CN111660958A - 车辆配件装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆配件装置及其方法。提供了一种被构造成安装在车辆上的车辆配件装置，其包括：工作设备；配件控制单元；以及配件通信总线。配件装置包括无线信号接收器，其被配置为接收当前位置数据以及工作指派数据。配件控制单元被配置为接收多个不同车辆数据集中的车辆数据集，车辆数据集各自包括辆的控制特性。配件控制单元基于控制特性来确定适于控制车辆在自主模式下工作并沿着工作指派的路线行进的导航和驾驶控制命令、以及适于控制车辆以支持工作设备的工作过程的工作控制命令；并且通过所确定的导航和驾驶控制命令以及工作控制命令来控制设置有车辆配件布置的车辆，以完成工作指派。

Description

车辆配件装置及其方法

技术领域

本发明一般涉及包括被配置成安装在车辆上的工作设备的配件装置、以及与配件装置相关的方法。

背景技术

车辆可以设置有安装在该车辆上的配件装置(例如，工作设备)。车辆例如是载重车辆，诸如用于运输货物和货品的卡车等。货物和货品可例如被放置或包装在诸如容器、平板箱或可更换托盘等的便携式车厢内。便携式车厢通过工作设备装载到车辆的车身上以供运输，并从壳体卸载到地面。车辆相对于要装载的货物或者相对于货物所要卸载到的位置的位置对于工作设备在装载和卸载期间的性能是重要的。熟练的驾驶员需要在装载和卸载期间安全地操作车辆和工作设备。这种工作设备的示例是吊钩升降机、翻斗式装载机、可卸车厢和装载机起重机。吊钩升降机例如用于通过将吊钩接合到容器换货平板箱上的杆、然后将平板箱或容器提升和/或拉动到卡车上，来将平板箱或容器装载到卡车上。

众所周知，卡车制造商主要开发销售具有致动器和控制***的卡车底盘。客户获取并为了不同目的使用这些底盘(卡车)。根据这些目的，将被设计用于实现该目的的附加工作设备附接至底盘架。这些配件通常由不同于卡车制造商的公司开发和销售。这些公司设计适合不同制造商的底盘的配件，考虑了不同的规格，例如尺寸以及到底盘的控制***和输电***的连接。

如上所述，一种广泛使用的载重配件是吊钩升降装置。吊钩升降装置的制造商必须确保生产的装置适于安装在来自不同车辆制造商的车辆的底盘上。

载重车辆不仅用于在公共道路上运输货品，它们还可以用于专用目的(例如，用于加工工业中)，并且在一个典型示例中，过程控制***向卡车的驾驶员发送运输装满的料斗并用空箱替换它的指派。

设置有配件装置的车辆的一个其它特定实现环境是封闭采矿区，其中已知使用自主移动车辆(例如，卡车)来移动岩石并且根据矿井控制中心所指派的职责进行工作。在工作指派中，无线地向车辆发送信息，其中该信息例如包括与路线有关的包含路线驾驶方向的数据、以及用于例如在路线的终点装载容器的指示。

一般地，自主车辆是能够感测其环境并且在具有很少人工输入或没有人工输入的情况下移动的车辆。自主车辆组合了用以感知其环境的各种传感器，诸如雷达、计算机视觉、激光雷达、声呐、GPS、里程计和惯性测量单元等。先进的控制***解释感测信息以识别适当的导航路径以及障碍物和相关标志。设置有各种传感器并且还被设置成满足所有必要安全标准的自主车辆需要复杂且先进的、然后还昂贵的控制***。

长期以来，车辆设置有基于通信总线(例如，所谓的CAN总线)的分布式控制***，其中通信总线允许连接各种装置、在不同装置之间共享数据和功能、并且通过数字数据网络进行独立控制。

在下文中，将简要地讨论公开自主车辆的各个方面的一些现有技术文献。

US-2014/0188324涉及用于提供能够实现车辆的包括自动控制功能的自动模式的车辆导航控制接口的***。

US-2017/0028994涉及用于控制不同车辆的控制模块。

US-2017/0160745公开了包括用于控制车辆的不同***的各种控制器的自主车辆平台。

卡车制造商以许多不同方式构建了技术上不同的底盘和型号。特别地，底盘控制和致动器的不同使得难以将相同类型的自主导航或远程控制连接至不同的底盘。这在除底盘制造商以外的其他人提供配备有自主导航或远程控制的特征的各种底盘的情况下尤其成问题。例如，目前已知的***或装置没有为配件制造商提供针对与配件相结合的各种卡车底盘提供自主和/或远程控制的负载处理和运输解决方案的便利方式。

