专利名称：用于避免可移动机器碰撞的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于避免碰撞的机器，并且尤其涉及一种用于避免碰撞的方法和系统，所述方法和系统可以避免在至少两个可移动机器之间的碰撞。
背景技术：
诸如起重机或升降机之类的场地机器在本领域中是公知的。在诸如建筑工地之类的场地中，实现这些机器来把诸如混凝土或建筑构件之类的原材料从工地的一个点运输到另一个点。在诸如港口码头之类的场地中，使用装载起重机把货物装载到船上以及从船上卸货，并且一般使用可移动机器来把负载物移到企业的场地。
所有这些类型的机器通常包括几个自由度，这些自由度彼此组合以使得可到达该场地的一个部分或另一部分。通常，某些机器需要能够达到整个场地。然而，为了能够在整个场地上进行运输，可由各个机器达到的区域应当具有共同的部分。这就带来了缺点，在这些共同的部分中，由机器所运输的负载物和/或所述机器的某些部件可能会互相碰撞。
因此，应使用安全设备来试图最大可能程度地避免这种碰撞。
然而，现有技术的设备目前限于使用传感器来执行邻近检测，所述传感器诸如借助超声波等或通过交换信息来检测附近的设备，所述信息可以根据机器或其负载物的静态位置来检测碰撞风险。
这些设备具有各种缺点，包括在所有的运动部件上配备临近传感器的成本。而且，这些各类传感器应当由电缆连接到信息获取中心，所述获取中心就人工而言是昂贵的。另外，单元的可靠性随着电缆和连接器数目的增加而降低。
此外，仅根据静态位置来检测碰撞风险的事实也存在各种缺点。例如，如果两个机器在彼此太过接近之后又处于彼此远离的移动过程中，那么大部分当前设备会继续产生警报，尽管实际上所述设备已经处于相互远离移动的过程中。这导致在降级的所谓“安全”操作模式中操作所述机器，这会减慢它们的操作。另外，这还会导致警报实质上在其持续期中有一半是无意义的，同时还带来例如噪声之类的麻烦。
根据静态位置操作的大多数设备还具有根据静态安全限度来不必要地产生警报的倾向，所述安全限度不考虑能够开始碰撞的各个部件的动态特性。
重复不合时宜的警报存在缺点，它会使操作者很快对这些警报习以为常，因而存在风险，操作者把真正的警报误认为是不合时宜的而加以忽略，后果不堪设想。
此外，存在不合时宜的警报会无用地分散机器驾驶员注意力，同时带来另外真正的问题却不被人注意的风险，这是因为所涉及的一个或多个驾驶员的注意力被集中到并不存在的问题上。
从而，需要一种用于避免碰撞的方法和系统，可以在引起碰撞警报风险之前考虑起重机各个部件的移动方向和相应的停止距离来更精细地估算实际的碰撞风险。
发明内容
更具体地说，本发明的目的在于一种用于避免在至少两个物理实体之间碰撞的方法，所述至少两个物理实体由部件组成，所述部件由点来定义，所述点能够按数字形式获知，所述点能够依照至少一个自由度同时移动，所述同时移动的每个要求所述相应自由度的停止之前最小变化，使用计算机类型的系统来存储并处理数字形式的所述点，所述至少一个计算机类型的系统可以存储并处理数字形式的所述点并且其特征在于在所述计算机类型的系统内为所述物理实体的每个所述部件定义可变形的数字模型，所述可变形的模型包含相关联部件的点在所述停止之前最小变化期间依照至少一个自由度在同时移动的任何组合期间能够假定的所有位置，所述计算机类型的系统为至少一个实体计算在所述至少一个实体的部件的每个可变形的模型与相同实体或另一实体的部件的每个可变形的模型之间的距离，当至少一个所述距离小于预定义的安全距离时所述计算机类型的系统检测到碰撞风险。
依照本发明的方法，所述物理实体例如可以是在商店中、在建筑工地上或港口中用于公共建设工程或材料搬运的机器。
优选地是，每个所述物理实体包括计算机类型的系统，所述至少一个计算机类型的系统通常包括至少一个显示设备，其可以向操作者显示可变形模型。
另外，通常由所述至少一个计算机类型的系统在检测碰撞风险期间产生警报，所述警报例如可以是听觉或视觉的。所述警报优选要送到所述机器的至少一个操作者。
在本发明的方法中，可以由至少一个计算机系统来确定或测量所述停止之前最小变化，并且在这种情况下，如果不能确定或测量所述停止之前的最小变化，所述停止之前最小变化可以被分配预定义的值。
本发明的方法允许使用二维的可变形模型或作为变体使用三维的可变形模型。在后一种情况中，可变形的模型可以通过按点集所获得的环绕棱柱体(encompassing prismatic volume)来近似，由表面部件所组成的基座在所述表面中未包括的移动期间经过该点集行进。所述基座可以是平的，并且特别其轮廓可以由一组相连线段和弧来定义。此外，所述移动可以是直线的，并且特别地是，它可以垂直于所述基座的平面。
优选地是，在本发明的方法中，使用至少两个计算机类型的系统来处理数字形式的点，并且更特别地是，计算机类型的系统与每个物理实体相关联。然后至少两个计算机类型的系统可以交换数字形式的数据，优选借助计算机类型的通信装置。通常，所述计算机类型的信息装置是计算机类型的网络。
在本发明的方法中，至少一个计算机类型的系统还可以对至少两个物理实体中的至少一个的至少一个自由度的变化施加控制。例如，所述控制可以包括所述至少一个自由度变化停止(cut off)，或者作为变体，所述控制可以包括所述至少一个自由度的变化率降低。在这种情况下，速度降低可能与在物理实体之间的一个距离成反比。
在本发明的方法中，还可以在计算机类型的系统中为至少两个物理实体中的每个定义简单整体包络线(simple overall envelope)，如果所述至少两个物理实体中的简单整体包络线存在空交叉集，那么它们两个被确定为不会碰撞。
在这种情况下，所述简单整体包络线优选是通过沿着某个路径移动基座表面所获得的棱柱体，所述基座表面通常是平的，例如圆盘形。于是所述路径通常是直线的并且垂直于所述平面基座。
优选地是，在本发明的方法中，至少一个计算机类型的系统中的至少一个包括非易失性存储器，所述非易失性存储器允许按数字形式来存储至少一个实体的配置，所述非易失性存储器通常是计算机硬盘。
本发明还提出一种用于避免在至少两个物理实体之间碰撞的系统，所述至少两个物理实体由部件组成，所述部件由点定义，所述点能够按数字形式获知，所述点能够依照至少一个自由度同时移动，每个所述同时移动要求相应自由度的停止之前最小变化，使用计算机类型的系统来存储并处理数字形式的点，所述至少一个计算机类型的系统可以存储并处理数字形式的点，并且所述计算机类型的系统其特征在于它实现了本发明的方法。
现在将仅以举例形式，参照附图来描述本发明的优选实施例，其中图1示出了在用于实现本发明方法的工地上的两个门式起重机的例子；图2示出了在图1的一个计算机系统中实现本发明方法的程序的总流程图；图3示出了在图2的步骤204中所出现的子例程“计算QPA”的流程图；图4示出了在图2的步骤205和209所出现的子例程“建模机器”的流程图；图5示出了在图2的步骤210中所出现的子例程“防碰撞处理”的流程图；图6示出了在图5的步骤503中所出现的函数“AdditionsVz”的流程图；图7示出了在图6的步骤603和605所出现的函数“AdditionVz”的流程图；图8示出了在图5的步骤506中所出现的子例程“AdditionsVxy”的流程图；图9示出了在图8的步骤801中和图12的步骤1201中所出现的子例程“XY”的流程图；图10示出了在图8的步骤803、805和810中所出现的子例程“AdditionVxy”的流程图；图11示出了在图2的步骤213中所出现的子例程“产生动态停止”的流程图；图12示出了在图11的步骤1105中所出现的子例程“动态停止Vxy”的流程图；图13示出了在图11的步骤1109中所出现的子例程“动态停止Vz”的流程图；图14示出了在图11的步骤1112中所出现的子例程“发送动态停止”的流程图；图15示出了在图1的机器的一个部件的一个点所组合的XY平面中的防碰撞向量；图16示出了图1的机器的配置的表；图17示出了图1的机器的动态参数的表Q；图18示出了与图17的动态参数组合的QPA的表；图19示出了具有图1的机器的QPA的动态参数表“Q”；图20示出了图1的机器的基准改变的表R；图21A和21B示出了图1的机器部件的可变形模型的表。
具体实施例方式
在所给出的例子中，所使用的两个机器具有与整体基准面YZ平行的垂直对称面。从而按所考虑机器的局部基准点，此平面被选择为具有横坐标零。此外，XZ平面是机器1、2的部件11、21的近侧的(proximal)表面，并且XY平面是部件11、12、21、22的底面的公共面。
