CN115680046A - 用于机器的防弹跳控制系统和相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机器的防弹跳控制系统和相关方法。控制机动平地机的运动的系统包括用于提供指示机动平地机的弹跳运动的弹跳信号的传感器，以及编程有指令的控制器，当被执行时，所述指令：接收来自传感器的弹跳信号；分析来自传感器的弹跳信号；确定弹跳运动的最大幅度是否超过阈值；响应于确定最大幅度是否超过阈值，生成铰接角命令信号以改变机动平地机的铰接角；以及传输铰接角命令信号以改变铰接角。

Description

用于机器的防弹跳控制系统和相关方法

技术领域

本公开涉及控制机器，并且更具体地，涉及用于减轻诸如平地机的建筑或农业机器的谐波振动的系统和方法。

背景技术

机动平地机是一种带有推进机构和调平装置的机器，用于在建筑或农业工作或其他活动中产生平坦或均匀的表面。常见的机动平地机包括轮子和犁板(有时称为刀片)。轮子沿着表面驱动平地机和犁板以推动泥土或其他材料以使表面变平或以其他方式为道路、停车场、建筑工地、农业用地、垃圾填埋场或其他区域产生均匀的坡度或其他轮廓。

包括机动平地机的一些机器具有固有频率，当机器的振荡处于或接近固有频率(即共振)时，可能会对它们的操作产生负面影响。机器的特性及其操作条件可能会影响固有频率。机动平地机的固有频率的振动可能导致机动平地机的谐波振动，通常称为“弹跳”。通常，弹跳与平地机以特定速度和在特定负荷下对犁板操作时可能发生的谐波振动有关。

当平地机进入弹跳模式时，犁板可能会周期性地与表面失去接触，因此产生的表面可能会因不一致(其可能包括波浪、扇贝、搓板、波纹或其他不一致)而损坏，可能需要昂贵的返工，这可能涉及使用额外燃料和时间的平地机的不希望的额外通过。弹跳还会加速部件的磨损，从而增加过早故障的风险。弹跳还可能导致操作者因处于不和谐或不舒服的环境中而感到疲劳。

机动平地机弹跳可以包括前后俯仰、左右滚动、“鸭子行走”和/或一般振动。当机动平地机的轮子移动通过由犁板造成的不一致时，机动平地机可能会向前或向后和/或左右俯仰，进一步加剧弹跳。

操作者可以通过铰接平地机或调整其速度来减轻弹跳。然而，减轻弹跳的手动控制可能需要操作者集中精力手动控制油门速度、铰接和/或转向，这可能导致操作者疲劳或操作者错误。

已努力通过自动调整速度来自动减轻弹跳。例如，美国专利第8,869,908号涉及一种系统，所述系统确定平地机的最大弹跳幅度并基于最大弹跳幅度调整平地机的地面速度。然而，可能并不总是希望在操作期间调整机动平地机的速度。

如本文所述的根据本技术的实施例的系统和方法及其变型旨在克服上述缺陷中的一个或多个和/或现有技术的其他问题。

发明内容

在一些实施例中，一种机动平地机(或另一机器)包括前框架和后框架，其中所述前框架构造成相对于所述后框架围绕铰接角铰接。在一些实施例中，一种用于控制机动平地机的运动的方法包括：在控制器处接收来自第一传感器的弹跳信号，其中所述信号指示所述机动平地机的弹跳运动；由所述控制器分析来自所述第一传感器的弹跳信号，其中分析所述信号包括基于来自所述第一传感器的信号确定所述机动平地机的弹跳运动的最大幅度并确定所述最大幅度是否超过幅度阈值；响应于确定所述最大幅度是否超过所述幅度阈值，由所述控制器生成铰接角命令信号以改变铰接角；以及从所述控制器传输所述铰接角命令信号以改变铰接角。

在一些实施例中，一种用于自动控制机动平地机的运动的系统包括：第一传感器，所述第一传感器由所述机动平地机承载并配置成提供指示所述机动平地机的弹跳运动的弹跳信号，以及编程有指令的控制器，当被执行时，所述指令：接收来自所述第一传感器的弹跳信号；分析来自所述第一传感器的弹跳信号，其中分析所述弹跳信号包括基于来自所述第一传感器的信号确定所述机动平地机的弹跳运动的最大幅度；确定所述最大幅度是否超过幅度阈值；响应于确定所述最大幅度是否超过所述幅度阈值，生成铰接角命令信号以改变铰接角；以及从所述控制器传输所述铰接角命令信号以改变铰接角。

在一些实施例中，一种机动平地机(或其他机器)包括后框架和前框架，其中所述前框架构造成相对于所述后框架围绕铰接角铰接。在一些方面，所述机动平地机包括由所述机动平地机承载并配置成提供指示所述机动平地机的弹跳运动的弹跳信号的第一传感器，以及编程有指令的控制器，当被执行时，所述指令：接收来自所述第一传感器的弹跳信号；分析来自所述第一传感器的弹跳信号，其中分析所述弹跳信号包括基于来自所述第一传感器的信号确定所述机动平地机的弹跳运动的最大幅度；确定所述最大幅度是否超过幅度阈值；响应于确定所述最大幅度是否超过所述幅度阈值，生成铰接角命令信号以改变铰接角；以及从所述控制器传输所述铰接角命令信号以改变铰接角。在一些方面，所述第一传感器包括加速度计或液压压力传感器。