不同底盘上的自主驾驶特征的上述问题例如涉及如何生成被给到车辆的致动器的命令以在例如底盘的机械结构(例如，影响转弯半径)和使前轮转弯的致动器所接收到的操作控制的响应时间可以随底盘的类型、底盘品牌、底盘型号或者甚至各底盘单元而变化的情况下，遵循来自导航计算机的路线。除其它因素外，这些因素是特定于底盘的型号，并且可以针对不同制造商而不同。另外，发动机、变速器、制动器具有相同的基本原理，但详细实现可能根据型号和制造商而不同，使得在以自主方式驾驶的情况下，在确定加速、制动和换档的路线时要考虑到差异。

因此，出于上述原因，底盘已经配备了用以实现不同功能和用途的基础架构，但不同的底盘解决方案对于实现配件制造商的自主使用是有问题的。

尽管根据目前已知的技术已经提出和应用了许多解决方案，但在技术领域中仍然存在挑战。

本发明的目的是实现改进的车辆配件装置，这种改进的车辆配件装置被配置成安装在可选车辆上并且被设置有适于控制车辆并且在车辆以自主模式运行时也能够进行操作的控制能力。

发明内容

上述目的由根据独立权利要求的本发明实现或至少缓解。

从属权利要求中阐述了优选实施例。

本发明的发明人已经认识到，在某些情况下，将智能从车辆移动到配件装置是有利的。智能在这里具体是指控制设置有配件装置的车辆以在自主模式下工作所需的复杂控制。由此，车辆无需设置有适配于配件装置所针对的应用的先进且因此昂贵的控制能力。

因此，本发明提供了一种配件装置，该配件装置能够通过应用多个车辆数据集中的车辆数据集来使其控制能力适配于该配件装置所安装的车辆，其中特定车辆数据集包括特定车辆的控制特性。根据本发明的车辆配件装置的优点在于，特定配件装置可以通过确定和应用特定车辆的车辆数据集而很容易地适配于该特定车辆的特定需求，尤其是关于在车辆以自主操作模式运行的情况下控制车辆方面的需求。

本发明的另一优点是，除了控制车辆外，配件装置还控制工作设备。因此，配件装置可以同时控制车辆和工作设备以实现工作指派，例如工作设备和车辆这两者的移动需要同步和合作的工作指派。

本发明的另一优点是，配件装置针对车辆和工作设备这两者的控制能力可以适于进行与安装在配件装置上的工作设备相关联的一类工作指派。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的配件装置的框图。

图2是示意性地示出根据本发明的配件装置的实施例的框图。

图3是示出根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

现将参考附图来详细描述车辆配件装置。在整个图中，相同或相似的项具有相同的附图标记。此外，项和图不必按比例会出，而是重点示出本发明的原理。

首先参考图1和2中的示意图，提供了被构造成安装在车辆4上的车辆配件装置2。车辆优选是工作车辆，例如货物车辆、卡车或林业车辆。车辆可以是自主车辆或半自主车辆。半自主车辆是操作者在一定程度上参与车辆的操作的车辆，例如操作者经由界面(例如，图形用户界面)或经由计算机生成的听觉或触觉指示来接收操作指示的车辆。

配件装置2包括：工作设备6；配件控制单元8，其被配置为确定配件控制信号10并且通过该配件控制信号来控制工作设备6；以及配件通信总线12，其包括被配置为将配件通信总线12连接至车辆处所设置的车辆通信总线16的总线接口14。

各通信总线是常用的数据总线(例如，CAN总线)，其被配置为进行双向通信，例如包括传感器信号和控制信号。可以应用其它基于CAN的协议，还可以使用如应用层协议(例如针对公交车和卡车的车载网络的SAE J1939等)来进行通信。作为替代方案，可以使用基于以太网和类似标准的各种协议，诸如Broad R Reach。在***的不同部分中可以使用各种通信协议。

在图2中，工作设备6以吊钩升降机为例，但也可以是例如装卸设备、林业机械、尾部升降机、起重机、装载机起重机或采矿设备。

车辆被示意性地示出为车辆的底盘，其可以是能够具有被安装在车辆上并且设置有可经由来自车辆通信总线的信号进行控制的各种控制单元的配件装置的任何类型的车辆。配件通信总线和车辆通信总线都可以通过虚拟无线通信总线实现。

在图2中，车辆4被示出为卡车底盘，该卡车底盘被示意性地示出为包括具有发动机喷射泵阀28的发动机26、以及包括方向盘30、动力转向单元32、加速踏板、制动踏板和底盘控制单元38的手动驾驶控制单元。底盘控制单元38将手动驾驶控制单元的模拟移动转换为数字操作控制命令，该数字操作控制命令通过车辆通信总线16而到达诸如控制缸阀34、制动阀36和发动机喷射泵阀28等的致动器。车辆4的示出项仅仅是示例性的，并且可选地提供更多的致动器、传感器和控制单元以完全控制和操作车辆。注意，图2是示意图，其中为清楚起见，未示出例如从通信总线到各个单元的控制线。此外，本发明自然也适用于设置有一个或多个电动发动机的电池供电车辆。

