CN104918842A - 具有智能转向力反馈的*** - Google Patents
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Abstract
公开了一种转向***(17)和用于向操作者输入装置(20)提供力反馈的方法。该方法可确定操作者输入装置的实际输入操作参数。该方法可基于操作者输入装置的实际输入操作参数来确定转向机构(18)的预期转向操作参数。该方法可确定转向机构的实际转向操作参数。该方法可将实际转向操作参数与预期转向操作参数进行比较,并与先前的预期转向操作参数进行比较。该方法可基于所述比较生成选择性激活至操作者输入装置的力反馈的指令。
Description
技术领域
本公开主要涉及转向方法和***,更具体地说,涉及具有智能转向力反馈的转向方法和***。
背景技术
例如轿车、卡车、轮式装载机、反铲挖土机以及牵引车的机器包括运动-控制***,该***具有一个或多个可移动输入装置,该装置调节一个或多个可移动部件诸如机器的触地轮的运动。有些此类运动-控制***包括与可移动输入装置诸如操纵杆、方向盘或踏板相关联的操作者界面,操作者使用该界面向运动-控制***提供输入。在某些情况下,此类操作者输入装置提供输入以通过机械连接来调节可移动部件的运动。此类机械连接可将力反馈从可移动部件传递至操作者输入装置。其他运动控制***使用除机械连接之外的手段将输入从操作者输入装置传递至运动-控制***的可移动部件,诸如电信号(线控转向式转向***)。一些这类线控转向式转向***通过例如计算操作者输入装置的位置与可移动部件的位置之间的误差并施加力反馈来向操纵操作者输入装置的操作者提供力反馈。
在某些情况下,可移动部件和操作者输入装置之间的某些类型力反馈可能是不合需要的。例如,连接到操作者输入装置的可移动部件可以是机器的触地轮。当触地轮遇到巨大障碍物或道路状况不佳时,操作者可通过操作者输入装置感觉到反冲。这种反冲力可以是巨大和突然的,并且对于机器的操作者来说是潜在的危险。此外,操作者倾向于过度纠正操作者输入装置来响应操作者输入装置的此类突然移动,由此产生未达最佳状态的转向。机械转向***具有防止此类反冲的各种手段。基于操作者输入装置的位置和可移动部件的位置之间的误差提供力反馈的电转向***未配备防止此类反冲的合适方式。但是,在此类***中,防止此类反冲力传递至操作者输入装置可能是合乎需要或必要的。
在2009年4月14日公布的哈拉(Hara)等人的美国专利7516812(’812专利)公开了一种可用于减少传递到电转向***中的操作者输入装置的反冲的示范性***。′812专利的***能够在当方向盘在转动时,响应于触地轮上的路面反作用力增大方向盘中的转向反作用力,并且能够在当方向盘回正时响应于路面力减小转向反作用力。该***减轻了伴随路面反作用力瞬时增大带来的震动而产生的转向力变化,使得操作者可以平稳地将方向盘回正到中心位置。
虽然′812专利的***通过在方向盘回正期间减少地面诱导力对转向反作用力的影响来允许方向盘平稳回正可能是有用的,但该***未消除在所有情况下对操作者输入装置的反冲,而当反冲没有发生时仍然对操作者输入装置提供力反馈。
所公开的转向***旨在克服上面提到的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。
发明内容
一方面,本公开针对一种向操作者输入装置提供力反馈的方法。该方法可以包括确定操作者输入装置的实际位置。该方法还可以包括基于操作者输入装置的实际位置来确定转向机构的预期转向机构位置。该方法可以进一步包括确定转向机构的实际转向机构位置。该方法还可以包括将实际转向机构位置与预期转向机构位置进行比较以及与先前的预期转向机构位置进行比较。该方法还可以包括基于上述比较生成选择性激活至操作者输入装置的力反馈的命令。
