器。

在根据上述实施例的另一示例性方面中，所述方法还可以包括：确定来自所述成像装置的新输入是不可用的；并且至少基于来自所述车辆运动传感器的输入和来自所述成像装置的最后输入来估计所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的当前位置。

在根据上述实施例的另一个示范性方面中，所述装载区域的所述位置输入可以对应于以下项中的一项或多项：所述装载区域与所述主框架之间的距离；所述装载区域与所述至少一个作业附件之间的距离；所述装载区域的材料接收部分的高度；以及所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的取向。

在根据上述实施例的另一示例性方面中，所述触发输入可以包括经由用户接口手动激活的信号。

在根据上述实施例的另一个示范性方面中，所述触发输入可以基于对应于以下项中的一项或多项的识别到的阈值条件被自动检测：所述至少一个作业附件相对于所述主框架的位置；所述装载区域与所述主框架之间的距离；以及所述装载区域与所述至少一个作业附件之间的距离。

在根据上述实施例的另一个示范性方面中，该方法可以在所述第二工作状态中进一步包括：确定用于将所述多个接地单元从当前作业车辆速度移动到停止的作业车辆速度的第一轨迹，所述第一轨迹与和所述装载区域相关联的所述限定基准相关联；确定用于将所述至少一个作业附件中的一个或多个作业附件从当前作业附件位置移动到所述停止的作业车辆速度下的卸载位置的第二轨迹；并且根据所述第一轨迹自动控制所述多个接地单元的移动以及根据所述第二轨迹自动控制所述至少一个作业附件中的所述一个或多个作业附件的移动。

所述第二轨迹可以是部分地基于检测到的所述装载区域的高度来确定的。

进一步地或可替换地，所述第二轨迹可以是基于检测到的先前装载在所述装载区域中的材料的轮廓来确定的。

在根据上述实施例的另一示范性方面中，所述方法可进一步包括：检测与所述第二工作状态的完成和所述作业车辆到自动的第三工作状态的转变相关联的第二触发输入。在所述第三工作状态中，可以至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件的移动以远离所述装载区域移动并且避免与所述装载区域接触。

该方法可以进一步包括：在所述第三工作状态中，至少控制所述至少一个作业附件的移动，以进一步转变到所述第一工作状态。

在本文公开的另一个实施方案中，自走式作业车辆包括：支撑主框架的多个接地单元；至少一个作业附件，其能相对于所述主框架移动并被配置成装载材料并将松鼠材料卸载在所述作业车辆外部的装载区域中；以及至少一个检测器，其被配置成检测所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的一个或多个位置输入。

还提供了控制器，该控制器被配置成用于检测与所述作业车辆从第一工作状态到自动的第二工作状态的转变相关联的触发输入，并且在该第二工作状态中，该控制器被配置成至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件相对于与所述装载区域相关联的限定基准的移动。

所述控制器可进一步任选地被配置成引导根据相关联示范性方面中的一些或全部的步骤的执行。

当结合附图阅读以下公开内容时，本文阐述的实施例的许多目的、特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的自走式作业车辆和装载区域的示例性实施例的侧视图。

图2是从侧面接近装载区域的图1的自走式作业车辆的俯视图。

图3是图1的自走式作业车辆的俯视图，其中被装载的材料在装载区域的不同部分中。

图4是图1的自走式作业车辆和装载区域的示例性实施例的侧视图，但是其中说明性材料堆延伸在与装载区域相关联的阈值平面上方。

图5是表示根据本公开的实施例的控制系统的框图。

图6是表示根据本公开的实施例的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在参考图1至图6，现在可以描述本发明的系统和方法的各种实施例。

本文中公开的特定实施例中的图1至图4示出了例如呈装载机形式的代表性自走式作业车辆100，该装载机具有用于修改邻近地形的前置作业附件120。在本公开的范围内，作业车辆100可以是任何其他自推进车辆的形式，其使用作业附件来修改邻近地形并从地形携带材料以装载到装载区域10中，并且通常被设计用于非公路环境，例如建筑或林业车辆。在所示的实施例中，装载区域10与卡车相关联，并且通常包括由多个壁60包围的装载表面15和与基部相对的开口区域，以适应将材料16卸载到该装载区域中。

所示作业车辆100包括由作为左侧接地单元122的第一对车轮和作为右侧接地单元124的第二对车轮支撑的主框架132以及用于驱动所述接地单元的至少一个行进马达(未示出)。

