自主装载铲系统的制作方法

专利名称：自主装载铲系统的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求对2004年9月1日提交的未决美国临时专利申请序列号60/606,570(代理档案号2004P14919US)的优先权，并在这里结合其全文作为引用。
背景诸如采矿铲(mining shovel)的大型机械的操作可能是高成本的。操作的成本可能包括操作者的薪水。额外的成本可能包括维护适于操作者的环境条件。比如，采矿铲可能工作于恶劣的环境中。因此，操作者可能受伤。同样，在一些操作中高原病也可能涉及。
还可能的是，操作者可能不按照操作规则和指导原则操作昂贵的机械。因此，机械的维护成本可能是相当高的。其他的成本可能包括操作者培训以及与当操作者由于假期、患病等而不工作时机械的停机时间相关的机会成本。因此公开了在没有人类操作成本的情况下操作铲的系统和方法。
概述特定的示例性实施例可能包括用于远程和/或自主操作机械的系统和/或方法。在一个示例性实施例中，该机械可以是挖掘机，诸如电采矿铲。机械的自主控制可以减少和/或取消操作人员，这可以显著降低与机械相关的成本。


参照示例性附图，通过以下对特定示例性实施例的详述将会更容易地理解各种各样的可能的实施例，其中图1是包含自主机械的系统1000的示例性框图；图2是包含自主机械的系统2000的示例性实施例的框图；图3是方法3000的示例性实施例的流程图；图4是包含自主机械的系统4000的示例性实施例的框图；图5是方法5000的示例性实施例的流程图；图6是信息装置6000的示例性实施例的框图；图7是包含自主机械的系统7000的示例性实施例的框图；
图8是方法8000的示例性实施例的流程图；图9是方法9000的示例性实施例的流程图；图10是方法10000的示例性实施例的流程图；图11是与方法10000相关的方法11000的示例性实施例的流程图；图12是方法12000的示例性实施例的流程图；图13是与方法12000相关的方法13000的示例性实施例的流程图；图14是与方法12000相关的方法14000的示例性实施例的流程图；图15是方法15000的示例性实施例的流程图；图16是与方法15000相关的方法16000的示例性实施例的流程图；图17是方法17000的示例性实施例的流程图；以及图18是与方法17000相关的方法18000的示例性实施例的流程图。
定义当这里采用以下术语时，适用所附的定义一个-至少一个。
行动-行为、动作、步骤、和/或过程或其部分。
适于-使适合或符合特定的用途或情形。
设备-用于特定目的的器具或装置。
自动地-以基本上不依赖用户的影响或控制的方式通过信息装置来执行。
斜坡(bank)-倾斜的土地表面。
边界-界限。
绕过-通过采用替代方案来避开。
电缆-适于输送电能的绝缘导体。
电缆卷筒-适于馈送或收回电缆的卷轴。
计算-通过数学和/或逻辑规则确定。
能够-在至少一些实施例中，有能力的。
改变-使发生差异。
最靠近-最接近。
通信-交换信息。
通信耦合-以便利于通信的方式来链接。
比较-检查以便注意在至少两个项目之间的相似或差异。
包含-包括但不局限于。
控制-指导、产生影响于。
周期时间-与利用电采矿铲来装载运输机械有关的时间段。
数据-独特的信息片段，通常以特定的或预定的方式被格式化和/或被组织以表述方案。
定义-建立概要、形式或构造。
探测-感测或感知。
探测器-适于感测或感知的装置。
确定-决定。
正在确定-正在决定。
装置-机械、制造品、和/或其集合。
采掘库-关于挖掘流程的多个流程和/或启发式规则。
采掘流程-用于从土地表面(earthen surface)移去材料的步骤和/或行动的顺序。
采掘表面-准备移去材料的土地表面。
调度员-被指派来调度人员和/或机械的人、人员组和/或软件。比如，调度员可以调度牵引机来服务于特定的电采矿铲。
电采矿铲-适于采掘、容纳、和/或移动土地材料的电动装置。
电的-与电有关的。
事件-发生的事情。
挖掘机械-适于相对于土地表面来移动材料的机械。挖掘机械包括挖掘机、锄耕机、前端装载机、采矿铲、和/或电采矿铲等。
执行-运行计算机程序或指令。
正在执行-正在运行计算机程序或指令。
失效部件-不能正确起作用的机械部分。
故障-缺陷、错误、或误差。
故障修复处理器-适于响应于探测失效部件而自动地绕过电采矿铲的失效部件的装置。
正在寻找-正在确定。
全球定位系统(GPS)-适于确定从多个卫星接收信号的装置的陆地位置的系统。
协助实体-适于提供辅助的人、机械、和/或软件程序。
起重机-包含电机的适于至少垂直地移动采矿铲的铲斗的系统。
标识-识别的证据；识别人或物的东西。
识别-确定。
信息-已被组织来表述方案的数据。用来组成信息的规则是“语义”规则。通常有可能使涉及信息的管理、组织、变换、和/或表述的某些任务自动化。
信息装置-任何能够处理信息的装置，比如任何通用和/或专用计算机，诸如个人计算机、工作站、服务器、微型计算机、大型机、、超型计算机、计算机终端、膝上型电脑、可穿戴式(wearable)计算机、和/或个人数字助理(PDA)、移动终端、蓝牙(Bluetooth)装置、通信装置、“智能”电话(诸如Treo式装置)、消息服务(比如黑莓(Blackberry))接收机、寻呼机、传真装置、蜂窝式电话、传统电话、电话装置、编程微处理器或微控制器和/或外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、诸如分立元件电路的硬件电子逻辑电路、和/或诸如PLD、PLA、FPGA、或PAL的可编程逻辑装置诸如此类等等。通常，其上存在能够实施方法、构造、和/或这里所述的图形用户界面(graphical user interface)的至少一部分的有限状态机的任何装置都可以用作信息装置。信息装置可以包括公知的部件，例如一个或多个网络接口、一个或多个处理器、一个或多个含有指令的存储器、和/或一个或多个输入/输出(I/O)装置、耦合到I/O装置上的一个或多个用户界面等。
输入/输出(I/O)装置-任何感觉导向的输入和/或输出装置，比如音频、视觉、触觉、嗅觉、和/或味觉导向的装置，包括例如监控器、显示器、投影仪、高架显示器、键盘、键区(keypad)、鼠标、轨迹球、操纵杆、游戏手柄(gamepad)、操纵盘、触垫、触摸板、指向装置、麦克风、扬声器、视频摄像机、照相机、扫描仪、打印机、触觉装置、振动器、触觉仿真器、和/或触觉垫，可能还包括I/O装置可被配属或连接至的端口。
指令-适于执行特定的操作或功能的指导。
干扰-妨碍或阻止的东西。
无效-谬误的、有缺点的。
长度-对象的最长尺寸。
装载量-与铲斗和/或卡车等相关的所开采的土地材料的量。
装载周期-在采矿铲采掘土地材料时开始和在该采矿铲的铲斗被清空到运输机械中时结束之间的时间间隔。
位置-基本上与某物在物理上存在处接近的地方。
机械位置界限-机械达到、操作和/或前进的实际和/或优选的能力的限度。
机器可读介质-机器可以从其获得数据和/或信息的物理结构。例子包括存储器、穿孔卡片等。
维修行动-涉及保持装置和/或系统的性能的动作。
正在管理-正实施控制于。
手动地-基本上在没有信息装置的辅助情况下。
匹配-近似于。
可以-在至少一些实施例中，允许的。
测量-通过物理感测来表征。
测量-变量的值，通过手动和/或自动观测所确定的值。