在另一个方面,本公开针对一种用于向操作者输入装置提供力反馈的力反馈控制***。该控制***可以包括存储指令的一个或多个存储器,以及配置为执行指令以执行操作的一个或多个处理器。例如,该一个或多个处理器可以确定操作者输入装置的实际位置。该一个或多个处理器也可以基于操作者输入装置的实际位置来确定转向机构的预期转向机构位置。该一个或多个处理器还可以确定转向机构的实际转向机构位置。该一个或多个处理器可以进一步将实际转向机构位置与预期转向机构位置以及先前的预期转向机构位置进行比较。基于该比较,该一个或多个处理器也可以生成选择性激活至操作者输入装置的力反馈的指令。
在另一个方面,本公开针对一种转向***。该转向***可以包括操作者输入装置,该操作者输入装置配置为控制机器的一个或多个牵引装置。该转向***可以包括与操作者输入装置相关的转向机构,该转向机构配置为根据操作者输入装置移动一个或多个牵引装置。该转向***也可以包括与操作者输入装置相关的一个或多个位置传感器。该转向***可以进一步包括控制器。该控制器可以配置为通过使用与操作者输入装置相关的一个或多个位置传感器来确定操作者输入装置的实际位置,并且基于操作者输入装置的实际位置来确定转向机构的预期转向机构位置。该控制器可以经进一步配置确定转向机构的实际转向机构位置,并且将实际转向机构位置与预期转向机构位置以及先前的预期转向机构位置进行比较。基于该比较,该控制器还可以配置为生成选择性激活至操作者输入装置的力反馈的指令。
附图说明
图1是具有示例性公开转向***的机器的示意图;
图2是图1机器的示例性公开转向***的示意图;以及
图3是描述操作图2转向***的示例性公开方法的流程图。
具体实施方式
图1示出示例性机器10。机器10可以是在工地执行与产业诸如采矿、建筑、农业或任何其他产业相关的某类操作的移动机器。例如,机器10可以是运土机,诸如轮式装载机、拖运卡车、反铲挖土机、升降运送车,或任何其他作业机器。机器10可以包括动力源12、至少一个牵引装置14、操作者站16以及转向***17。
动力源12可以是发动机,例如柴油发动机、汽油发动机、诸如天然气发动机的气体燃料动力发动机,或本领域已知的任何其它类型的发动机。动力源12可另选实施非燃烧动力源,诸如燃料电池、动力储存装置、电动马达或其它类似机构。动力源12可以被连接以驱动牵引装置14,从而推进机器10。
牵引装置14可以包括位于机器10每一侧的车轮(仅示出一侧)。另选地,牵引装置14可以包括履带、传动带,或其它已知牵引装置。例如,通过采用如下所述的操作者输入装置,可以对机器10上的任何轮进行驱动和/或转向。
操作者站16可以包括用于从机器操作者接收表示预期转向操纵的输入的装置。具体地,操作者站16可以包括一个或多个操作者输入装置20,诸如方向盘、单轴或多轴操纵杆、或已知的其他转向装置。操作者输入装置20可以是比例型控制器,该控制器配置为通过产生表示预期机器转向操纵的转向位置和/或转向速度信号来定向机器10。操作者输入装置20可以与转向***17通信或部分通信和/或以其它方式相关联。
转向***17还可以包括转向机构18,该转向机构18可以包括位于机器10每一侧的一个或多个液压缸22,其与位于中心的铰接轴24协作运行。为了影响转向,位于机器10一侧上的液压缸22可以伸长,而位于机器10相对侧上的液压缸22同时收缩,由此引起机器10的前端相对于机器10的后端绕着位于中心的铰接轴24枢轴转动。另选地,转向机构18可以包括更多或更少数目的液压缸22,和/或采用不同配置的液压缸22。在一些实施例中,液压缸22可以实现具有到机器10的一个或多个可转向牵引装置14的直接连接。在其他实施例中,液压缸22可以连接到转向联动装置47(未在图1中示出,在图2中示出),转向联动装置47将液压缸的运动传递至前轮,使得前轮相对于机身10转向。转向联动装置47可以包括多个拉杆和控制杆的组合,该组合配置为用于将液压缸22的运动转换成牵引装置14的转动。