用于所示自走式作业车辆100的作业附件120包括联接接到动臂组件102的前置装载机铲斗120。装载机铲斗120大致面向远离装载机100的操作员的方向，并通过动臂组件102可移动地联接到主框架132，用于向前铲、运送和倾倒例如灰尘和其他材料到例如与铰接式自卸卡车相关联的装载区域10中。在其中自走式作业车辆例如是履带式挖掘机的替代实施例中，动臂组件102可被限定为至少包括动臂和枢转地连接到动臂的臂。本示例中的动臂枢转地附接到主框架132，以相对于主框架132绕大致水平的轴线枢转。联接机构可设置在动臂组件102的端部并配置成用于联接到作业附件120，作业附件120也可表征为作业工具，并且在各种实施例中，动臂组件102可配置成用于接合和固定各种类型和/或尺寸的附接机具120。

在其他实施例中，取决于例如自走式作业车辆100的类型，作业附件120可以采取本领域技术人员所理解的其他适当的形式，但是为了本公开的目的，将包括用于将材料从第一位置运送走以卸载或以其他方式卸载到作为装载区域(例如卡车或料斗)的第二位置中的作业附件120。

驾驶室可以位于主框架132上。驾驶室和动臂组件102(或直接地作业附件120，取决于作业车辆100的类型)都可安装在主框架132上，使得驾驶室面向作业附件120的工作方向。包括用户接口116的控制台可位于驾驶室中。如本文中所使用的，相对于作业车辆100的方向可以从坐在驾驶室内的操作员的角度来参考；作业车辆的左侧是该操作员的左侧，作业车辆的右侧是该操作员的右侧，作业车辆的前端部分(或前部)是该操作员面对的方向，作业车辆的后端部分(或后部)在该操作员的后面，作业车辆的顶部在该操作员的上方，并且作业车辆的底部在该操作员的下方。

本文中所述的用户接口116可作为显示器单元的一部分提供，所述显示器单元被配置成图形地显示标记、数据和其他信息，且在一些实施例中可进一步提供来自所述系统的其他输出，例如指示灯、可听警报等。用户接口可进一步或可选地包括用于操作作业车辆100的各种控制件或用户输入(例如，方向盘、操纵杆、杠杆、按钮)208，作业车辆100的操作包括发动机、液压缸等的操作。这种车载用户接口可以经由例如CAN总线布置或其他等效形式的电和/或机电信号传输耦合到车辆控制系统。另一种形式的用户接口(未示出)可以采用在远程(即，非车载)计算设备上生成的显示器单元的形式，该显示器单元可以显示诸如状态指示之类的输出和/或以其他方式实现用户交互，诸如向系统提供输入。在远程用户接口的上下文中，例如车辆控制系统和用户接口之间的数据传输可以采取本领域常规已知的无线通信系统和相关部件的形式。

如图5所示，作业车辆100包括控制系统200，控制系统200包括控制器112。控制器112可以是作业车辆的机器控制系统的一部分，或者它可以是单独的控制模块。控制器112可包括用户接口116，并可选地安装在驾驶室内的控制面板处。

控制器112被配置成接收来自诸如相机系统202、作业车辆运动传感器204和机器参数206的各种来源中的一些或全部的输入，例如来自用户接口和/或用于作业车辆的机器控制系统(如果相对于控制器分开限定了机器控制系统的话)。

适当实施例中的相机系统202可以包括一个或多个成像装置，例如安装在自走式作业车辆100上并被布置为捕获对应于自走式作业车辆100周围的图像的相机202。相机系统202可以包括摄像机，其被配置为记录原始图像流并向控制器112发送相应的数据。可替换地或附加地，相机系统202可以包括红外相机、立体相机、PMD相机等中的一个或多个。所述相机的数量和取向可以根据作业车辆的类型和相关应用而变化，但是可以至少相对于作业车辆行进方向上的区域来提供，并且被配置成捕获与装载区域10(作业车辆正朝向该装置区域行进)相关联的图像。由相应的相机202记录的图像区域的位置和尺寸可以取决于相机的布置和取向以及相机透镜系统，特别是相机的透镜的焦距，但是可以理想地配置为在装载操作期间在作业车辆和相关附件的接近和撤回期间基本上捕获整个装载区域10。

示例性作业车辆运动感测系统204可包括安装到作业附件120和/或动臂组件102和/或主框架132的相应部件的惯性测量单元(IMU)、联接到活塞-缸单元以检测所述单元的相对液压致动延长的传感器或本领域技术人员已知的任何已知替代方案。