此外，机器1、2的部件由编号“M”的机器的两个对角点AM和BM所定义的平行六面体组成，点A和B分别是按所涉及机器“M”的基准点的较小和较大坐标的点。
分别沿着轴x、y和z标示了这些平行六面体的(parallelepipedic)部件的尺寸，当它们恒定时，如LM，e，FM，e，FM，e，其中“M”表示所考虑的机器号，并且“e”表示被认为是机器“M”的部件号。
用于定位机器“M”的动态参数被标示为dM、gM和hM，并且它们被存储在图17中所示出的“机器的动态参数表Q”的行“M”中。对于机器M来说，它们分别表示从机器的对称平面到整体基准平面XY的距离，从机器“M”的缆索15、25到机器“M”的第一柱11、21的距离和所述缆索15、25的展开长度。这些参数就机器1、2在工地上移动而言是随时间改变的。
在图16的表的表达中，其中的参数d、gM或h表示相应的坐标会根据在所考虑机器“M”的移动期间所表明的参数而改变。
特别，通过参照图2，将描述用于在与升降机1相关联的计算机系统17中实现信息处理程序的总流程图。
用于实现本发明方法的程序在步骤201开始。
在步骤201，计算机17从其非易失性存储器中重新读取在工地上存在的机器总数“NbM”、在其中工作的机器号“P”、在机器1、2的部件之间的最小安全距离“DS”，在相继两次读取机器1、2的动态参数之间的时段“Δt”和“NbM”个机器的配置参数，其中在所述最小安全距离“DS”以下将检测到碰撞风险。
在所给例子的范围内，其中用于实现本发明方法的计算机是与机器1相关联的计算机17，变量P具有值1。
重新读取的“NbM”个机器1、2的配置参数被存储在图16所示出的“机器配置表”中。此表的八个列分别包含机器号、机器中的部件号、用于定义所述部件的第一对角点A的横坐标(abscissa)、纵座标(ordinate)和侧坐标(side)，以及用于定义所述部件的第二对角点B的横坐标、纵座标和侧坐标。
计算机17还重新读取每个机器“M”的动态参数数“NbParam”和部件数“NbElemM”。
计算机17还重新读取将结合图3描述的“NbParam”、“c”值。计算机17还重新读取用于表示与机器“M”的“NbParamP”个参数相关联的增量的“NbParamP”个值“εP”，将结合图12来描述所述增量。
然后，计算机17用0来初始化“NbParam”，它所控制的机器“P”的动态参数“qP”。然后计算机17移到步骤202。
在步骤202，计算机17保存机器“P”的NbParam、动态参数“q”的当前值。在图17中所示出的“机器的动态参数表Q”的行号“P”中所存储的值，被重新复制到与表“Q”具有相同结构的“机器的先前动态参数表Q’(未示出)”的行号“P”的相应位置中。然后计算机17移到步骤203。
在步骤203，计算机17使用适当的传感器(未示出)读取实际机器“P”的动态参数“qP”的新值“NbParamP”。计算机17把这些值存储在图17所示出的“机器的动态参数表Q”的行号“P”的相应位置中。利用在图1中所示出的工地的例子，在上述表“Q”的行号“P”中所存储的参数“qP.1”、“qP.2”和“qP.3”分别是上述的动态参数d、gP和hP，然后计算机17移到步骤204。
在步骤204，计算机17调用下面将结合图3来描述的子例程“计算QPA”，用于计算对应于实际机器“P”的动态参数“qP”的在停止之前将行进的量“QPAP”。然后计算机17移到步骤205。
在步骤205，对于机器“P”来说，计算机17调用下面将结合图4来描述的机器建模子例程“建模机器”，然后它移到步骤206。
在步骤206，计算机17在XY平面中并沿着Z轴分别用0初始化防碰撞向量号“NbVxy”和“NbVz”，下面将结合图5来进行描述。同样地，计算机17用1来初始化相对的机器的循环计数“M”。然后计算机17移到步骤207。
在步骤207，计算机17测试循环计数“M”是否等于“P”。如果响应是肯定的，那么计算机17移到步骤211，下面将进行描述。如果响应是否定的，即如果机器“M”不是由计算机17所控制的实际机器“P”，那么所述计算机17移到步骤208。
在步骤208，计算机17经由网络3从相对的机器“M”获得此机器的动态参数“qM”，并且把它们存储在“机器的动态参数表Q”的行“M”的相应位置中。计算机17同样从相对的机器“M”中获得对应于上面qM的停止距离“QPAM”，并且把这些距离存储在图18所示出的“在停止机器之前将行进的量的表QPA”的行“M”的相应位置中。然后计算机17移到步骤209。
在步骤209，对于机器“M”来说，计算机17调用下面将结合图4来描述的机器建模子例程“建模机器”，然后它移到步骤210。
在步骤210，对于机器“M”和“P”来说，计算机17调用下面将结合图5来描述的防碰撞处理子例程“防碰撞处理”，然后它移到步骤211。
在步骤211，计算机17使改相对的机器的循环计数“M”增加一个单位，然后移到步骤212。
在步骤212，计算机17测试循环计数“M”是否大于机器总数“NbM”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤207。如果响应是肯定的，即如果“NbM”个机器已经被处理，那么计算机17移到步骤213。
在步骤213，计算机17调用用于产生动态停止的子例程“产生动态停止”，下面将结合图11进行描述。然后计算机17移到步骤214。
在步骤214，计算机17等待直到从在步骤202开始的循环开始已经经过了在步骤201重新读取的时间段“Δt”。此等待的目的在于使得网络带宽适合其它的机器的网络带宽并且还使在两次相继读取机器“P”的动态参数之间已经过恒定的时间间隔“Δt”。一旦此预定义的时间段“Δt”已经期满，那么计算机17返回到上述步骤202。
特别参照图3，现在将描述在图2的步骤204中所出现的子例程“计算QPA”。
此子例程对实际机器“P”的“NbParamP”个动态参数计算在停止之前要行进的量“QPAP”。这些“QPA”值表示按与相应“qP”参数相同的单位所测量的移动量，它是依照所考虑自由度来停止移动机器“P”所必需的。
在本发明的优选实施例中，对机器“M”的“NbParamM”个动态参数“qM”的每个，在停止之前将行进的距离被建模成依照保守方式所选择的系数“cM，i”与单个动态参数“qM，i”的变化率的乘积。
然而在此实施例中，所使用的传感器只提供动态参数的当前值而没有提供所想要的变化率。为了解决这个问题，用于实现本发明方法的计算机17把每个动态参数的变化率按数字方式估算为在所测量的最后二个值的差与用于分隔这两个相继测量的恒定时间段“Δt”之间的比率。
子例程“计算QPA”在图3的步骤301开始，其中计算机17用值1来初始化循环计数“i”。然后计算机17移到步骤302。
在步骤302，计算机17按照公式“cP，i*(qP，i-q′P，i)/Δt”来计算值“QPAP，i”，其中“cP，i”是图2的步骤201中所重新读取的常量，其中“qP，i”和“q’P，i”分别表示对机器号“P”的动态参数号“i”所测量的最后一个值和倒数第二个值，并且其中“Δt”是上面结合图2所描述的恒定时间段。从而，量“(qP，i-q’P，i)/Δt”对于时段“Δt”来说表示数字上接近于机器“P”的参数“qP，i”的平均变化率的值。计算机17把这样计算的值“QPAP，i”存储在图18所示出的表“在停止机器之前将行进的量QPA的表”的相应位置中，然后所述计算机17移到步骤303。
在步骤303，计算机17使循环计数“i”增加一个单位，然后它移到步骤304。
在步骤304，计算机17测试循环计数“i”是否大于机器“P”的动态参数数“NbParamP”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤302。如果响应是肯定的，即如果对机器“P”的“NbParamP”个动态参数“qP”，都已经计算“NbParam”、“QPAP”值，那么终止子例程“计算QPA”。
特别通过参照图4，现在将描述在图2的步骤205和209中所出现的子例程“建模机器”。
子例程“建模机器”在参数中接收待建模的机器号“M”。这意味着，在子例程“建模机器”中被标示为“M”的值，如果从图2的步骤205调用此子例程，则具有调用程序的值“P”，并且如果从图2的步骤209调用此子例程，那么具有调用程序的值“M”。