液压缸22的伸长和收缩可以通过在设置于每一液压缸管道内的活塞组件上形成不平衡力来实现。具体地,每一液压缸22可包括由活塞组件分开的第一室和第二室。该活塞组件可包括两个相对的液压面,一个液压面与第一室和第二室中的每一个都相关联。可以给第一室和第二室有选择地提供加压流体并且排干该加压流体以在两个液压面上形成导致活塞在管道内轴向移动的不平衡力。
如图2所示,转向***17还可包括配置为有选择性地向液压缸22提供流体和从液压缸22排干流体的液压回路26,由此使机器10转向。液压回路26可包括加压流体源28、罐30、转向控制阀32和控制子***34。在各个实施例中,除了图2所示和上面列出的那些部件之外,液压回路26还可包括另外或不同的部件,诸如例如蓄电池、止回阀、泄压或补充阀、压力补偿元件、限流孔以及本领域已知的其他液压部件。
源28可产生加压流体流并包括变量泵、定量泵、可调流量泵和/或本领域已知的任何其他加压流体源。源28可驱动连接至马达36,例如电动机或内燃机。虽然图2示出专用于向液压回路26提供加压流体的源28,但源28可另选向其他机器液压回路提供加压流体。
罐30可实施为配置为用于保持流体供应的容器。例如,流体可以包括例如发动机润滑油、传动润滑油、单独的液压油或本领域已知的任何其他流体。源28可从罐30抽取流体并且使流体返回到罐30中。在不同实施例中,源28可连接至多个单独的流体罐。
转向控制阀32可经由供应管线38连接到源28,并且经由排放管线40连接到罐30以控制液压缸22的致动。转向控制阀32可包括至少一个阀元件,该阀元件起计量流入液压缸22内的第一室和第二室之一的加压流体并且同时允许流体自第一室和第二室中的另一个排放到罐30的作用。在一个示例中,转向控制阀32的阀元件可以是电磁阀,其基于由控制器48控制的电信号机械地打开和关闭阀门。在另一示例中,转向控制阀32可以是液压先导阀。在另外的示例中,转向控制阀32可以在第一位置、第二位置和第三中间位置之间移动,其中,在第一位置处允许流体流入第一室和第二室之一中,同时允许流体从第一室和第二室中的另一个排放到罐30,在第二位置处流动方向逆转,在第三中间位置处第一室和第二室两者阻止流体流动。阀元件在第一、第二和第三位置之间的位置可确定加压流体进入和流出相关的第一室和第二室的流速以及转向机构18的相应转向速度(即转向角的时间导数)。
控制子***34可包括与机器10的转向***17、操作者站16和/或牵引装置14通信的部件。具体来说,控制子***34可包括与操作者输入装置20a和/或20b相关的一个或多个转向输入传感器42、与牵引装置14相关的行驶速度传感器43、与液压缸22相关的气缸传感器44、和/或与转向机构18相关的铰接角传感器46以及与这些传感器中一个或多个通信的控制器48。
一个或多个转向输入传感器42可监测相关操作者输入装置20a、20b的操作,并产生表示输入操作参数的信号。一般来说,输入操作参数可以是与转向输入装置20的操作有关的任何参数,诸如位置、位移、角速度、角加速度、转矩、压力和/或转向输入装置20的其他已知的参数。例如,转向输入传感器42可实施为位置传感器,该位置传感器配置为监测操作者输入装置20a、20b的位移角并产生相应的位移信号。监测的位移角可以关于时间求微分,以计算角速度。另选地,转向输入传感器42可实施为速度传感器,该速度传感器配置为监测角速度并产生相应信号。在这种情况下,可以对角速度积分以确定操作者输入装置20a、20b的增量位置,其随后可以用于计算位移角。对于可以是方向盘的操作者输入装置20a,位移角可以是方向盘围绕中心轴线旋转的位移的角度测量。对于可以是操纵杆的操作者输入装置20b,位移角可以是操纵杆相对于通过操纵杆基部延伸的中立垂直轴线的倾角。
例如,行驶速度传感器43可以是例如电磁式拾波型的传感器。行驶速度传感器43可以与机器10的牵引装置14和/或另一传动系部件相关联,并可以感测其转速且产生相应速度信号。另选地,行驶速度传感器43可实施为激光传感器、雷达传感器或其他类型的速度传感装置,其可以或可以不与旋转部件相关联。