存储器装置-能够存储诸如指令和/或数据之类的模拟或数字信息的设备，例子包括非易失性存储器、易失性存储器、随机存取存储器、RAM、只读存储器、ROM、闪存、磁介质、硬盘、软盘、磁带、光学介质、光盘、压缩盘、CD、数字通用光盘、DVD、和/或磁盘阵列(raid array)等。存储器装置可以耦合到处理器上，和/或可以存储适于由诸如根据这里所公开的实施例的处理器执行的指令。
方法-用于实现某事的过程、流程、和/或有关行动的集合。
采矿-在可以从其提取材料的地面中的挖掘。
采矿运输车辆-适于运输从地面所提取的材料的机动机械。
网络-通信耦合的多个节点。
网络接口-能够把信息装置耦合到网络的任何装置、系统或子系统。例如，网络接口可以是电话、蜂窝式电话、蜂窝式调制解调器、电话数据调制解调器、传真调制解调器、无线收发器、以太网卡、电缆调制解调器、数字用户线路接口、网桥、网络集线器、路由器、或其他类似的装置。
对象-物理的东西。
操作者-能够控制机械的实体。
光学的-光、视觉、和/或可视表示的或者涉及光、视觉、和/或可视表示的。
优化例行程序(routine)-适于自动改善采掘流程的一组机器可读指令。
正在优化-正在改善。
参数-感测的、测量的和/或计算的值。
多数-多个和/或多于一个的状态。
材料矿袋-具有确定限度的物质的体积。
功率-工作的速度，以每单位时间的工作量来表示，一般以诸如瓦特和马力的单位来测量。
功率优化例行程序-适于使用所测量的电机功率作为性能量度标准来确定采矿流程的一组机器可读指令。
预定的-事先确定的。
预定的标准-事先确定的阈值。
优选的-与替代方案相比得以改善的。
流程-适于产生结果的一组行动。
处理器-用于执行一个或多个预定任务的装置和/或机器可读指令组。处理器可以包括硬件、固件、和/或软件的任一或组合。处理器可以使用机械的、气动的、液压的、电的、磁的、光的、信息的、化学的和/或生物的原理、信号、和/或输入来执行(多个)任务。在特定的实施例中，处理器可以通过以下方式对信息发生作用，即操纵、分析、修改、变换、传输信息以供可执行流程和/或信息装置使用，和/或把信息路由到输出装置。处理器可以作为中央处理单元、本地控制器、远程控制器、并行控制器、和/或分布式控制器等起作用。除非另行说明，处理器可以是通用装置，比如微控制器和/或微处理器，诸如加利福尼亚的Intel Corporation of Santa Clara制造的微处理器Pentium IV系列。在特定的实施例中，处理器可以是专用装置，比如已被设计用于以其硬件和/或固件实施这里所公开的实施例的至少一部分的专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)或现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)。
轮廓-表面的外形。
提示-建议和/或提醒。
提供-供应。
接近度传感器-适于探测与对象的距离的装置。
有关的-相关的。
相对的-相比较。
重新定位-从一个位置转移到另一位置。
远程-在明显不同的位置。
再现的-使人可觉察。比如数据、命令、文本、图形、音频、视频、动画、和/或超链接等都可以被再现。再现可以通过任何可视和/或音频设备，比如通过显示器、监控器、电气用纸(electric paper)、眼植入物(ocular implant)、扬声器、和/或耳蜗植入物(cochlearimplant)等。
复位-适于清除和/或改变阈值的控制。
响应的-对影响和/或刺激反应的。
例行程序-适于执行特定任务的一组机器可读指令。
保存-把数据保持在存储器装置中。
扫描-通过系统性检查所获得的信息。
扫描库-具有关于对土地表面的系统性检查和/或轮廓的信息的仓库。
扫描仪-适于系统性检查的装置。
扫描-系统性地检查。
排定-对执行工作的规划。
选择-挑选。
传感器-适于测量特性的装置。例如，传感器可以测量压力、温度、流、质量、热、光、声、湿度、近似度、方位、速度、振动、电压、电流、电容、电阻、电感、和/或电磁辐射等。
服务器-为其他所连接的信息装置通过网络提供某一服务的信息装置和/或软件。
组-相关的多个。
信令化-发送信号给。
声纳-是或者关于使用所传输的和反射的声波以致探测和/或找到对象的位置和/或测量至表面的距离的。
状态-关于装置和/或系统的描述特征的信息。例如，状态可以是开、关、和/或有错等。
存储-典型地在存储器中放置、容纳、和/或保持数据。
所存储的-在存储器中所放置的、容纳的、和/或保持的。
充分地-很大限度或程度地。
系统-机构、装置、数据、和/或指令的集合，该集合被设计用于实施一个或多个特定功能。
扭矩-作用于对象的力的力矩；在对象中环绕轴产生扭转和旋转的力的趋势的量度，等于从旋转轴到力的作用点的半径向量与力向量的向量积。相当于角加速度与对象惯性质量矩的乘积。
收发器-适于发射和/或接收信号的装置。
传递-从一个装置传输到另一装置。
发射-发送信号。信号可以比如通过有线或无线介质来发送。
用户-与信息装置连系(interface)的人。
用户界面-任何用于向用户再现信息和/或从用户请求信息的装置。用户界面包括文本的、图形的、音频、视频、动画、和/或触觉元素中的至少一个。文本元素例如可以通过打印机、监控器、显示器、投影仪等而被提供。图形元素比如可以通过监控器、显示器、投影仪等提供。图形元素例如可以通过监控器、显示器、投影仪和/或诸如光、标记、信号灯等可视指示装置来提供。音频元素例如可以通过扬声器、麦克风、和/或其他声音生成和/或接收装置来提供。视频元素或动画元素例如可以通过监控器、显示器、投影仪、和/或其他可视装置来提供。触觉元素例如可以通过非常低频的扬声器、振动器、触觉刺激器、触觉垫、仿真器、键盘、键区、鼠标、轨迹球、操纵杆、游戏手柄、操纵盘、触垫、触摸板、指向装置、和/或其他触觉装置等来提供。用户界面可以包括一个或多个文本元素，比如一个或多个字母、数字、符号等。用户界面可以包括一个或多个图形元素，比如图像、照片、绘图、图标、窗口、标题栏、面板、表(sheet)、标号、制图人(drawer)、矩阵、表格、格式(form)、日历、大纲视图、图文框、对话框、静态文本、文本框、列表、选取列表、弹出列表、下拉列表、菜单、工具栏、船坞(dock)、复选框、单选按钮、超链接、浏览器、按钮、控制器、调色板、预览面板、颜色轮盘(color wheel)、拨号盘、滑动块、滚动条、光标、状态条、分档器和/或进度指示器等。文本和/或图形元素可以用于对外观、背景颜色、背景样式、边框样式、边框厚度、前景颜色、字体、字形、字体大小、对齐方式、行间距、缩进、最大数据长度、确认、询问、光标类型、指示符类型、自动调整大小、定位、和或尺寸等进行选择、编程、调节、改变、指定等。用户界面可以包括一个或多个音频元素，比如音量控制、音调控制、速度控制、声音选择器和/或用于控制音频播放、速度、暂停、快进、回退等的一个或多个元素。用户界面可以包括一个或多个视频元素，比如控制视频播放、速度、暂停、快进、回退、放大、缩小、旋转、和/或倾斜等的元素。用户界面可以包括一个或多个动画元素，比如控制动画播放、暂停、快进、回退、放大、缩小、旋转、倾斜、颜色、强度、速度、频率、外观等的元素。用户界面可以包括一个或多个触觉元素，比如使用触觉刺激、力、压力、振动、运动、位移、温度等的元素。
验证-确定其可靠性，例如确定确定通信链接是否可操作。
值-被赋的或被计算的数字数量。
速度-速率。