子例程“建模机器”的功能是为改变成参数的“M”号机器的每个部件“e”来定义“可变形模型”，所述可变形模型的组成包括所述部件“e”在同时、独立的变化期间可以假定的所有空间位置以及在“qM，i”至相应“qM，I+QPAM，i”的变化间隔中任何类型的“NbParamM”个参数“qM”。更具体地说，与机器“M”的部件“e”相关联的可变形模型是对角线平行六面体(AL，BL)，其中的点AL和BL分别是机器“M”的“NbParamM”个参数“qM，i”在它们各自的变化间隔“qM，i”到“qM，i+QPAM，i”的变化期间的最小和最大坐标点。
考虑任何类型的动态参数同时变化的情况是保守的，这是因为在实践中，动态参数qM在由它们变化范围所限定的平行六面体中依照非常相关的方式变化。更具体地说，这些参数沿着由动态参数的变化区间所定义的平行六面体的对角线依照实质上线性的方式改变。然而在本发明的优选实施例中，为了安全原因，考虑在由变化区间所定义的平行六面体中任何类型的同时变化的可能性。
在图1的例子情况下，机器1、2的所有部件的端点A和B的坐标在相同的时候只取决于单个参数。从而，可以通过同时改变单个参数来获得点A坐标的最小值和点B坐标的最大值。在更一般的情况下，其中端点A和B的至少一些坐标可能会取决于几个参数，可能会必须考虑所关注参数的所有同时变化组合以便确定点A坐标的最小值和点B坐标的最大值。
子例程“建模机器”在步骤401开始。
在步骤401，对机器“M”的“NbElemM”个部件，计算机17用1来初始化循环计数“e”，然后计算机17移到步骤402。
在步骤402，计算机17通过对机器M的“NbParamM”个参数“qM，i”的当前值估算在图16中所示的“机器配置表”中所出现的相应表达式，把点AL和BLM，e分别初始化为机器“M”的部件“e”的点A和BM，e。然后计算机17移到步骤403。
在步骤403，对机器“M”的“NbParamM”个参数，计算机17用1来初始化循环计数“i”，然后计算机17移到步骤404。
在步骤404，计算机17首先按量“QPAM，i”来增加参数“qM，i”。然后，它通过使用在图16中所给出的“机器配置表”中所出现的机器“M”的部件“e”的点AM，e的坐标的相应表达式，计算点ALM，e的每个局部坐标，该局部坐标是该ALM，e坐标的当前值和通过按量QPAM，i来增加参数qM，i所获得的相应值中的最小值。
依照类似方式，计算机17通过使用在图16中所给出的“机器配置表”中所出现的机器“M”的部件“e”的点BM，e的坐标的相应表达式，来计算点BLM，e的每个局部坐标，该局部坐标是该BLM，e坐标的当前值和通过把参数“qM，i”按量“QPAM，i”来增加所获得的相应值中的最大值。然后计算机17把参数“qM，i”恢复为其初始值，即它使参数“qM，i”按量“QPAM，i”减少。然后计算机17移到步骤405。
在步骤405，计算机17使循环计数“i”增加一个单位，然后它移到步骤406。
在步骤406，计算机17测试循环计数“i”是否大于机器“M”的动态参数数目“NbParamM”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤404。如果响应是肯定的，即如果“NbParamM”个参数“qM，i”已经被处理，那么计算机17移到步骤407。
在步骤407，计算机17使循环计数“e”增加一个单位，然后它移到步骤408。
在步骤408，计算机17测试循环计数“e”是否大于机器“M”的部件数“NbElemM”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤402。如果响应是肯定的，即如果机器“M”的“NbElemM”个部件已经被处理，那么计算机17移到步骤410。
在步骤410，对机器“M”的“NbElemM”个部件，计算机17用1来初始化循环计数“e”，然后计算机17移到步骤411。
在步骤411，计算机17根据在机器“M”的局部基准中的点AL和BLM，e的坐标来计算在场地的整体基准中机器“M”的部件“e”的端点AGM，e和BGM，e的坐标。在所考虑的例子中，考虑通过平移场地的整体基准来获得机器1、2的基准R和R2，通过把机器“M”的基准的原点RM的坐标加到所述机器“M”的局部基准中的点ALM，e和BLM，e的坐标来简单地获得在场地的整体基准中机器“M”的部件“e”的端点AGM，e和BGM，e的坐标。然后计算机17移到步骤412。
在步骤412，计算机17使循环计数“e”增加一个单位，然后它移到步骤413。
在步骤413，计算机17测试循环计数“e”是否大于机器“M”的部件数“NbElemM”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤411。如果响应是肯定的，即如果机器“M”的“NbElemM”个部件的整体坐标都已经被计算，那么终止在图2的步骤205和209中所出现的子例程“建模机器”。
在步骤411所计算的结果对应于在图22A和22B中所示出的“机器部件的可变形模型的表”的编号“M”的机器的“NbElemM”个部件被存储在对应的“NbElemM”个行中。
特别通过参照图5，现在将描述在图2的步骤210中所出现的子例程“防碰撞处理”。
子例程“防碰撞处理”接收用于表明相对的机器号“M”的参数“M”，为此将利用编号“P”的实际机器来执行防碰撞处理。编号“P”是上面结合图2所描述的号码。子例程“防碰撞处理”在步骤501开始。
在步骤501，计算机17用1来初始化用于描述实际机器“P”的部件号的循环变量“EP”，然后它移到步骤502。
在步骤502，计算机17用1来初始化用于描述相对的机器“M”的部件号的循环变量“EM”，然后它移到步骤503。
在步骤503，计算机17调用具有参数“EP，i”、“M”和“EM，i”的函数“AdditionsVz”。下面将结合图6来描述此函数，如果沿着Z轴把新的防碰撞向量添加到防碰撞向量的表“Vz”(未示出)，那么返回布尔值“真”。
如果通过函数“AdditionsVz”添加至少一个防碰撞向量，即如果由于在机器“P”和“M”之间的垂直邻近太近而沿Z轴存在碰撞风险，则计算机17移到下述的步骤504。如果没有沿Z轴添加防碰撞向量，则计算机17移到下面将描述的步骤511，这意味着它跳过了对XY平面中碰撞的任何搜索，这是因为这种碰撞由于在机器“P”和“M”之间具有足够的垂直距离而不可能出现。
在步骤504，计算机17用1来初始化机器“P”的部件“EP”的矩形基座的各点的标号“KP”，然后它移到步骤505。标号“KP”对于以下坐标点来分别假定值1、2、3和4(xAL，P，EP， yAL，P，EP)，(xBL，P，EP， yAL，P，EP)，(xBL，P，EP，yBL，P，EP)和(xAL，P，EP，yBL，P，EP)在步骤505，计算机17用1来初始化机器“M”的部件“E”的矩形基座的点的标号“KM”，然后它移到步骤506。标号“KM”对于以下坐标点来分别假定值1、2、3和4(xAL，M，EM，yALMP，EM)，(xBL，M，EM，yAL，M，EM)，(xBL，M，EM，yBL，M，EM)和(xAL，M，EM，yBL，M，EM)在步骤506，计算机17调用具有参数“EP”、“KP”、“M”、“EM”以及“KM”的子例程“AdditionsVxy”，下面将结合图8进行描述。然后它移到步骤507。
在步骤507，计算机17对机器“M”的部件“E”的矩形基座的各点，使循环计数“KM”增加一个单位，然后它移到步骤508。
在步骤508，计算机17测试循环计数“KM”是否大于4。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤506。如果响应是肯定的，即如果机器“M”的部件“EM”的矩形基座的四个点已经被处理，那么计算机移到步骤509。
在步骤509，对机器“P”的部件“EP”的矩形基座的各点，计算机17使循环计数“KP”增加一个单位，然后它移到步骤510。
在步骤510，计算机17测试循环计数“KP”是否大于4。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤505。如果响应是肯定的，即如果机器“P”的部件“EP”的矩形基座的四个点已经被处理，那么计算机移到步骤511。
在步骤511，对于机器“M”的各部件来说，计算机17使循环计数“EM”增加一个单位，然后计算机17移到步骤512。
