DE102019113373A1 - Automatisches grabassistenzsystem für eine maschine - Google Patents

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Matthew M. TINKER
Michael A. Spielman
Eric Cler
Aaron R. Shatters
Austin J. SCOTT
Jeffrey K. Berry
Sairam G. VELAMAKANNI
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Abstract

Ein System zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine (100) kann Folgendes umfassen: einen Geschwindigkeitssensor (210), der so konfiguriert ist, dass er ein Geschwindigkeitssignal übermittelt, das eine Geschwindigkeit der Maschine angibt; eine Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe (230), die so konfiguriert ist, dass sie den vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl übermittelt, und eine Steuerung (204), die so konfiguriert ist, dass sie: das Geschwindigkeitssignal und den vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl empfängt; ein Drehmoment der Maschine ermittelt; mithilfe des Geschwindigkeitssignals und des ermittelten Drehmoments einen von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehl ermittelt; und einen Schaufelhebebefehl (230) bereitstellt, der dem größeren des vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehls und des von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehls entspricht.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Grab- und Lademaschine und, insbesondere, ein automatisches Grabassistenzsystem für eine solche Maschine.
  • Stand der Technik
  • Erdbewegungsmaschinen wie Radlader werden häufig an Arbeitsorten verwendet, um Prozesse wie Graben, Laden und Aufräumen des Einsatzorts durchzuführen. Eine Maschine kann zum Beispiel wiederholt Material in ihre Schaufel laden und das Material in der Ladefläche eines LKW abkippen. Eine Erdbewegungsmaschine kann außerdem kleine Mengen Material zu einem anderen Ort schieben. Solche Vorgänge beinhalten sich wiederholende Arbeitszyklen, die für einen Bediener langweilig werden können und der Bediener ggf. müde wird. Ein müder oder unerfahrener Bediener arbeitet möglicherweise weniger effizient, was negative Auswirkungen auf die Effizienz der Maschine hat. Während eines Ladevorgangs kann es zum Beispiel sein, dass die Reifen einer Maschine nicht genug Traktion erhalten und sie können zum Beispiel durchdrehen, wenn eine Schaufel in einen Haufen mit Material in Eingriff steht. Eine solche mangelnde Traktion kann zu Ineffizienzen am Arbeitsort, Verschleiß von Teilen der Maschine, z. B. der Reifen, und/oder übermäßigem Kraftstoffverbrauch führen.
  • Um negative Auswirkungen aufgrund von Ermüdung oder Unerfahrenheit zu verhindern und einen hohen Grad an Maschinenproduktivität und -effizienz aufrechtzuerhalten, sind manche Maschinen mit Steuerungen ausgestattet, die Teile des sich wiederholenden Arbeitsprozesses und/oder Teile des Arbeitsprozesses, die für präzise dynamische Zeitabstimmung der Bedienereingaben empfänglich sind, zu automatisieren. Diese Steuerungen vertrauen normalerweise auf gemessene Zylinderdruckwerte und -positionen, um zu ermitteln, ob eine Aktion oder ein Schritt zum Beladen der Schaufel der Maschine implementiert werden soll. Es kann sein, dass diese Steuerungen nicht zwischen Aktivitäten, die Beladen beinhalten, und Aktivitäten, die kein Beladen beinhalten, wie z. B. das Aufräumen des Einsatzorts, unterscheiden können. Diese Steuerungen können auch die Befehle fachkundiger Bediener außer Kraft setzen. Außerdem kann es sein, dass diese Steuerungen nicht zu einer angemessenen Einstellung der Reifen einer Maschine führen.
  • US-Patent Nr. 7,555,855 (das „Patent ’855“), erteilt für Alshaer et al. am 7. Juli 2009, beschreibt ein Ladesteuerungssystem, das einen Hebesensor, einen Neigesensor und einen Geschwindigkeitssensor beinhaltet. Das Patent '855 beschreibt das Steuern von Ausgaben, einschließlich einer Felgenzugkraft, einer Hebegeschwindigkeit, einer Neigegeschwindigkeit und einer Maschinengeschwindigkeit basierend auf Eingaben von einem Hebesignal, einem Neigesignal und einem Geschwindigkeitssignal. Die Systeme des Patents '855 sind jedoch nicht dafür konzipiert, zwischen Fällen zu unterschieden, in denen Graben erwünscht ist, und Fällen, in denen Graben nicht erwünscht ist. Außerdem behandeln die Systeme des Patents '855 nicht, ob Reifen der Maschine angemessen eingestellt sind und stellen keine Bedieneraußerkraftsetzung von Hebebefehlen bereit. Das System der vorliegenden Offenbarung kann eines oder mehrere der vorhergehend aufgeführten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik lösen. Der Umfang der aktuellen Offenbarung wird jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert, und nicht durch die Fähigkeit, irgendein spezifisches Problem zu lösen.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Aspekt kann ein System zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine Folgendes umfassen: einen Geschwindigkeitssensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Geschwindigkeitssignal übermittelt, das eine Geschwindigkeit der Maschine angibt; eine Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe, die so konfiguriert ist, dass sie einen vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl übermittelt, und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie: das Geschwindigkeitssignal und den vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl empfängt; ein Drehmoment der Maschine ermittelt; mithilfe des Geschwindigkeitssignals und des ermittelten Drehmoments einen von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehl ermittelt; und einen Schaufelhebebefehl bereitstellt, der dem Größere des vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehls und des von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehls entspricht.
  • In einem anderen Aspekt kann ein Verfahren zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine Folgendes umfassen: Empfangen eines Geschwindigkeitssignals, das eine Geschwindigkeit der Maschine angibt; Ermitteln eines Drehmoments der Maschine; Empfangen eines vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehls; mithilfe des empfangenen Geschwindigkeitssignals und des ermittelten Drehmoments, Ermitteln eines von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehls; und Bereitstellen eines Schaufelhebebefehls, der dem größeren des vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehls und des von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehls entspricht.