其他方面将在下文中出现。本文描述的特征可以单独或一起使用，或者以它们中的一个或多个的各种组合使用。

附图说明

通过结合附图参考以下详细描述，可以更好地理解本文所述的系统和方法，其中相同的附图标记指示相同或功能相似的元件：

图1是根据本技术的实施例配置的机器的侧视图；

图2是图1中所示的机器的示意性俯视图；

图3是根据本技术的实施例配置的防弹跳控制系统的框图；

图4是示出用于控制(减轻)机器中的弹跳的方法的流程图；

图5示出了根据本技术的实施例的用于确定目标铰接角的代表性数据图；

图6为示出所公开的技术的一些实施方案可操作的装置概述的框图；以及

图7为示出在一些实施方案中可用于采用所公开的技术的系统中的元件的框图。

本文提供的标题仅出于方便目的，不一定影响实施例的范围。此外，附图不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以扩大或缩小以帮助改进对实施例的理解。而且，虽然所公开的技术易于有各种修改和替代形式，但是具体实施例已在附图中通过实例示出并在下面详细地描述。然而，意图并非不必要地限制所描述的实施例。相反，实施例旨在涵盖落在本公开的范围内的所有修改、组合、等同物和替代方案。

具体实施方式

现在将更详细地描述本发明技术的各种实施例。以下描述提供了用于透彻理解和能够描述这些实施例的具体细节。然而，相关领域的技术人员将理解，可以在没有许多这些细节的情况下实践本文中所论述的技巧和技术。同样，相关领域的技术人员还将理解，所述技术可包括本文未详细描述的许多其它特征。另外，下文可能未详细示出或描述一些众所周知的结构或功能，以避免不必要地模糊相关描述。因此，本技术的实施例可包括额外元件或不包括下文参考说明技术的示例的附图描述的元件中的一些元件。

本说明书中使用的术语旨在以最广泛的合理方式解释，即使其与本发明的某些具体实施例的详细描述结合使用。在下文中甚至可能强调某些术语；然而，任何旨在以任何限制性方式解释的术语将因此被公开地和明确地定义。

公开了用于减轻建筑或农业机器(例如机动平地机)的弹跳的系统和方法。根据本技术的实施例，如果检测到弹跳，则自动调整机器的铰接和/或转向以减轻弹跳。例如，根据本技术的实施例的系统和方法调整机器的铰接和/或转向以减轻竖直弹跳、俯仰运动、左右弹跳(例如，“鸭子行走”)、振动和/或其他形式的弹跳。

图1示出了根据本技术的实施例配置的机器100的侧视图。图2是机器100的示意性俯视图。尽管机器100示出为机动平地机，但是机器100可以是能够铰接的另一机器，例如轮式装载机、卡车、反铲挖掘机或另一载具。

参照图1和2，机器100可以包括前框架105、后框架110和将前框架105枢转地连接到后框架110的铰接接头115。机器100还可以包括可以是犁板组件120的形式的工作器具。例如，犁板组件120可以包括可移动的犁板125，用于对诸如建筑工地、农业用地、道路或其他表面的表面进行轮廓修整或平整。

前框架105可以支撑犁板组件120。前框架105可以包括一个或多个前轴130，所述前轴支撑一个或多个前牵引装置135。例如，前牵引装置135可以是前轮的形式，例如支撑在单个前轴130上的两个前轮。前牵引装置135在下文中称为前轮135。在一些实施例中，前轴130可以形成有沿着单个轴线对准的两个独立轴以有效地形成单个前轴130。犁板125可以上下移动(即朝向或远离表面)，并且它可以围绕轴线136可旋转以改变犁板125相对于机器100的行进路径的角。就上下文而言，犁板125的“趾部”是犁板的最前端，而犁板125的“跟部”是最后端(在图2中，“趾部”位于点T处并且“跟部”位于点H处)。机器100可以包括圆角传感器138，所述圆角传感器生成指示犁板125的角的信号(并且因此，跟部和趾部中的每一个位于机器100的哪一侧)。在一些实施例中，圆角传感器138包括连接到(例如，安装到)与犁板组件120关联的液压转环的旋转传感器。

后框架110可以支撑驾驶室140、动力源145(其可以是发动机或马达的形式)和后牵引装置(例如后轮150)。尽管机器100可以包括上面描述并且在图1和2中示出的特征，但是在一些实施例中，机器100可以具有其他配置。

机器100可以经由前轮135转向和/或机器铰接来转向，其可以至少部分地由操作者接口155(其可以在驾驶室140和/或远程控制装置中)控制。例如，如图2所示，机器100可以包括前轮转向装置200，所述前轮转向装置可以包括用于使前牵引装置(前轮135)相对于前框架105枢转(转向)的合适的连杆机构和/或动力装置。机器100还可以包括前框架105经由铰接接头115相对于后框架110的铰接。