汽缸传感器44可与液压缸22相关联,在液压缸22随着液压流体的供应而伸长和收缩时,该汽缸传感器产生表示液压缸22的转向操作参数的信号。一般来说,转向操作参数可以是与转向机构18的操作相关的任何参数,诸如转向机构18的部件的位置、位移、角速度、角加速度、转矩、压力和/或其他已知参数,这些部件的示例是液压缸22、位于中心的铰接轴24和/或转向联动装置47。例如,汽缸传感器44可产生表示液压缸22伸长/收缩位置、伸长/收缩速度、伸长/收缩加速度和/或压力的信号。在转向机构18包括位于中心的铰接轴24的情况下,铰接角度传感器46可与转向机构18相关联以产生表示转向操作参数的信号,这些参数可包括位移、角速度、和/或在机器10的前端和机器10的后端之间的角度的角加速度。在此类示例中,铰接角度传感器46可邻近位于中心的铰接轴24,前端和后端绕中央定位铰接轴24旋转。另选地,如果液压缸22被连接,使得只有前轮被铰接,则铰接角度传感器46可布置成邻近枢转接头的一者或两者,牵引装置14绕枢转接头转向。在此类示例中,铰接角度传感器46可确定机器10的牵引装置14和行进方向之间或机器10的牵引装置14和中央轴线之间的角度位移、角速度和/或角加速度。在其他实施例中,铰接角度传感器46可确定转向操作参数,例如转向联动装置47的铰接角度位移、角速度和/或角加速度。
控制器48可包括可控制液压回路26的运行的单个微处理器或多个微处理器。为数众多的市售微处理器可以配置为执行控制器48的功能,并且控制器48能够很容易实施为能够控制为数众多的机器功能的通用机器微处理器。控制器48可包括内存、二级存储装置、处理器以及运行某应用的任何其他部件。内存可包括一个或多个存储装置,该存储装置配置为存储由控制器48使用以执行与所公开实施例相关的特定功能的信息。二级存储装置可包括易失性、非易失性、磁性、半导体、磁带、光学、可移动、不可移动和/或其他类型的存储装置和/或计算机可读介质。二级存储可存储程序和/或其他信息,诸如与处理从一个或多个传感器接收的数据相关的信息,下面将更详细地论述。各种其他电路可与控制器48相关联,诸如电源线路、信号条件线路、螺线管驱动器线路以及其他类型的线路。
控制器48可以与控制子***34和转向***17的各种部件通信。具体地,控制器48可以分别通过通信线路50、51、52、54、56和58与转向输入传感器42、行驶速度传感器43、气缸传感器44、铰接角度传感器46、转向控制阀32和/或的电动机36通信。控制器48可以接收转向角位移信号、汽缸位移信号和/或铰接角位移信号,以及响应接收到的信号调节转向控制阀32和/或电动机36的运行。
例如,响应于机器10的行驶速度和/或通过转向输入传感器42监测的方向盘位置,控制器48可以参考存储在存储器中的图表以确定位于中心的铰接轴24和/或转向联动装置47的相应铰接角度。为了实现此相应的铰接角度,控制器48可以发信号到转向控制阀32和/或电动机36以控制供应给液压缸22并从此排出的液压流体的流量和/或流速。所述参考图表可以包括表格、曲线图和/或方程式形式的数据集合。该图表可以定义操作者输入装置20的一个或多个输入操作参数和转向机构18的一个或多个转向操作参数之间的各种类型关系。例如,控制器48可以基于操作者输入装置20的速度和/或位移角控制转向机构18的速度和/或位置,如转向输入传感器42所测量的。具体地,操作者输入装置在位置输入速度控制(PIVC)关系下运行是可能的,其中,与转向机构18有关的转向速度或增益可以与操作者输入装置20的位移相关,如由转向输入传感器42所测量的。在某些情况下,除操作者输入装置20的位移之外,转向速度也可以与机器10的行驶速度相关,如由行驶速度传感器43所测量的。另一可能性可以是操作者输入装置20在速度输入速度控制(VIVC)关系下运行,其中,与转向机构18有关的转向速度可以与操作者输入装置20的速度相关,并且增益可以与机器10的行驶速度有关。另一可能性可以是操作者输入装置20在位置输入位置控制(PIPC)关系下运行,其中,转向机构18的位移可以与操作者输入装置20的位移以及机器10的行驶速度相关和/或成正比。
