CN1386153A

CN1386153A - 用于建筑机械的配件声控设备和配件声控方法

Info

Publication number: CN1386153A
Application number: CN01802070A
Authority: CN
Inventors: 古田秀人
Original assignee: Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: US7171366B2; JP2002030701A; US20020150267A1; EP1302599A1; JP3676204B2; WO2002006591A1; CN1157516C

Abstract

提供了一种用于建筑机械(80)的配件声控设备(1)。配件声控设备(1)包括:语音分析装置(1a),它用于对声音命令进行语音分析,所述声音命令代表与配件(401)的运动有关的声音指令;与语音分析装置(1a)相连的语音辨别装置(1b),它用于辨别声音命令的指令;机械主体控制装置(1c),它与声音辨别装置相连(1b)并能根据所述指令控制配件(401)的运动,以及,语音合成装置(1d),它用于将配件(401)的工作状态传给建筑机械的操作员。配件声控设备(1)用声音来控制配件(401)的起动、停止和速度调节,以提高工作人员的安全性。

Description

用于建筑机械的配件声控设备和配件声控方法

技术领域

本发明涉及用于建筑机械的配件声控设备(voice attachmentcontrol apparatus)和配件声控方法，它们例如适用于挖地用液压挖掘机或类似的机械。

背景技术

一般地说，诸如液压挖掘机之类的建筑机械具有这样的结构，其中，包括一上部旋转单元，该单元带有一操作员室(舱)，此室设置在带有履带部件的下部行进体上，此外，一由起重臂、操作杆和挖斗构成的关节式支臂机构设置在上部旋转单元上。

可根据建筑机械的工作应用的不同，不仅将挖斗而且将多种配件装置(以下仅称为配件)安装于操作杆的端部。

图6(a)和6(b)分别是不同配件的概略图。图6(a)所示的配件是主要用于挖掘的挖斗，图6(b)所示的配件是剪切装置。剪切装置可执行抓取物体的运动和旋转操作，并且能抓取并旋转钢架等并剪切钢架。也可安装锤(未示出)或类似装置，而且，可根据工作应用用多种配件有选择地代替安装在操作杆上的配件。

图7是电子控制设备的概略功能框图。图7所示的电子控制设备(控制器)50是用于操纵液压挖掘机和配件的运动的控制设备并且包括机械主体控制装置50a。机械主体控制装置50a与配件开关6a、6b、操纵杆(控制杠)6、踏板9a、9b、ON/OFF(开/关)阀13、螺线管比例阀3等相连。

配件开关6a、6b是用于分别开启/停止所述配件的开关，操纵杠6设置成能操纵机械主体。此外，踏板9a、9b设置成使机械主体朝左侧前/后移动并被称为调节踏板或配件输入调节踏板。电子控制设备50读入由操作员(以下称之为操作人)所调节的操纵杠6的位置和踏板9a、9b的位置。

ON/OFF阀13是主控制阀并且控制启动器(液压缸)的运动。螺线管比例阀3用液压来控制ON/OFF阀13的轴的位置。

因此，可通过设置在操纵杆6的上部或踏板9a、9b上的ON/OFF开关来控制通常液压挖掘机的配件(锤、剪切装置等)。

图8是操纵杆6的概略图，操纵杆6可通过操作员的操纵而沿向前、向后、向左或向右方向倾斜。如果操作员使操纵杠6倾斜，则机械主体控制装置50(参照图7)会读入操纵杠6的倾斜位置，从而调节螺线管比例阀3。

配件开关(用于启动的)6a和配件开关(用于停止的)6b设置在图8所示的操纵杆6的上部。如果操作员按下配件开关6a，则机械主体控制装置50a调节ON/OFF阀13以便开启配件的运动。与此相此，如果操作员按下配件开关6b，则停止配件的运动。

图9是踏板9a(或踏板9b)的概略图。如果操作员操纵踏板9a，则调节踏板9a的运动方向，因此，可执行配件的操作。

但是，已有技术具有要加以解决的问题，因为，就操纵配件的操作员而言，在进行诸如起重臂、操作杠杆、挖斗以及上部旋转单元的操作以便作转动和旋转运动之类的操作时，先有技术使得操作员有很重的负担。