在步骤512，计算机17测试循环计数“EM”是否大于机器“M”的部件数“NbElemM”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤503。如果响应是肯定的，即如果机器“M”的“NbElemM”个部件已经被处理，那么计算机17移到步骤513。
在步骤513，对机器P的各部件，计算机17使循环计数“EP”增加一个单位，然后计算机17移到步骤512。
在步骤512，计算机17测试循环计数“EP”是否大于机器“P”的部件数“NbElemP”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤502。如果响应是肯定的，即如果机器“P”的“NbElemP”个部件已经被处理，那么终止子例程“防碰撞处理”。
特别通过参照图6，现在将描述在图5的步骤503中所出现的函数“AdditionsVz”。
根据调用程序，函数“AdditionsVz”接收参数“e”、“M”和“f”，分别用于表示要在机器“P”中处理的部件号、要处理的相对机器编号“M”以及要在机器“M”中处理的部件号“f”。其目的是如果在各自的机器“P”和“M”的部件“e”和“f”之间沿着Z轴存在碰撞风险，那么沿着Z轴把防碰撞向量添加到表“Vz”(未示出)。
此函数返回布尔指示符，如果沿着Z把至少一个防碰撞向量添加到防碰撞向量的表“Vz”，则该布尔指示符具有值“真”，并且在相反情况中具有值“假”。所述函数“AdditionsVz”在步骤601开始。
在步骤601，计算机17用布尔值“假”来初始化“cr”变量，所述“cr”变量包含经由函数“AdditionsVz”返回的布尔值，然后计算机17移到步骤602。
在步骤602，计算机17测试机器“M”的部件“f”的下侧是否低于实际机器“P”的部件“e”的上侧加上先前结合图2描述的安全距离“DS”。如果响应是否定的，那么计算机17移到下述步骤604。如果响应是肯定的，那么在机器“P”的部件“e”上部和机器“M”的部件“f”的下部之间存在碰撞风险，然后计算机17移到步骤603。
在步骤603，计算机17调用具有参数“e”、“真”和ZAG，M，f-ZBG，P，e的子例程“AdditionVz”，下面将结合图7进行描述。上面的“真”自参数表示机器“P”的部件“e”的上表面是会涉及碰撞风险的表面。此外，计算机17把布尔值“真”存储到变量“cr”中以表示已经沿Z轴添加防碰撞向量。然后它移到步骤604。
在步骤604，计算机17测试机器“M”的部件“f”的上侧是否大于实际机器“P”的部件“e”的下侧减去的安全距离“DS”。如果响应是否定的，那么计算机17把值“cr”返回到调用程序；然后终止子例程“AdditionsVz”。如果响应是肯定的，那么在机器“P”的部件“e”的下部和机器M的部件“f”的上部之间存在碰撞风险，然后计算机17移到步骤605。
在步骤605，计算机17调用具有自变量“e”、“假”和ZBG，M，f-ZAG，P，e的函数“AdditionVz”。上面的“假”参数表示机器“P”的部件“e”的下表面是会涉及碰撞风险的表面。此外，计算机17把布尔值“真”存储到变量“cr”中以表示沿Z轴添加防碰撞向量。然后计算机17把值“cr”返回到调用程序，并且然后终止子例程“AdditionsVz”。
特别通过参照图7，现在将描述在图6的步骤603和605中所出现的子例程“AdditionVz”。
子例程“AdditionVxy”接收由调用程序所改变的参数“e”、“h”和“z”。其功能在于把防碰撞向量添加到表“Vz”(未示出)，其具有平行于Z轴的三列防碰撞向量。
子例程“AdditionVz”由单个步骤701组成。
在此步骤中，计算机17沿着Z轴使防碰撞向量号“NbVz”增加一个单位，然后它把由调用程序向其所传递的三个参数“e”、“h”和“z”存储到表“Vz”的相应“NbVz”行的三个位置中。
然后终止子例程“AdditionVz”。
特别通过参照图8，现在将描述在图5的步骤506中所出现的子例程“AdditionsVxy”。
子例程“AdditionsVxy”从调用程序接收参数“e”、“k”、“M”、“f”和“l”，并且其功能是相对于从该基座编号“1”的点开始的机器“M”的部件“f”的基座的线段，来确定长度小于“DS”的、与所述机器“P”的部件“e”的XY平面中基座的点“k”相关联的防碰撞向量。这些向量是在图15中所出现的向量SM、SH和SM1，其中S是部件号“k”的点，M0是机器“M”的部件“f”的编号“1”的点，M1是在机器“M”的部件“P”的基座的闭合曲线上M0之后的点，并且H是从点S到线段M0M1的垂线的垂足。
子例程“AdditionsVxy”在步骤801开始。
在步骤801，计算机17使用下面将结合图9所描述的子例程“XY”来查找机器“P”的部件“e”中编号“k”的点S的坐标“xP”和“yP”。同样地，它使用相同的子例程“XY”来查找机器“M”的部件“f”的平面基座的线段的编号“1”的第一点M0的坐标“xM0”和“yM0”。
计算机17使用公式“mod(1，4)+1”来确定机器“M”的部件“f”的基座段的第二点M1的编号，其中“mod”表示模函数，或者其第一参数除以第二参数的余数。如果变量“1”等于4，那么此方程式的结果等于1，并且在相反情况下等于“1+1”。从而，考虑为上面图5的步骤505所描述的点编号的约定，这样所确定的点是点M，在机器“M”的部件“f”的基座的闭合曲线上点M0之后。
然后计算机17利用相同的子例程“XY”使用此号来查找机器“M”的部件“f”的平面基座的线段的第二点M1的坐标“xM1”和“y”，然后计算机17移到步骤802。
在步骤802，计算机17测试在上面所确定的各坐标“xP”、“y”和“xM0”、“yM0”的点S和点M0之间的XY平面中的欧几里德距离是否小于安全距离“DS”。如果响应是否定的，那么计算机移到下述步骤804。如果响应是肯定的，那么在点S和线段M0M1之间存在碰撞风险，并且计算机移到步骤803。
在步骤803，计算机17调用具有参数“e”、“k”、“xM0-x”和“yM′-y”的子例程“AdditionVxy”，下面将结合图10进行描述，继而所述计算机17移到步骤804。
在步骤804，计算机17测试在坐标“x”和“y”的点S与下面所确定的坐标“xM1”和“y””的点M1之间的XY平面中的欧几里德距离是否小于安全距离“DS”。如果响应是否定的，那么计算机移到下述步骤806。如果响应是肯定的，那么在点S和段M0M1之间存在碰撞风险，并且计算机移到步骤805。
在步骤805，计算机17调用具有参数“e”、“k”、“xM1-xP”和“yM′-y”的子例程“AdditionVxy”，继而所述计算机17移到步骤806。
在步骤806，计算机17计算用于在线段M0M1的参数方程中定义点H的参数“λ”SH＝(1-λ)*MS0+λ*SM1，0≤λ≤10当且仅当向量SH和向量M0M1的数量积为零时，所述向量SH垂直于向量M0M1。从而，通过一个本领域技术人员的基本推导可证明对于在步骤806中所出现的“λ”值来说，线段SH垂直于线段M0M1。然后计算机17移到步骤807。
在步骤807，计算机17测试在步骤806所确定的“λ”值是否在0和1之间。如果响应是否定的，那么点H位于线段M0M1之外，这意味着点S比线段M0M1的任何其它点更接近于点M0或M1之一，从而在点S和所述线段内的点之间不存在碰撞风险。然后终止子例程“AdditionsVxy”。如果响应是肯定的，那么计算机17移到步骤808。
在步骤808，计算机17通过在线段SH的参数方程中把参数“λ”替换成在步骤806所获得值来计算坐标“hx”和“hy”。然后它移到步骤809。
在步骤809，计算机17测试线段SH的长度是否小于安全距离“DS”。如果响应是否定的，那么不存在碰撞风险，并且终止子例程“AdditionsVxy”。如果响应是肯定的，那么计算机17移到步骤810。
在步骤810，计算机17调用具有参数“e”、“k”、“hx”和“hy”的子例程“AdditionVxy”，然后终止子例程“AdditionsVxy”。
特别通过参照图9，现在将描述在图8的步骤801中所出现的子例程“XY”。
子例程“XY”接收了调用程序的参数“M”、“e”、“k”、“x”和“y”。其功能是查找在“M”号机器的“e”号部件的平面基座中的“k”号点的坐标“x”和“y”。子例程“XY”在步骤901开始。
在步骤901，计算机17测试用于表示机器“P”的部件“e”的基座中的点号的参数“k”值是等于1还是4。如果响应是否定的，那么计算机移到下述步骤903，否则，那么它移到步骤902。