无线-不需要使用连接发射器和接收器的线而发射信号的任何手段，比如无线电波、以任何频率的电磁信号、激光、微波等，但不包括纯粹的可视信令，比如旗语(semaphore)、烟信号、手语等。无线通信可以是通过多种协议中的任一的，比如蜂窝式CDMA、TDMA、GSM、GPRS、UMTS、W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA、802.11a、802.11b、802.11g、802.15.1、802.15.4、802.16、和/或蓝牙等。
无线发射器-适于在不使用线的情况下从源向目的地传输信号的装置。
详述特定的示例性实施例可以提供用于控制机械的方法。该方法可以包含多个行动，所述行动可以包括响应于表面扫描来确定表面轮廓。该方法可以包括从多个预定的轮廓中识别一个预定的轮廓，其中所识别的预定的轮廓是多个预定的轮廓对表面轮廓的最近匹配(closest match)。该方法可以包括根据所识别的预定的轮廓来确定机械流程。该方法可以包括通过机械来自动执行优选的机械流程。
特定的示例性实施例可以提供一种系统，该系统包含适于响应于表面扫描来确定表面轮廓的处理器。该处理器能够适于从多个预定的轮廓中识别一个预定的轮廓，其中所识别的预定的轮廓是多个预定的轮廓对表面轮廓的最近匹配。该处理器能够根据所识别的预定的轮廓来确定流程。该处理器能够适于向机械提供该流程。
图1示出了系统1000的示例性实施例的框图，该系统包含有自主机械，比如自主机械1100、自主机械1200、和自主机械1300。在关于挖掘的实施例中，自主机械1100、1200、1300可以包括挖掘机、锄耕机、前端装载机、采矿铲、和/或电采矿铲等。每个自主机械1100、1200、1300都可以包含有线通信接口、无线接收器和/或无线收发器。无线接收器可以适于从GPS卫星接收GPS信息。有线接口和/或无线收发器(transceiver)可以适于直接从多个机械、传感器、和/或信息装置和/或通过无线通信塔1500来发送和/或接收信息。
自主机械1100、1200、1300能够适于装载运输机械，诸如运输机械1400。运输机械1500可以是矿物燃料动力的采矿拖运卡车、电采矿托运卡车、轨道车、可弯曲输送列车、坑内破碎料斗(in pitcrushing hopper)、和/或具有开放式底盘挂车的卡车等。运输机械1400能够适于与自主机械1100、1200、1300直接和/或通过通信塔1500直接地和/或无线地通信。运输机械1400可以从信息装置(诸如信息装置1650)接收移动和行动的指令。
系统1000可以包括车辆1450，该车辆可能与自主机械1100、1200、1300的操作和/或维修有关。比如，车辆1450可能与负责监控自主机械1100、1200、1300性能的管理实体相关联。在特定的示例性实施例中，车辆1450可能与接收请求自主机械1100、1200、1300的维修行动的信息的维修实体相关联。在特定的示例性实施例中，车辆1450可以与负责监控自主机械1100、1200、1300的操作安全的制订规章的实体相关联。车辆1450可以配备无线接收器和/或收发器，并可以与自主机械1100、1200、1300进行通信耦合。
系统1000可以包括多个网络，比如网络1600、网络1700、网络1900、和网络1950。每个网络1600、1700、1900、1950都可以直接地和/或通过无线通信塔1500把信息装置通信耦合至自主机械1100、1200、1300。无线收发器1625可以把无线通信塔1500耦合到经由网络1600耦合的信息装置。
网络600可以包括多个通信耦合的信息装置，比如服务器1650。服务器1650能够适于接收、处理、和/或存储与自主机械1100、1200、1300有关的信息。网络1600可以通过服务器1675而被通信耦合到网络1700。服务器1675能够适于在经由网络1600、1700耦合的装置之间提供文件和/或信息共享服务。网络1700可以包括多个通信耦合的信息装置，比如信息装置1725。
网络1700可以通过防火墙1750而被通信耦合到网络1900和网络1950。防火墙1750能够适于限制对网络1600、1700的访问。防火墙1750可以包括硬件、固件、和/或软件。防火墙1750能够适于通过虚拟专用网络服务器1725来提供对网络1600、1700的访问。虚拟专用网络服务器1725能够适于对用户鉴权，并把至自主机械1100、1200、1300的通信耦合提供给已鉴权的用户(诸如信息装置1825、信息装置1925、和信息装置1975)。
虚拟专用网络服务器1725可以被通信耦合到因特网1800。因特网1800可以被通信耦合到信息装置1825和网络1900、1950。网络1900可以被通信耦合到信息装置1925。网络1975可以被通信耦合到信息装置1975。
图2示出了包含自主机械的系统2000的示例性实施例的框图，所述自主机械可以包括自主机械2100。机械2100可以通过一个或多个柴油机、汽油发动机、和/或电动机等供以动力。机械2100可以包括多个传感器，比如传感器2200、传感器2225、和传感器2250。传感器2200、2225、2250可以适于测量压力、温度、流量、质量、热、光、声、湿度、接近度、方位(position)、速度、振动、电压、电流、电容、电阻、电感、和/或电磁辐射等。传感器2200、2225、2250可以被通信耦合到在机械2100中所包含的信息装置2300、有线网络接口、和/或无线收发器2400。
信息装置2300可以包括用户界面2350和客户程序2325。在特定的示例性实施例中，信息装置2300可以适于提供、接收、和/或执行与机械2100有关的采掘例行程序。信息装置2300可以被通信耦合到存储器装置，其中该存储器装置适于存储与机械2100有关的程序和/或信息。
无线收发器2400可以通过无线收发器2500被通信耦合到网络2600。网络2600可以包括适于通过诸如电缆、电话线、电力线、光纤、无线电波、光束等各种有线线路或无线介质进行通信的信息装置。网络2600可以是公用的、专用的、线路交换的、分组交换的、无连接的、虚拟的、无线电、电话、POTS、非POTS、PSTN、非PSTN、蜂窝式、电缆、DSL、卫星、微波、双绞线、IEEE 802.03、以太网、令牌环(token ring)、局域、广域、IP、因特网、内联网、无线的、超宽带(UMB)、Wi-Fi、蓝牙、空中端口(Airport)、IEEE802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、X-10、和/或电力网络等和/或其任何等效。
网络2600可以被通信耦合到服务器2700，该服务器2700可以包括输入处理器2750和存储处理器2725。输入处理器2750能够适于接收并处理所接收的关于机械2100的信息。比如，输入处理器2750可以从传感器2200、2225、2250接收信息。存储处理器2725能够适于处理由服务器2700所接收的信息，并把信息存储在存储器装置(诸如存储器装置2775)中。存储处理器2725能够适于以与诸如Knowledge Builder、SQL Server、MySQL、Microsoft Access、Oracle、FileMaker、Excel、SYLK、ASCII、Sybase、XML、和/或DB2等数据存储标准兼容的格式来存储关于机械2100的信息。