在各种实施例中，可以提供附加的传感器来检测机器操作状况或定位，所述传感器包括例如方位传感器、全球定位控制系统(GPS)传感器、车辆速度传感器、车辆机具定位传感器等，而这些传感器中的一个或多个在性质上可以是分立的，传感器系统还可以参考从机器控制系统提供的信号。

在一个实施例中，可以使用一个或多个附、装载区域等上的射频识别(RFID)设备或等效的无线收发器来补充上述传感器中的任一个。这样的设备例如可以被实现为确定和/或确认它们之间的距离和/或取向。

其他传感器(未示出)可以单独地或与一个或多个前述传感器组合地共同限定障碍物检测系统，用于改进数据收集，这些传感器的各种示例可以包括超声传感器、激光扫描仪、雷达波发射器和接收器、热传感器、成像装置、结构化光传感器、其他光学传感器等。用于障碍物检测的传感器的类型和组合可针对作业车辆、工作区域和/或应用的类型而变化，但通常可被提供和配置成针对给定应用来优化对邻近于或以其他方式与车辆的确定工作区域和/或相关联装载区域相关联的物体的识别。

控制器112通常可以与上述用户接口116配合，以便向操作人员显示各种标记。该控制器还可产生用于控制相应致动器的操作的控制信号，或用于经由与机器转向控制系统224、机器附件控制系统226和/或机器行驶控制系统228相关联的中间控制单元进行间接控制的信号。控制器112例如可以产生用于控制诸如液压马达或液压活塞-缸单元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液控制阀接收，使得电液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各个液压致动器的液压流体的流动，以控制所述液压致动器的致动。控制器112还可通信地联接到作为机器附件控制系统226的液压系统，机器附件控制系统226可相应地配置成操作作业车辆100和操作联接到作业车辆100的附件120，这例如包括但不限于附件的提升机构、倾斜机构、滚动机构、俯仰机构和/或辅助机构，并与给定类型的附件或作业车辆应用相关。控制器202还可通信地联接至作为机器转向控制系统224和/或机器行驶控制系统228的液压系统，机器转向控制系统224和/或机器行驶控制系统228的控制器202可配置成用于沿正向和反向方向移动作业车辆、向左和向右移动作业车辆、控制作业车辆的行进速度等。

控制器112包括如下部件或可以与如下部件相关联：处理器212；计算机可读介质214；通信单元216；诸如数据库网络的数据存储器218；以及具有显示器210的上述用户接口116或控制面板。提供诸如键盘、操纵杆或其他用户接口工具的输入/输出装置208，使得操作人员可以向控制器112输入指令。应当理解，本文中描述的控制器112可以是具有所有所描述的功能的单个控制器，或者它可以包括多个控制器，其中所描述的功能分布在所述多个控制器之间。

结合控制器112描述的各种操作、步骤或算法可以直接体现在硬件中，体现在诸如由处理器212执行的软件模块的计算机程序产品中，或体现在两者的组合中。计算机程序产品可以存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域已知的任何其他形式的计算机可读介质214中。示范性计算机可读介质214可联接到处理器212，使得处理器212可从存储器/存储介质214读取信息并向其写入信息。或者，介质214可以与处理器212集成在一起。处理器212和介质214可以存在于专用集成电路(ASIC)中。ASIC可以存在于用户终端中。或者，处理器212和介质214可以作为分立部件存在于用户终端中。

本文中使用的术语“处理器”212可以指本领域技术人员可以理解的至少通用或专用处理控制器和/或逻辑，包括但不限于微处理器、微控制器、状态机等。处理器212也可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微型处理器的组合、多个微型处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微型处理器或任何其他此类配置。

通信单元216可支持或提供控制器112与外部系统或装置之间的通信，和/或支持或提供关于自走式作业车辆100的内部部件的通信接口。通信单元可以包括无线通信系统部件(例如，经由蜂窝调制解调器、WiFi、蓝牙等)和/或可以包括一个或多个有线通信终端，例如通用串行总线端口。

除非另有说明，否则本文中所讨论的数据存储器218通常可以包括硬件(例如易失性或非易失性存储设备、驱动器、存储器或其他存储介质)以及存在于该硬件上的一个或多个数据库。

接下来参考图6，现在描述实施例方法300，实施例方法300是示例性的，但不限制本公开的范围，除非另外特别指出。本领域技术人员可以理解，替代的实施例可以包括更少或附加的步骤，并且某些公开的步骤可以例如以不同的时间顺序或同时执行。