  • In einem weiteren Aspekt kann ein System zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine Folgendes umfassen: einen Geschwindigkeitssensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Geschwindigkeitssignal übermittelt, das eine Geschwindigkeit der Maschine angibt; einen Drucksensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Drucksignal übermittelt, das den Druck auf eine Schaufel der Maschine angibt; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie: ein Drehmoment der Maschine ermittelt und mithilfe des Geschwindigkeitssignals, des ermittelten Drehmoments und des Drucksignals ermittelt, ob ein Haufen, auf den die Maschine trifft, ein vollständiger Haufen ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Veranschaulichung einer exemplarischen Erdbewegungsmaschine, die sich einem Haufen von Material nähert;
    • 2 ist ein Blockdiagramm eines exemplarischen Steuersystems für die Maschine von 1; und
    • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine exemplarische Steuersequenz zum Bereitstellen automatischer Grabassistenz darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur exemplarisch und erläuternd und schränken die Merkmale, wie beansprucht, nicht ein. Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisend“, „beinhaltend“ oder andere Varianten davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder für einen solchen Prozess, ein solches Verfahren, einen solchen Artikel oder eine solche Vorrichtung inhärent ist. Für den Zweck dieser Offenbarung wird der Begriff „Bodenfläche“ umfassend verwendet, um sich auf alle Arten von Material zu beziehen, das ausgegraben wird (z. B. Schmutz, Fels, Lehm, Sand, Asphalt, Zement usw.). In dieser Offenbarung umfasst der Begriff „Sensor“ alle Arten von Sensoren, einschließlich physischer Sensoren und virtuelle Sensoren. In dieser Offenbarung werden relative Begriffe, wie z. B. „etwa“, „im Wesentlichen“ oder „ungefähr“ verwendet, um eine mögliche Abweichung von ± 10 % beim angegebenen Wert anzugeben. Auch wenn die aktuelle Offenbarung in Bezug auf einen Radlader beschrieben ist, ist dies nur exemplarisch. Im Allgemeinen kann die aktuelle Offenbarung auf jedwede Maschine angewandt werden, wie z. B. Last-Transport-Abkipp-Maschinen (Load-Haul-Dump Machines - LHDs), Laderaupen usw. Wie in 1 dargestellt, nähert sich eine Erdbewegungsmaschine 100 einem Haufen 101 von Material. Die Maschine 100 kann ein Motorgehäuse 102, eine Bedienerstation 104 und eine Schaufel 106 für das Graben und Laden von Material beinhalten. Die Schaufel 106 kann auch ein anderes Arbeitsgerät sein. In dem Beispiel, in dem die Maschine 100 ein Radlader ist, kann die Schaufel 106 durch einen Hebeaktor 108 und einen Neigeaktor 110 angetrieben und gesteuert werden. Der Hebeaktor 108 und/oder der Neigeaktor 110 können zum Beispiel Hydrauliköl-Zylinderaktoren sein. Bei den Hebe- und Neigeaktoren 108, 110 kann es sich jedoch, wie für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, um andere Aktoren handeln.
  • Die Maschine 100 kann in die Bodenfläche eingreifende Vorrichtungen wie Vorderräder 112 und Hinterräder 114 beinhalten, die die Maschine 100 tragen. Das Motorgehäuse 102 kann einen Motor 116 beinhalten, der so konfiguriert sein kann, dass er ein Getriebe antreibt, das Leistung für die Vorder- und/oder Hinterräder 112, 114 bereitstellen kann. Auch wenn eine Maschine mit Rädern dargestellt und beschrieben ist, ist für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, dass andere Maschinen, einschließlich Raupenmaschinen, ebenfalls genutzt werden können. In einer Raupenmaschine würde zum Beispiel eine unten beschriebene Felge einem Kettenrad in einer Raupenmaschine entsprechen, ein unten beschriebenes Rad würde einer Kette entsprechen und eine unten beschriebene Felgenzugkraft würde einer Zugstangenzugkraft entsprechen.
  • Der Haufen 101 von Material kann jedwedes einer Vielzahl von Materialien beinhalten, die in eine Schaufel 106 geladen und an einem anderen Ort abgekippt werden können. Der Haufen 101 kann zum Beispiel Kies, Sand, Schmutz und dergleichen beinhalten. Alternativ kann der Haufen 101 eine Böschung oder ein Hügel sein, die/der aus hartem Material wie Lehm, eingebetteten Felsen oder anderen harten Materialien ausgebildet ist. Die Maschine 100 kann im Verlauf ihres Betriebs auf jedwede Anzahl von Varianten von Haufen von Material treffen, das zu laden ist. Der Haufen 101 kann zum Beispiel eine kleine Menge von Material sein, das zum Zweck des Aufräumens eines Einsatzorts durch die Schaufel 106 geschoben oder anders in die Schaufel 106 geladen werden soll. Es ist selbstverständlich, dass die Bezugnahme auf Haufen 101 von Material jedwedes Material umfasst, das geladen und/oder bewegt werden soll.
  • 2 veranschaulicht ein exemplarisches Grabassistenzsystem 200, das mit der Maschine 100 für den Betrieb und/oder die Steuerung mindestens eines Teils der Maschine 100 genutzt werden kann. Das Grabassistenzsystem 200 kann Eingaben 202, eine Steuerung 204 und Ausgaben 206 beinhalten. Die Eingaben 202 können zum Beispiel Signale bezüglich eines Grabassistenz-Aktiviersignals 208, Fahrgeschwindigkeit 210, Drehmomentleistung 212, Hydraulikdruck 214 (z. B. bodenseitiger und stangenseitiger Druck des Hebezylinders für einen Hebezylinder, der durch den Hebeaktor 108 gesteuert wird), Bediener-Schaufelhebebefehl 216, Schaufelhöhe 218, Schaufelneigungswinkel 220 und/oder Bediener-Schaufelneigebefehl 222 beinhalten. Die Ausgaben 206 können zum Beispiel Schaufelhebebefehl 230, Schaufelneigebefehl 232 und/oder Raddrehmomentbegrenzungsbefehl/Motordrehzahlbegrenzungsbefehl 234 beinhalten.
  • Die Steuerung 204 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern, die Mittel zum Überwachen von Vorgängen der Maschine 100, Erkennen von Eigenschaften des Haufens 101 und Ausgeben von Anweisungen für Komponenten der Maschine 100 beinhalten können. Die Steuerung 204 kann zum Beispiel einen Speicher, eine Sekundärspeichervorrichtung, eine Uhr und einen Prozessor wie eine Zentraleinheit oder jedwedes andere Mittel zum Bewerkstelligen einer Aufgabe beinhalten, die mit der vorliegenden Offenbarung konsistent ist. Der Speicher oder die sekundäre Speichervorrichtung, der/die der Steuerung 204 zugeordnet ist, kann Daten und/oder Softwareroutine speichern, die der Steuerung 204 bei der Durchführung ihrer Funktionen helfen. Außerdem kann der Speicher oder die Speichervorrichtung, der/die der Steuerung 204 zugeordnet ist, auch Daten speichern, die von den verschiedenen Eingaben 202 empfangen werden, die der Arbeitsmaschine 100 zugeordnet sind. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können zum Durchführen der Funktionen der Steuerung 204 konfiguriert sein. Es sollte offensichtlich sein, dass die Steuerung 204 leicht eine allgemeine Maschinensteuerung verkörpern könnte, die zum Steuern zahlreicher anderer Maschinenfunktionen fähig ist. Der Steuerung 204 können verschiedene andere bekannte Schaltungen zugeordnet sein, einschließlich Signalkonditionierschaltungen, Kommunikationsschaltungen, hydraulische und andere Betätigungsschaltungen und andere geeignete Schaltungen.