鉴于有上述问题，故形成了本发明，本发明的目的是提供用于诸如液压挖掘机之类建筑机械的配件声控设备以及配件声控方法，所述建筑机械为了通过多个启动器控制互锁运动而用声音在起动、停止和速度调节方面控制配件，以便提高工作人员的安全性。

发明内容

为了达到上述目的，依照本发明的一个方面，供具有作为与启动器相连的建筑工作部件的配件的建筑机械使用的配件声控设备的特征在于，该设备包括：语音分析装置，它用于对声音命令进行语音分析，所述声音命令代表与配件运动有关的声音指令；与语音分析装置相连的语音辨别装置，它用于辨别声音命令的指令；以及，机械主体控制装置，它与声音辨别装置相连并能根据所述指令控制配件的运动。

因此，利用上述配件声控设备，操作员可通过声音操纵配件。此外，操作员可将其注意力集中于是启动的主要部件的起重臂、操作杆和挖斗的操作以及用于旋转运动的操作上。

机械主体控制装置可设置与配件运动位置及速度有关的值或者可以包括语音合成装置，以便将配件的工作状态传给建筑机械的操作员。

机械主体控制装置可设置与配件运动位置及速度有关的值，或者，可以包括语音合成装置，以便将配件的工作状态传给建筑机械的操作员。

因此，利用上述配件声控设备，可进行配件的起动、停止和速度改变，还有，在这种情况下，操作员可将其注意力集中到另外的启动器的操作上，从而有提高安全性的优点。

依照本发明的另一个方面，用于建筑机械的配件声控方法的特征在于，为了操纵与启动器相连并能执行抓取物体运动和旋转运动的是作为建筑工作部件的配件的剪切装置，所述方法包括：第一运动步骤，该步骤对代表与配件运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析，以便辨别声音命令的指令并执行启动器的第一运动；停止步骤，该步骤在第一运动步骤之后使剪切装置停止一次；以及，第二步骤，该步骤在停止步骤之后对另一声音命令进行语音分析，以便辨别声音命令的第二指令并根据第二指令执行启动器的第二运动。

因此，利用上述配件声控方法，操作员不必再次发出用于旋转操作或抓取操作的起动命令。

依照本发明的再一个方面，用于建筑机械的配件声控方法的特征在于，为了操纵与启动器相连并能执行抓取物体运动和旋转运动的作为建筑工作部件用作配件的剪切装置，所述方法包括互锁运动步骤，该步骤对代表与配件的互锁运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析以便辨别声音命令的指令并根据上述指令执行启动器的互锁运动，所述互锁运动包括多种要同时执行的运动。

因此，利用上述其中作为配件安装有剪切装置的配件声控方法，操作员可通过代表由多种运动构成的互锁运动的声音命令同时执行旋转操作和抓取操作，从而有提高可操作性的优点。

附图简述

图1是示出了本发明实施例的液压挖掘机的结构的概略图；

图2是本发明实施例的电子控制设备的功能框图；

图3是说明本发明实施例的配件声音设置的流程图；

图4是说明本发明实施例的剪切装置的速度调节的流程图；

图5是说明本发明实施例的剪切装置的连续操作的流程图；

图6(a)和6(b)分别是不同配件的概略图；

图7是电子控制设备的概略功能图；

图8是操纵杆的概略图；

图9是踏板的概略图。

实现本发明的最佳模式

(A)对本发明第一实施例的说明

以下参照附图说明本发明的一个实施例。

图1是示出了本发明实施例的液压挖掘机的结构的概略图。图1所示的液压挖掘机80(以下仅称为机械主体)是这样的建筑机械，它带有作为建筑工作部件与启动器相连的配件。液压挖掘机80包括：一下部行进主体500，其左侧和右侧带有履带部件500A；以及，上部旋转单元100，它带有操作员舱600，该舱设置成用于在下部行进主体500上的水平平面内作旋转运动。

一端连接成用于摆动运动的起重臂200设置在上部旋转单元100上，一端连接成用于通过关节部分21作摆动运动的操作杆300设置在起重臂200上。此外，一端连接成用于通过关节部分22作摆动运动并能用顶端挖地且能将土和砂容纳于其中的剪切装置401设置在操作杆300上。起重臂200、操作杆300和剪切装置401以相配合的方式构成了关节式支臂机构。

此外，起重臂液压缸120、操作杆液压缸121和挖斗液压缸122设置成缸式启动器。应该注意，在以下的说明中，起重臂液压缸120有时称为缸120，操作杆液压缸121称为缸121，挖斗液压缸122仅称为缸122。