在最初的示例性步骤中，方法300包括：收集位置输入(步骤310)，所述位置输入例如为装载区域10的捕获图像312并可选地补充有作业车辆100的感测运动314，并进一步处理所述位置输入310以及其他可选的输入(例如经由用户接口的用户输入316和/或作业车辆操作参数318)以检测是否要进入自动操作。这可能需要例如检测与从第一工作状态(例如，作业车辆和相关联的附件的手动接近)到第二工作状态(例如，包括附件和/或作业车辆的移动的一个或多个作业车辆操作的自动化)的期望转变相关联的触发(步骤320)。例如，可以实施传感器融合技术以组合图像数据(例如，立体相机测量结果)和局部车辆运动测量结果来估计装载区域10的位置。

在一个实施例中，用于启动或以其他方式接合该方法的自动化部分的触发器可以是由用户提供的输入，例如使用动臂高度推出棘爪接口工具或代表接近装载区域10的其他等效触发器。触发器可以根据操作员作为装载和卸载过程的一部分通常采取的动作来预先确定。可替代地，触发器本身可以经由监测装载区域的位置与作业车辆的移动之间的关系来自动地提供，例如装载区域的部件与作业车辆之间的阈值距离，进一步考虑部件的取向和/或移动速度而确定的距离等。

在一个实施例中，方法300的图像处理方面可以包括处理立体相机视差测量结果以及存储的或以其他方式开发的模型，以便将相应的测量结果分割成例如与装载表面15和一个或多个对象(例如驻留在装载表面和/或装载区域壁60上的材料16)相关联的地板平面，其中所述处理可以考虑相机的位置、取向、移动速度等。在一些实施例中，可以通过与图像帧内的装载区域、附件或其他对象相关联的已知标记(例如，印刷文本、条形码等)来进一步改进分割。在可利用多个成像装置的实施例中，成像装置的已知相对位置和取向可进一步通过例如三角测量技术实现对象位置确定。简而言之，控制器112和/或分立的图像处理单元(未示出)可以例如利用传统的图像识别和处理技术、地板平面建模、机器学习算法、存储的装载区域数据等来分析对象的形状和尺寸，测量从立体相机到对象的距离，识别或预测图像帧中对象的范围，测量图像帧中对象的取向，以及将测量结果从图像帧转换为作业车辆帧。

作为一个实例，可经由立体相机单元中的两个或两个以上捕获图像从各种图像提取对象(例如，装载区域的部件)，且基于捕获图像中的对象之间的三角测量和/或视差来确定所述对象与作业车辆100之间的距离，且可进一步将所述距离转换为作业车辆帧中的坐标以确定或估计对象相对于作业车辆100的相对位置和/或取向。

在某些实施例中，控制器112可以基于例如检测到的对象的特征、图像匹配和/或基于所存储的模型或机器学习分类器来对检测到的对象进行分类，所存储的模型或机器学习分类器可以基于所收集的图像来概率性地分析潜在的对象类型或特征。

在一些实施例中，可以配置和利用图像处理方面来确定装载区域中的材料分布(步骤330)。

在一个实施例中，方法300的运动感测方面可以包括本文中进一步讨论的各种技术中的任何一种或多种，例如实现传感器融合算法或用于组合各个输入的等价物。例如，可以通过使用车辆地面速度的数值积分跟踪作业车辆100的本地运动来提供运动感测输入。作业车辆模型可用于预测转弯半径。传感器输入可以利用用于视觉导航的单目相机技术等从与惯性导航(INS)和/或全球定位相机(GPS)相关联的设备来实现。

图6中所示的方法300的实施例还包括：在触发自动装载特征时，产生用于至少控制作业车辆100和附件120与装载区域10的接近的信号(步骤340)，该接近与材料16的期望卸载相关联。这可以例如包括：计算和实现传动系342的轨迹，该轨迹在当前作业车辆位置和速度处开始并且在与具有零地面速度的装载区域相对应的适当位置处结束；使用装载区域10相对于作业车辆100的位置和取向的视觉测量结果来生成和实现转向轨迹344，并且当作业车辆接近装载区域时动态地调整作业车辆的转向角以遵循该轨迹；并且进一步计算和实现一个或多个附件(例如，经由动臂缸)346的轨迹，该轨迹起始于当前高度并终止于与作业车辆相对于装载区域的到达基本同步的装载高度；和/或应用闭环控制以确保动臂和传动系遵循计算出的轨迹。