在步骤902，计算机17考虑在图5的步骤505所定义的编号约定把对应于情况“k＝1或k＝4”的最小值“xAG，M，e”分配到改变成参数的变量“x”，然后所述计算机17移到步骤904。
在步骤903，当对步骤901的测试的响应是否定时到达该步骤，计算机17把最大值“XBG，M，e”分配给变量“x”，然后它移到步骤904。
在步骤904，计算机17测试用于表明在机器“P”的部件“e”的基座中的点S编号的参数“k”值是等于1还是2。如果响应是否定的，那么计算机移到下述步骤906，否则，那么它移到步骤905。
在步骤905，计算机17考虑在图5的步骤505所定义的编号约定把对应于情况“k＝1或k＝2”的最小值“yAG，M，e”分配给改变成参数的变量“y”。然后终止子例程“XY”。
在步骤906，当对步骤904的测试的响应是否定时到达该步骤，计算机17把最大值“yBG，M，e”分配给变量“y”。然后终止子例程“XY”。
特别通过参照图10，现在将描述在图8的步骤803、805和810中所出现的子例程“AdditionVxy”。
子例程“AdditionVxy”接收由调用程序所改变的参数“e”、“k”、“x”和“y”。它具有把防碰撞向量添加到表“Vxy”(未示出)的功能，其在XY平面中具有四列防碰撞向量。
子例程“AdditionVxy”由单个步骤1001组成。
在此步骤中，计算机17使XY平面中的防碰撞向量号“NbVxy”增加一个单位，然后它把由调用程序将其变为参数的四个参数“e”、“k”、“x”和“y”存储到表“Vxy”的相应行“NbVxy”的四个位置中。
然后终止子例程“AdditionVxy”。
特别通过参照图11，现在将描述在图2的步骤213中所出现的子例程“产生动态停止”。
该子例程的功能是确定应该停止机器“P”的什么自由度以及在什么方向上停止，以防止增加上面所确定的防碰撞向量，即在出现碰撞之前停止移动。
子例程“产生动态停止”在步骤1101开始。
在步骤1101，计算机17测试在XZ平面中的防碰撞向量“NbVxy”和在Z轴上的“NbVz”的数目是否都为零。如果响应是肯定的，即如果不存在防碰撞向量因此没有碰撞风险，则终止子例程“产生动态停止”。如果响应是否定的，那么计算机17移到步骤1102。
在步骤1102，计算机17为控制实际机器“P”的操作者产生视觉或听觉警报，然后它移到步骤1103。
在步骤1103，对实际机器“P”的“NbParamP”个自由度，计算机17沿正方向“C+”和负方向“C-”再次以0开始动态停止，然后移到步骤1104。
在步骤1104，计算机17用值1来初始化在XY平面中防碰撞向量的循环计数“n”，然后它移到步骤1105。
在步骤1105，计算机17通过向子例程传递待处理的防碰撞向量“Vxy”的标号“n”作为参量来调用子例程以确定在XY平面“动态停止Vxy”中的动态停止，下面将结合图12来描述。然后计算机17移到步骤1106。
在步骤1106，计算机17使循环计数“n”增加一个单位，然后它移到步骤1107。
在步骤1107，计算机17测试循环计数“n”是否大于在XY平面中的防碰撞向量“Vxy”的号“NbVxy”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤1105，否则，即如果在XY平面中的“NbVxy”个防碰撞向量“Vxy”已经被处理，那么所述计算机17移到步骤1108。
在步骤1108中，计算机17用值1来初始化沿Z轴的防碰撞向量的循环计数“n”，然后它移到步骤1109。
在步骤1109，计算机17通过向子例程“动态停止Vz”传递由待处理的防碰撞向量“Vz”的标号“n”所组成的参量来调用所述子例程，所述子例程用于确定沿Z轴的动态停止，下面将结合图13来描述。然后计算机17移到步骤1110。
在步骤1110，计算机17使循环计数“n”增加一个单位，然后它移到步骤1111。
在步骤1111，计算机17测试循环计数“n”是否大于平行于Z轴的防碰撞向量“Vz”的数“NbVz”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤1109，否则，即如果平行于Z轴的所有防碰撞向量“Vz”都已经被处理，那么所述计算机17移到步骤1112。
在步骤1112，计算机17调用下面将结合图14描述的子例程“发送动态停止”，然后终止子例程“产生动态停止”。
特别通过参照图12和15，现在将描述在图11的步骤1105中所出现的子例程“动态停止Vxy”。
此子例程的功能是对于实际机器“P”的“NbParamP”个参数“q”以及在与每个参数相关联的机器“P”的自由度的两个移动方向上产生为改变成参数的标号“n”的向量“Vxy”所需要的动态停止。
子例程“动态停止Vxy”始于步骤1201。
在步骤1201，计算机17用表“Vxy”的行“n”的第一位置中所找到的值来初始化临时变量“e”，即所述变量“e”接收机器“P”的部件号，其中防碰撞向量“n”的原点S属于该部件，这样它在图10的步骤1001中被保存。同样地，计算机17用表“Vxy”的行“n”的第二位置中所找到的值来初始化临时变量“k”，即所述变量“k”接收机器“P”的部件“e”中的防碰撞向量“n”的原点S的号。
然后计算机17调用具有参量“P”、“e”、“k”、“x”和“y”的子例程“XY”，上面已结合图9描述，所述子例程把变量“x”和“y”初始化为机器“P”的部件“e”的基座的点“k”的坐标XY的值。换句话说，计算机17对机器“P”的参数“qP”的当前值，发现防碰撞向量“Vxyn”的原点S的坐标。
计算机17还用值1来初始化循环计数“i”，然后它移到步骤1202。
在步骤1202，计算机17把在图2的步骤201所重新读取的正量“εP，i”添加到参数“qP，i”的值。与参数“qP，i”相关联的值“εP，i”是预定值，被选择得足够低以使得与参数“qP，i”的此增量相关联的机器“P”的部件的移动保持很小，同时确保随后计算数字的足够精确性。
然后对于机器“P”的参数“i”的值“qP，i+εP，i”，计算机17通过调用具有参数“P”、“e”、“k”、“x’”和“y’”的子例程“XY”来查找防碰撞向量“Vxyn”的原点S’的坐标“x’”和“y’”。然后计算机通过从“qP，i”中减去量“εP，i”来把参数“qP，i”恢复为其当前值，然后它计算向量SS’和防碰撞向量“Vxyn”的数量积“PS”。然后计算机17移到步骤1203。
在步骤1203，计算机17测试在步骤1202所确定的数量积“PS”是否是正的。如果响应是负的，那么计算机17移到下述步骤1205。如果响应是正的，那么参数“qP，i”的正向变化会趋向于降低防碰撞向量“Vxyn”，即增加碰撞风险。在这种情况下，计算机17移到步骤1204，其中停止指示符“C’i”被定位在值“真”以表示不应当允许沿正方向依照机器“P”的自由度“i”移动。然后计算机17移到步骤1205。
在步骤1205，计算机17测试在步骤1202所确定的数量积“PS”是否是否的。如果响应是负的，那么计算机17移到下述步骤1207。如果响应是正的，那么参数“qP，i”的负向变化会趋向于降低防碰撞向量“Vxyn”，即增加碰撞风险。在这种情况下，计算机17移到步骤1206，其中停止指示符“C’i”被定位在值“真”以表示应当停止机器“P”沿负方向的移动。然后计算机17移到步骤1207。
在步骤1207，计算机17使循环计数“i”增加一个单位，然后它移到步骤1208。
在步骤1208，计算机17测试循环计数“i”是否大于机器“P”的参数数“NbParamP”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤1202。如果响应是肯定的，即如果实际机器“P”的“NbParmP”个参数“qP”已经被处理，那么终止子例程“动态停止Vxy”。
特别通过参照图13，现在将描述在图11的步骤1109中所出现的子例程“动态停止Vz”。
该子例程的功能是对于实际机器“P”的“NbParamP”个参数“qP”以及在与每个参数相关联的机器“P”的自由度的两个移动方向上产生为改变成参数的标号“n”的向量Vz所需要的动态停止。
子例程“动态停止Vz”在步骤1301开始。
在步骤1301，计算机17用表“Vz”的行“n”的第一位置中所发现的值来初始化临时变量“e”，即所述变量“e”接收机器“P”的部件号，其中防碰撞向量“n”的原点S属于该部件，如它在图7的步骤701中被保存的。计算机17用值1初始化循环计数“i”，然后它移到步骤1302。