配件装置2包括无线信号接收器18，该无线信号接收器18被配置为接收例如GPS数据等的当前位置数据以及包括针对设置有工作设备6的车辆4的工作指派的路线数据的工作指派数据，并且使所接收到的位置数据和工作指派数据可供配件控制单元8使用。工作指派数据可以例如包括要装载或卸载的物体(例如，货物、货品、便携式车厢等)的规格、以及这些物体的位置和取向。

所接收到的位置数据可以是GPS数据或任何等效的定位数据。如果车辆旨在用于地下用途(例如用于矿井中)，则位置数据可以由安装在沿车辆移动路线的固定位置处的定位天线生成。定位天线还可以应用于大型储存设施中。

配件控制单元8被配置为接收多个不同车辆数据集中的车辆数据集。多个不同车辆数据集各自包括可以安装配件装置的车辆的控制特性。一般地，特定的车辆数据集是与特定车辆的各种有关控制特性相关、并且被组织在例如数据库或表中的数据的集合。各种控制特性可以动态地更新。

配件控制单元8被配置为确定：

-导航和驾驶控制命令，其适于控制设置有车辆配件装置2的车辆4在自主模式下工作并沿着工作指派的路线行进。

-工作控制命令，其适于控制车辆4以支持工作设备6所进行的工作过程。

作为示例，可以生成工作控制命令以调整车辆相对于要装载到车辆上的便携式车厢的位置和取向。工作控制命令的另一示例可以是在工作设备与便携式车厢相配合期间移动车辆以促进工作设备正在进行的装载或卸载过程的命令。

导航和驾驶控制命令以及工作控制命令是基于控制特性来确定的。

配件控制单元8被配置为通过所确定的导航和驾驶控制命令以及工作控制命令来控制设置有车辆配件装置2的车辆4，以在以自主模式运行的情况下完成工作指派。

根据一个实施例，控制特性包括以下参数中至少之一：致动器的特定特征、车辆的几何结构、控制参数、自主驾驶参数、以及使车辆4在自主模式下运行所需的其它参数。车辆的几何结构可以包括车辆的长度和宽度以及车轮底座长度。

根据另一实施例，导航和驾驶控制命令以及工作控制命令是通过应用基于所接收到的控制特性的变换算法来确定的。

变换算法将对实现驾驶控制命令和工作控制命令的指派所需的车辆移动进行翻译、转移和/或调整，使得车辆上的各种控制单元将能够正确地解释配件控制单元所生成的控制命令。

与特定车辆相关的变换算法优选地包括在与特定车辆相关的车辆数据集中。因此，优选为特定车辆的车辆数据集中的各控制特性指定特定变换算法，例如，车辆数据集包括与车辆的转向角控制相关的变换算法。

优选地，配件控制单元8被配置为根据所进行的工作指派来动态更新控制特性。通过实现反馈过程(其中通过将应用的控制信号与得到的操作进行比较和分析来考虑工作指派期间得到的性能)，应用学习过程，这将提高控制准确度。变换算法也可以动态地更新。

为了使车辆在狭窄的空间内移动，车辆位置的连续实时反馈是重要的。这是很重要的，因为一种驾驶活动(例如，使车辆转弯特定转向角)可能根据地面的摩擦(即地面是否是滑且结冰的，或者地面是否是干的)而导致不同的转弯半径。

可以根据多种不同方式来接收和检索车辆数据集。

根据一个实施例，配件控制单元8被配置为经由无线信号接收器18从外部控制中心20接收车辆数据集、或者经由配件通信总线12从安装有配件装置2的车辆4接收车辆数据集。

在一个实施例中，配件控制单元8被配置为通过识别安装有配件装置2的车辆4来确定在多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集。识别是通过从车辆4接收识别数据、或者通过向车辆发送识别请求并从车辆接收识别数据来进行的，并且根据识别来确定要应用的车辆数据集。识别数据可以例如包括车辆类型、车辆品牌、车辆产品系列、特定车辆单元的唯一标识符。然后，将接收到的识别数据映射到配件装置上的存储器中所存储的车辆数据集。配件装置上的存储器可以包括多个其它车辆数据集。根据本实施例，在设置过程期间自动进行识别，其中设置过程是在将工作设备安装在车辆处期间进行的。

在另一实施例中，配件控制单元8被配置为通过从配件装置2的操作者接收车辆识别信号22来确定在多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集、以及根据识别来确定要应用的车辆数据集，其中车辆识别信号22包括安装有配件装置2的车辆的识别数据。因此，本实施例涉及要使用的车辆数据集的手动识别。