  • Das Grabassistenz-Aktiviersignal 208 kann angeben, ob das Grabassistenzsystem 200 aktiviert oder eingeschaltet ist. Das Grabassistenzsystem 200 kann so konfiguriert sein, dass es jedes Mal, wenn die Maschine 100 betrieben wird, aktiviert wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine manuelle Außerkraftsetzung es einem Bediener ermöglichen, das Grabassistenzsystem 200 zu deaktivieren, das standardmäßig aktiviert sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Maschine 100 so konfiguriert sein, dass ein Bediener das Grabassistenzsystem 200 aktiv aktivieren und/oder deaktivieren kann. Das Grabassistenzsystem 200 kann zum Beispiel über einen Mechanismus oder einen Schalter, wie z. B. einen Kippschalter in der Bedienerstation 104 der Maschine 100, aktiviert und/oder deaktiviert werden. Jedweder andere Mechanismus kann zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Grabassistenzsystems 200 bereitgestellt sein. Das Signal 208 kann angeben, ob das Grabassistenzsystem 200 aktiviert oder deaktiviert ist.
  • Die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann ein Sensor (z. B. ein Geschwindigkeitssensor) sein, der so konfiguriert sein kann, dass er eine Geschwindigkeit der Maschine 100 durch Überwachen einer beliebigen Maschinenkomponente erkennt, die die Geschwindigkeit oder das Tempo der Maschine 100 angeben kann. Die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann ein Geschwindigkeitssignal übermitteln, das der Steuerung 204 eine Geschwindigkeit der Maschine 100 angibt. Die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann zum Beispiel die Geschwindigkeit des Motors 116 überwachen. In anderen Beispielen kann die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 eine Getriebeabtriebsdrehzahl oder Drehung der Räder 112, 114 überwachen. Die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann zum Beispiel einen herkömmlichen Drehzahldetektor mit einem stationären Element, das mit einem Rahmen der Maschine 100 fest verbunden ist, verkörpern, der so konfiguriert ist, dass er eine relative Drehbewegung eines Rads 112 und/oder 114 (z. B. eines rotierenden Teils der Maschine 100, das mit dem Rad 112 und/oder 114 operativ verbunden ist, z. B. eine Achse, ein Zahnrad, eine Nocke, eine Nabe, ein Seitenantrieb usw.), erfasst. Das stationäre Element kann ein magnetisches oder optisches Element sein, das an einem Achsgehäuse montiert (z. B. an einer Innenfläche des Gehäuses) und so konfiguriert ist, dass es die Drehung eines Schaltelements (z. B. eines frequenzbestimmenden Zahnrads, eines eingebetteten Magneten, eines Kalibrierungsstreifens, eines Zahns eines Geberrads, eines Nockenvorsprungs usw.) erkennt, das verbunden ist, um sich mit ein oder mehreren der Räder 112 und/oder 114 zu drehen. Das Schaltelement kann mit der Vorderachsbaugruppe, die zum Drehen durch den Motor 116 angetrieben wird, verbunden oder in dieselbe eingebettet sein oder anderweitig einen Teil davon bilden. Ein Sensor der Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann sich neben dem Schaltelement befinden und so konfiguriert sein, dass er jedes Mal, wenn das Schaltelement (oder ein Teil davon, zum Beispiel ein Zahn) in der Nähe des stationären Elements vorbeigeht, ein Signal erzeugt. Das Signal kann an die Steuerung 204 gerichtet sein, die dieses Signal verwenden kann, um einen von der Maschine 100 gefahrene Entfernung zwischen den Signalerzeugungszeiten zu ermitteln (d. h. eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine 100 zu ermitteln). Die Steuerung 204 kann die gefahrenen Entfernungen und/oder Geschwindigkeitswerte, die dem Signal zugeordnet sind, in einem Speicher oder einer anderen sekundären Speichervorrichtung speichern, der/das der Steuerung 204 zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 204 eine Zahl der Raddrehungen aufzeichnen, die innerhalb fester Zeitintervalle erfolgen, und diese Informationen zusammen mit bekannter Kinematik des Rads 112 und/oder 114 verwenden, um die Entfernung und Geschwindigkeitswerte zu ermitteln. Andere Systeme und Verfahren können verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Maschine 100 zu überwachen, einschließlich zum Beispiel globale Navigationssatellitensystem (GNSS)-Empfänger, Beschleunigungssensor und/oder Radar. Die Fahrgeschwindigkeitseingabe 210 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Signal übermitteln, das der Steuerung 204 die Geschwindigkeit der Maschine 100 angibt.
  • Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann ein Sensor oder ein anderer Mechanismus sein, der so konfiguriert ist, dass er eine Drehmomentleistung des Motors 116 der Maschine 100 erkennt und/oder übermittelt. Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann einen Drehmomentsensor beinhalten. Ein Drehmomentsensor kann dem Motor 116 physisch zugeordnet sein oder kann ein virtueller Sensor sein, der verwendet wird, um eine Drehmomentleistung basierend auf erfassten Parametern wie Kraftstoffzufuhr des Motors 116, Drehzahl des Motors 116 und/oder ein Antriebsverhältnis eines Getriebes oder Seitenantriebs zu berechnen. Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann außerdem einen Sensor, wie z. B. einen Beschleunigungssensor, beinhalten. Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann jedwede Art von Drehmoment messen, einschließlich z. B. ein Drehmoment eines Motors oder eines Getriebes oder ein Drehmoment für die Räder 112, 114. Zusätzlich oder alternativ kann das Antriebsstrang-Antriebsdrehmoment mithilfe einer Reihe bekannter Techniken ermittelt werden, einschließlich z. B.: (a) Motorausgangsdrehmoment minus Zubehördrehmomentanforderungen für eine Maschine mit einem Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung im Eingriff; (b) Drehmomentwandler-Ausgangsdrehmoment, wie aus der Laufraddrehzahl, Turbinendrehzahl und empirisch gemessenen Beziehungen berechnet; (c) Hydraulikpumpen-Versorgungsdrehmoment des Antriebsstrangs (Druck & Verdrängung); und (d) Elektromotor-Versorgungsdrehmoment des Antriebsstrangs, neben den zugehörigen Übersetzungsverhältnissen und Effizienzverlusten von der Antriebsstrang-Drehmomentquelle zu den Rädern 112, 114. Diese Antriebsstrang-Drehmomentermittlungstechniken können basierend auf mechanischen Elementen angepasst werden, die eine Auswirkung auf das tatsächlich den Rädern 112, 114 gelieferte Drehmoment haben, wie z. B. (a) eine Drehmomentwandler-Laufradkupplung, die für Schlupf gesteuert werden kann, um Motordrehmoment zuzuweisen zwischen (1) Drehmoment, der für den Antrieb der Maschine 100 verwendet wird, und/oder Antriebsstrangdrehmoment und/oder (2) Drehmoment, das hydraulischen Arbeitsgeräten geliefert wird (z. B. solchen, die durch den Hebeaktor 108 und/oder den Neigeaktor 110 gesteuert werden); (b) effektive Reduzierung beim Antriebsdrehmoment aufgrund Anwendung des Brems- oder Verzögerungssystems der Maschine 100. Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann außerdem Informationen bezüglich einer Felgenzugkraft an der Maschine 100 übermitteln. Wie hierin verwendet, soll Felgenzugkraft die Leistung oder das Antriebsdrehmoment zwischen den Rädern 112 und/oder 114 und einer Bodenfläche beinhalten. Ein Erhöhen der Felgenzugkraft soll zum Beispiel das Erhöhen der Vorwärtskraft der Maschine 100 bedeuten, wie von den Rädern 112 und/oder 114 auf eine Bodenfläche übertragen. Die Drehmomentleistungseingabe 212 kann außerdem jedwede Anzahl und jedweden Typ von Sensoren und/oder anderen Eingaben beinhalten. Die Drehmomenteingabe 212 kann zum Beispiel das Drehmoment auf die Schaufel 106 berücksichtigen.