为了说明前轮转向，图2示出了几个轴。图2示出了前框架105的纵向轴线205(在转向装置200和铰接接头115之间延伸)、平行于纵向轴线205的轴线210和轮135的纵向轴线215(在轮135的外圆周上的前点和轮135的外圆周上的后点之间延伸)。在轴线210和轮135的纵向轴线215之间定义前轮转向角A1。在一些实施例中，前轮转向角A1可以在-50度至+50度的范围内，或其他角范围，其中零度归因于轮135的纵向轴线215与前框架105的纵向轴线205对准。取决于下面描述的机器铰接角，正前轮转向角A1与右转向关联，而负前轮转向角A1与左转向关联。尽管仅针对前轮135中的一个示出了前轮转向角A1，但是应当理解，前轮135彼此串联操作并且彼此平行。在一些实施例中，取决于转向装置200中的连杆机构或其他机构的设计，前轮135可以围绕对应的枢轴点217枢转。机器100可以包括转向角传感器218，所述转向角传感器生成指示前轮转向角A1的信号。在一些实施例中，转向角传感器218可以包括一个或多个位置感测缸，所述位置感测缸确定轮轴线的部分的线性位置并且基于机器的轴几何形状和尺寸将线性位置转换为前轮转向角A1。能够检测角以指示前轮转向角A1的任何传感器都可以包括在本技术的实施例中。

为了说明关节，图2还示出了后框架110的纵向轴线220。后框架110的纵向轴线220穿过后框架110上的前点和后框架110上的后点。在后框架110的纵向轴线220和前框架105的纵向轴线205之间定义铰接角A2。铰接角A2的原点可以在铰接接头115处。在一些实施例中，铰接角A2范围可以在-20度至+20度的范围内，或其他角范围，其中零度归因于纵向轴线220与纵向轴线205的对准。正铰接角A2与右铰接关联，而负铰接角A2与左铰接关联。可以使用合适的机构来导致前框架105相对于后框架110的铰接，例如致动或铰接缸225，或其他致动或铰接装置，例如马达。机器100可以包括生成指示铰接角A2的信号的铰接角传感器227。例如，在一些实施例中，铰接角传感器227可以包括检测前框架105和后框架110之间的旋转的旋转传感器。在一些实施例中，铰接角传感器227可以包括安装到后框架110的传感器以及将传感器连接到前框架105的连杆机构。传感器可以包括编程有指令的控制器，在执行时，所述指令基于部件的几何形状和尺寸将传感器/连杆机构的位置转换成铰接角A2。能够检测角以指示铰接角A2的任何传感器都可以包括在本技术的实施例中。

前轮转向和机器铰接的组合导致轮135的纵向轴线215和后框架110的纵向轴线220之间的总转向角A3。例如，A3可以是A1和A2之和。前框架105相对于后框架110的铰接可以提高转弯半径和机动性，同时可选地促进前轮135和后框架105在相同方向上行进的“蟹形转向”模式。例如，在“蟹形转向”模式中，铰接角A2可以不为零以使轮135偏离后框架110的纵向轴线220，并且机器100可以大体向前驱动并用前轮135转向，而铰接角A2不为零。在特定示例中，铰接角A2可以不为零，而轮135的纵向轴线215大体上平行于后框架110的纵向轴线220。

根据本技术的实施例配置的系统检测指示弹跳的机器100的运动，并且作为响应，自动转向和/或铰接机器100。为了检测和分析弹跳，机器100可以包括提供指示(直接或间接)机器100的运动(例如，弹跳)的数据的一个或多个弹跳传感器。例如，在一些实施例中，机器100可以包括加速度计240形式的弹跳传感器，所述加速度计可以提供指示机器100例如相对于重力参考的测量加速度的加速度信号。加速度计240可以在几个自由度(例如六个自由度；例如，前后、侧向和竖直方向以及俯仰、滚动和偏航)中提供测量。在一些实施例中，加速度计240可以是三轴加速度计，其提供指示机器100沿着前后、侧向和竖直方向的测量加速度的加速度信号。在一些实施例中，加速度计240可以是单轴加速度计，其提供机器100沿着前后、侧向和竖直方向的混合加速度的测量。加速度计240可以定位在机器100上的合适位置，例如后轮150附近或驾驶室140附近。在一些实施例中，将加速度计240定位在操作者附近可以导致加速度计240感测到的运动与操作者感知的运动大体匹配。在一些实施例中，加速度计240可以定位在机器100的后保险杠中或靠近犁板125。

在一些实施例中，机器100可以包括与用于控制犁板125的各方面的一些或所有液压缸关联的一个或多个液压压力传感器245(参见图1)形式的弹跳传感器。在一些实施例中，系统监控液压缸中的压力以检测弹跳。在另外的实施例中，可以使用其他类型的传感器来检测弹跳。

机器100可以包括防弹跳控制系统250以控制机器100的防弹跳方面或功能(例如，自动铰接和/或转向)。图2表示防弹跳控制系统250通常包括机器100的几个部件。在一些实施例中，除了机器100的防弹跳方面或功能之外防弹跳控制系统250还可以控制机器100的其他方面或功能。控制系统250可以包括控制器255。控制器255可以接收操作者输入的命令信号并控制机器100的各种系统或方面的操作。控制器255可以适当地定位在机器100中或上的任何适宜位置。控制系统250可以包括一个或多个输入装置(例如转向和/或油门控制和/或操作者接口155的其他方面，参见图1)以控制机器100。控制系统250还可以包括一个或多个弹跳传感器(例如，加速度计240和/或液压压力传感器245)以提供代表机器100的各种操作参数的数据和其他输入信号。控制器255编程有指令，当被执行时，所述指令检测弹跳(例如，使用一个或多个弹跳传感器)并控制机器100的转向和/或铰接以减少(例如，最小化或停止)弹跳，如下面进一步详细解释。