起重臂液压缸120的一端为摆动运动而与上部旋转单元100相连，另一端为摆动运动而与起重臂200相连。换句话说，起重臂液压缸120介于上部旋转单元100与起重臂200之间，因此，在缸120的相反端部间的距离增加或缩小时，起重臂200可相对上部旋转单元100摆动。

操作杆液压缸121的一端为摆动运动而与起重臂200相连，另一端为摆动运动而与操作杆300相连。换句话说，操作杆液压缸121介于起重臂200与操作杆300之间，因此，在缸121的相反端部间的距离增加或缩小时，操作杆300可相对起重臂200摆动。

挖斗液压缸122的一端为摆动运动而与操作杆300相连，另一端为摆动运动而与剪切装置401相连。换句话说，挖斗液压缸122介于操作杆300与剪切装置401之间，因此，在缸122的相反端部间的距离增加或缩小时，剪切装置401可相对操作杆300摆动。应该注意，连杆机构130设置在挖斗液压缸122的自由端部。

按着这种方式，带有多个缸式启动器以便通过执行增加或缩小操作来驱动支臂机构的缸式启动器机构由上述缸120至122构成。

在图1所示的操作员舱600中，设置有操纵杆6、8、监视器10、带有键盘的操作面板60(也称为操作面板)、话筒61、扬声器62等。操纵杆6用于操作杆300的位置调整以及上部旋转单元100的旋转运动。操纵杆8用于起重臂200和剪切装置401的位置调整。每个操纵杆6、8均通过操作员执行位置调节而向前、向后或向中间位置或者向左、向右或向中间位置倾斜。

此外，电子控制设备1设置在图1所示的上部旋转单元100的内部。图2是本发明上述实施例的电子控制设备1的功能框图。图2所示的电子控制设备1是用于建筑机械的配件声控设备并控制着起重臂200、操作杆300和剪切装置401，以便根据操作员要控制它们的模式执行预定的增加/缩小位移。

电子控制设备1包括语音分析装置1a、语音辨别装置1b、机械主体控制装置1c和语音合成装置1d。应该注意，电子控制设备1由微处理器、诸如ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)之类的存储器、适当的输入/输出接口等构成。

语音分析装置1a对表示与配件运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析，并且例如例如用软件或硬件来实现这一功能。语音分析装置1a接收通过话筒61获得的操作员的声音命令信号的输入并对声音命令信号进行语音处理。语音辨别装置1b与语音分析装置1a相连并辨别声音命令的指令且例如用软件来实现。

声音命令发出操作员说出的诸如“起重臂向上”、“操作杆向内”或“控斗关”之类的指令。

机械主体控制装置1c与语音辨别装置1b相连并能根据指言控制配件的运动，这种功能是例如用软件来实现的。机械主体控制装置1c与操纵杆6、8相连并还与开/关阀13及螺线管比例阀3相连。

机械主体控制装置1c设置与配件运动位置及速度有关的值，通过声音进行对配件运动的设置。设置内容包括：①要分配给配件的最大和最小流速；②通向配件螺线管比例阀的最大和最小电流以及引擎速度；③最大加速标度和速度变化级；④速度调整。

语音合成装置1d将配件的工作状态传给机械主体的操作员并且例如用软件或硬件来加以实现。

因此，如果操作员说出与配件操作有关的声音命令，则通过话筒61将声音命令转换成声音信号并通过语音分析装置1a对其作语音处理。然后，语音辨别装置1b从经语音处理的声音命令中抽取出诸如“起重臂向上”之类的与配件操作有关的指令，并且，机械主体控制装置1c根据“起重臂向上”的指令控制配件的运动。

此外，机械主体控制装置1c读入因操作员倾斜的操纵杆6、8的位置，对ON/OFF阀13和螺线管比例阀3进行控制，因此，它们能分别执行适当的运动。更具体地说，ON/OFF阀13和螺线管比例阀3进行操作，从而剪切装置401可执行剪切运动或旋转运动。