  • Die Hydraulikdruckeingabe 214 kann ein Sensor zum Erkennen einer Nettokraft sein, die auf einen Hebezylinder wirkt, der durch eine Hebeaktor 108 gesteuert werden kann. Kräfte, die auf einen Hebezylinder wirken, können einen bodenseitigen Druck und einen stangenseitigen Druck beinhalten. Der stangenseitige Druck kann niedrig sein, sodass die Nettokraft, die auf einen Hebezylinder wirkt, als bodenseitiger Druck angenähert werden kann. Die Hydraulikdruckeingabe 214 kann zum Beispiel ein Drucksensor sein, der so konfiguriert ist, dass er ein Drucksignal an die Steuerung 204 übermittelt. Die Hydraulikdruckeingabe 214 kann zum Beispiel einen Hebedrucksensor und/oder eine Neigedrucksensor beinhalten. Ein Hebedrucksensor und ein Hydraulikdrucksensor können zum Beispiel einem Hebeaktor 108 und einem Neigeaktor 110 zugeordnet sein, um Druck von Fluid im entsprechenden Aktor zu erkennen. Ein Hebesensor kann zum Beispiel in einem Kopf eines Hebeaktors 108 angeordnet sein, und ein Neigesensor kann in einem Kopf eines Neigeaktors 110 angeordnet sein. In der Alternative können jedwede Sensoren, die dem Hydraulikdruckeingang 214 zugeordnet sind, an anderen Orten in Bezug auf einen Aktor angeordnet sein, wie z. B. dem Hebeaktor 108 oder dem Neigeaktor 110 oder einem Hydrauliksystem, das einem Aktor zugeordnet ist. Die Hydraulikdruckeingabe 214 kann außerdem Druckinformationen von anderen Quellen, einschließlich anderen Sensoren, ableiten.
  • Die Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216 kann ein Befehl von einem Bediener in der Bedienerstation 104 und/oder von einem entfernten Bediener sein. Die Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216 kann zum Beispiel eine Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe sein, die so konfiguriert ist, dass sie einen vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl an die Steuerung 204 übermittelt. Die Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216 kann einen Wunsch angeben, die Betätigung eines Hebeaktors 108 zu bewirken und, im Gegenzug, die Höhe der Schaufel 106 zu ändern.
  • Die Schaufelhöheneingabe 218 kann Sensoren und/oder andere Eingaben beinhalten, die so konfiguriert sind, dass sie Informationen über eine Höhe der Schaufel 106 bereitstellen. Die Schaufelhöheneingabe 218 kann zum Beispiel ein Schaufelhöhensensor sein, der so konfiguriert ist, dass er ein Schaufelhöhensignal an die Steuerung 204 übermittelt. Die Schaufelhöheneingabe 218 kann zum Beispiel Informationen über eine Höhe eines B-Stifts, einer unteren Fläche und/oder einer Spitze der Schaufel 106 in Bezug auf eine Bodenfläche oder einen anderen Bezugspunkt bereitstellen. Die Schaufelhöheneingabe 218 kann zum Beispiel einen Magnetaufnahmesensor beinhalten, der im Hebeaktor 108 eingebettet ist, einen magnetostriktiven Sensor, der einem Wellenleiter im Inneren des Hebeaktors 108 zugeordnet ist, ein Kabelsensor, der Kabeln zugeordnet ist, die außen am Hebeaktor 108 montiert sind, innen oder außen montierte optische Sensoren, Drehsensoren, die Gelenken zugeordnet sind, die durch Hebeaktoren 108 schwenkbar sind, LIDAR, RADAR, SONAR, Kamerasensoren oder jedweder andere Typ von Höhenerkennungssensor, der im Stand der Technik bekannt ist. Die Schaufelhöheneingabe 218 kann außerdem Informationen von anderen Quellen beinhalten.
  • Die Schaufelneigungswinkeleingabe 220 kann Sensoren und/oder andere Eingaben beinhalten, die so konfiguriert sind, dass sie Informationen über eine Neigung der Schaufel 106 bereitstellen. Die Schaufelneigungswinkeleingabe 220 kann zum Beispiel ein Schaufelneigungswinkelsensor sein, der so konfiguriert ist, dass er einen Schaufelneigungswinkelsensor an die Steuerung 204 übermittelt. Die Schaufelneigungswinkeleingabe 220 kann zum Beispiel Sensoren wie Magnetaufnahmesensoren beinhalten, die im Hebeaktor 110 eingebettet sind, magnetostriktive Sensoren, die einem Wellenleiter im Inneren des Neigeaktors 110 zugeordnet sind, Kabelsensoren, die Kabeln zugeordnet sind, die außen am Neigeaktor 110 montiert sind, innen oder außen montierte optische Sensoren, Drehsensoren, die Gelenken zugeordnet sind, die durch Neigeaktoren 110 schwenkbar sind, oder jedweder andere Typ von Winkelerkennungssensor, der im Stand der Technik bekannt ist. Die Schaufelneigungswinkeleingabe 220 kann außerdem Informationen von anderen Quellen beinhalten.
  • Die Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe 222 kann ein Befehl von einem Bediener in der Bedienerstation 104 und/oder von einem entfernten Bediener sein. Die Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe 222 kann zum Beispiel eine Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe sein, die so konfiguriert ist, dass sie einen vom Bediener eingegebenen Schaufelneigebefehl an die Steuerung 204 übermittelt. Die Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe 222 kann einen Wunsch angeben, die Betätigung eines Neigeaktors 110 zu bewirken und, im Gegenzug, den Winkel der Schaufel 106 zu ändern.