图3是根据本技术的实施例配置的防弹跳控制系统250的至少一部分的框图。控制器255从机器100的各种传感器和系统接收信息，处理信息，并控制机器100的转向和/或铰接。控制器255可以在节点305处接收来自弹跳传感器的指示机器100的弹跳的一个或多个弹跳信号。弹跳传感器可以是加速度计240和/或与犁板125关联的一个或多个液压压力传感器245。

在节点310处，控制器255可以接收关于已设置机器100的变速器的档位的信号。在一些实施例中，该信号可以由控制机器100的变速器操作的控制系统250或机器100的另一方面生成。在节点315处，控制器255可以接收关于是否机器100的停车制动已接合的信号。停车制动信号可以由停车制动传感器260(参见图2)提供。在节点320处，控制器255可以接收指示机器100的速度的信号(例如，来自图2中所示的轮速传感器265或用于发送机器速度的另一合适装置)。在节点325处，控制器255可以接收指示机器100的铰接角的信号。铰接角可以由铰接角传感器227(参见图2)提供。在节点330处，控制器255可以接收指示机器100的前转向角的信号。前转向角可以由前转向角传感器218(参见图2)提供。在节点335处，控制器255可以接收指示机器100的圆角的信号。圆角可以由圆角传感器138(参见图2)提供。在节点340处，控制器255可以接收指示由操作者选择的操作模式的模式信号(例如，启用防弹跳特征的信号或禁用防弹跳特征的信号)。模式信号可以由操作者控制的模式开关270提供，所述模式开关可以位于驾驶室140中或另一合适的位置(参见图1)。模式可以包括启用防弹跳、禁用防弹跳和/或自动启用或禁用防弹跳。例如，改变铰接角A2增加机器100的有效宽度。操作者可以确定工作空间对于铰接来说太窄，因此可以决定阻止防弹跳系统操作以导致铰接。

在一些实施例中，控制器255可以基于防弹跳控制系统的操作生成各种输出信号。在节点350处，控制器255可以提供铰接角命令信号以控制铰接角A2(参见图2)。在节点355处，控制器255可以提供转向命令信号以控制前轮转向角A1(参见图2)。

在节点360处，控制器255可以提供一个或多个操作者指示信号以向操作者或防弹跳控制系统250的其他方面传达防弹跳控制系统250的状态。例如，操作者指示信号可以包括启用或禁用防弹跳的指示、将防弹跳设置为自动启用或禁用的指示和/或检测到弹跳的指示。信号和指示可以在操作者可见的显示器上的照明和/或图形中表现出来。更具体地，例如，如果机器100不处于弹跳状态，则指示器可以关闭。如果机器100正在经历弹跳并且防弹跳控制功能正在运行，则指示器可以打开。如果机器100处于弹跳状态但防弹跳控制功能未运行，则指示器可以闪烁或以其他方式指示这种状态。机器100可能处于弹跳状态但防弹跳控制功能未运行时的示例包括当操作者关闭防弹跳控制功能时(例如，使用模式开关270)或当控制转向和/或铰接的机器100的其他系统具有更高的优先级并且优先于防弹跳控制功能时(例如操作者的手动超控)。

控制器255可以是电子控制器，其以逻辑方式操作以执行操作、执行控制算法、存储和检索数据以及其他所需操作。控制器255可以包括或访问存储器、辅助存储装置、处理器以及用于运行应用程序的任何其他部件。存储器和辅助存储装置可以是只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)或可由控制器255访问的集成电路的形式。各种其他电路可以与控制器255关联，如电源电路、信号调节电路、驱动器电路以及其他类型的电路。

控制器255可以是单个控制器，或者可以包括设置成控制机器100的各种功能和/或特征的一个或多个以上控制器。术语“控制器”旨在以其最广泛的含义使用，以包括可以与机器100关联并且可以在控制机器的各种功能和操作方面进行协作的一个或多个控制器和/或微处理器。控制器255的功能可在硬件和/或软件中实施，而不考虑功能。控制器255可以依赖于可以存储在控制器255的存储器或连接到控制器255的存储器中的与机器100的操作条件相关的一个或多个数据图。这些数据图中的每一个可以包括呈表格、图形和/或方程式形式的数据集合。

控制器255可以配置成接收机器100在可能发生弹跳的特定频率下的运动幅度作为输入值。在每个指定或预定频率下的机器运动幅度的阈值可以存储为数据图的一部分以帮助确定弹跳状态的存在。对超过阈值的机器弹跳的响应图可以建立并存储在控制器255内或与控制器255关联的存储器中。这样的图可以利用各种因素，包括铰接角A2、前轮转向角A1、弹跳幅度超过阈值的程度以及弹跳状态的频率。机器100的其他操作条件和特性也可以在数据图中相关。

图4是示出用于控制(减轻)机器中的弹跳的方法400的流程图。当检测到弹跳时，方法400通过调整铰接和/或转向来减小弹跳。如果系统250被启用，则系统250可以根据方法400操作。如果系统250被禁用，则机器100可以在不执行方法400的情况下操作。根据本技术的实施例配置的系统(例如系统250)包括编程有指令的一个或多个控制器(例如，控制器255)，在执行时所述指令执行方法400。