就本发明用于具有上述结构的建筑机械的配件声控方法而言，以下参照图3说明起动前的设置，并参照图4和5详细说明对剪切装置401的控制。

图3是说明本发明一个实施例的配件声控设置。首先，操作员在起动之前说出“配件设置”(步骤A1)。这里，扬声器62传出“请给出最大流速”(步骤A2)，操作员例如说出“每分钟100升”(步骤A3)。然后，扬声器62传出“请给出最大引擎速度的标度级”(步骤4)，操作员例如说出“标度5”(步骤A5)。此外，扬声器62传出“请给出速度变化级”(步骤A6)，操作员例如说出“第3级”(步骤A7)。然后，扬声器62传出“配件设置结束”，从而完成配件设置(步骤A8)。

图4是说明本发明一个实施例的剪切装置401的速度调节的流程图。首先，如果操作员说出“起动剪切装置”(步骤B1)，则剪切装置401开始运动(步骤B2)。然后，在不输入操作员的声音命令时，处理过程经过步骤B3的NO过程，但是，如果输入了声音命令，则处理过程经过步骤B3的YES过程并前进至标号1表示的步骤B4或标号2表示的步骤B5。在步骤B4中，如果语音辨别装置1b辨别出操作员业已说出了“加快”，则机械主体控制装置1c提升剪切装置401的旋转速度。在步骤B5中，如果语音辨别装置1b辨别出操作员业已说出了“减慢”，则机械主体控制装置1c降低剪切装置401的旋转速度。然后，在步骤B6，辨别出是否输入了操作员的停止命令。在未输入停止命令时，处理过程经过NO过程，并且，重复始于步骤B3的过程。另一方面，如果在步骤B6中操作员说出停止命令，则处理过程经过YES过程，并且，剪切装置401在步骤B7中停止。

以下参照图5说明在剪切装置401的运动过程中连续执行另外操作时对剪切装置401的控制。图5是说明本发明一个实施例的剪切装置401的连续操作的流程图。

首先，如果操作员说出“起动剪切装置”(步骤c1a)，则剪切装置401就会开始作旋转运动，为了抓住物体，提供适当的液压压力以便准备运动。再有，如果剪切装置401的旋转是向右/向左的旋转，则扬声器62分别在步骤C2a/步骤C2b传出“向右旋转”/“向左旋转”。在这种情况下，处理过程经过L所表示的过程并返回至步骤c1b。

这里，如果操作员说出“加快”/“减慢”(步骤C2c/步骤C2d)，则剪切装置401的旋转速度增加/减少，并且，处理过程返回至步骤C1b。

如果操作员说出“抓取”/“放开”(步骤C2e/步骤C2f)，则剪切装置401抓取或放开例如钢框，此后，处理过程返回至步骤c1b。

如果操作员说出“右边抓取”(步骤C2g)，则剪切装置401移动其右侧抓取部分以抓取钢框，同时使其左侧抓取部分的运动保持行停止。与此相似，如果操作员说出“左边抓取”(步骤C2h)，则剪切装置401移动其左侧抓取部分以抓取钢框，同时使其右侧抓取部分的运动保持行停止。

相反，如果操作员说出“右边放开”(步骤C2i)，则剪切装置401移动其右侧抓取部分以放开钢框，同时两个抓取部分的左侧抓取部分保持抓住钢框。与此相似，如果操作员说出“左边放开”(步骤C2j)，则剪切装置401移动其左侧抓取部分以放开钢框，同时右侧抓取部分保持抓住钢框。

然后，如果操作员说出“停止”(步骤C2k)，则暂时停止剪切装置401的运动。如果操作员说出“停止剪切装置”(步骤C2k)，则剪切装置401完全停止运动。因此，在剪切装置401运动时，“停止”的声音命令表示暂时停止剪切装置401但不表示完全停止。

因此，在本发明用于建筑机械的配件声控方法中，在要操纵与启动器相连并能进行抓取物体运动和旋转运动的作为建筑工作部件用作配件的剪切装置401时，对表示与配件运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析，以辨别声音命令的指令，并且执行以上述指令为基础的启动器运动(例如右边抓取)(第一运动步骤)。

在第一运动步骤之后，剪切装置401停止一次(停止步骤)。

在停止步骤之后，对其它声音命令进行语音分析，以辨别声音命令的第二指令，并且执行以上述第二指令为基础的启动器的第二运动(例如右边放开)(第二运动步骤)。

通过这种方式，在将剪切装置401安装为配件的情况下，当在操作员停止其操作一次之后要开始另一次独立操作时，不需要每次输入起动操作的声音命令，操作员可直接说出用于运动的声音命令，以便使剪切装置401运动。