  • Bezugnehmend auf Ausgaben 206 kann der Schaufelneigebefehl 230 die Betätigung des Hebeaktors 108 bewirken und kann eine Änderung bei der Höhe der Schaufel 106 bewirken. Die Schaufelneigebefehlseingabe 232 kann die Betätigung des Neigeaktors 110 bewirken und kann eine Änderung beim Winkel der Schaufel 106 bewirken. Der Motordrehzahlbefehl 234 kann verwendet werden, um eine Ausgabe des Motors 116 zu ändern, einschließlich einer Drehzahlausgabe des Motors 116.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 300 zum Betreiben des Grabassistenzsystems 200 darstellt. In Schritt 302 kann eine Komponente, wie z. B. die Steuerung 204, ermitteln, ob die Grabassistenz aktiviert ist. Die Steuerung 204 kann zum Beispiel Eingaben 202, wie z. B. die Grabassistenz-Aktiviersignaleingabe 208, untersuchen. Wenn die Grabassistenz in Schritt 302 nicht aktiviert ist, kann der Prozess dann in Schritt 303 ohne Einsatz der Grabassistenz fortgesetzt werden und/oder die Steuerung 204 kann mit der Beurteilung fortfahren, ob die Grabassistenz aktiviert wurde. Eine Komponente, wie z. B. die Steuerung 204, kann außerdem ermitteln, ob die Maschine 100 in einem Zustand bereit zum Graben ist. Die Steuerung 204 kann Faktoren beurteilen, einschließlich ob das Pedal, das die Bremse steuert, der Neutralisierer oder die Laufradkupplung in einer Position kleiner als ein Schwellenwert für ein vorher festgelegter Zeitraum ist. Die Steuerung 204 kann außerdem zum Beispiel beurteilen, ob die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 100 (z. B. über Fahrgeschwindigkeitseingabe 210) in einen vorher festgelegten Bereich von Werten fällt. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 204 außerdem ermitteln, ob eine Getriebeübersetzung der Maschine 100 in einen vorher festgelegten Bereich der Werte fällt. Die Steuerung 204 kann außerdem beurteilen, ob es zum Beispiel kein Herunterschalten, Heraufschalten oder eine Richtungsänderung für einen vorher festgelegten Zeitraum gibt. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 204 beurteilen, ob ein Bediener-Hebe- oder -Neigebefehl (z. B. von Eingaben 216 bzw. 222) oder eine Schaufelhöhe oder ein Schaufelneigungswinkel (z.B. von Eingaben 218 bzw. 220) in einen vorher festgelegten Bereich der Werte fällt. Falls die Maschine 100 nicht in einem Zustand zum Graben bereit ist, kann die Steuerung 204 dann mit dem Beurteilen fortfahren, ob die Maschine 100 in einem Zustand zum Graben bereit ist.
  • Falls die Grabassistenz aktiviert ist, kann in Schritt 304 eine Komponente, wie z. B. die Steuerung 204, ermitteln, ob ein Eingriff in einen Haufen erfolgt ist. Beim Ermitteln, ob ein Eingriff in einen Haufen erfolgt ist, kann die Steuerung 203 Faktoren einschließlich Felgenzugkraft und/oder Drehmoment (z. B. von der Drehmomentleistungseingabe 212), Maschinengeschwindigkeit (z. B. von der Fahrgeschwindigkeitseingabe 210) und/oder Hydraulikdruck (z. B. von der Hydraulikdruckeingabe 214) berücksichtigen. Der Hydraulikdruck kann den Hebeaktordruck beinhalten oder diesem gleichwertig sein (z. B. ein Druck auf einen Zylinder des Hebeaktors 108). Falls, bei Schritt 304, ermittelt wird, dass kein Eingriff in einen Haufen erfolgt ist, kann dann Schritt 304 wiederholt werden. Schritt 304 kann außerdem die oben erörterten Faktoren in Bezug darauf berücksichtigen, ob die Maschine 100 in einem Zustand zum Graben bereit ist.
  • Falls in Schritt 304 ermittelt wird, dass ein Eingriff in einen Haufen erfolgt ist, wird in Schritt 306 dann ermittelt, ob ein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist. Ein vollständiger Haufen ist zum Beispiel ein Haufen, mit dem die Maschine 100 bei Grab- und/oder Ladeaktivitäten im Eingriff steht, im Gegensatz zu Aufräumaktivitäten. Ein vollständiger Haufen kann zum Beispiel ein Haufen sein, bei dem eine Maschine 100 einen Abfall der Geschwindigkeit auf null erlebt, nachdem sie auf den vollen Haufen getroffen ist, ohne einen Hebebefehl. Der Eingriff in einen vollen Haufen gibt eine Maschine 100 an, die Grab- und/oder Ladevorgänge durchführt, im Gegensatz zum Beispiel zu Aufräumvorgängen. Um zu berücksichtigen, ob ein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist, kann, in Schritt 306, eine Komponente, wie z. B. die Steuerung 204, Faktoren, einschließlich Felgenzugkraft und/oder Drehmoment (z. B. von der Drehmomentleistungseingabe 212), Hydraulikdruck und/oder Kopfdruck (z. B. von der Hydraulikdruckeingabe 214) beurteilen. Die Felgenzugkraft und/oder das Drehmoment und/oder der Kopfdruck können ebenfalls in Abhängigkeit der Zeit analysiert werden. Änderungen bei der Felgenzugkraft und/oder beim Drehmoment und/oder beim Kopfdruck können zum Beispiel berücksichtigt werden, um zu ermitteln, ob ein Eingriff in einen vollen Haufen erfolgt. Schritt 306 kann außerdem die Zeit berechnen, die die Maschine 100 benötigt, um eine Geschwindigkeit von null (eine Zeit bis null) nach dem Eingriff mit dem Haufen 101 zu erreichen. Eine Berechnung oder Messung der Zeit bis null kann Faktoren wie Fahrgeschwindigkeit und Änderungsrate der Geschwindigkeit berücksichtigen (z. B. von der Fahrgeschwindigkeitseingabe 210). Die Zeit bis null kann verwendet werden, um zwischen einer Maschine 100, die mit einem vollen Haufen in Eingriff steht, um sich an einem Grab-/Ladevorgang zu beteiligen, und einer Maschine 100, die mit einem kleineren Haufen in Eingriff steht, um zum Beispiel den kleineren Haufen in Richtung eines größeren Haufens zu bewegen, zu unterscheiden. Eine Maschine 100, die auf einen vollständigen Haufen trifft, kann eine kleinere Zeit bis null haben als eine Maschine, die auf einen kleineren Haufen trifft. Während Eingaben von der Fahrgeschwindigkeitseingabe 210, der Drehmomentleistungseingabe 212 und der Hydraulikdruckeingabe 214 allein bei der Unterscheidung zwischen einem vollständigen Haufen und einem kleinen Haufen ineffektiv sein können, kann die Berücksichtigung von Änderungen bei diesen Eingaben effektiver sein, als solche Unterscheidungen zu machen. Außerdem kann, in Schritt 306, eine Steuerung 204 zwischen vollständigen Haufen und kleineren Haufen (z. B. Haufen mit moderateren Lasten) unterscheiden, indem sie nach Erkennung eines Widerstands über Eingaben 202 und/oder Messen der Entfernung, die die Maschine 100 nach Treffen auf einen vermuteten vollständigen Haufen fährt (basierend auf den oben beschriebenen Erwägungen), einen Zeitgeber startet. Falls, in einem vorher festgelegten Zeitraum, die Kriterien für einen vollständigen Haufen nicht erfüllt sind, kann, in Schritt 306, die Steuerung 204 dann ermitteln, dass kein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist und dass zum Beispiel nur ein Eingriff in eine moderate Last erfolgt ist. Zusätzlich oder alternativ kann, falls eine gefahrene Entfernung größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert, die Steuerung 204 dann ermitteln, dass kein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist.