在一个实施例中，自动装载特征可以包括基于装载区域(例如，卡车车斗)10的高度的视觉测量结果来计算轨迹以自动调节附件的高度(例如，动臂提升高度)。

在一个实施例中，该方法可以进一步包括基于连杆姿态或立体测量结果来识别相机视图何时已经被例如附件(例如装载机铲斗)和/或附件中堆积的材料的当前位置完全地或部分地阻挡。在这种情况下，控制器112可以被配置为仅使用替代输入(例如车辆运动测量结果)来基于例如自上次有效相机测量结果以来的车辆运动估计装载区域的位置。

方法300的所示实施例还包括：在完成到装载区域的轨迹时，要么放弃给操作员的命令要么自动触发自动倾倒例程。如果手动卸载适合于特定应用，则方法300可继续：监测一个或多个输入312，314，316，318中的任一个，以获得与从卸载工作状态到后续工作状态的转变相关联的来自操作员的触发、作业车辆操作等，后续工作状态例如为从装载区域撤回作业车辆和附件(步骤360)。如果要响应于步骤350的询问而执行自动卸载，则步骤360中的触发可相应地鉴于卸载例程的完成而被自动检测。

自动卸载例程例如可以包括(为了说明的目的而使用装载机铲斗的上下文)：将作业车辆100换档到空档；在提升动臂以防止铲斗接触装载区域的同时自动倾卸铲斗；并且向操作员指示倾卸完成并且作业车辆应该被换档到倒档。

在该装载区域包括如图1至图4所示的卡车车斗的情况下，控制器112可配置有自动卸载程序以例如包括：视觉识别车轮和车轴沿卡车的位置；并且使用负载分配算法来修改装载机在卡车中倾倒的位置，以便将连续的装载机铲斗的卸载物均匀分布在卡车车轴上。

在一个实施例中，方法300还可以包括子程序，该子程序自动地检测散装材料16在装载区域10中的不平衡或在其他方面不适当的分布，并且还选择性地执行一个或多个功能，以当操作员从装载区域倒退时，使用例如装载机铲斗的切割边缘来调平装载区域中的材料(步骤370)。例如，控制器112可被配置成将检测到的材料分布与目标装载轮廓进行比较，且基于所述比较来选择性地控制主框架和/或至少一个作业附件在穿过与装载区域相关联的基准平面160的轨迹中的至少移动。

参考图2至图4，在一个实施例中，子程序可以包括这样的基准平面160或替代基准，作为与相对于装载区域的壁部60的散装材料高度相关的阈值，其中阈值的违反在装载机铲斗撤回之前触发材料平滑移动。在一个实施例中，子例程可以包括基于例如当前分布相对于材料的目标分布的比较基于非阈值检测散装材料分布中的不平衡，材料的目标分布可以使用包括装载区域内预定序列的加载点的加载例程来建立，所属加载点的第一示例性点在图3中示出。在这种情况下，控制器112可以期望检测到来自先前倾倒阶段的散装材料在装载区域的指定部分中，但相反确定了散装材料以其他方式分布并因此执行平滑功能以校正这种不平衡。

在图6所示的实施例中，方法300继续：一旦检测到诸如操作员换档到倒档的触发，就产生与从装载区域撤回作业车辆和附件相关联的控制信号(步骤380)。这样的控制信号可以例如被提供用于以下中的一个或多个：当装载机倒退时控制装载机的地面速度(步骤382)或转向(步骤384)以防止铲斗接触装载区域10；当装载机从装载区域倒退时控制动臂和铲斗(步骤386)以防止铲斗接触装载区域10(例如，卡车车斗)；以及基于系统设置将附件返回到预定位置。例如，在说明性和非限制性的撤回操作期间，铲斗可被引导到挖掘或运送位置，而动臂可被引导到运送位置。

如本文中所使用的，短语“一个或多个”，当与项目列表一起使用时，意味着可以使用一个或多个项目的不同组合，并且可能只需要列表中的每个项目中的一个。例如，项目A、项目B和项目C中的“一个或多个”可包括例如但不限于项目A或项目A和项目B。该示例还可包括项目A、项目B和项目C，或项目B和项目C。

本领域技术人员可以理解，当本文中的元件被称为“联接”到另一元件时，它可以直接连接到另一元件，或者可以存在中间元件。

因此，可以看出，本公开的装置和方法容易实现所提及的以及其中固有的目的和优点。尽管出于本目的已经示出和描述了本公开的某些优选实施例，但是本领域技术人员可以对部件和步骤的布置和配置进行许多改变，这些改变包含在由所附权利要求限定的本公开的范围和精神内。每个公开的特征或实施例可以与任何其他公开的特征或实施例组合。

