用于挖掘机的碰撞探测和减缓系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及用于探测碰撞的系统和方法。一种系统包括处理器，其被配置为接收来自于安装在挖掘机上的至少一个传感器的数据，基于该数据识别多个平面，确定多个平面是否被安置在与拖运卡车有关的预定结构中，以识别多个平面是否表示拖运卡车。该处理器进一步被配置为接收挖掘机的铲斗的当前位置和移动的当前方向，且基于多个平面、当前位置和当前移动的方向，确定在铲斗和所识别的拖运卡车之间碰撞是否是可能的，且不从拖运卡车接收任何信息。如果碰撞是可能的，则该处理器被配置为警告挖掘机的操作者，且可选择地，增加铲斗的移动。

【技术实现步骤摘要】
用于挖掘机的碰撞探测和减缓系统及其方法相关申请本申请要求申请日为2012年3月29日的美国临时专利NO.61/617,516和申请日为2013年2月11日的美国临时专利NO.61/763,229的优先权，其公开的全部内容通过引用在此合并。
本专利技术的实施例涉及探测在工业机械，例如电力绳索或动力挖掘机、以及探测到的位于工业机械附近的物理对象之间的碰撞。
技术介绍
工业机械、例如电力绳索或动力挖掘机、索斗铲等，用于执行挖掘操作，以从例如矿堆搬运物料。操作者在挖掘操作期间控制绳索挖掘机以向挖掘机装载物料。操作者从铲斗向拖运卡车内堆放物料。在堆放物料之后，挖掘循环继续并且操作者回转铲斗回到矿堆以执行另外的挖掘。当挖掘机移动时，重要的是要有清晰的回转路径以避免与其它对象的撞击。例如，铲斗在回转路径上可能撞击拖运卡车或其它设备。铲斗还可能撞击矿堆、地面、挖掘机的其它部件、和/或位于挖掘机周围的其它对象。该撞击，特别是如果强烈的话，则可能导致对铲斗和被撞击对象的破坏。此外，该撞击可能导致对挖掘机其它部件的破坏。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施例提供了用于探测和减缓挖掘机碰撞的系统和方法。为了探测碰撞，该系统和方法探测挖掘机周围区域内的对象。在探测到对象之后，该系统和方法可以选择地增加对挖掘机的控制以减缓与探测到的对象的可能碰撞的影响。当减缓碰撞时，该系统和方法可以使用听觉、视觉和/或其它触觉反馈来向挖掘机操作者提供警告。特别地，本专利技术的一个实施例提供了一种用于探测碰撞的系统。该系统包括至少一个处理器。该至少一个处理器被配置为接收来自于与挖掘机周围区域有关的安装在挖掘机上的至少一个传感器的数据，基于所述数据识别多个平面，且确定多个平面是否被安置在与拖运卡车有关的预定结构中。如果该多个平面被安置在预定结构中，则该至少一个处理器被配置为识别作为表示拖运卡车的多个平面。该至少一个处理器进一步被配置为接收挖掘机的铲斗的当前位置和当前移动方向，且基于多个平面、当前位置和当前移动方向确定在铲斗和所识别的拖运卡车之间的碰撞是否是可能的，而不从拖运卡车接收任何信息。如果碰撞是可能的，则该至少一个处理器被配置为警告挖掘机的操作者。本专利技术的另一个实施例提供了一种探测在工业机械和位于工业机械周围的至少一个物理对象之间的碰撞的方法。该方法包括，在至少一个处理器处，接收来自于安装在工业机械上的至少一个传感器的数据，其中，该传感器收集关于工业机械周围至少一部分的数据。该方法进一步包括，在至少一个处理器处，基于所述数据识别多个平面，且在至少一个处理器处，确定多个平面是否被安置在与预定物理对象相关的预定结构中。此外，该方法包括，如果多个平面被安置在预定结构中，则在至少一个处理器处，识别作为表示该预定物理对象的多个平面。此外，该方法包括，在至少一个处理器处，接收工业机械的至少一个可移动部件的当前位置和当前移动方向，以及，在至少一个处理器处，基于多个平面、当前位置以及当前移动方向确定在至少一个可移动部件和所识别的预定物理对象之间的碰撞是否是可能的。该方法也包括，如果碰撞是可能的，则警告工业机械的操作者。通过考虑详细描述和图，本专利技术的其它方面将变得清晰。附图说明本专利或申请文件包括至少一个彩色的图。具有彩色图的本专利或专利申请公开的副本将基于要求和所需费用的支付而提供。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的工业机械和拖运卡车。图2示出了用于图1的工业机械的控制器。图3是示出了由图2的控制器执行的探测对象的方法的流程图。图4示出了由图2的控制器探测的示例性平面。图5示出了基于图4的平面、由图2的控制器限定的示例性排除体积。