  • Falls, bei Schritt 306, ermittelt wird, dass die Maschine 100 nicht in einen vollständigen Haufen eingreift, kann das Grabassistenzsystem 200 durch die Steuerung 204 in Schritt 308 unterbrochen werden. Mit anderen Worten, das Grabassistenz-Aktiviersignal 208 kann so geändert werden, dass es das Grabassistenzsystem 200 deaktiviert. Die Grabassistenz kann unterbrochen werden, bis zum Beispiel die Maschine 100 zurückstößt und sich wieder vorwärts bewegt oder, mit anderen Worten, vom Rückwärtsgang in den Vorwärtsgang geschaltet wird. Nachdem die Grabassistenz in Schritt 308 unterbrochen wurde, kann ein Prozess in Schritt 303 fortgesetzt werden. In der Alternative kann Schritt 308 ausgelassen werden und ein Prozess kann in Schritt 303 fortgesetzt werden, nachdem in Schritt 306 ermittelt wird, dass kein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist.
  • Falls, in Schritt 306, die Steuerung 204 ermittelt, dass ein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt ist, kann die Steuerung 204 dann einen Schaufelhebebefehl in Schritt 312 ermitteln und/oder berechnen. Eine Steuerung 204 kann zum Beispiel einen Schaufelhebebefehl berechnen, der nötig und/oder ausreichend wäre, um ausreichende Traktion zwischen den Rädern 112 und/oder 114 und einer Bodenfläche zu produzieren. Ein von der Steuerung erzeugter Hebebefehl, der in Schritt 306 ermittelt wird, kann eine Funktion der Felgenzugkraft und/oder des Drehmoments (z. B. von der Drehmomentleistungseingabe 212) und der Geschwindigkeit (z. B. von der Fahrgeschwindigkeitseingabe 208) sein.
  • In Schritt 314 kann die Steuerung 204 einen in Schritt 312 erzeugten Hebebefehl mit einem gewünschten Bediener-Hebebefehl (z. B. von der Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216) vergleichen. Die Steuerung 204 kann den größeren des Hebebefehls und des gewünschten Bediener-Hebebefehls auswählen. Somit kann, falls ein in Schritt 312 erzeugter Hebebefehl größer ist als eine Eingabe von der Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216, die Steuerung 204 dann den Hebebefehl von Schritt 312 als Schaufelhebebefehlsausgabe 230 liefern. Andererseits kann, falls eine Eingabe von der Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe 216 größer ist als ein in Schritt 312 erzeugter Hebebefehl, die Steuerung 204 dann als Schaufelhebebefehlausgabe 230 den gewünschten Bediener-Hebebefehl liefern. Somit ermöglicht das Grabassistenzsystem 200 das Bediener-Außerkraftsetzen in Fällen, dass ein Bediener einen größeren Hebebefehl wählt als der durch das Grabassistenzsystem 312 berechnete Hebebefehl. Das Grabassistenzsystem 200 berücksichtigt daher das Wissen und die Urteilskraft des Bedieners und greift bei fachkundigen Bedienern nicht unnötigerweise ein.
  • In Schritt 314 kann die Steuerung 204 außerdem einen vom Bediener eingegebenen Schaufelneigebefehl (z. B. von der Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe 222) mit einem vorher festgelegten oder berechneten Höchstwert des Schaufelneigebefehls oder einer Obergrenze des Schaufelneigebefehls vergleichen. Ein Befehlshöchstwert oder eine Obergrenze des Schaufelneigebefehls kann zum Beispiel je nach einer Funktion einer geschätzten Entfernung, die in einen Haufen 101 gefahren wird, eine Konstante oder eine Variable sein. Falls ein vom Bediener eingegebene Neigebefehl kleiner ist als die Obergrenze des Neigebefehls kann die Steuerung 204 dann den vom Bediener eingegebenen Neigebefehl als Schaufelneigebefehl 232 liefern. Andererseits kann, falls ein vom Bediener eingegebener Neigebefehl größer ist als die Obergrenze des Neigebefehls, die Steuerung 204 dann den Neigebefehl begrenzen und einen Schaufelneigebefehl 232 liefern, der gleich der Obergrenze des Neigebefehls ist. Das Begrenzen eines Neigebefehls kann unnötiges Zurückziehen und/oder Belasten der Schaufel 106 verhindern. Zu viel Neigebefehl kann zu zu geringer Durchdringung des Haufens 101 führen. Erneut ermöglicht es das Grabassistenzsystem 200 fachkundigen Bedienern, einen geringeren Neigebefehl bereitzustellen, falls ihre Erfahrung und ihr Wissen angeben, dass ein geringerer Neigebefehl verwendet werden sollte, was verhindert, dass das Grabassistenzsystem 200 in die gewünschten Befehle eines fachkundigen Bedieners eingreift.
  • In Schritt 316 kann die Steuerung 204 berücksichtigen, ob eine Höhe der Schaufel 106 sich entsprechend dem gelieferten Schaufelhebebefehl 230 ändert. Falls sich eine Höhe der Schaufel 106 mit einer Rate ändert, die geringer ist, als angesichts des Schaufelhebebefehls 230 erwartet werden würde, kann es sein, dass der Hebebefehl 230 zum Beispiel wegen zu viel Widerstand vom Haufen 101 ins Stocken geraten ist. Der Schaufelhebebefehl 230 kann, wenn er geliefert wird, eine gewünschte Höhe der Schaufel 106 und/oder eine gewünschte Änderung bei der Höhe der Schaufel 106 angeben. Basierend auf den Informationen zum Beispiel von der Schaufelhöheneingabe 218 kann die Steuerung 204 ermitteln, ob die Höhe der Schaufel 106 sich mit einer Rate ändert, die das Erreichen der gewünschten Höhe und/oder die Änderung der Höhe der Schaufel 106 angibt. Die Steuerung 204 kann zum Beispiel ein Signal von der Schaufelhöheneingabe 218 verwenden, um eine Rate der Änderung der Höhe der Schaufel 106 zu berechnen. Die Steuerung 204 kann die Rate der Änderung der Höhe der Schaufel 106 mit dem Schaufelhebebefehl 230 vergleichen. Wenn die Schaufelhöhe sich mit einer geringer als erwarteten Rate ändert (z. B. einer Rate, die geringer ist als die Schaufelhöhenänderung, die aus dem Schaufelhebebefehl 230 abgeleitet wird), kann ein Hebebefehl in Schritt 318 deaktiviert werden. Zusätzlich und alternativ zur Berücksichtigung einer Höhe der Schaufel 106 kann die Steuerung 204 ermitteln, ob ein hoher Hebewiderstand erkannt wurde, unter Berücksichtigung zum Beispiel des Schaufelhebebefehls 230, einer Geschwindigkeit vom Hebeaktor 108, eines Drucks eines Zylinders im Hebeaktor 108 (z. B. von einer Hydraulikdruckeingabe 214) und der Zeit. Falls ermittelt wird, dass ein hoher Hebewiderstand erkannt wird, kann ein Hebebefehl in Schritt 318 deaktiviert werden. Ein Hebebefehl kann erneut wie in Schritt 312 ermittelt werden. Im Zusammenhang mit einem Hebebefehl, der in Schritt 318 deaktiviert wird, kann ein Bediener einen Befehl bereitstellen, die Schaufel 106 abzusenken, oder ein Gasgeben der Maschine 100 kann verringert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Grabassistenzsystem wie in Schritt 308 unterbrochen werden, bis die Maschine 100 vom Rückwärtsgang in den Vorwärtsgang geschaltet wird.