在步骤405，系统250以停用防弹跳自动铰接特征开始，使得铰接不受系统250的控制。在步骤410，控制器255接收来自弹跳传感器(例如加速度计240和/或一个或多个液压压力传感器245)的指示机器100的运动的弹跳信号。每个机器100的固有频率是包括重量和重量分布、机器尺寸和轮胎特性的若干特性的函数。机器100遇到的各种操作条件(例如土壤条件和剖面、叶片运动以及档位和速度变化)可以触发固有频率下的弹跳。因此，在步骤415，控制器255分析并确定在与机器100关联的特定频率范围内机器100的运动幅度。频率范围可以通过实验或计算来确定。

在机器100的竖直弹跳的示例中，控制器255可以分析机器100在大约1.5和3Hz之间的频率范围内的垂直运动。当执行这种分析时，控制器255可以在步骤420分析在该范围内的每个频率处的垂直运动的幅度并且确定运动的最大幅度以及这种最大运动的频率。在俯仰和左右弹跳的示例中，控制器255分析的频率范围可以与垂直弹跳的频率范围重叠或不同。对于每种类型的运动，在步骤420，控制器255可以分析特定运动在该范围内的每个频率处的幅度并且确定运动的最大幅度以及这种最大运动的频率。

在步骤425，控制器255确定运动的最大幅度是否超过预定阈值。在一些实施例中，这可以通过将最大幅度与对应于特定频率的数据图进行比较来执行(数据图可以存储在与控制器255关联的存储器中)。如果最大幅度不超过预定阈值，则防弹跳控制功能未激活(保持停用)，机器100将根据操作者的转向和铰接命令进行操作，并且过程流程可以返回到步骤405。

如果最大幅度确实超过预定阈值，则在步骤430，控制器255可以确定目标铰接角(将用作图2中的角A2)和目标总转向角(将用作图2中的角A3)。在一些实施例中，对于一些类型的机器或机器100的组，目标铰接角可以是相同的。在一些实施例中，目标铰接角可以是大约5度。在一些实施例中，目标铰接角对于机器100的配置可以是唯一的。在一些实施例中，目标铰接角是恒定的，而与弹跳量无关(例如，与幅度或频率无关)。在一些实施例中，控制器255或系统250的另一方面基于弹跳的幅度和/或频率来确定目标铰接角，如下文更详细描述。

改变铰接角A2通过有效地改变机器100的转向来改变机器100的轨迹。根据本技术的一些实施例配置的系统可以自动调整前轮转向角A1以将总转向角A3保持在尽管有铰接操纵来控制弹跳，但仍将机器100保持在路线上。在一些实施例中，操作者可以手动控制前轮转向角A1以抵消铰接角A2。然而，在一些实施例中，控制器255在最大幅度超过预定阈值时确定当前总转向角(A3，参见图2)。系统250将当前总转向角设置为目标总转向角。换言之，在一些实施例中，系统250设置目标总转向角以保持机器100在弹跳状态之前的路线。目标铰接角和目标总转向角度可以保存在与控制器255关联的存储器中。

接下来，在步骤435，控制器255确定机器100的任何其他子系统或方面是否具有高于自动铰接防弹跳控制功能的优先级。例如，控制器255可以在机器100处于停车档位、在其静止时或在其高速移动时超控系统并防止其操作(例如，控制器255可以在机器以每小时17英里或更高或具体取决于机器100的配置的其他速度行驶时超控系统并防止其操作)。在一些实施例中，控制器255可以识别来自操作者激活超控开关、按钮或其他接口(例如上述模式开关270)的超控命令。

如果控制器255确定自动铰接防弹跳控制功能被超控，则方法400可以返回到步骤405并且保持防弹跳自动铰接特征停用并且机器100将在没有自动铰接的情况下操作。然而，如果控制器255确定自动铰接防弹跳控制功能未被超控，则在步骤440，系统250可以向操作者指示防弹跳自动铰接功能正在激活(例如，通过噪声、光和/或显示器中的信息)。在一些实施例中，该指示允许操作者有时间对该特征做出反应并确定是否允许自动铰接发生(例如，通过给操作者一点时间来按下模式开关270或操作另一个接口以禁用系统250)。

如果自动铰接防弹跳控制功能未被超控，则在步骤445，控制器255生成命令以将铰接角A2调整到目标铰接角，并且机器100响应以将铰接角A2调整到目标铰接角。该调整可以与步骤440中的指示同时开始，或者恰好在步骤440中的指示之前或之后开始。与铰接同时，控制器255生成命令以在与铰接角A2相反的方向上调整前轮转向角A1，使得目标总转向角A3不由自动铰接功能改变。在一些实施例中，操作者可以手动控制前轮转向角A1。在一些实施例中，操作者可以使用诸如模式开关270的接口来中断铰接操纵(例如，出于安全或其他原因)。

与步骤445中的铰接和/或转向操纵同时，在步骤450，控制器255可以执行故障检测操作。在一些实施例中，故障检测操作包括在步骤445中确定机器100在铰接和/或转向操纵期间或之后是否保持路线。在一些实施例中，系统250的目的是保持总转向角，同时铰接和/或转向被致动(如上所述)以将机器100在公差内保持在路线上。

如果实际总转向角与目标总转向角的偏离超过阈值或容许量，则控制器255将记录故障，并且在步骤455，控制器255可以停止自动铰接和/或转向功能并向操作者指示故障(例如，通过噪声、光和/或显示器中的信息)。在一些实施例中，方法400中的下一步骤(在由于故障而停止铰接和/或转向之后)可以包括返回到步骤405，其中自动铰接防弹跳控制功能被停用。在一些实施例中，操作者可以确定如何响应故障(例如，通过减慢或适应环境条件，或执行维修等)。