图6示出了在工业机械附近捕获的图像。图7示出了基于图6的图像的工业机械的顶视图。图8示出了添加有由图2的控制器探测的平面的图7的顶视图。图9示出了由图2的控制器执行的减缓碰撞的方法的流程图。图10示出了根据本专利技术另一个实施例的工业机械的控制器。具体实施方式在详细描述本专利技术的任一实施例之前，可以理解的是，本专利技术的应用并不限于在后面的说明中详细描述或在后面的图中示出的结构的细节和部件的布置。本专利技术能够有其它实施例和以多种方式实行或执行。同样，可以理解的是，这里使用的措辞和术语是用于描述的目的且并不被视为限制性的。在此，使用“包括”、“包含”或“具有”及其变形意味着包括在下文中列出的项目及其等价物以及其它项目。术语“安装”、“连接”和“联结”被广泛使用，且包括直接和间接安装、连接和联结。此外，“连接”和“联结”并不限于物理或机械连接或联结，并且可以包括电力连接或联结，无论直接或间接地。同样，电力通讯和通知可以使用任何已知的方式执行，包括直接连接、无线连接等等。还应注意的是，可以使用基于装置的多个硬件和软件、以及多个不同的结构部件来实施本专利技术。此外，可以理解的是，本专利技术的实施例可以包括硬件、软件、和电子部件或模块，基于讨论的目的，其可以被示出或描述为部件的主体在硬件中被单独地实施。然而，本领域普通技术人员，以及基于阅读这一详细描述，将认识到，在至少一个实施例中，基于本专利技术的多个方面的电子可以在软件中实施(例如，存储在非暂存计算机可读介质中)，该软件由一个或多个处理器执行。这样，可以注意到的是，基于装置多个硬件和软件、以及多个不同的结构部件可以用于实施本专利技术。此外，且正如在后面的段落中的描述，在图中示出的特定机械结构意图例证本专利技术的实施例，并且其它替代机械结构是可能的。例如，在说明书中描述的“控制器”可以包括标准处理部件，例如一个或多个处理器、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口、以及连接部件的各种连接(例如，系统总线)。图1描绘了示例性的绳索挖掘机100。该绳索挖掘机100包括履带105，用于向前和向后推进绳索挖掘机100，且用于使该绳索挖掘机100转向(也就是，通过改变左和右履带彼此相对的速度和/或方向)。履带105支撑包括驾驶室115的基座110。该基座110能够围绕回转轴125回转或旋转，例如，以从挖掘位置移动到倾倒位置以及回到挖掘位置。在一些实施例中，履带105的移动对于回转运动不是必需的。该绳索挖掘机进一步包括支撑可枢转铲斗杆135和铲斗140的铲斗轴或吊臂130。该铲斗140包括门145，用于将铲斗140内包含的内容物倾倒入倾倒位置。挖掘机100还包括张紧悬吊线缆150，其被联结在基座110和吊臂130之间，用于支撑铲斗轴130；升降线缆155被附接至基座110内的绞盘(未示出)，用于卷绕线缆155以升起或降低铲斗140；以及附接至另一个绞盘(未示出)的铲斗门线缆160，用于打开铲斗140的门145。在一些示例中，挖掘机100是由P&H矿业设备公司生产的4100系列挖掘机，尽管挖掘机100可以是另一类型或样式的电力采矿设备。当采矿挖掘机100的履带105静止的时候，铲斗140是可操作的，以基于升降、伸缩(crowd)和回转三个控制动作移动。升降控制通过卷绕或释放升降线缆155来升起或降低铲斗140。伸缩控制伸出和收回杆135和铲斗140的位置。在一个实施例中，杆135和铲斗140通过使用齿轮齿条系统伸缩。在另一个实施例中，使用液压驱动系统伸缩杆135和铲斗140。回转控制相对于回转轴12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测在挖掘机和位于所述挖掘机周围的拖运卡车之间的碰撞的系统，所述系统包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为接收来自于安装在所述挖掘机上的至少一个传感器的数据，所述数据涉及挖掘机周围的区域，基于所述数据识别多个平面，确定所述多个平面是否被安置在与拖运卡车相关的预定结构中，如果所述多个平面被安置在所述预定结构中，则识别作为表示拖运卡车的所述多个平面，接收所述挖掘机的铲斗的当前位置和当前移动方向，基于所述多个平面、所述当前位置和所述当前移动方向，来确定在所述铲斗和所识别的拖运卡车之间的碰撞是否是可能的，并且无需从所述拖运卡车接收任何信息，并且如果碰撞是可能的，则警告所述挖掘机的操作者。