存储器装置2775可以存储信息，比如自主机械数据库2785和自主机械例行程序2795。自主机械数据库2785可以包括多个采掘表面轮廓的数据库。多个采掘表面轮廓中的每一个都可以与采掘流程链接和/或关联。自主机械数据库2785可以包括采掘流程信息。采掘流程信息可以包含与由机械2100对材料挖掘的提取技术有关的启发式规则。采掘流程信息可以包含可替代的流程，该可替代的流程被选择用于与机械2100的材料提取(诸如采矿)相关的自适应学习算法。
自主机械例行程序2785可以包含以下例行程序中的一个或多个斜坡轮廓-能够适于扫描采掘表面的例行程序。该扫描可以与扫描库相比较以关联数据。该扫描可以确定斜坡轮廓；采掘轮廓-可以使用斜坡轮廓以搜索采掘库来识别多个预定的斜坡轮廓中的一个预定的斜坡轮廓的例行程序，其中所识别的预定的斜坡轮廓是多个预定的斜坡轮廓对采掘表面轮廓的最近匹配。所述多个斜坡轮廓可以被存储在采掘库中；采掘例行程序-可以基于采掘流程执行自动优化例行程序的流程。该采掘流程可以所识别的斜坡轮廓从采掘库中确定；重新分类例行程序-适于将已修改的采掘流程(包括调整)的结果与之前的采掘流程相比较的例行程序。如果所述已修改的采掘流程的结果更好，那么可以利用已修改的采掘流程来调整该库；装载卡车例行程序-适于从诸如卡车的运输车辆接收全球定位系统(GPS)信号、并计算和执行装载流程的例行程序。如果该运输车辆没有就位，那么可以发信号给该运输车辆以移动到正确的方位。当该卡车被装载之后，机械2100可以返回到采掘准备方位；混同例行程序-如果机械2100不能解决问题的任一部分，则适于向操作者发信号以请求手动引导和/或控制的例行程序；干扰例行程序-适于响应于与机械2100有关的被感测的干扰，指示机械2100移动到预定方位的例行程序；改变位置(Reposition)例行程序-适于指示机械2100移动并控制机械2100的移动的例行程序。特定的示例性实施例可以包括对向机械2100提供动力的电缆进行管理；故障例行程序-适于探测机械2100的问题的例行程序。该例行程序可以要么指示机械2100自身修复该问题，和/或要么发信号给协助实体来修复该问题；接收采掘指令-适于从中央控制装置来接收指令的例行程序，其中该指令是关于机械2100应采掘哪里以及要挖掘的铲斗是什么边界；界限例外轮廓(limit Exception profile)-适于根据机械2100的位置界限来修改和/或补偿采掘流程的例行程序；以及排定维修-适于根据所测量的与机械2100有关的事件来排定维修的例行程序。
网络2600可以包括信息装置2800。信息装置2800可以包括客户程序2860和用户界面2880。信息装置2800可以包括输入处理器2850和报告处理器2825。输入处理器2850能够适于接收来自传感器2200、2225、2250的关于机械2100的信息。报告处理器2825能够适于使用来自传感器2200、2225、2250的关于机械2100的信息来准备和提供报告。
图3示出了方法3000的示例性实施例的流程图。在行动3100可以初始化自主铲例行程序。自主铲例行程序能够适于自主地控制采矿铲(诸如电采矿铲)。
在行动3200处，自主铲例行程序可以加载采掘坐标、采掘库、采掘地形、采掘表面的视频表示、和/或采掘表面的声纳表示等。关于物理环境和采掘流程的信息可以适用于自主地控制所述铲。
在行动3300处，该铲可以根据由自主铲例行程序所确定的流程来重新定位。该铲可以以包括自动地调节给该铲提供动力的电缆的伸展长度的方式来重新定位。
在行动3400处，可以扫描采掘表面。该扫描可以包括确定要通过铲开采和/或提取的材料的蕴藏角度、一堆土地材料的颗粒尺寸分布、堆中的最大岩石、可能妨碍铲的行动的对象或者地形、和/或所述铲和/或与所述铲相关的运输机械的区域中的车辆。
在行动3500处，对采掘表面的扫描可以被用于从多个预定的斜坡轮廓中识别一个预定的斜坡轮廓。所识别的预定的斜坡轮廓可以是多个预定的斜坡轮廓对通过扫描所确定的采掘表面轮廓的最近匹配。基于这种识别，从多个铲采掘流程中选择第一铲采掘流程。
在行动3600处，该第一铲采掘流程可以被优化。优选的铲采掘流程可以通过确定第二铲采掘流程而被优化。第一铲采掘流程和第二铲采掘流程的结果可以被预测并被比较。根据这种比较可以选择优选的铲采掘流程。
在行动3700处，可以执行功率优化例行程序来优化装载。该功率优化例行程序可以测量与铲斗移动相关的功率，所述铲斗与铲相关联。该功率优化例行程序能够适于以最佳的方式用土地材料装填铲斗。最佳的方式可以考虑装填铲斗的土地材料的量、在装填铲斗中所使用的能量的量、和/或期望被放置到运输车辆中的材料的量。
在行动3800处，可以对采掘流程进行重新分类。执行优选的采掘流程所得到的结果可以与从可代替的采掘流程所得到的过去的结果相比较。如果优选的采掘流程的结果被改善，那么可以修改所存储的流程，这能够导致该铲的控制系统可以自适应学习并可以自适应改善性能。
在行动3900处，可以通过铲按照优选的铲采掘流程来装载运输车辆。
在行动3950处，可以输出与铲相关的数据。所输出的数据可以包括与优选的采掘流程有关的信息、与铲有关的生产信息、铲的被探测的问题、与铲有关的排定的维修、和/或与该铲的移动有关的记录等。
图4示出了包含自主机械4100的系统4000的示例性实施例的框图。自主机械4100可以包括电缆卷筒4150。电缆卷筒4150能够适于改变用于为操纵和移动机械4100的提供动力所使用的电缆的伸展长度。在特定的示例性实施例中，电缆卷筒4150可以被自动地控制，用以当机械4100被自动地重新定位时改变电缆的伸展长度。
自主机械4000可以包括多个传感器，诸如声纳扫描仪4200、光学扫描仪4225、接近度传感器4250、功率传感器4275、和机械位置界限传感器4275。声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225能够适于提供对机械4400的周围环境的扫描。比如，声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225能够适于确定机械4100可在其上采掘的采掘表面的轮廓。在特定的示例性实施例中，声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225可以用于探测和/或提供在机械4200附近的对象的轮廓。比如，声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225可以探测在机械4200附近的车辆(诸如运输车辆或服务车辆)的存在。
由声纳扫描仪4200和光学扫描仪所提供的信息可以利用诸如决策树、贝叶斯(Bayesian)网络、神经网络、高斯过程、独立分量分析、自组织映射、和/或支持向量机等图案分类(patternclassification)和/或识别算法来进行分析。这些算法可以有助于执行诸如图案识别、数据提取、分类、和/或过程建模等的任务。该算法能够适于对该算法所遇到的过去的和/或现有的结果进行响应而改善性能和/或改变其特性。该算法可以通过给其提供输入和相应所期望的输出的例子而被自适应训练。比如，该输入可能是与被探测的对象或轮廓的标识有关的多个传感器读数。该算法可以在先前发生故障之前使用综合的数据和/或提供与该部件有关的数据来进行训练。该算法能够应用于可以被认为是某一形式的图案识别的几乎任何问题。在特定的示例性实施例中，该算法可以以软件、固件、和/或硬件等来实施。