  • Falls Informationen 218 bezüglich der Höhe der Schaufel 106, wie oben beschrieben, nicht dem Hebebefehl 230 entsprechen, kann die Steuerung 204 dann ermitteln, ob ausreichend Hydraulikdruck vorhanden ist, um die Schaufel 106 zu heben und Schlupf der Räder 112 und/oder 114 in Schritt 320 zu verhindern. Die Steuerung 204 kann zum Beispiel ermitteln, ob, unter Berücksichtigung der Schaufelhöheneingabe 218, der Hydraulikdruckeingabe 214 und/oder anderer Eingaben 202, der Hydraulikdruck ausreichend ist. Die Steuerung 204 kann außerdem den Bediener-Schaufelhebebefehl 216 berücksichtigen, und ob der Bediener-Schaufelhebebefehl 216 ausreichend ist, um kurzfristig ausreichend Hydraulikdruck zu erzeugen, selbst wenn dieser zurzeit fehlt. Falls ermittelt wird, dass der Hydraulikdruck nicht ausreichend ist, und falls der Bediener-Schaufelhebebefehl 216 nicht ausreichend ist, um den nötigen Hydraulikdruck zu erzeugen, kann die Steuerung 204 dann das Drehmoment zu den Rädern 112 und/oder 114 in Schritt 322 begrenzen. Die Steuerung 204 kann zum Beispiel die Drehzahl des Motors 116 im Motordrehzahlbefehl 234 in Schritt 322 begrenzen. Das Begrenzen der Motordrehzahl kann als Felgenzugkraftgrenze dienen, die Schlupf der Räder 112 und/oder 114 verhindert oder begrenzt. Durch Begrenzen der Felgenzugkraft kann die Vorwärts- oder Rückwärtskraft der Maschine, die von den Rädern 112 und/oder 114 auf eine Bodenfläche übertragen wird, verringert werden. Als Alternative zum Begrenzen der Motordrehzahl (wie z. B. bei einer Maschine 100 mit Automatikgetriebe) kann ein Prozentsatz des Kupplungseingriffs begrenzt werden (wie z. B. bei einer Maschine 100 mit manuellem Getriebe).
  • Falls ermittelt wird, dass der Hydraulikdruck ausreichend ist, begrenzt die Steuerung 204 das Drehmoment zu den Rädern 112 und/oder 114 nicht und der Prozess kann bei Schritt 303 fortfahren. Falls ermittelt wird, dass der Hydraulikdruck nicht ausreichend ist, der Bediener-Schaufelhebebefehl 216 jedoch ausreichend ist, um den nötigen Hydraulikdruck zu erzeugen, kann die Steuerung 204 dann das Drehmoment zu den Rädern 112 und/oder 114 nicht begrenzen und der Prozess kann bei Schritt 303 fortfahren. Somit berücksichtigt das hierin beschriebene System zur Grabassistenz 200 die Eingabe und die Urteilskraft des Bedieners. Falls die Höhe der Schaufel 106, wie zum Beispiel durch die Schaufelhöheneingabe 216 angegeben, eine vorher festgelegte Schaufelhöhe übersteigt, die ein Ende des Grabens angibt, oder falls die Maschine 100 in den Rückwärtsgang geschaltet wird, was ein Ende des Füllvorgangs angibt, kann die Grabassistenz wie in Schritt 308 unterbrochen werden, bis die Maschine 100 von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang geschaltet wird. Grenzen bei Neigung und/oder Drehmoment können ebenfalls angewandt werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die offenbarten Aspekte des Systems 200, das hierin beschrieben ist, können während des Betriebs einer Maschine 100 in einer Vielzahl von Umgebungen verwendet werden. Das Grabassistenzsystem 200 kann zum Beispiel standardmäßig aktiviert sein oder es kann zu jeder Zeit aktiviert sein. Es ist ggf. nicht nötig, das Grabassistenzsystem 200 manuell zu deaktivieren (z. B. über das Grabassistenz-Aktiviersignal 208), da das Grabassistenzsystem 200 in der Lage ist, zwischen vollständigen Haufen und kleineren Haufen zu unterscheiden und Eingaben fachkundiger Bediener zu berücksichtigen.
  • Die Maschine 100 kann für eine Vielzahl von Funktionen verwendet werden. Die Maschine 100 kann zum Beispiel Grab- und/oder Ladevorgänge durchführen, während denen das Grabassistenzsystem 200 hilfreich sein kann, um Rutschen der Räder 112 und/oder 114 zu verhindern. Die Maschine 100 kann außerdem andere Vorgänge. wie z. B. Aufräumvorgänge. durchführen. Während eines Aufräumvorgangs ist es möglicherweise nicht nötig, die Anti-Schlupftechniken des Grabassistenzsystems 200 einzusetzen (z. B. Auswählen eines Hebebefehls und Begrenzen eines Neigebefehls in Schritt 314 und/oder Begrenzen des Drehmoments zu den Rädern in Schritt 322). Das Grabassistenzsystem 200 kann in der Lage sein, zu ermitteln, ob ein Eingriff in einen vollständigen Haufen erfolgt oder nicht (z. B. in Schritt 306), und somit zu ermitteln, ob die Maschine 100 sich an Grab- und/oder Ladevorgängen beteiligt, wo die Schlupfbegrenzungsfunktion des Grabassistenzsystems 200 hilfreich sein könnte. Somit kann das Grabassistenzsystem 200 Reifenschlupfbegrenzungsfunktionen des Grabassistenzsystems 200 nur in geeigneten Umständen einsetzen.
  • Bediener, die die Maschinen 100 nutzen, haben eine Vielzahl von Kenntnisstufen. Das Grabassistenzsystem 200 trägt dieser Vielzahl von Bediener Rechnung. Das Grabassistenzsystem 200 stellt zum Beispiel einen vom Bediener eingegebenen Hebebefehl in Schritt 314 bereit, wo der vom Bediener eingegebene Hebebefehl den in Schritt 312 ermittelten Hebebefehl übersteigt. Das Grabassistenzsystem 200 stellt außerdem einen vom Bediener eingegebenen Neigebefehl in Schritt 314 bereit, wo der vom Bediener eingegebene Neigebefehl unter einem Schwellenwertbetrag liegt. Falls ein Bediener einen ausreichenden Hebebefehl liefert, kann das Grabassistenzsystem 200, in Schritt 320, das Drehmoment zu den Rädern 112 und/oder 114 nicht begrenzen. Wenn andererseits der Befehl eines Bedieners möglicherweise zu Schlupf der Räder 112 und/oder 114 oder ineffizienter Nutzung der Maschine 100 führen würde, optimiert das System 200 die Leistung der Maschine 100.