在各种实施例中,控制器48也可以向操作者输入装置20提供力反馈。力反馈可以是通过可控的转向力反馈装置60施加于操作者输入装置20的线性力和/或转矩。转向力反馈装置60可以例如在与操作者输入装置20邻近的外壳内。转向力反馈装置60可以包括,例如,动力致动器,诸如可驱动连接到操作者输入装置20的电动机。
控制器48可基于转向机构18的操作参数中的误差来控制转向力反馈装置60。例如,控制器48可基于转向机构18的预期位置和转向机构18的实际位置之间的误差来控制转向力反馈装置60。另外,控制器48可基于转向输入装置20的输入操作参数来控制转向力反馈装置60。在通过使用PIPC关系使转向***17运行的一个实施例中,基于转向输入传感器42确定的操作者输入装置20的指定位置可与转向机构18的预期位置一致,如基于转向输入传感器42所确定的。但是,机器10正在其上面行驶的道路的不规则性可影响转向机构18的位置,由于例如上述影响,转向机构18的实际位置可与转向机构18的预期位置不相同。基于转向机构18的实际位置和转向机构18的预期位置之间的误差,控制器48可控制转向力反馈装置60来将力反馈提供给操作者输入装置20。
在某些实施例中,力反馈的量可与转向机构18的实际转向操作参数和转向机构18的预期转向操作参数之间的误差成正比。例如,力反馈的量可与转向机构18的实际位置和转向机构18的预期位置之间的误差成正比。该力可模拟传统机械转向***中从转向机构传递给操作者输入装置的阻力。因此,尽管转向机构18和操作者输入装置20之间没有机械连接,但是,力反馈可将关于机器10正在其上面行驶的道路的道路条件的触觉反馈提供给使用操作者输入装置20的操作者。
控制器48还可选择性激活通过转向力反馈装置60提供的力反馈,使得力反馈并不总是施加于操作者输入装置20。例如,当转向机构18的转向操作参数改变,但是还没有通过操作者输入装置20的输入操作参数的变化向机器10的操作者指示预期变化时,控制器48可控制转向力反馈装置60不将相应的力反馈传递给操作者输入装置20。在另外的示例中,当转向机构18的位置改变,但是操作并没有改变操作者输入装置20的位置时,控制器48可控制转向力反馈装置60不将相应的力反馈传递给操作者输入装置20。这样,当机器10突然接触道路上的障碍物、阻碍物、突出物体和/或凹坑时,控制器48可防止例如反冲力从转向机构18通过操作者输入装置20传递给操作者。
图3示出流程图,该流程图描述了用于选择性激活操作者输入装置20上的力反馈的示例性方法。将在下面的章节中讨论图3,以进一步说明所公开的控制***及其操作。
工业实用性
在需要选择性激活转向力反馈的情况下,所公开的转向***17可应用于任何机器,如机器10。所公开的转向***17可通过使用在此所述的方法提供这种需求。可通过控制器48执行该方法。现在将参照图3解释转向***17的操作。
图3示出了所公开的方法的示例性实施例,在该实施例中,输入操作参数可以是转向输入装置20的位置,以及转向操作参数可以是转向机构18的部件的位置。但是,该示例性实施例并不意味着限制。例如,输入操作参数可以是转向输入装置20的速度、加速度和/或任何其他公知的操作参数,并且转向操作参数可以是转向机构18的速度、加速度和/或任何其他公知的操作参数。
如图3所示,转向机器10的示例性方法可从步骤310开始:控制器48确定操作者输入装置20的实际输入操作参数,诸如其实际位置(X)。转向输入传感器42可检测操作者输入装置20的实际位置(X),然后控制器48可从转向输入传感器42接收该实际位置(X)。在其他实施例中,转向输入传感器42可从操作者输入装置20的中立位置或先前位置检测出相对变化,然后控制器48使用该相对变化来分析操作者输入装置20的实际位置(X)。