在步骤1302，计算机17测试在防碰撞向量“Vz”的表的行“n”的第二列中所存储的布尔变量值。如果碰撞风险涉及部件“e”的上表面，那么在图7的步骤701中所存储的该值具有布尔值“真”，如果碰撞风险涉及所述部件“e”的下表面，那么具有布尔值“假”。如果值“Vzn，2”具有布尔值“真”，那么计算机17移到步骤1304，下面将进行描述；否则，计算机17移到步骤1303。
在步骤1303，如果变量“Vzn，2”具有布尔值“假”的话到达该步骤，即如果由“Vzn”所表明的碰撞风险涉及机器“P”的部件“e”的下表面，那么计算机17用机器“P”的部件“e”的下表面的侧坐标“zAG.P，e”的值来初始化用于表示防碰撞向量“Vzn”的原点S的侧坐标的临时变量“z”。然后计算机17把在图2的步骤201所重新读取的正量“εP，i”添加到参数“qP，i”的值。与参数“qP，i”相关联的值与结合图12的步骤1202所描述的值相同。然后计算机17用对机器“P”的参数“i”的值“qP，i+εP，i”所获得的机器“P”的部件“e”的下表面的侧坐标“zAG，P，i”的值来初始化用于表示机器“P”的参数“i”的值“qP，i+εP，i”的防碰撞向量“Vzn”的原点S’的侧坐标的临时变量“z’”。然后计算机通过从“qP，i”减去量“εP，i”来把参数“qP，i”恢复为其初始值。然后计算机17移到步骤1305。
在步骤1304，如果变量“Vzn，2”具有布尔顶面“真”的话到达该步骤，即如果由“Vz”所表明的碰撞风险涉及机器“P”的部件“e”的上表面，那么计算机17用机器“P”的部件“e”的上表面的侧坐标“zBG，P，e”的值来初始化用于表示防碰撞向量“Vzn”的原点S的侧坐标的临时变量“z”。然后计算机1 7把量“εP，i”添加到参数值“qP，i”。然后计算机17用对于机器“P”的参数“i”的值“qP，i+εP，i”所获得的机器“P”的部件“e”的下表面的侧坐标“zAG，P，i”的值来初始化用于表示机器“P”的参数“i”的值“qP，i+εP，i”的防碰撞向量“Vzn”的原点S’的侧坐标的临时变量“z”。然后计算机通过从“qP，i”减去量“εP，i”来把参数“qP，i”恢复为其初始值。然后计算机17移到步骤1305。
在步骤1305，计算机17测试乘积“(z’-z)*Vzn，3”是否是正的，其中“z”和“z’”是在步骤1302或1303中所确定的值并且“vzn，3”是在图7的步骤701中所确定的防碰撞向量“Vzn”的长度。如果响应是负的，那么计算机17移到步骤1307，下面将进行描述。如果响应是正的，那么向量SS’与防碰撞向量“Vzn”具有相同的方向，即参数“qP，i”的正向变化趋向于减少防碰撞向量“Vzn”因此增加了碰撞风险。从而，计算机17移到步骤1306，其中停止指示符“C+i”被定位在值“真”以表示不应当允许在参数“qP，i”的正方向上移动机器“P”的“i”。然后计算机17移至到步骤1307。
在步骤1307，计算机17测试乘积“(z’-z)*Vzn，3”是否是负的。
如果响应是负的，那么计算机17移到步骤1309，下面将进行描述。如果响应是正的，那么向量SS’与防碰撞向量“Vzn”之一具有相反方向，即参数“qP，i”的负向变化趋向于减少防碰撞向量“Vzn”因此增加了碰撞风险。从而，计算机17移到步骤1308，其中停止指示符“Ci”被定位在值“真”以表示不应当允许在参数“qP，i”的负方向上移动机器“P”的“i”。然后计算机17移到步骤1309。
在步骤1309，计算机17使循环计数“i”增加一个单位，然后它移到步骤1310。
在步骤1310，计算机17测试循环计数“i”是否大于机器“P”的参数数“NbParamP”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤1302。如果响应是肯定的，即如果实际机器“P”的“NbParmP”个参数“qP”已经被处理，那么终止子例程“动态停止Vz”。
特别通过参照图14，现在将描述在图11的步骤1112中所出现的子例程“发送动态停止”。
子例程“发送动态停止”在步骤1401开始。
在步骤1401，计算机17用值1来初始化循环计数“i”，然后它移到步骤1402。
在步骤1402，计算机17测试变量“C+i”是否具有布尔值“真”。如果响应是否定的，那么计算机17移到步骤1404，下面将进行描述。如果响应是肯定的，那么计算机17移到步骤1403。
在步骤1403，如果变量“C+i”具有值“真”到达该步骤，即如果计算机17借助于上述方法确定必须禁止沿参数“qP，i”的正变换方向上移动机器“P”自由度“i”，那么所述计算机17向所关注的机器“P”的致动器“i”发送用于停止在该正方向上移动的命令。然后计算机17移到步骤1404。
在步骤1404，计算机17测试变量“C-i”是否具有布尔值“真”。如果响应是否定的，那么计算机17移到步骤1406，下面将进行描述。如果响应是肯定的，那么计算机17移到步骤1405。
在步骤1405，如果变量“C-i”具有值“真”到达该步骤，即如果计算机17借助于上述方法确定应当禁止沿参数“qP，i”的负变换方向上移动机器“P”自由度“i”，那么所述计算机17向所关注的机器“P”的致动器“i”发送用于停止沿负方向移动的命令。然后计算机17移到步骤1406。
在步骤1406，计算机17使循环计数“i”增加一个单位，然后它移到步骤1407。
在步骤1407，计算机17测试循环计数“i”是否大于机器“P”的参数数“NbParamP”。如果响应是否定的，那么计算机17返回到上述步骤1402。如果响应是肯定的，即如果所有动态停止已经被发送到相应的致动器，那么终止子例程“发送动态停止”。
由计算机系统27在所有各点所执行的程序都类似于由上面的计算机系统17所执行的程序。从而，将不再描述。
上面描述了可以检测在相同工地上的机器部件之间碰撞风险的本发明方法的优选实施例。
一个本领域技术人员可以容易地对本发明方法的上述实施例进行修改和/或改进。
特别地是，为了清楚起见，所述例子限于包括两个机器的简单情况。同样地，所描述例子的数据结构也被简化，所处理的机器类型已经被限于被建模为包括五个平行六面体的部件的门式起重机，基准改变已经被限于平移，并且动态参数的数目已经被限于每个机器有三个。
在实践中，本领域技术人员可以容易地把所描述的例子扩展为相同工地上的大量机器，所述机器的部件可以是棱柱形、圆柱形等。同样地，所考虑的机器可以属于其它类型旋转起重机、起重吊车、轨道机器、挖掘机器、手推车、高架起重机等；基准中的改变可以容易地被一般化为基准中的任何改变，并且可以根据所使用的机器类型来减少或增加每个机器的动态参数数目。
同样地，在所给出的例子中，对碰撞风险的研究限于其中每个部件属于不同机器的一对部件。然而，完全可以把本发明方法扩展为属于相同机器的部件，例如避免在升降机的负载物和其部件之间的碰撞。
从而，对读者来说明显的是，本发明的方法不局限于实施例的描述以及上面所给出的例子，本发明的方法仅由所附权利要求来限定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种用于防止至少一个起重机(1，2)的至少两个部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)之间的碰撞的方法，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)可以是所述至少一个起重机(1，2)的固有部件或由所述至少一个起重机(1，2)所运输的负载物，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由点来定义，所述点能够按数字形式获知，所述点能够依照至少一个自由度同时移动，依照所述至少一个自由度中每个的移动量能够按数字形式获知，每个所述同时移动要求相应所述自由度的停止之前最小变化，使用至少一个计算机类型的系统(17，27)来存储并处理数字形式的所述点和所述移动量，其特征在于在所述计算机类型的系统(17，27)内为所述机器(1，2)的每个部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)定义数字的可变形模型，所述可变形模型包含相关联的所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的各点在所述停止之前最小变化期间依照所述至少一个自由度的同时移动的任何组合期间能够假定的所有位置，所述至少一个计算机类型的系统(17，27)对至少一个机器(1，2)计算在所述至少一个机器(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每个所述可变形模型与相同机器(1，2)或另外机器(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的每个所述可变形模型之间的距离，当所述距离的至少一个小于预定义的安全距离时，所述至少一个计算机类型的系统(17，27)检测到碰撞风险。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个机器(1，2)中的每个包括计算机类型的系统(17，27)。