在一些实施例中，偏离阈值取决于实际总转向角、目标总转向角、机器速度和机器尺寸中的一个或多个(例如机器宽度)。例如，偏离阈值在低机器速度下可能比在较高速度下高，原因是机器100将花费更长的时间来偏离其路线。偏离阈值在较高机器速度下可能比在较低速度下低，原因是机器100将更快地偏离其路线。在一些实施例中，最大偏离阈值可以是Y秒的X度角误差，其中X和Y取决于机器速度。在一些实施例中，最大偏离阈值可以是角误差的累积和CUSUM，其中CUSUM阈值还取决于机器速度。通常，本技术的实施例在自动铰接和/或转向之前保持总转向角接近于原始转向角，以便使机器100保持在路线上，同时允许可以由机器操作者编程和/或预先确定的一定量的偏差。

如果控制器255未检测到故障，则在步骤460中，铰接和/或转向功能继续(如控制器255指示)。在完成后，防弹跳铰接功能被停用并设置为空闲，直到再次检测到弹跳。

机器100可以在不同频率下经历三种不同类型的弹跳状态(即，竖直、俯仰和左右)中的一种或多种。换言之，竖直弹跳可以在第一方向上和第一频率下发生，俯仰方向上的弹跳可以在第二方向上和第二频率下发生，和/或左右弹跳可以在第三方向上和第三频率下发生。它们可能不会以相同的频率发生。控制器255的数据图可以包含用于每种类型的弹跳的数据，并且对于每种类型的弹跳，可以(同时或顺序地)重复图4中阐述的过程。在一些实施例中，控制器255可以确定命令信号以减小或消除每种类型的弹跳，但仅传输命令信号以减小最大弹跳或预编程为最有害的弹跳(例如，具有最苛刻的幅度和频率的弹跳)。在一些实施例中，控制器255可以仅设置目标铰接角以适应最大弹跳或最有害的弹跳。

图5示出了根据本技术实施例的用于确定目标铰接角的代表性数据图500。图5中所示的数据图500只是示例。在一些实施例中，弹跳传感器(例如，加速度计240)可以产生指示竖直加速度值的信号，例如与弹跳幅度相关的G力。数据图500可以存储在与控制器255关联的存储器中，以便控制器255确定目标铰接角。例如，如果机器100的给定频率的最大弹跳幅度处的竖直加速度为1.11G，则目标铰接角可以设置为5度。在其他实施例中，可以使用其他角。

在一些实施例中，铰接角A2的方向可以由操作者设置或自动设置。例如，模式开关270可以向控制器255输入关于是否进行铰接以使后框架110移动靠近犁板125的趾部T，或者使后框架110移动靠近犁板125的跟部H的设置。操作者可以基于操作环境确定合适的铰接方向(例如，向左或向右或朝向或远离趾部T)。

通常，本技术的实施例可以自动转向和/或铰接机器100，使得铰接角A2大约为二到五度(或其他合适的角)并且前轮转向角度A1可以是铰接角A1的负值。铰接和转向可以将前轮胎向一侧或另一侧移动大约前轮135上的轮胎宽度的倍数(例如前轮胎宽度的1.5倍)。这种配置已被证明可以减小直线行驶中的弹跳，原因至少部分是它可以将前轮135中的一个定位在稍微领先于另一个的位置，使得一个轮位于不一致的顶部，而另一个轮位于不一致的底部，从而降低共振效应。

合适的系统

本文公开的技术可以体现为专用硬件(例如，电路)、用软件和/或固件适当地编程的可编程电路、或专用和可编程电路的组合。因此，实施例可包括存储有指令的机器可读介质，所述指令可用于使计算机、微处理器、处理器和/或微控制器(或其它电子装置)执行过程。机器可读介质可包括但不限于：光盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、ROM、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光学卡、闪存或适用于存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。

下文参考附图更详细地论述了若干实施方案。图6为示出所公开的技术的一些实施方案可操作的装置概述的框图。例如，装置可以包括执行防弹跳铰接和/或转向的系统250的硬件部件。装置600可以包括向控制器255(其可以是CPU的形式)提供输入的一个或多个输入装置620,向其通知动作。动作通常由硬件控制器作媒介，所述硬件控制器解译从输入装置接收的信号并使用通信协议将信息传送到控制器255。输入装置620包括例如鼠标、键盘、触摸屏、红外传感器、触控板、可穿戴输入装置、基于相机或图像的输入装置、麦克风、开关或其他用户输入装置。

控制器255可以是装置中的单个处理单元或多个处理单元，或分布在多个装置上。控制器255可以例如使用总线，例如PCI总线或SCSI总线联接到其他硬件装置。控制器255可以与装置(例如，显示器630)的硬件控制器通信。显示器630可以用于显示文本和图形。在一些示例中，显示器630向用户提供图形和文本视觉反馈，例如系统250的状态。在一些实施方案中，显示器630包括作为显示器的一部分的输入装置，例如当输入装置是触摸屏或配备有眼睛方向监测系统时。在一些实施方案中，显示器630与输入装置分开。显示装置的示例是：LCD显示屏；LED显示屏；投影、全息或增强现实显示器(例如平视显示器装置或头戴式装置)；等等。其它I/O装置640也可以联接到处理器，例如网卡、视频卡、音频卡、USB、FireWire或其他外部装置、传感器、相机、打印机、扬声器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁盘驱动器或蓝光装置。其他I/O装置640可以包括本文公开的传感器和用于控制机器100的铰接和/或转向的其他控制器(参见图3)。