在步骤320,控制器48可确定转向机构18的预期转向操作参数,诸如预期的转向机构位置(Y1)。在某些实施例中,转向机构位置可以是转向联动装置47的位移角。在其他实施例中,如机器10绕位于中心的铰接轴24铰接的铰接转向的实施例中,转向机构位置可以是绕位于中心的铰接轴24的铰接角度。在另外的实施例中,转向机构位置可以是液压缸22的伸长量和/或收缩量,该伸长量和/或收缩量对应于预期的联接位置和/或铰接角度。概括而言,在一些实施例中,控制器48可基于转向输入装置20的实际输入操作参数来确定转向机构18的预期转向操作参数。例如,控制器48可基于操作者输入装置20的实际位置(X)来确定预期的转向机构位置(Y1)。如上所述,控制器48可参照存储在控制器48的存储器中的图表,该图表可限定操作者输入装置20的输入操作参数和转向机构18的转向操作参数之间的关系。在一个示例中,控制器48通过参照存储在控制器48的存储器中的图表,基于机器10的实际位置(X)和速度可确定预期的转向机构位置(Y1)。
在步骤330,控制器48可确定实际转向操作参数,诸如实际转向机构位置(Z)。在一些实施例中,控制器48可通过使用气缸传感器44确定液压缸22的伸长和/或收缩的量来确定实际转向机构位置(Z)。在其他实施例中,控制器48可通过使用铰接角传感器46确定机器10围绕位于中心的铰接轴24的铰接角、牵引装置14和机器10的行进方向之间的位移角、牵引装置14和机器10的中心轴线之间的位移角和/或转向联动装置47的角度来确定实际转向机构位置(Z)。在更一般的实施例中,控制器48可通过使用例如气缸传感器44确定以下参数来确定实际转向操作参数:液压缸22的伸长和/或收缩、速度、加速度和/或压力;机器10围绕位于中心的铰接轴24的铰接角、角速度和/或角加速度;牵引装置14和机器10的行进方向之间的位移角、角速度和/或角加速度;牵引装置14和机器10的中心轴线之间的位移角、角速度和/或角加速度;和/或转向联动装置47的角度、角速度和/或角加速度。
此外,控制器48可将实际转向操作参数与预期转向操作参数进行比较,并与先前的预期转向操作参数进行比较。例如,在步骤340,控制器48可将实际转向机构位置(Z)与预期转向机构位置(Y1)进行比较,并与先前的预期转向机构位置(Y0)进行比较。例如,所述先前预期转向机构位置(Y0)可来自于所公开的方法的步骤的前一次重复。基于此比较,控制器48可选择性激活至操作者输入装置20的力反馈。
例如,在步骤350,控制器48可以确定预期转向机构位置(Y1)是否与先前的预期转向机构位置(Y0)不同。更一般地说,控制器48可以确定预期转向操作参数是否与先前的预期转向操作参数不同。当控制器48确定预期转向机构位置(Y1)与先前的预期转向机构位置(Y0)相同时(步骤350,否),控制器48在步骤360可以生成不激活至操作者输入装置20的力反馈的指令。例如,预期转向机构位置(Y1)和先前的预期转向机构位置(Y0)相同可表明操作者并未改变操作者输入装置20的位置。因此,即使预期转向机构位置(Y1)与实际的转向机构位置(Z)不同,力反馈可以是不想要和/或不需要的。例如,在操作者无输入时,由于地面诱导力引起转向机构18的位置发生改变,从而使实际的转向机构位置(Z)可以与预期转向机构位置(Y1)不同。通过在步骤360生成不激活至操作者输入装置20的力反馈的指令,控制器48可以防止此类地面诱导力(反冲)传递给操作者。在预期转向机构位置(Y1)和先前的预期转向机构位置(Y0)相同、且预期转向机构位置(Y1)与实际转向机构位置(Z)相同的情况下,转向***17可以准确运行(由于实际转向机构位置(Z)追踪预期转向机构位置(Y1)),因此力反馈也可以是不想要和/或不需要的。更一般地说,当控制器48确定预期转向操作参数与先前的预期转向操作位置相同时,控制器48可以生成不激活至操作者输入装置20的力反馈的指令。