3.如权利要求1或2中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)包括至少一个显示设备，所述显示设备可以向操作者显示所述可变形模型。
4.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中在所述的检测所述碰撞风险期间由所述至少一个计算机类型的系统(17，27)产生警报。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述警报是听觉警报。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述警报是视觉警报。
7.如权利要求4到6中任何一个所述的方法，其中所述警报被设计成用于所述至少一个机器(1，2)的至少一个操作者。
8.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中由所述至少一个计算机系统(17，27)来确定或测量所述停止之前最小变化。
9.如权利要求8所述的方法，其中，如果不能确定或测量所述停止之前最小变化，对所述停止之前最小变化分配预定义的值。
10.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中所述可变形模型是二维的。
11.如权利要求1到10中任何一个所述的方法，其中所述可变形模型是三维的。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述可变形模型可以通过按点集获得的环绕棱柱体来近似，由表面部件所组成的基座在未包括在所述表面中的移动期间经过该点集行进。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述基座是平的。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述平基座的轮廓由一组相连接的线段和弧来定义。
15.如权利要求12到14中任何一个所述的方法，其中所述移动是直线的。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述直线移动垂直于所述基座的平面。
17.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中至少两个计算机类型的系统(17，27)分别与至少两个相应的机器(1，2)相关联以处理数字形式的所述点和所述移动量。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述至少两个计算机类型的系统(17，27)交换数字形式的数据。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述数据由至少两个计算机类型的系统(17，27)经由计算机类型的通信装置(3)来交换。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述计算机类型的通信装置(3)是计算机类型的网络。
21.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)可以对所述至少一个机器(1，2)中的至少一个的至少一个自由度的变化施加控制。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述控制由所述至少一个自由度变化的停止组成。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述控制由所述至少一个自由度的变化率降低组成。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述速率降低与相对于至少一个机器(1，2)所计算的所述距离之一成反比。
25.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中在计算机类型的系统(17，27)中为至少两个相应机器(1，2)定义简单整体包络线，如果所述至少两个相应机器(1，2)中的两个的简单整体包络线存在空交叉集，则它们两个被确定为不能碰撞。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述简单整体包络线是通过沿着某个路径移动基座表面所获得的棱柱体。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述基座表面是平的。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述平基座表面是圆盘。
29.如权利要求26到28中任何一个所述的方法，其中所述路径是直线的。
30.如权利要求27或28所述的方法，其中所述路径是直线的并且垂直于所述平面基座。
31.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)中的至少一个包括非易失性存储器。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述非易失性存储器按数字形式存储所述机器(1，2)中至少一个的配置。
33.如权利要求31或32所述的方法，其中所述非易失性存储器是计算机硬盘。
34.一种用于防止至少一个起重机(1，2)的至少两个部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)之间的碰撞的系统，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)可以是所述至少一个起重机(1，2)的固有部件或由所述至少一个起重机(1，2)所运输的负载物，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由点定义，所述点能够按数字形式获知，所述各点能够依照至少一个自由度同时移动，依照至少一个自由度中的每个的移动量能够按数字形式获知，每个所述同时移动要求相应的所述自由度的停止之前最小变化，使用至少一个计算机类型的系统(17，27)来存储并处理数字形式的所述点和所述移动量，其特征在于所述计算机类型的系统(17，27)实现如前述权利要求中任何一个所述的方法。
权利要求
1.一种用于防止在至少两个物理实体(1，2)之间的碰撞的方法，所述至少两个物理实体(1，2)由部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)组成，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由点来定义，所述点能够按数字形式获知，所述点能够依照至少一个自由度同时移动，每个所述同时移动要求相应所述自由度的停止之前最小变化，使用计算机类型的系统(17，27)来存储并处理数字形式的点，所述至少一个计算机类型的系统(17，27)可以存储并处理数字形式的所述点，并且其特征在于在所述计算机类型的系统(17，27)内为所述物理实体(1，2)的每个部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)定义可变形数字模型，所述可变形模型包含相关联部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的点在所述停止之前最小变化期间依照所述至少一个自由度在同时移动的任何组合期间能够假定的所有位置，所述计算机类型的系统(17，27)对至少一个实体(1，2)，计算在所述实体(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每个可变形模型与相同实体(1，2)或另外实体(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的每个可变形模型之间的距离，当至少一个所述距离小于预定义的安全距离时所述计算机类型的系统(17，27)检测到碰撞风险。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述物理实体(1，2)是可以在商店中、在建筑工地上或港口中用于公共建设工程或材料搬运的机器。