【技术特征摘要】
2012.03.29 US 61/617,516;2013.02.11 US 61/763,2291.一种用于探测在挖掘机和位于所述挖掘机周围的拖运卡车之间的碰撞的系统，所述系统包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为接收来自于安装在所述挖掘机上的至少一个传感器的数据，所述数据涉及挖掘机周围的区域，基于所述数据识别多个平面，确定所述多个平面是否被安置在与拖运卡车相关的预定结构中，如果所述多个平面被安置在所述预定结构中，则识别作为表示拖运卡车的所述多个平面，接收所述挖掘机的铲斗的当前位置和当前移动方向，基于所述多个平面、所述当前位置和所述当前移动方向，来确定在所述铲斗和所识别的拖运卡车之间的碰撞是否是可能的，并且无需从所述拖运卡车接收任何信息，并且如果碰撞是可能的，则警告所述挖掘机的操作者。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器进一步被配置为，增加所述铲斗的所述当前移动方向，以减缓可能的碰撞。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个处理器进一步被配置为，向所述挖掘机操作者提供关于所述铲斗的所增加的控制的至少一个警告。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器从伸缩传感器、回转传感器、升降传感器和铲斗门传感器中的至少一个接收所述铲斗的所述当前位置。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器从至少一个用于移动所述铲斗的受操作者控制的输入装置接收所述铲斗的所述当前移动方向。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括至少一个激光扫描器。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括至少一个立体照相机。8.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括至少一个激光扫描器和至少一个立体照相机。9.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器被配置为，通过基于所述数据识别多条线和基于在所述多条线之间的交叉识别所述多条线来识别所述多个平面。10.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器被配置为确定所述多个平面是否被安置在所述预定结构中包括：确定所述多个平面是否包括水平头部平面、水平卡车车斗平面、一垂直前平面、两个垂直侧平面和一垂直后平面。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器进一步被配置为，基于所述多个平面中的一个，识别至少一个排除体积，所述排除体积从所述多个平面中的一个延伸、且限定了所述铲斗不能进入的体积。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个处理器被配置为，当所述铲斗被安置在所述至少一个排除体积内的时候，识别在所述铲斗和所述拖运卡车之间的可能的碰撞。13.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个处理器被配置为，当基于第二数据的所述铲斗的速度矢量和无穷延伸的第三数据与所述多个平面中的至少一个交叉的时候，识别在所述铲斗和所述拖运卡车之间的可能的碰撞。14.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个处理器进一步被配置为，生成斥力场，用于减缓可能的碰撞，所述斥力场被安置在所述速度矢量与所述多个平面中的至少一个的交叉点处且具有最大半径，并且当所述铲斗移...

【专利技术属性】
技术研发人员：小布赖恩·K·哈格雷夫，马克·M·弗里斯，卡莫尔·K·古普塔，马修·J·赖兰，史蒂文·科克斯利恩，韦斯利·P·泰勒，瑞安·A·穆诺兹，
申请(专利权)人：哈尼施费格尔技术公司，
类型：发明
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