当控制器48确定预期转向机构位置(Y1)和前面的预期转向机构位置(Y0)不同(步骤350,是)时,在步骤370,控制器48可以确定预期转向机构位置(Y1)是否不同于实际转向机构位置(Z)。当控制器48确定实际转向机构位置(Z)与预期转向机构位置(Y1)不同(步骤370,是)时,在步骤380,控制器48可产生指令,通过控制转向力反馈装置60激活至操作者输入装置20的力反馈。控制器48引导转向力反馈装置60施加于操作者输入装置20的力反馈量可以基于各种方法、图表和/或关系(来确定)。例如,控制器48可以给操作者输入装置20提供与预期转向机构位置(Y1)和实际转向机构位置(Z)之间的误差差值成正比的力反馈量。以这种方式,当预期转向机构位置(Y1)与前面的预期转向机构位置(Y0)不同时,由于该不同可能是由于操作者已经改变操作者输入装置20的实际位置(X),所以控制器48可向操作者输入装置20提供力反馈。此外,力反馈向操作者提供触觉反馈,该触觉反馈对应于操作者通过操作者输入装置20输入的转向变化。由此,操作者可意识到,实际转向机构位置(Z)不反映预期转向机构位置(Y1)。在更一般的实施例中,当控制器48确定预期转向操作参数与前面的预期转向操作参数不同时,控制器48可确定预期转向操作参数是否不同于实际转向操作参数。当控制器48确定实际转向操作参数不同于预期转向操作参数时,控制器48可以产生指令,通过控制转向力反馈装置60激活至操作者输入装置20的力反馈。控制器48引导转向力反馈装置60施加于操作者输入装置20的力反馈量可以基于各种方法、图表和/或关系(来确定)。
当控制器48确定实际转向机构位置(Z)和预期转向机构位置(Y1)相同(步骤370,否)时,控制器48可在步骤360产生指令,不激活至操作者输入装置20的力反馈。控制器48之所以可不激活力反馈,是因为预期转向机构位置(Y1)与实际转向机构位置(Z)相同,可表明转向***17正在准确运行。也就是说,实际转向机构位置(Z)正在跟踪预期转向机构位置(Y1),因此力反馈可能是不想要和/或不需要的。在更多的一般实施例中,当控制器48确定实际转向操作参数与预期转向操作参数相同时,控制器48可以产生指令,不激活至操作者输入装置20的力反馈。
控制器48可以以预定间隔重复执行步骤310至380,例如,以每秒10次或100次的等级来执行。在其他实施例中,控制器48每秒可执行步骤310至380多于或少于数十次或数百次。当不再需要和/或想要选择性激活力反馈时,控制器48可以停止执行步骤310至380。例如,当机器10关掉和/或当机器10的操作者手动输入命令控制器48停止选择性激活至操作者输入装置20的力反馈的信号时,控制器48可以停止执行步骤310至380。
所公开的转向***17可以允许选择性激活对应于转向机构18的运动至操作者输入装置20的力反馈。转向***17可以允许力反馈在操作者需要或想要机器10在其上行驶的地面条件的触觉反馈的情况下运行。转向***17可另外允许力反馈在转向机构18上的反冲可能是由于地面诱导力引发的情况下不运行,从而防止操作者输入装置20的突然和意外的移动。
对于本领域技术人员来说,对所公开的转向***进行各种修改和变化是显而易见的。通过研究所公开的转向***的说明书和实践,本领域技术人员将能够显见其它实施例。例如,所公开的选择性激活至操作者输入装置的力反馈的方法不限于转向***。所公开的方法可以应用于其它使用电液控制***的***。例如,所公开的方法可以与使用液压动力附件的机器结合使用,例如反铲装载机、举升装载机和/或具有液压钻孔附件的机器。与这些机器相关的操作者输入装置可以引导操作此类液压附件,基于液压附件上的工地诱导力可以有或没有力反馈。所公开的方法可用来选择性激活此类机器的力反馈。说明书和示例仅仅是示例性的,真实范围由所附权利要求书及其等价内容指出。
Claims (10)
1.一种用于向操作者输入装置(20)提供力反馈的方法,其包括:
确定所述操作者输入装置的实际输入操作参数;
基于所述操作者输入装置的实际输入操作参数来确定转向机构(18)的预期转向操作参数;
确定所述转向机构的实际转向操作参数;
将所述实际转向操作参数与所述预期转向操作参数进行比较,并与先前的预期转向操作参数进行比较;并且