接近度传感器4250能够适于提供关于靠近机械4100的可能妨碍机械4100移动的对象的信息。比如，接近度传感器4250可以提供与对象的存在有关的信息，所述对象干扰机械4100所建议的重新定位。比如，大的岩石邻近机械4100的轨道而存在可能阻止机械4100越过这个大的岩石。
功率传感器4275能够适于提供与机械4100有关的所测量的电机功率和/或扭矩。比如，功率传感器4275能够适于提供用于在一个或多个方向上移动电采矿铲的铲斗的所测量的电机功率。由功率传感器4275所提供的信息可以由信息装置(诸如信息装置4300)使用，以确定和/或优化采掘流程。
机械位置界限传感器4275能够适用于探测机械4100的一个或多个部分的运动限度。在特定的示例性实施例中，机械位置界限传感器4275可以提供指示与机械4100相关的铲斗相对于物理对象的物理方位的信息。由机械位置界限传感器4275所提供的信息可以用于在执行采掘流程期间规划机械移动和重新定位。比如，机械位置界限传感器4275可以提供指示机械4100太靠近斜坡的一部分以致于不能从中移去材料的信息。在特定的示例性实施例中，机械位置界限传感器4275可以提供指示机械4100太远离斜坡的一部分以致于不能从中移去材料的信息。
信息装置4300可以包括用户界面4350、客户程序4325、和修理系统4350。用户对自主机械4100设计、操作、或检修故障可以通过用户界面4350来观察与机械4100有关的信息。客户程序4350能够适于提供关于和/或控制机械4100的信息。比如，客户程序4325能够适于确定要由机械4100执行的采掘流程。
修理系统4350能够适于自动修理在机械4100处所探测的故障。比如，电动机的变频驱动可能出故障。如果机械4100包含可切换的冗余的和/或备用的变频驱动，那么修理系统4350就能够适于自动切换到备用驱动。另一个例子是，可编程逻辑控制器处理器可能出故障。如果机械4100包含可切换的备用可编程逻辑控制器，那么修理系统4350就能够适于自动地切换到备用可编程逻辑控制器。
机械4100可以包含无线接收器4425。无线接收器4425能够适于从GPS卫星4450接收全球定位系统(GPS)信息。通过无线接收器4425所接收的GPS信息可以包含机械4100、采矿车辆、和/或运输车辆的位置。通过无线接收器4425所接收的信息能够适用于通过机械4100规划和/或执行采掘流程。
机械4100可以包括网络接口4400，该网络接口可以是有线的和/或无线的网络接口，其中所述网络接口能够适用于向和/或从通信耦合到网络4600的信息装置传输关于机械4100的信息。网络接口4400可以被通信耦合到网络4600。网络接口4400能够适于接收关于采掘表面的指令。网络接口4400能够适于接收关于要由机械4100移去的一矿袋(pocket)材料的指令。信息装置4300和/或服务器4700能够适于使用关于采掘表面的指令和/或关于该矿袋材料的指令以确定机械4100的采掘流程。
服务器4700可以通过网络4600而被通信耦合到机械4100。在特定的示例性实施例中，针对服务器4700所描述的功能可以通过在机械4100中所包含的信息装置4300来实施。服务器4700可以包括处理器4725，该处理器能够适于响应于对采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓。比如，通过图案识别算法，处理器4725可以对在通过声纳扫描仪4200和光学扫描仪4225扫描机械411的环境期间所探测的信息进行表征。关于轮廓的信息可以与其他所以存储的轮廓相比较。比如，处理器4275可以执行适于从多个预定的斜坡轮廓中识别一个预定的斜坡轮廓的指令，其中所述多个预定的斜坡轮廓可以被存储在存储器装置(诸如存储器装置4775)中。所识别的预定的斜坡轮廓可以是所述多个预定的斜坡轮廓中对采掘表面的轮廓的最近匹配。
处理器4725能够适于执行指令以根据所识别的预定的斜坡轮廓来确定机械4100的采掘流程。处理器4725能够适于在确定第一采掘流程中使用所接收的关于机械4100、运输车辆、和/或采矿车辆的GPS信息。
响应于所识别的预定的斜坡轮廓，处理器4725能够适于执行优化例行程序以确定第二采掘流程。处理器4725能够适于执行指令来比较第一采掘流程和第二采掘流程(和/或附加的采掘流程)以确定最佳的、改善的、和/或优选的采掘流程。处理器4725能够适于将采掘流程提供给机械4100。
存储器装置4775能够适于存储自主机械数据库4785和自主机械例行程序4795。比如，自主机械数据库4785可以包括所述多个预定的斜坡轮廓。在特定的示例性实施例中，自主机械数据库4785可以包括可由机械4100使用的多个采掘流程。当执行采矿流程以及测量结果时，可以依照自适应学习修改所述多个采掘流程。
自主机械例行程序4795可以包括有例行程序，以选择、优化、和/或修改与操作机械4100相关的流程。自主机械例行程序4795可以包括关于图2所讨论的任何自主机械例行程序2785。
网络4600可以被通信耦合到信息装置4800，该信息装置可以包括报告处理器4825、输入处理器4850、客户程序4860、和用户界面4880。信息装置4800可以由用户使用来从远程位置(remotelocation)监控和/或控制机械4100。在特定的示例性实施例中，信息装置4800可以为了监控和/或控制机械4100而从机械4100和/或服务器4700获得信息。
图5示出了方法5000的示例性实施例的流程图。在行动5100处，传感器数据可以被接收。传感器可以本地安装在机械上或远程安装。远程安装的传感器可以通过有线和/或无线收发器被通信耦合到该机械。传感器数据可以包括来自视频和/或声纳系统扫描的关于采掘表面的轮廓的信息。传感器数据可以包括关于与该机械有关的机械位置界限的信息。比如，传感器可能探测机械铲斗能够达到的限度，以确定该机械是否可以从当前的位置挖掘特定的巨石(boulder)。如果机械位置界限表明挖掘是不可能的，那么就可以提供指令以自动地重新定位该机械。
传感器数据可以包括采矿运输车辆相对于电采矿铲的位置。传感器数据可以包括与该机械有关的或来自采矿运输车辆的GPS信号，该GPS信号可以指示该机械、采矿车辆、和/或采矿运输车辆的位置。传感器数据可以包括关于干扰(例如由接近度探测器所探测到的干扰)的信息。
在行动5200处，可以识别斜坡轮廓。在特定的示例性实施例中，预定的斜坡轮廓可以从多个预定的斜坡轮廓中被识别。所识别的预定的斜坡轮廓可以是多个预定的斜坡轮廓对采掘表面的轮廓的最近匹配。
在行动5300处，第一采掘流程可以被确定。该第一采掘流程可以是基于所识别的预定的斜坡轮廓。该第一采掘流程可以响应于与材料移去有关的指令来确定。比如，指令可以关于采掘表面和/或要由该机械移动的一矿袋材料的特征(诸如边界)而被接收。比如，管理实体可以根据太低的矿石等级(grade)而建立要挖掘的一矿袋材料的边界。
不同的情况可能更期望交替的流程。比如，第一采掘流程对于移动邻近悬崖的一矿袋土地材料与不邻近悬崖的一个区域相比可能是不同的。另一例子是，对具有最大颗粒尺寸为六英寸的土地材料的采掘流程可能与具有最大颗粒尺寸为六十英寸的土地材料的采掘流程是不同的。该第一采掘流程可以包括用于由该机械装载运输车辆的流程。