在一些实施方案中，装置600还包括能够与网络节点无线通信或基于有线通信的通信装置。通信装置可以使用例如LIN、CAN、FlexRay、Ethernet和/或TCP/IP协议通过网络与另一装置或服务器通信。装置600可以利用通信装置在多个网络装置上分配操作。

控制器255可以访问存储器650。存储器650包括用于易失性和非易失性存储的各种硬件装置中的一个或多个，并且可以包括只读和可写入存储器。例如，存储器650可以包括随机存取存储器(RAM)、CPU寄存器、只读存储器(ROM)和可写入的非易失性存储器，例如闪存、硬盘驱动器、软盘、CD、DVD、磁存储装置、磁带驱动器、装置缓冲器等。存储器650不是与底层硬件分离的传播信号；因此存储器是非暂时性的。存储器650可以包括程序存储器660，所述程序存储器存储程序和软件，例如操作系统662、防弹跳控制应用程序664(其可以包括用于执行本文中所公开的调度维护方法的指令)和其他应用程序667。存储器650还可以包括数据存储器670，所述数据存储器可以包括可以提供给程序存储器660或装置600的任何元件的数据库信息等(例如用于确定目标铰接和转向角的数据图)。

一些实施方案可以与许多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。众所周知的可适合与该技术一起使用的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于：个人电脑，服务器计算机，手持或笔记本装置，手机，移动电话，可穿戴电子装置，游戏机，平板电脑装置，多处理器系统，基于微处理器的系统，机顶盒，可编程消费电子产品，网络电脑，微型计算机，大型计算机，包括上述任何系统或装置的分布式计算环境，等等。

图7为说明在一些实施方案中可用于采用所公开的技术的系统中的元件700的框图。元件700包括硬件702、通用软件720和专用元件740。如上所述，实施所公开的技术的系统可以使用各种硬件，包括处理单元704(例如，CPU、GPU、APU等)、工作存储器706、存储存储器708以及输入和输出装置710。元件700可以在机器100机载的计算装置中或在远离机器100的服务器计算装置上实现。

一般软件720可以包括各种应用程序，包括操作系统722、本地程序724和基本输入输出系统(BIOS)726。专用部件740可以是通用软件应用程序720的子部件，例如本地程序724，其可以包括防弹跳控制应用程序664(参见图6和上面的描述)。专用元件740可以包括目标铰接角模块744(用于基于数据图或根据机器配置的设定值确定目标铰接角，如上所述)、目标总转向角模块746(用于确定目标总转向角，如上所述)、弹跳分析模块748(用于分析弹跳)、铰接和/或转向控制模块750(用于指示机器100根据来自控制器255的指令进行铰接和/或转向操作，和/或用于检测故障并对故障作出反应)以及可以用于控制专用部件的部件，例如接口742。在一些实施中，元件700可以位于分布在多个计算装置上的计算系统中，或者可以是与执行一个或多个专用元件740的基于服务器的应用程序的接口。

本领域的技术人员将领会，上文所描述的图3、6和7中以及上文论述的每个流程图中所示的部件可以各种方式改变。例如，可以重排逻辑或步骤的顺序，可以并行(同时或几乎同时)执行步骤，可以省略所示的逻辑或步骤，可以包括其他逻辑或步骤等。在一些实施方案中，上文描述的一个或多个部件可以执行本文所述过程中的一个或多个。

工业适用性

本技术的实施例适用于谐波振动或弹跳可能影响其操作的机器100，例如机动平地机。机器100的单独特性以及操作条件和环境影响每个机器的固有频率。本文公开的防弹跳控制系统通过分析机器100的运动、确定运动的最大幅度和这种运动发生的频率来确定机器100的固有频率。然后控制器255可以通过基于各种因素，例如弹跳幅度、机动平地机的固有频率、感测到的机器100的竖直加速度、操作条件和/或其他因素调整机器100的铰接和/或转向来减小或消除弹跳。

根据本技术的实施例配置的系统减小机器的弹跳以减小低效率并提高生产率。本技术的实施例即使在犁板125不与地面接合时也可以实施(例如，当机器100在位置之间行进时减小弹跳，以增加操作者的舒适性和/或安全性)。

在一些实施例中，防弹跳控制系统可以包括目标铰接角模块744、目标总转向角模块746、弹跳分析模块748和铰接和/或转向控制模块750(图7)。

在操作中，弹跳分析模块748可以接收来自弹跳传感器的信号，分析弹跳的运动幅度并确定弹跳的最大幅度，并且确定幅度是否超过预编程的可接受阈值(参见图4中的步骤410-425)。目标铰接角模块744确定目标铰接角(参见图4中的步骤430)。目标铰接模块可以包括和/或使用一个或多个数据图500(参见图5)来确定目标铰接角。目标总转向角模块746确定并设置目标总转向角(参见图4中的步骤430)。铰接和/或转向控制模块750可以确定系统是否被超控，指示防弹跳功能(转向和/或铰接)正在激活，基于其确定的目标控制铰接和转向角，以及检测故障并对故障作出反应(参见图4中的步骤435-460)。

