用于自动控制工作车辆的提升组件的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明主题总体涉及工作车辆，更特别是涉及用于在执行材料运动操作的过程中自动控制工作车辆的提升组件的系统和方法。
【背景技术】
[0002]具有提升组件的工作车辆(例如滑移转向装载机、伸缩处理机、轮式装载机、反铲装载机、铲车、紧凑履带式装载机、推土机等)是建筑工作和工业的支柱。例如，用于滑移转向装载机的提升组件通常包括一对装载机臂，该对装载机臂与车辆的底盘可枢转地连接，该底盘能够在操作人员的指令下利用合适的液压缸而升高和降低。装载机臂通常有附接在它们的端部上的工具，从而使得该工具能够在装载机臂升高和降低时相对于地面运动。例如，铲斗通常与装载机臂连接，该铲斗使得滑移转向装载机能够用于执行材料运动操作，其中，给定材料(例如沙、泥土、砂砾、岩石或者任意其它材料)从一个位置运动至另一位置。
[0003]当执行材料运动操作时，操作人员通常更喜欢在工作车辆到达卸载材料的位置(例如进入卡车的后部或传送器上)时使得装载机臂和铲斗正确定位成用于倾倒装载的材料。类似的，当工作车辆到达材料的源位置时，优选是装载机臂和铲斗正确定位成用于挖掘或铲起材料。不幸的是，当前的控制策略没有装备成当工作车辆运动时使得装载机臂和铲斗自动地运动至合适位置，同时不会由于装载机臂/铲斗的位置调节太快而引起过多的不平稳，或者不会由于装载机臂/铲斗运动太慢而需要操作人员停顿。
[0004]因此，在技术上很希望有用于在执行材料运动操作的过程中控制工作车辆的提升组件的改进系统和方法，该改进系统和方法能够使得提升组件的操作速度与工作车辆在用于装载和卸载材料的位置之间运动的速度同步。
【发明内容】
[0005]本发明的方面和优点将部分在下面的说明书中提出，或者可以由说明书知道，或者可以通过实施本发明而学得。
[0006]在一个方面，本发明的主题涉及一种用于在执行材料运动操作的过程中自动控制工作车辆的操作的方法，其中，工作车辆包括提升组件，该提升组件有与工具连接的一对装载机臂。该方法可以大致包括:通过计算装置来监测当执行材料运动操作时用于使得工作车辆在第一位置和第二位置之间运动的循环时间；以及根据监测的循环时间来确定用于使得工作车辆在第一和第二位置之间运动的工作循环时间。另外，方法可以包括根据工作循环时间来自动控制提升组件的操作，从而装载机臂和工具在工作车辆从第一位置运动至第二位置时运动至预定的装载位置，并在工作车辆从第二位置运动至第一位置时运动至预定的卸载位置。
[0007]在另一方面，本发明的主题涉及一种用于在执行材料运动操作的过程中自动控制工作车辆的操作的系统。该系统可以大致包括:驱动单元，该驱动单元设置成使得工作车辆在第一位置和第二位置之间运动；以及提升组件，该提升组件包括一对装载机臂和与该装载机臂连接的工具。另外，系统可以包括控制器，该控制器与驱动单元和提升组件通信连接。控制器可以设置成监测当执行材料运动操作时用于使得工作车辆在第一位置和第二位置之间运动的循环时间。控制器还可以设置成根据监测的循环时间来确定用于使得工作车辆在第一和第二位置之间运动的工作循环时间。而且，控制器可以设置成根据工作循环时间来自动控制提升组件的操作，从而装载机臂和工具在工作车辆从第一位置运动至第二位置时运动至预定的装载位置，并在工作车辆从第二位置运动至第一位置时运动至预定的卸载位置。
[0008]参考下面的说明和附加权利要求将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
【附图说明】
[0009]在说明书中将参考附图向本领域普通技术人员提供本发明的完全和能实现的公开内容，包括本发明的最佳模式，附图中:
[0010]图1表示了工作车辆的一个实施例的侧视图；
[0011]图2表示了图1中所示的工作车辆的多个部件的示意图，包括工作车辆的静液压驱动单元；
[0012]图3表示了根据本发明主题方面的、用于控制工作车辆的多个部件的合适控制系统的一个实施例的示意图，特别表示了设置成控制工作车辆的多个液压部件的控制系统，例如工作车辆的静液压驱动单元和液压缸；
[0013]图4表示了根据本发明主题方面的、执行材料运动操作的工作车辆的示例图；以及