在动作5400处，第二采掘流程可被确定。该第二采掘流程可以通过执行优化例行程序来确定，其中该优化例行程序的一部分可以试探性地或随机地改变与第一采掘流程有关的一个或多个参数的值。该优化例行程序可以使用任何多个响应表面(response surface)或专家系统推导算法以寻求用于采掘材料的最佳流程。于是，该优化流程可以使用和/或调用建模流程以预测第一采掘流程的和/或第二采掘流程的结果和/或性能。该优化例行程序可以通过将第一采掘流程的建模结果和/或性能与第二采掘流程的建模结果和/或性能进行比较来确定和/或选择优选的流程。
在特定的示例性实施例中，该优化例行程序可以自动地探测对象的干扰。该优化例行程序可以包括功率优化例行程序，该功率优化例行程序可以确定用于高效地装载运输车辆的流程。
在行动5500处，优选的流程可以被传输到该机械用以执行。在特定的示例性实施例中，该优选的流程可以在机械处在本地被确定，使得传输发生在该机械内。在特定的示例性实施例中，该流程可以从信息装置被传输该机械。
在行动5600处，该优选的流程可以在该机械处被执行。被执行的流程可以包括根据该优选的流程来装载运输车辆。如果运输车辆的位置被确定是非所要求的，那么特定的示例性实施例可以传送适于自动地将该运输车辆重新定位到所期望的位置的指令。
在特定的示例性实施例中，如果确定与该机械的控制有关的参数的值是无效的，那么可以提供指令给操作者来手动地控制该机械。该机械的手动控制可以继续，直到该参数的无效值的原因被隔离和/或被改正为止。
执行流程可以包括响应于这样做的程序性指令而自动地重新定位该机械。在特定的示例性实施例中，执行流程可以包括响应于对象对该机械的干扰的探测来自动地重新定位该机械。该机械的自动重新定位可以包括管理耦合到该机械的电缆。
执行流程可以包括探测该机械的故障。在特定的示例性实施例中，所探测的故障可以被自动修理。比如，有故障的部件可以使用可用的备用部件而被绕开。在特定的示例性实施例中，响应于在该机械中所探测到的故障可以向协助实体传输信号。在特定的示例性实施例中，响应于被探测的事件可以为该机械排定维修行动。该被探测的事件可以是故障、所测量的机械性能的降低、自上一所排定的维修以来所测量的时间周期、所探测的温度、所探测的振动、和/或所探测的压力等。
在行动5700处，性能数据可以关于优选流程的执行而被收集。传感器可以记录流程的行动和流程执行的结果。所述结果可以与预测和/或以前流程的结果相比较。
在行动5800处，流程可以被修改。流程结果可以作为程序性变化的结果来提供改善或没改善的指示。如果注意到改善，那么程序性规则可以被修改以把有益的改变结合进去。如果注意到没有改善或性能降低，那么流程和/或用于产生流程的规则可以被修改以避免导致未改善结果的程序性步骤的重复。
在行动5900处数据可以被输出。数据可以通过有线和/或无线传输从该机械被传送到至少一个信息装置。输出的数据可以由用户和/或信息装置来分析，以进一步理解和改善该机械的操作流程和/或性能。
图6示出了信息装置6000的示例性实施例的框图，该信息装置在特定的可操作实施例中可以包含例如图4的服务器4700、信息装置4300、和信息装置4800。信息装置600可以包括任何数量的公知部件，比如一个或多个网络接口6100、一个或多个处理器6200、一个或多个含有指令6400的存储器6300、一个或多个输入/输出(I/O)装置6500、和/或一个或多个耦合到I/O装置6500的用户界面6600等。
在特定的示例性实施例中，通过诸如图形用户界面的一个或多个用户界面6600，用户可以观察与适于采掘的机械有关的信息再现。比如，用户界面6600能够适于显示将自主机械与手动操作机械的生产率和/或工业标准进行比较的信息、显示用于该机械的自主操作的算法、显示与导致该机械的手动或部分手动控制的无效参数值有关的信息、和/或与该机械的操作和/或环境有关的视频显示等。
图7示出了包含自主机械7100的系统7000的示例性实施例的框图。自主机械7100可以通过有线链路被通信耦合到网络，和/或通过无线链路被通信耦合到通信塔7200。通信塔7200可以把自主机械7100通信耦合到处理器7300。在特定的示例性实施例中，自主机械7100可以被直接耦合到处理器7300。
系统7000可以包括视频传感器7400，该视频传感器可以直接和/或通过通信塔7200与处理器7300通信。视频传感器7400可以提供关于适用于由机械7400采掘的土地表面的采掘轮廓信息。视频传感器7400能够适于从多种透视图并为多种目的来提供与机械7100有关的图像。比如，视频传感器7400可以为基于人或机械的实体提供采矿的透视视图，以观察全部采矿操作和/或性能。视频传感器7400可以被安装在与机械7100相关的运输车辆上以便观察材料在该运输车辆上的材料装载。视频传感器7400可以被本地安装在机械7100上以便提供机械7100的或与机械7100相关的采掘表面的特定部分的视图。由视频传感器7400所收集的信息可以通过视频馈入界面(videofeed interface)7600被显示。由视频传感器7400所收集的信息可以为分析目的而通过图案识别算法被自动分析。
与机械7100的自主或半自主控制有关的信息可以通过控制屏幕7500被观察。响应于由机械7100所探测的无效值，操作者可以通过混同模式控制(confusion mode control)7700来对机械7100采取全部或部分的控制。操作者可以或者本地或者远程地控制机械7100。
图8示出了用于一个基本机械循环的方法8000的示例性实施例的流程图。在行动8100处，三维采掘计划被接收，其中该三维采掘计划可以包括关于机械的采掘行动的指令。该三维采掘计划可以从外部实体(诸如工程实体)接收。在行动8200处，可以关于诸如铲的机械是否处于适当的方位而进行确定。
如果该铲处于适当的方位，那么就可以执行行动8300。在行动8300处，采掘计划可以通过信息装置被公式化(formulate)。在行动8400处，该采掘计划可以被执行。在行动8500处，可以确定该采掘计划是否结束。如果该采掘计划还没有完成，那么可以重复行动8400。如果该采掘计划结束，那么可以进行行动8600。在行动8600处，可以通过该机械请求新的采掘计划。
如果该铲在行动8200处没有处于适当的方位，那么可以进行行动8700。在行动8700处，该机械可以被推进到适当的方位。在行动8800处，可以进行对采掘表面的扫描。
图9示出了用于利用机械装载运输车辆的方法9000的示例性实施例的流程图。在行动9100处，可以接收该运输车辆的三维坐标。在行动9200处，可以定义流程来将土地材料的装载量(load)摆动到该运输车辆上。在行动9300处，该机械可以转向斜坡并缩拢。在缩拢过程中，该机械的铲斗可以被放置于一个方位以采掘下一铲斗的土地材料。在行动9400处，该机械可以采掘材料以至少部分地填充该机械的铲斗。在行动9500处，可以确定该机械是否应当被停止工作。如果不是，那么行动从行动9100处重新开始。
图10示出了用于把一铲斗土地材料从机械摆动到运输车辆的方法10000的示例性实施例的流程图。在行动10100处，运输车辆(诸如卡车)的坐标可以被机械接收和/或被发送至该机械。在行动10200处，可以从上一次采掘中解析出性能曲线。该性能曲线可以包括关于所用功率的信息和在上一次采掘期间所采掘的材料的量。该性能曲线可以用于修改该机械的采掘流程以改善能量效率。