还有，可以将多种操作结合起来，以便消除分别说出剪切装置401的不同运动的所涉及的复杂性。

具体地说，本发明由于建筑机械的配件声控方法为了操纵与启动器相连并能进行抓取物体运动和旋转运动的作为建筑工作部件用作配件的剪切装置401而包括互锁运动步骤，该步骤对代表与配件的互锁运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析以便辨别声音命令的指令并根据上述指令执行启动器的互锁运动，所述互锁运动包括多种要同时执行的配件运动。

由于按用于抓取钢框运动的操作以及用于旋转运动的操作的复合操作来操纵剪切装置401，所以，按着这种操作，操作员要说出的声音命令的数量会减少，从而操作员的负担会显著减少。

因此，可用这种方式通过声音来执行对配件运动的起动、停止、速度调节和设置。

此外，当在停止配件一次之后要执行另外独立的操作时，可通过说出用于运动的声音命令来直接移动剪切装置401，可消除每次都说出用于起动的声音命令所涉及的复杂性。

再有，就同时执行多种运动模式的类似于剪切装置401的旋转运动和剪切装置401的抓取操作的不同操作而言，事先准备好与包括多种运动的组合的互锁运动相对应的声音命令。所以，可将操作员从复杂的事务中解脱出来，因为，所有的运动都必须得以执行并且可将注意力仅集中于一种运动上。因此，可显著地提高工作效率，并提高工作安全性。

此外，由于通过语音合成将配件的工作状态传给操作员，故也能提高操作员的工作效率。

应该注意，本发明并不局限于上述实施例，可在不脱离本发明范围的情况下形成变化形式和改进形式。

本发明并不局限于上述液压挖掘机80，而是可应用于例如用两手来进行工作操作的其它建筑机械。

本发明在产业上的可利用性

如上所述，依照本发明用于建筑机械的配件声控设备，可显著地减少操作员的负担，并且，操作员可将其注意力集中于另外启动器的操作上，这会改进安全性。

再有，依照本发明用于建筑机械的配件声控方法，可减轻操作员在额外发音方面的负担。此外，操作员可同此进行旋转操作和抓取操作，由此，能改进可操作性。

Claims

1、一种供建筑机械(80)使用的配件声控设备，建筑机械具有作为与启动器(120、121、122)相连的建筑工作部件的配件(401)，其特征在于，该设备包括：

语音分析装置(1a)，它用于对声音命令进行语音分析，所述声音命令代表与配件(401)的运动有关的声音指令；

与语音分析装置(1a)相连的语音辨别装置(1b)，它用于辨别声音命令的指令；以及

机械主体控制装置(1c)，它与声音辨别装置相连(1b)并能根据所述指令控制配件(401)的运动。

2、如权利要求1的用于建筑机械的配件声控设备，其特征在于，

所述机械主体控制装置(1c)设置与配件(401)的运动位置及速度有关的值。

3、如权利要求1的用于建筑机械的配件声控设备，其特征在于，

所述机械主体控制装置(1c)包括语音合成装置(1d)，以便将配件(401)的工作状态传给建筑机械的操作员。

4、一种用于建筑机械的配件声控方法，其特征在于，其包括有为了操纵与启动器(120、121、122)相连并能执行抓取物体运动和旋转运动的作为建筑工作部件的配件(401)的剪切装置(401)，所述方法包括：

第一运动步骤，该步骤对代表与配件(401)的运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析，以便辨别声音命令的指令并执行启动器(120、121、122)的第一运动；

停止步骤，该步骤在第一运动步骤之后使剪切装置(401)停止一次；以及

第二运动步骤，该步骤在停止步骤之后对另一声音命令进行语音分析，以便辨别声音命令的第二指令，并根据第二指令执行启动器(120、121、122)的第二运动。

5、一种用于建筑机械的配件声控方法，其特征在于，其包括为了操纵与启动器(120、121、122)相连并能执行抓取物体运动和旋转运动的作为建筑工作部件配件(401)的剪切装置(401)，所述方法包括：

互锁运动步骤，该步骤对代表与配件(401)的互锁运动有关的声音指令的声音命令进行语音分析，以便辨别声音命令的指令，并根据上述指令执行启动器(120、121、122)的互锁运动，所述互锁运动包括多种要同时执行的运动。