通用软件720(参见图7)可以包括指令，从而以选定的时间增量重复步骤400中的任何一个或多个(参见图4)以连续或周期性地分析机器100的弹跳并对其作出反应。因此，公开的技术提供了自动铰接和/或转向以控制(例如，减轻)机器100的弹跳。公开的技术提供了优于基于速度的系统的优势，原因是它可以减轻弹跳而不必调整速度远离最佳操作速度。换言之，为了避免迫使机器在其固有共振频率下操作，基于速度的系统会导致机器减速到在时间和燃料使用方面可能效率低下的速度。公开的技术不是调整速度，而是调整铰接和/或转向角以减轻弹跳，同时保持最佳速度。

备注

以上描述和附图是说明性的，并且不应解释为限制性的。描述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，在一些情况下，未描述众所周知的细节以避免模糊描述。此外，可以在不偏离实施例的范围的情况下进行各种修改。

在本说明书中提及“一个实施例”或“实施例”意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。说明书中各个地方的短语“在一个实施例中”(或类似)的出现不一定都指同一实施例，也不是彼此排斥其他实施例的单独或替代实施例。此外，描述了可以由一些实施例展现，而不由其它实施例展现的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可以是一些实施例的要求，但不是其它实施例的要求。

本说明书中使用的术语通常在本领域、在本公开的上下文中以及在使用每个术语的特定上下文中具有其通常含义。应当理解，可以用多种方式表达相同的内容。因此，替代语言和同义词可用于本文所论述的任何一个或多个术语，并且无论术语是否在本文中详细阐述或论述都不被赋予任何特殊意义。提供了某些术语的同义词。一个或多个同义词的叙述不排除使用其它同义词。在本说明书中任何地方使用示例，包括本文所论述的任何术语的示例仅是说明性的，并且不旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样，本公开不限于本说明书中给出的各种实施例。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在发生冲突的情况下，将以本文件(包括定义)为准。

除非明确排除，否则使用单数来描述部件、结构或操作并不阻止使用多个这样的部件、结构或操作。

如本文所用，当在短语“A和/或B”中使用时，术语“和/或”意指“A、或B，或A和B两者”。当用于多于两个项的列表中时，类似的解释方式适用于术语“和/或”。

Claims (10)

1.一种用于控制机动平地机的运动的方法，所述机动平地机包括前框架和后框架，其中所述前框架构造成相对于所述后框架围绕铰接角铰接；所述方法包括：

在控制器处接收来自第一传感器的弹跳信号，其中所述信号指示所述机动平地机的弹跳运动；

由所述控制器分析来自所述第一传感器的弹跳信号，其中分析所述弹跳信号包括基于来自所述第一传感器的弹跳信号确定所述机动平地机的弹跳运动的最大幅度并确定所述最大幅度是否超过幅度阈值；

响应于确定所述最大幅度是否超过所述幅度阈值，由所述控制器生成铰接角命令信号以改变所述铰接角；以及

从所述控制器传输所述铰接角命令信号以改变所述铰接角。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定目标铰接角，其中改变所述铰接角包括将所述铰接角改变为所述目标铰接角。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述目标铰接角包括分析来自所述第一传感器的所述弹跳信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述机动平地机包括沿着前轮转向角相对于所述前框架可转向的前轮，并且其中所述方法还包括：

由所述控制器生成转向角命令信号以改变所述前轮转向角；以及

从所述控制器传输所述转向角命令信号以改变所述前轮转向角。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括确定目标总转向角，其中所述目标总转向角包括在所述控制器确定所述弹跳运动的最大幅度时的所述铰接角和所述前轮转向角之和，其中生成所述转向角命令信号包括在改变所述铰接角期间和之后生成所述转向角命令信号以将总转向角保持在所述目标总转向角。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括确定实际总转向角，并且如果所述实际总转向角从所述目标总转向角偏离偏离阈值，则停止改变所述铰接角和所述前轮转向角。

7.一种用于自动控制机动平地机的运动的系统，所述机动平地机包括前框架和后框架，其中所述前框架构造成相对于所述后框架围绕铰接角铰接，所述系统包括：

第一传感器，所述第一传感器由所述机动平地机承载并配置成提供指示所述机动平地机的弹跳运动的弹跳信号；以及

编程有指令的控制器，当被执行时，所述指令：

接收来自所述第一传感器的弹跳信号；

分析来自所述第一传感器的弹跳信号，其中分析所述弹跳信号包括基于来自所述第一传感器的弹跳信号确定所述机动平地机的弹跳运动的最大幅度；

确定所述最大幅度是否超过幅度阈值；

响应于确定所述最大幅度是否超过所述幅度阈值，生成铰接角命令信号以改变所述铰接角；以及

从所述控制器传输所述铰接角命令信号以改变所述铰接角。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器编程有基于分析来自所述第一传感器的弹跳信号来确定目标铰接角的指令，并且其中改变所述铰接角包括将所述铰接角改变为所述目标铰接角。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述机动平地机包括沿着前轮转向角相对于所述前框架可转向的前轮，并且其中所述控制器编程有指令，当被执行时，所述指令：

生成转向角命令信号以改变所述前轮转向角；以及

从所述控制器传输所述转向角命令信号以改变所述前轮转向角。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器编程有指令，当被执行时，所述指令确定目标总转向角，其中所述目标总转向角包括在所述控制器确定所述弹跳运动的最大幅度时的所述铰接角和所述前轮转向角之和，其中生成所述转向角命令信号包括在改变所述铰接角期间和之后生成所述转向角命令信号以将总转向角保持在所述目标总转向角。

Images