在行动10300处，可以计算角度。该角度可以提供与该机械应当何时应用制动器以减慢和/或停止将该机械的铲斗放置到运输车辆的运输空腔(cavity)之上的方位的摆动运动相关的信息。最佳的铲斗高度可以被计算以适当地定位该铲斗。
在行动10400处，该铲斗可以被升到预置的高度。在行动10500处，电机控制器可以被指示以将该铲斗摆动到制动点。在行动10700处，可以应用这种制动器以使该铲斗摆动到指示运输车辆的运输腔的坐标。在行动10600处，可以执行斜坡扫描。在行动10800处，可以关于该斜坡扫描来确定“指纹图案(fingerprint pattern)”。该“指纹图案”可以是该斜坡扫描的表征。在行动10900处，可以进行库匹配，其中可以找到一个所识别的轮廓，该所识别的轮廓是从斜坡扫描所确定的轮廓堆多个预定的轮廓的最近匹配。
图11示出了与方法10000有关的方法11000的示例性实施例的流程图。方法11000是方法10000的延续。在行动11100处，可以确定一铲斗土地材料是否是被放置在该运输车辆中的第一铲斗。如果该斗是被放置在该运输车辆中的第一铲斗，那么该机械可以执行软装填例行程序(soft fill routine)。该软装填例行程序可涉及在铲斗和运输车辆的腔之间的较短的距离。在特定的示例性实施例中，该铲斗可以比在该运输车辆的运输腔中已存在额外的土地材料的情况下更缓慢地被清空。如果该铲斗的土地材料不是被放置在运输车辆中的第一铲斗，那么在行动11300处可以执行正常装填例行程序。当在该运输车辆的腔中一底盘的材料充当该运输车辆的至少部分防护表面以防止损坏该运输车辆时，正常装填例行程序可以是合适的。
图12示出了用于准备采掘行动的方法12000的示例性实施例的流程图。在行动12100处，可以确定采掘计划是否需要推进或重新定位机械。如果需要推进，那么控制转移到图14的方法14000。如果不需要推进，那么在行动12200处确定采掘表面的轮廓是否基本上与多个预定的斜坡轮廓中的所识别的预定的斜坡轮廓匹配。如果发现不匹配，那么在行动12300处执行混同例行程序。该混同例行程序适于为该机械提供至少部分的操作者控制。
如果在行动12200处发现匹配，那么在行动12400处可以为一般采掘轮廓设定标记。在行动12500处，可以根据所识别的预定的斜坡轮廓来加载采掘参数。采掘参数可以构成采掘流程。比如，如果该运输车辆不能容纳材料的一满铲斗装载，那么采掘流程可以使用较快的部分装载循环来装填该运输车辆。在行动12600处，可以根据该采掘计划来加载采掘修改参数。然后控制转移到图13的方法13000。
图13示出了与方法12000有关的方法13000的示例性实施例的流程图。在行动13100处，可以根据命令轮廓(command profile)来加载性能参数。例如，流程可以在发展采掘流程中来考虑能量曲线，以试图使采掘操作中的单位能量消耗水平最小化。
图14示出了与方法12000有关的方法14000的示例性实施例的流程图。在行动14100处，可以执行推进例行程序以重新定位该机械。在行动14200处，可以确定采掘区域是否已经被扫描。如果该采掘区域已经被扫描，那么控制可以返回到图12的行动12200。如果该采掘区域还没有被扫描，那么在行动14300处可以对该采掘区域进行扫描。然后控制可以返回到图12的行动12200。
图15示出了用于缩拢机械的方法15000的示例性实施例的流程图。在行动15100处，可以从循环计划中获得新的采掘循环坐标。在行动15200处，可以计算摆动角度制动点。在行动15400处，推进与该机械相关的铲斗的电机可以摆动到该摆动角度制动点。在行动15600处，该铲斗可以通过制动器而被停止。在行动15700处，该铲斗可以被缩拢以准备采掘下一铲斗的土地材料。
在行动15300处，可以计算开始确认扫描的角度。在行动15500处，可以执行确认扫描。该确认扫描可以包括采掘表面的轮廓。在行动15800处，可以进行“指纹确认”扫描。可以进行该“指纹确认”扫描用以确认采掘轮廓和/或采掘流程的有效性。在行动15900处，可以确定扫描是否已经被确认。如果该扫描已经被确认，那么方法1500可以结束。如果该扫描没有被确认，那么控制可以转移到图16的方法16000。
图16示出了与方法15000有关的方法16000的示例性实施例的流程图。在行动16100处，可以执行详细的扫描解析(scanresolution)。在行动16200处，可以确定该详细的扫描是否已经被解析。如果该详细的扫描已经被解析，那么流程15000就结束。如果该详细的扫描还没有被解析，那么在行动16300处可以确定该斜坡是否是不稳定的。如果该斜坡是不稳定的，那么在行动16400处可以运行不稳定性例行程序。然后控制可以返回到行动16200。如果该斜坡被确定不是不稳定的，那么在行动16500处可以执行混同流程。该混同例行程序能够适于请求该机械的至少部分控制给操作者。
图17示出了用于利用机械来采掘斜坡的方法17000的示例性实施例的流程图。在行动17100处，性能记录器可以被开启。该性能记录器可以记录与采掘斜坡有关的行动用于自适应学习和改善采矿流程的目的。在行动17200处，可以接近经受采掘的斜坡的接触点。在行动17300处，该机械可以等待以探测与该斜坡的接触。在行动17400处，可以确定在计算界限内是否已发生与该斜坡的接触。如果在计算界限内还没有接触，那么在行动17700处可以调整采掘轮廓和/或流程。然后控制返回到行动17500。如果在计算界限内已经发生与该斜坡的接触，那么在行动17500处可以启动Simo采掘(Simodig)流程。该Simo采掘流程能够适于自主地采掘该斜坡。在行动17600处，可以根据该轮廓和/或采掘流程来执行材料聚集。然后控制转移到方法18000。
图18示出了与方法17000有关的方法18000的示例性实施例的流程图。在行动18100处，可以确定是否已经对该Simo采掘流程进行了修正。如果已经进行了修正，那么在行动18400处与性能相比的修正可以被评估。在行动18500处，可以确定性能偏差是否大得足以改变该轮廓和/或采掘流程。如果这种偏差足够大，那么在行动18600处新的轮廓可以被加到采掘库中，并方法18000可以结束。
如果在行动18500处偏差不足够大，那么控制可以返回到行动18200。如果在行动18100处不存在Simo采掘修正，那么在行动18200处尝试计数器(try counter)可以被递增。在行动18300处，轮廓置信度计数器(profile confidence counter)可以被递增。
对于本领域技术人员而言通过阅读特定的示例性实施例的上述详细描述和附图还将容易地领悟出其他的实施例。应当理解的是许多变型、修改、和附加实施例是可能的，并从而所有这些变型、修改、和附加实施例应被认为处于本申请的精神和范畴内。例如，不管本申请的任何部分(比如标题、领域、背景、发明内容、摘要、附图等)的内容，除非比如通过明确的定义另有清楚说明是相反的，否则不要求在这里的任一权利要求中(或对其要求优先权的任何申请的任一权利要求中)包含任何特定描述的或示出的特征、功能、行动、或元素、任何特定的行动序列、或任何特定的元素的相互关系。而且，任何行动都可以被重复，任何行动都可以由多个实体来执行，和/或任何元素都可以被复制。并且，任何行动或元素都可以被排除，行动序列可以变化，和/或元素的相互关系可以变化。因此，说明书和附图应被认作是性质上的解释，而不是作为限制。而且，当这里对任何数目或范围进行描述时，除非另有清楚说明，否则所述数目或范围是近似的。当这里对任何范围进行描述时，除非另有清楚说明，否则该范围包括其中的所有值和其中所有的子范围。在这里已经作为引用而被结合的任何资料(比如美国专利、美国专利申请、书、文章等)中的信息仅仅结合引用到以下限度，即在这种信息与这里所阐明的其他声明和附图之间不存在冲突。如果发生这种冲突，包括将会放弃这里的任何无效的权利要求的冲突或寻求对其的优先权，那么在如此结合引用的材料中的任何这种冲突信息尤其在这里不作为引用被结合。