[0014]图5表示了根据本发明主题方面的、在执行材料运动操作的过程中自动控制工作车辆的操作的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面详细介绍本发明的实施例，附图中表示了本发明实施例的一个或多个示例。各示例提供为解释本发明，而不是限制本发明。实际上，本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的范围或精神的情况下能够对本发明进行多种变化和改变。例如，表示或介绍为一个实施例的部件的特征能够用于另一实施例中，以便产生还一实施例。因此，本发明将覆盖来自附加权利要求和它们的等效物的范围内的这些变化和改变。
[0016]下面参考附图，图1和2表不了工作车辆10的一个实施例的不同视图。具体地说，图1表示了工作车辆10的侧视图，图2表示了图1中所示的工作车辆10的多个部件的示意图。如图所示，工作车辆10设置为滑移转向装载机。不过，在其它实施例中，工作车辆10可以设置为本领域中已知的任意其它合适工作车辆，例如包括提升组件的任意其它车辆，该提升组件能够用于操纵工具(例如伸缩处理机、轮式装载机、反铲装载机、铲车、紧凑履带式装载机、推土机等)。
[0017]如图所示，工作车辆10包括一对前车轮12、14、一对后车轮16、18以及与该车轮12、14、16、18连接和由它们支承的底盘20。驾驶室22可以由底盘20的一部分来支承，并可以容纳多种输入装置，例如一个或多个速度控制杆24和一个或多个提升/倾斜杆25，用于使得操作人员能够控制工作车辆10的操作。另外，工作车辆10可以包括与底盘20连接或者以其它方式由该底盘20支承的静液压驱动单元28和发动机26。
[0018]而且，如图1中所示，工作车辆10也可以包括提升组件30，用于相对于车辆10的驱动表面34来升高和降低合适的工具32 (例如铲斗)。在多个实施例中，提升组件30可以包括一对装载机臂36 (示出了一个装载机臂)，该对装载机臂36可枢转地连接在底盘20和工具32之间。例如，如图1中所示，各装载机臂36可以设置成在前端38和后端40之间纵向延伸，且前端38在前部枢转点42处与工具32可枢转地连接，后端40在后部枢转点46处与底盘20 (或者后部塔形件44，该后部塔形件44与底盘20连接或者以其它方式由该底盘20支承)可枢转地连接。
[0019]另外，提升组件30还可以包括:一对液压提升缸48，该对液压提升缸48连接在底盘20 (例如在后部塔形件44处)和装载机臂36之间；以及一对液压倾斜缸50，该对液压倾斜缸50连接在装载机臂36和工具32之间。例如，如示例实施例中所示，各提升缸48可以在提升枢转点52处与底盘20可枢转地连接，并可以从该提升枢转点52向外伸出，以便在确定于各装载机臂36的前端和后端38、40之间的中间附接位置54处与它的相应装载机臂36连接。类似的，各倾斜缸50可以在第一附接位置56处与它的相应装载机臂36连接，并可以从该第一附接位置56向外伸出，以便在第二附接位置58处与工具32连接。
[0020]本领域普通技术人员应当很容易知道，提升缸和倾斜缸48、50可以用于使得工具32能够相对于工作车辆10的驱动表面34升高/降低和/或枢转。例如，提升缸48可以伸出和缩回，以便分别使得装载机臂36绕后部枢转点52向上和向下枢转，从而至少部分地控制工具32相对于驱动表面34的竖直位置。类似的，倾斜缸50可以伸出和缩回，以便使得工具32相对于装载机臂36绕前部枢转点42枢转，从而控制工具32相对于驱动表面34的倾斜角度或方位。如后面所述，提升组件30的多个部件的定位和/或定向的这种控制可以允许装载机臂36和/或工具32能够在工作车辆10的操作过程中自动地运动至一个或多个预定位置。例如，当工作车辆10用于执行材料运动操作时(例如使得泥土离开泥土堆和将它倒入卡车的后部内)，装载机臂36和工具32可以当车辆10在泥土堆和卡车之间运动时在挖掘或装载位置和倾倒或卸载位置之间自动地运动，以便提高工作车辆10在执行材料运动操作时的总体效率。
[0021]下面特别参考图2，工作车辆10的静液压驱动单元28可以包括一对液压马达(例如第一液压马达60和第二液压马达62)，且各液压马达60、62设置成驱动一对车轮12、14、
16、18。例如，第一液压马达60可以设置成通过前部和后部轴64、