3.如权利要求1或2中任何一个所述的方法，其中每个所述物理实体(1，2)包括计算机类型的系统(17，27)。
4.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)包括至少一个显示设备，所述显示设备可以向操作者显示所述可变形模型。
5.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中在所述的检测所述碰撞风险期间由所述至少一个计算机类型的系统(17，27)来产生警报。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述警报是听觉警报。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述警报是视觉警报。
8.如权利要求5到7中任何一个所述的方法，其中所述警报被设计成用于所述机器(1，2)的至少一个操作者。
9.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中由所述至少一个计算机系统(17，27)来确定或测量所述停止之前最小变化。
10.如权利要求9所述的方法，其中，如果不能确定或测量所述停止之前最小变化，对所述停止之前最小变化分配预定义的值。
11.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中所述可变形的模型是二维的。
12.如权利要求1到10中任何一个所述的方法，其中所述可变形的模型是三维的。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述可变形模型通过按点集所获得的环绕棱柱体来近似，由表面部件所组成的基座在未包括在所述表面中的移动期间经过该点集移动。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述基座是平的。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述平基座的轮廓由一组相连线段和弧来定义。
16.如权利要求13到15中任何一个所述的方法，其中所述移动是直线的。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述直线移动垂直于所述基座的平面。
18.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中使用至少两个计算机类型的系统(17，27)来处理数字形式的所述点。
19.如权利要求18所述的方法，其中计算机类型的系统(17，27)与每个所述物理实体(1，2)相关联。
20.如权利要求18或19所述的方法，其中所述至少两个计算机类型的系统(17，27)交换数字形式的数据。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述数据由至少两个计算机类型的系统(17，27)经由计算机类型的通信装置(3)来交换。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述计算机类型的通信装置(3)是计算机类型的网络。
23.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)可以对所述至少两个物理实体(1，2)中的至少一个的至少一个自由度的变化施加控制。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述控制由所述至少一个自由度变化的停止组成。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述控制由所述至少一个自由度变化率的降低组成。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述速率降低与在所述物理实体(1，2)之间的距离之一成反比。
27.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中还在所述计算机类型的系统(17，27)中为所述至少两个物理实体(1，2)中的每个定义了简单整体包络线，如果所述至少两个物理实体(1，2)中的两个的简单整体包络线存在空交叉集，那么它们两个被确定为不能够碰撞。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述简单整体包络线是通过沿着某个路径移动基座表面所获得的棱柱体。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述基座表面是平的。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述平基座表面是圆盘。
31.如权利要求28到30中任何一个所述的方法，其中所述路径是直线的。
32.如权利要求29或30所述的方法，其中所述路径是直线的并且垂直于所述平面基座。
33.如先前权利要求中任何一个所述的方法，其中所述至少一个计算机类型的系统(17，27)中的至少一个包括非易失性存储器。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述非易失性存储器按数字形式存储所述实体(1，2)中至少一个的配置。
35.如权利要求33或34所述的方法，其中所述非易失性存储器是计算机硬盘。
36.一种用于防止在至少两个物理实体(1，2)之间的碰撞的系统，所述至少两个物理实体(1，2)由部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)组成，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由点定义，所述点能够按数字形式获知，所述各点能够依照至少一个自由度同时移动，每个所述同时移动要求相应所述自由度的停止之前最小变化，使用计算机类型的系统(17，27)来存储并处理数字形式的点，所述至少一个计算机类型的系统(17，27)可以存储并处理数字形式的点，并且其特征在于所述计算机类型的系统(17，27)实现如先前权利要求中任何一个所述的方法。
全文摘要
一种用于防止在至少两个物理实体(1，2)之间的碰撞的方法，所述物理实体(1，2)由可用按数字形式得知的点所定义的部件组成，这些点能够依照至少一个自由度同时移动，每个同时移动要求相应自由度的停止之前最小变化，使用计算机类型的系统(17)来存储并处理数字形式的点，所述计算机类型的系统(17)可以存储并处理数字形式的点，其特征在于对物理实体(1，2)的每个部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)在所述计算机类型的系统(17)内定义数字可变形模型，所述可变形模型包含相关联部件在停止之前最小变化期间依照所述自由度在同时移动的任何组合期间可以假定的所有位置，计算机类型的系统(17)对于至少一个实体(1，2)来说计算在所述实体(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每个可变形模型与相同实体(1，2)或另外实体(1，2)的部件的每个可变形模型之间的距离，当至少一个距离小于预定义的安全距离时所述计算机类型的系统(17)检测到碰撞风险。
文档编号B25J9/16GK1997490SQ200480043641
公开日2007年7月11日 申请日期2004年7月19日 优先权日2004年7月19日
发明者弗朗索瓦·博利厄, 文森特·布拉赫, 琼－克劳德·比勒博特 申请人:工业材料与设备公司