权利要求
1.用于控制电采矿铲的系统，包括处理器，其适于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓；从多个预定的斜坡轮廓中识别一个预定的斜坡轮廓，所识别的预定的斜坡轮廓是所述多个预定的斜坡轮廓对所述采掘表面的轮廓的最近匹配；根据所识别的预定的斜坡轮廓来确定第一电采矿铲采掘流程；执行优化例行程序以确定第二电采矿铲采掘流程；把所述第一电采矿铲采掘流程与所述第二电采矿铲采掘流程相比较以确定优选的电采矿铲采掘流程；以及将所述优选的电采矿铲采掘流程提供给电采矿铲。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括适于获得所述采掘表面的扫描的声纳扫描仪。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括适于获得所述采掘表面的扫描的光学扫描仪。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括适于接收关于所述电采矿铲的全球定位系统(GPS)信息的接收器，所述接收器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所接收的GPS信息来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括适于接收关于与所述电采矿铲相关的采矿运输车辆的全球定位系统(GPS)信息的接收器，所述接收器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所接收的GPS信息来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括适于接收关于与所述电采矿铲相关的采矿车辆的全球定位系统(GPS)信息的接收器，所述接收器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所接收的GPS信息来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括适于存储所述多个预定的斜坡轮廓的存储器装置，所述存储器装置适于被通信耦合到所述处理器。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括所述电采矿铲，其中所述电采矿铲适于与所述处理器通信耦合。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述电采矿铲相关的采矿运输车辆，所述采矿运输车辆适于被通信耦合到所述处理器。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括适于测量与所述电采矿铲相关的功率的功率测量子系统，所述功率测量子系统适于将所测量的功率传递给所述处理器，所述处理器适于使用所测量的功率来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括适于和与所述电采矿铲相关的采矿运输车辆进行无线通信的收发器，所述收发器适于被通信耦合到所述处理器。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括适于探测对象对所述电采矿铲的干扰的接近度传感器，所述接近度传感器适于被通信耦合到所述处理器。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括适于在重新定位所述电采矿铲期间自动地改变耦合到所述电采矿铲的电缆的伸展长度的电缆卷筒，所述电缆卷筒适于被通过所述处理器所提供的流程控制。
14.根据权利要求1所述的系统，还包括适于响应于来自所述处理器的信号来自动地绕开所述电采矿铲的失效部件的故障修复系统。
15.根据权利要求1所述的系统，还包括适于响应于在所述电采矿铲中被探测到的故障来用信号通知协助实体的无线收发器，所述处理器适于提供所述被探测到的故障的通知。
16.根据权利要求1所述的系统，还包括适于接收关于所述采掘表面的指令的无线收发器，所述无线收发器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所述指令来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
17.根据权利要求1所述的系统，还包括适于接收关于要由所述电采矿铲移去的一矿袋材料的指令的无线收发器，所述无线收发器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所述指令来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括适于确定所述电采矿铲的机械位置界限的传感器，所述传感器被通信耦合到所述处理器，所述处理器适于使用所述机械位置界限来确定所述第一电采矿铲采掘流程。
19.用于控制电采矿铲的系统，包括处理器，适于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓；从多个预定的斜坡轮廓中识别一个预定的斜坡轮廓，所识别的预定的斜坡轮廓是所述多个预定的斜坡轮廓对所述挖掘表面的轮廓的最近匹配；根据所识别的预定的斜坡轮廓来确定第一电采矿铲采掘流程；执行优化例行程序以确定第二电采矿铲采掘流程；把所述第一电采矿铲采掘流程与所述第二电采矿铲采掘流程相比较以确定优选的电采矿铲采掘流程；以及在电采矿铲上执行所述优选的电采矿铲采掘流程。
20.用于控制电采矿铲的系统，包括处理器，适于响应于采掘表面的扫描来确定采掘表面的轮廓；从多个预定的斜坡轮廓中识别一个预定的斜坡轮廓，所识别的预定的斜坡轮廓是所述多个预定的斜坡轮廓对所述采掘表面的轮廓的最近匹配；根据所识别的预定的斜坡轮廓来确定第一电采矿铲采掘流程；执行优化例行程序以确定第二电采矿铲采掘流程；把所述第一电采矿铲采掘流程与所述第二电采矿铲采掘流程相比较以确定优选的电采矿铲采掘流程；以及将所述优选的电采矿铲采掘流程无线传输给电采矿铲。
全文摘要
系统包含适于响应于表面扫描来确定表面轮廓的处理器(2750，2725)。该处理器适于从多个预定的轮廓中识别一个预定的轮廓，该所识别的预定的轮廓与表面轮廓相匹配。该预定的轮廓适于根据所识别的预定的轮廓来确定采掘流程。该处理器适于执行优化例行程序并确定第二采掘流程。将第一与第二流程相比较，该处理器将优选的采掘流程提供给采矿铲(1100，1200，1300)。
文档编号E02F3/43GK101057043SQ200580038198
公开日2007年10月17日 申请日期2005年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者K·福雷姆 申请人:西门子能量及自动化公司