基于所述比较生成选择性激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,生成选择性激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令还包括:
当所述预期转向操作参数与所述先前预期转向操作参数不同时和当所述实际转向操作参数与所述预期转向操作参数不同时,生成激活所述力反馈的指令。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所激活的所述力反馈与所述预期转向操作参数和所述实际转向操作参数之间的误差成正比。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,生成选择性激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令还包括:
当所述预期转向操作参数与所述先前的预期转向操作参数相同时,或当所述预期转向操作参数和所述先前的预期转向操作不同且当所述实际转向操作参数和所述预期转向操作参数相同时,生成不激活所述力反馈的指令。
5.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述操作者输入装置的所述实际输入操作参数包括所述操作者输入装置的实际位置;
所述转向机构的所述预期转向操作参数包括预期转向机构位置;
所述转向机构的所述实际转向操作参数包括实际转向机构位置;并且
所述先前的预期转向操作参数包括先前的预期转向机构位置。
6.一种转向***(17),其包括:
操作者输入装置(20),其配置为控制机器(10)的一个或多个牵引装置(14);
转向机构(18),其与所述操作者输入装置相关联,配置为根据所述操作者输入装置移动所述一个或多个牵引装置;
一个或多个转向输入传感器(42),其与所述操作者输入装置相关联;以及
控制器(48),其配置为通过以下方式提供至所述操作者输入装置的力反馈:
通过使用与所述操作者输入装置相关联的所述一个或多个转向输入传感器来确定所述操作者输入装置的实际输入操作参数;
基于所述实际输入操作参数来确定所述转向机构的预期转向操作参数;
确定所述转向机构的实际转向操作参数;
将所述实际转向操作参数与所述预期转向操作参数进行比较,并与先前的预期转向操作参数进行比较;并且
基于所述比较生成选择性激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令。
7.根据权利要求6所述的转向***,其中,所述控制器还配置为:
当所述预期转向操作参数与所述先前的预期转向操作参数不同时和当所述实际转向操作参数与所述预期转向操作参数不同时,生成激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令。
8.根据权利要求7所述的转向***,其中,所激活的所述力反馈与所述预期转向操作参数和所述实际转向操作参数之间的误差成正比。
9.根据权利要求6所述的转向***,其中,所述控制器还配置为:
当所述预期转向操作参数与所述先前的预期转向操作参数相同时,或当所述预期转向操作参数和所述先前的预期转向操作不同且所述实际转向操作参数和所述预期转向操作参数相同时,生成不激活至所述操作者输入装置的所述力反馈的指令。
10.根据权利要求6所述的转向***,其中:
所述操作者输入装置的所述实际输入操作参数包括所述操作者输入装置的实际位置;
所述转向机构的所述预期转向操作参数包括预期转向机构位置;
所述转向机构的所述实际转向操作参数包括实际转向机构位置;并且
所述先前的预期转向操作参数包括先前的预期转向机构位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150916 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |