沿路径或轨道控制挖掘配件制造技术

本发明专利技术涉及沿路径或轨道控制挖掘配件。一种工业机械，包括：部件，配置为控制所述部件的一个或多个致动器，配置为产生对应于所述部件的第一期望运动的第一信号和对应于所述部件的第二期望运动的第二信号的输入装置，和控制器。所述控制器被配置成：接收第一信号；确定第一目标矢量；确定第一组控制信号，该第一组控制信号涉及第一期望运动；提供所述第一组控制信号给一个或多个致动器。所述控制器还被配置成接收第二信号；确定第二目标矢量；基于所述第一目标矢量及第二目标矢量确定第二组控制信号，该第二组控制信号涉及第二期望运动；和提供所述第二组控制信号给所述一个或多个致动器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沿路径或轨道控制挖掘配件。
技术介绍
工业机械(例如电挖掘铲机)由操作员控制，其向工业机械的“关节”发出运动参照的指令。提升致动器、挖掘致动器以及摆动致动器可被认为是工业机械的主要移动“关节”。为了使得工业机械的部件(例如，工业机械的末端执行器或挖掘配件，比如包括铲斗、铲斗刀口等)按照特定路径或轨道移动，操作员必须向这些关节施加具体而准确的指令。准确地和精确地完成一些动作，例如保持水平线，对于操作员而言是非常困难的。例如，越要对工业机械的挖掘配件进行准确的控制，操作员就越难以为期望的路径或轨道提供必需的输入指令以达到位置和速度目标。例如，一些应用领域(诸如制造机器人)使用超大马达来对机械臂进行精确的位置和速度控制。这种方式不能用于工业机械中，因为在工业机械中马达的能力不具有相同类型的高架以及缩放的控制权(例如，马达大小相比于机械大小)。因此，制造机器人时所使用的控制方案的类型不能转化到并且不能应用于工业机械中(例如，挖掘电铲、索铲等)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种控制系统和方法，该控制系统和方法可准确地并且精确地控制工业机械的部件或末端执行器(endeffector)。该控制系统能处理工业机械的大惯量、部件的位置蠕变，以及工业机械致动机构(例如，马达、液压装置等)的速度和扭矩的限制。本专利技术将操作员的输入(例如，通过操纵杆)转化为路径或轨道目标。在维持运动的速度和准确性的同时，生成或更新目标矢量，控制器将末端执行器定位于目标矢量上。控制器将操作员的指令转化为不同的形式(例如，Z轴速度，X轴速度，等等)，计算期望的路径或轨道，更新目标矢量，沿着所计算的路径控制工业机械的部件，同时补偿位置蠕变、阻力、新的操作指令等。对于操作员的每个输入，通过更新目标矢量而不是计算新的目标矢量，从而在无需超大马达(即，其用于相当小的机器人应用中)的情况下，可以实现对工业机械的部件或末端执行器的精确位置和速度控制。在一个实施例中，本专利技术提供了一种用于控制工业机械部件的运动的方法，该方法包括：从输入装置接收对应于所述部件的第一期望运动的第一信号；通过控制器基于所述第一信号确定第一目标矢量；通过所述控制器基于所述第一目标矢量确定第一组控制信号，该第一组控制信号涉及所述部件的第一期望运动；提供所述第一组控制信号给一个或多个致动器，以基于所述第一目标矢量控制工业机械的所述部件。该方法还包括：从输入装置接收对应于所述部件的第二期望运动的第二信号；通过所述控制器基于所述第二信号确定第二目标矢量；通过所述控制器基于所述第一目标矢量及第二目标矢量确定第二组控制信号，该第二组控制信号涉及所述部件的第二期望运动；和提供所述第二组控制信号给所述一个或多个致动器，以基于所述第二目标矢量控制工业机械的所述部件。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种工业机械。该工业机械包括：部件；配置为控制所述部件的一个或多个致动器；配置为产生对应于所述部件的第一期望运动的第一信号和对应于所述部件的第二期望运动的第二信号的输入装置；和包括处理器和存储器的控制器。所述控制器被配置为：接收第一信号；基于所述第一信号确定第一目标矢量；基于所述第一目标矢量确定第一组控制信号，该第一组控制信号涉及所述部件的第一期望运动；提供所述第一组控制信号给一个或多个致动器，以基于所述第一目标矢量控制工业机械的所述部件。所示控制器还被配置为：接收第二信号；基于所述第二信号确定第二目标矢量；基于所述第一目标矢量及第二目标矢量确定第二组控制信号，该第二组控制信号涉及所述部件的第二期望运动；和提供所述第二组控制信号给所述一个或多个致动器，以基于所述第二目标矢量控制工业机械的所述部件。在对本专利技术的任何实施例进行详细解释之前，应当理解，本专利技术并不限于应用于下面的描述或附图中示出的构造和部件安排。本专利技术可用于其他实施例中，并且可采样各种方法实现或实施。并且，应当理解，本文使用的词语和术语为用于描述的目的，不应被认为是限制性的。这里使用“包括”、“包含”或“具有”以及它们的各种变化旨在包含它们之后的所列出的项目和它们的等效，以及额外的项目。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广义地使用，包括直接或间接的安装、连接和耦接。进一步地，“连接”和“耦接”不限于物理的或机械的连接或耦接，可包括电气的直接或间接的连接或耦接。并且，电子通信和通知可采样任何一支的方式执行，包括直接连接、无线连接，等等。应当指出，多个基于硬件和软件的设备，以及多个不同结构的部件，可以用于实施本专利技术。进一步地，以及正如在后续的段落中将要描述的，图中示出的特定的配置打算用于对本专利技术的实施例进行示例。然而，其他可替换的配置也是可能的。除非特别说明，术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”可互换。术语“处理器”、“中央处理单元”或“CPU”用于标识执行具体功能的单元，可以理解，除非特别说明，那些函数可由单个处理器或组织成任意形式的多个处理器执行，这些形式包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算配置。通过考虑详细描述和附图，本专利技术的其他方面将变得很明显。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的工业机械。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的图1的工业机械的控制系统。图3示出了根据本专利技术的另一实施例的图1的工业机械的控制系统。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的矢量控制系统。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的矢量控制。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的关节控制模块。图7示出了根据本专利技术的一个实施例的矢量控制系统。图8示出了根据本专利技术的一个实施例的矢量控制。具体实施方式本文所述的专利技术涉及控制工业机械的部件或端点(endpoint)的运动。与使用操作员指令以控制关节(例如，提升、挖掘、摆动)速度达到用户指定值所不同的是，本专利技术使用操作员指令以产生用于工业机械的部件或端点的目标速度矢量。操作员输入值被转换为目标速度矢量以用于工业机械的部件或端点。目标速度矢量用于为关节产生驱动值或速度从而使得用于关节的驱动值或速度被映射以得到该部件或端点的期望速度矢量。从操作员接收到后续指令时，基于来自操作员的新指令，之前的目标速度矢量被更新。这样，该部件或端点的目标速度矢量为持续的矢量，其基于来自操作员的指令被连续地更新。这种技术提高了准确地沿着期望路径或轨道控制工业机械的部件或端点的运动的能力。虽然本文所描述的专利技术能够应用到各种工业机械(例如绳铲、索铲、AC机械、DC机械、油压机等)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制工业机械的部件的运动的方法，该方法包括：从输入装置接收对应于所述部件的第一期望运动的第一信号；通过控制器基于所述第一信号确定第一目标矢量；通过所述控制器基于所述第一目标矢量确定第一组控制信号，该第一组控制信号涉及所述部件的第一期望运动；提供所述第一组控制信号给一个或多个致动器，以基于所述第一目标矢量控制工业机械的所述部件；从输入装置接收对应于所述部件的第二期望运动的第二信号；通过所述控制器基于所述第二信号确定第二目标矢量；通过所述控制器基于所述第一目标矢量及第二目标矢量确定第二组控制信号，该第二组控制信号涉及所述部件的第二期望运动；和提供所述第二组控制信号给所述一个或多个致动器，以基于所述第二目标矢量控制工业机械的所述部件。

【技术特征摘要】
2015.01.06 US 14/590,7301.一种用于控制工业机械的部件的运动的方法，该方法包括：
从输入装置接收对应于所述部件的第一期望运动的第一信号；
通过控制器基于所述第一信号确定第一目标矢量；
通过所述控制器基于所述第一目标矢量确定第一组控制信号，该第一组控制信号
涉及所述部件的第一期望运动；
提供所述第一组控制信号给一个或多个致动器，以基于所述第一目标矢量控制工
业机械的所述部件；
从输入装置接收对应于所述部件的第二期望运动的第二信号；
通过所述控制器基于所述第二信号确定第二目标矢量；
通过所述控制器基于所述第一目标矢量及第二目标矢量确定第二组控制信号，该
第二组控制信号涉及所述部件的第二期望运动；和
提供所述第二组控制信号给所述一个或多个致动器，以基于所述第二目标矢量控
制工业机械的所述部件。
2.如权利要求1所述的方法，其中工业机械的所述部件是铲斗。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述工业机械是电绳铲。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一目标矢量使用所述第二目标矢量进行
更新，以确定所述第二组控制信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一目标矢量基于所述第一目标矢量和第
二目标矢量之间的方向变化进行更新。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二组控制信号是通过雅可比反函数确定
的。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述雅可比反函数将所述一个或多个致动器的
速度映射为所述部件的端点速度。
8.如权利要求4所述的方法，其中所述第一目标矢量基于所述第一目标矢量和第
二目标矢量之间的大小变化进行更新。
9.如权利要求4所述的方法，其中所述第一目标矢量基于所述第一目标矢量和第
二目标矢量之间的位置误差进行更新。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述第二组控制信号将所述一个或多个致动
器的速度映射为所述部件的端点速度。
11.一种工业机械，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·P·泰勒，B·J·斯拉博赫，
申请(专利权)人：哈尼斯菲格技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US