Claims (15)

1.一种用自走式作业车辆(100)进行受控装载的方法(300)，该方法(300)由计算机实现，所述自走式作业车辆(100)包括至少一个作业附件(120)和支撑主框架(132)的多个接地单元(122，124)，所述至少一个作业附件(120)能相对于所述主框架移动并且被配置成装载材料(16)并将所述材料(16)卸载在所述作业车辆外部的装载区域(10)中，所述方法包括：

经由与所述作业车辆相关联的至少一个检测器，检测所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的一个或多个位置输入(310)；

检测与所述作业车辆从第一工作状态到自动的第二工作状态的转变相关联的触发输入(320)；

在所述第二工作状态中，至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件相对于与所述装载区域相关联的限定基准的移动(340)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测一个或多个位置输入的步骤包括经由成像装置捕获图像(312)并从捕获的所述图像检测装载区域参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，检测到的所述装载区域参数包括所述装载区域的一个或多个轮廓以及对应于当前装载在所述装载区域中的材料的任何一个或多个对象。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，检测到的所述装载区域参数包括当前装载在所述装载区域中的材料分布(330)，所述方法在所述第二工作状态中进一步包括至少自动控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件的移动，以根据检测到的所述材料分布将材料卸载在所述装载区域中(350)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法在所述第二工作状态中进一步包括：将检测到的所述材料分布与目标装载轮廓进行比较；并且基于所述比较，至少选择性地控制所述主框架和/或所述至少一个作业附件在穿过与所述装载区域相关联的基准平面的轨迹中的移动(370)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述装载区域与装载车辆相关联；

所述目标装载轮廓是与一个或多个装载车辆轮胎和/或装载车辆车轴的识别位置相关联地确定的。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个检测器进一步包括车辆运动传感器(204)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

确定来自所述成像装置的新输入是不可用的；并且

至少基于来自所述车辆运动传感器的输入和来自所述成像装置的最后输入来估计所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的当前位置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述装载区域的所述位置输入对应于以下项中的一项或多项：

所述装载区域与所述主框架之间的距离；

所述装载区域与所述至少一个作业附件之间的距离；

所述装载区域的材料接收部分的高度；以及

所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的取向。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述触发输入包括经由用户接口(116)手动激活的信号，和/或所述触发输入基于对应于以下项中的一项或多项的识别到的阈值条件被自动检测：

所述至少一个作业附件相对于所述主框架的位置；

所述装载区域与所述主框架之间的距离；以及

所述装载区域与所述至少一个作业附件之间的距离。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法在所述第二工作状态中进一步包括：

确定用于将所述多个接地单元从当前作业车辆速度移动到停止的作业车辆速度的第一轨迹(342，344)，所述第一轨迹(342，344)与和所述装载区域相关联的所述限定基准相关联；

确定用于将所述至少一个作业附件中的一个或多个作业附件从当前作业附件位置移动所述停止的作业车辆速度下的卸载位置的第二轨迹(346)；并且

根据所述第一轨迹自动控制所述多个接地单元的移动以及根据所述第二轨迹自动控制所述至少一个作业附件中的所述一个或多个作业附件的移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二轨迹是部分地基于检测到的所述装载区域的高度和/或检测到的先前装载在所述装载区域中的材料的轮廓来确定的。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：

检测与所述第二工作状态的完成和所述作业车辆到自动的第三工作状态的转变相关联的第二触发输入(360)；

在所述第三工作状态中，至少自动控制所述主框架的移动(382，384)和/或所述至少一个作业附件的移动(386)以远离所述装载区域移动并且避免与所述装载区域接触。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法在所述第三工作状态中进一步包括至少控制所述至少一个作业附件的移动(386)，以进一步转变到所述第一工作状态。

15.一种自走式作业车辆(100)，其包括：

支撑主框架(132)的多个接地单元(122，124)；

至少一个作业附件(120)，其能相对于所述主框架移动并且被配置成装载材料(16)并将所述材料(16)卸载在所述作业车辆外部的装载区域(10)中；

至少一个检测器(202，204)，其被配置成检测所述装载区域相对于所述主框架和/或至少一个作业附件的一个或多个位置输入；

控制器(112)，其至少功能性地连接到所述至少一个检测器，

其中，所述控制器被配置成引导根据权利要求1至14中任一项所述的方法的步骤(310-386)的执行。

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