  • Die Verwendung des Grabassistenzsystems 200 trägt dazu bei, unnötigen Verschleiß der Komponenten der Maschine 100, einschließlich der Räder 112, 114, zu verhindern. Das Grabassistenzsystem 200 kann außerdem hilfreich sein, um die Kraftstoffverbrennung aufgrund eines Rutschens der Räder 112, 113 zu verhindern. Das Grabassistenzsystem 200 hilft auch bei der Verhinderung von Neigebefehlen, die zu ineffizientem Laden führen würden.
  • Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass am offenbarten System verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen des Systems werden für Fachleute auf dem Gebiet unter Berücksichtigung der Spezifikation und einem Praktizieren der verschiedenen hierin offenbarten Maschine offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als nur beispielhaft angesehen werden, wobei ein tatsächlicher Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7555855 [0004]

Claims (10)

  1. System zum Steuern einer Erdbewegungsmaschine (100), umfassend: einen Geschwindigkeitssensor (210), der so konfiguriert ist, dass er ein Geschwindigkeitssignal übermittelt, das eine Geschwindigkeit der Maschine angibt; eine Bediener-Schaufelhebebefehlseingabe (230), die so konfiguriert ist, dass sie einen vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl übermittelt, und eine Steuerung (204), die so konfiguriert ist, dass sie: das Geschwindigkeitssignal und den vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehl empfängt; ein Drehmoment der Maschine ermittelt; mithilfe des Geschwindigkeitssignals und des ermittelten Drehmoments einen von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehl ermittelt; und einen Schaufelhebebefehl (230) bereitstellt, der dem größeren des vom Bediener eingegebenen Schaufelhebebefehls und des von der Steuerung erzeugten Schaufelhebebefehls entspricht.
  2. System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Drucksensor (214), der so konfiguriert ist, dass er ein Drucksignal übermittelt, das einen Druck auf eine Schaufel der Maschine angibt, und wobei die Steuerung (204) so konfiguriert ist, dass sie: das Drucksignal empfängt; und mithilfe des Geschwindigkeitssignals, des ermittelten Drehmoments und des Drucksignals ermittelt, ob ein Haufen, auf den die Maschine trifft, ein vollständiger Haufen ist.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (204) ferner so konfiguriert ist, dass sie: mithilfe mindestens des Geschwindigkeitssignals, des ermittelten Drehmoments und des Drucksignals die Zeit ermittelt, die die Maschine benötigt, um eine Geschwindigkeit von null zu erreichen; und mithilfe der berechneten Zeit ermittelt, ob der Haufen, auf den die Maschine trifft, ein vollständiger Haufen ist.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Bediener-Schaufelneigebefehlseingabe (220), die so konfiguriert ist, dass sie einen vom Bediener eingegebenen Schaufelneigebefehl übermittelt, und wobei die Steuerung (204) ferner so konfiguriert ist, dass sie: einen Schaufelneigebefehl (232) bereitstellt, der dem kleineren des vom Bediener eingegebenen Schaufelneigebefehls und eines vorher festgelegten Höchstwerts des Schaufelneigebefehls entspricht.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Schaufelhöhensensor (218), der so konfiguriert ist, dass er ein Signal übermittelt, das eine Höhe einer Schaufel der Maschine angibt, und wobei die Steuerung (204) so konfiguriert ist, dass sie: mithilfe des Signals der Höhe der Schaufel eine Änderungsrate der Höhe der Schaufel ermittelt, und die ermittelte Änderungsrate mit dem bereitgestellten Schaufelhebebefehl vergleicht.
  6. System nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (204) ferner so konfiguriert ist, dass sie: den Unterschied zwischen dem bereitgestellten Schaufelhebebefehl und der ermittelten Änderungsrate berechnet; und falls der Unterschied einen vorher festgelegten Schwellenwert übersteigt, den bereitgestellten Hebebefehl deaktiviert.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Schaufelhöhensensor (218), der so konfiguriert ist, dass er ein Signal übermittelt, das die Höhe einer Schaufel der Maschine angibt, und wobei die Steuerung (204) so konfiguriert ist, dass sie: mithilfe des Signals, das die Höhe der Schaufel angibt, und dem bereitgestellten Hebebefehl ermittelt, ob ausreichender Hydraulikdruck vorhanden ist, um Schlupf der Maschine (100) auf einer Bodenfläche zu verhindern.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (204) ferner so konfiguriert ist, dass sie: falls nicht ausreichend Hydraulikdruck vorhanden ist, das Drehmoment zur Maschine begrenzt.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Mechanismus zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Systems.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Mechanismus (212) zum Bereitstellen eines Signals, das ein Drehmoment der Maschine (100) angibt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7287320B2 (ja) * 2020-03-19 2023-06-06 コベルコ建機株式会社 作業機械
JP7034348B1 (ja) 2021-01-21 2022-03-11 日立建機株式会社 作業車両
US20220349155A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-03 Caterpillar Inc. Automatic torque control system
CN114032981B (zh) * 2021-12-01 2023-04-25 广西柳工机械股份有限公司 自动铲装控制方法和电动装载机
US11661723B1 (en) * 2021-12-28 2023-05-30 Caterpillar Underground Mining Pty. Ltd. Variable system pressure based on implement position

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2125375C (en) 1994-06-07 1999-04-20 Andrew Dasys Tactile control for automated bucket loading
US5528843A (en) 1994-08-18 1996-06-25 Caterpillar Inc. Control system for automatically controlling a work implement of an earthworking machine to capture material
US5968103A (en) 1997-01-06 1999-10-19 Caterpillar Inc. System and method for automatic bucket loading using crowd factors
US6064933A (en) 1997-05-16 2000-05-16 Caterpillar Inc. Automatic bucket loading using teaching and playback modes triggered by pile contact
US6205687B1 (en) 1999-06-24 2001-03-27 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining a material condition
US6879899B2 (en) * 2002-12-12 2005-04-12 Caterpillar Inc Method and system for automatic bucket loading
US7555855B2 (en) 2005-03-31 2009-07-07 Caterpillar Inc. Automatic digging and loading system for a work machine
US9587369B2 (en) 2015-07-02 2017-03-07 Caterpillar Inc. Excavation system having adaptive dig control
US10112615B2 (en) 2015-09-03 2018-10-30 Deere & Company System and method of reacting to wheel slip in a traction vehicle
US9702115B1 (en) 2016-01-08 2017-07-11 Caterpillar Inc. Autonomous method for detecting a pile

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