在配件装置处存储有多个不同车辆数据集的情况下，设置配件存储器24，其中该配件存储器24被配置为存储多个不同车辆数据集。配件存储器可以是配件控制单元的集成部分或单独的单元。

配件控制单元8被配置为，通过经由配件通信总线12和总线接口14对车辆通信总线16应用导航和驾驶控制命令和工作控制命令，来利用该命令控制车辆。在一个变形中，作为替代，配件控制单元8被配置为，通过经由配件通信总线12直接对要控制的车辆的一个或多个各种单元应用导航和驾驶控制命令和工作控制命令的子集，来利用该命令控制车辆。可直接控制的单元可能涉及车辆的速度、制动和转向。在一个示例性变形中，经由通信总线16来控制车辆的传动箱和悬架***，并且经由配件通信总线12来直接控制车辆的速度、制动和转向。

工作指派可以涉及多个不同的操作领域，并且可以包括与以下示例性过程其中之一相关的工作过程：装载或卸载过程、林业机械过程、尾部升降过程、吊钩升降过程、采矿过程。所应用的路线数据包括遵循与工作过程相关的路线所需的位置数据。一个特别的操作领域是大型室内或室外储存设施，其中在这些设施中，许多车辆通常同时运行。

本发明还涉及与被构造成安装在车辆4上的车辆配件装置2相关的方法。将参考图3所示的流程图来描述该方法。

配件装置2已经在上文中进行详细说明，并且这里也参考该说明。因此，配件装置包括：工作设备6，例如，吊钩升降装置；配件控制单元8，其被配置为确定配件控制信号10并且通过该配件控制信号来控制工作设备6；以及配件通信总线12，其包括被配置为将配件通信总线12连接至车辆处所设置的车辆通信总线16的总线接口14。

该方法包括：

A-接收例如GPS数据等的当前位置数据、以及包括针对设置有工作设备6的车辆4的工作指派的路线数据的工作指派数据、并且使所接收到的位置数据和工作指派数据能够供配件控制单元8使用。

B-接收多个不同车辆数据集中的车辆数据集，这多个不同车辆数据集各自包括能够安装配件装置的车辆的控制特性。

C-确定适于控制设置有车辆配件装置2的车辆4在自主模式下工作并沿着工作指派的路线行进的导航和驾驶控制命令，并且确定适于控制车辆4以支持工作设备6所进行的工作过程的工作控制命令，其中，导航和驾驶控制命令以及工作控制命令是基于控制特性来确定的。

D-通过所确定的导航和驾驶控制命令以及工作控制命令来控制设置有车辆配件装置2的车辆4，以完成工作指派。

根据一个实施例，方法包括通过应用基于所接收到的控制特性的变换算法来确定导航和驾驶控制命令以及工作控制命令。

在另一实施例中，方法包括根据所进行的工作指派来动态更新控制特性、并且优选地还更新相关变换算法。

根据又一实施例，方法包括经由无线信号接收器18从外部控制中心20接收车辆数据集、或者经由配件通信总线12从安装有配件装置2的车辆4接收车辆数据集。

根据另一实施例，方法包括通过以下操作来确定在多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集：

-识别安装有配件装置2的车辆4并且根据识别来确定要应用的车辆数据集，其中，识别是通过从车辆4接收识别数据、或者向车辆发送识别请求并从车辆接收识别数据来进行的；或者

-从配件装置2的操作者接收车辆识别信号22并且根据识别来确定要应用的车辆数据集，其中，车辆识别信号22包括安装有配件装置2的车辆的识别数据。

设置有这里所公开的车辆配件装置的车辆的一个典型应用是在封闭的工厂区域内，其中车辆是用于输送货品的自主卡车。在这种应用中，卡车必须被配置成在狭窄的空间内移动，以处理许多其它车辆移动的情况并且还满足高安全标准，因为人们也可能存在于这样的环境中。

在其它应用中，车辆用于采矿工业、林业，但也用于各种其它情况，例如货品的装载和卸载、废物箱的收集和排空等。

本发明不限于上述优选实施例。可以使用各种替代、修改和等同项。因此，上述实施例不应被视为对由所附权利要求书定义的本发明的范围进行限制。

Claims (15)

1.一种车辆配件装置(2)，其被构造成安装在车辆(4)上，所述车辆配件装置(2)包括：

-工作设备(6)，

-配件控制单元(8)，其被配置为确定配件控制信号(10)并且通过所述配件控制信号来控制所述工作设备(6)，

-配件通信总线(12)，其包括被配置为将所述配件通信总线(12)连接至所述车辆处所设置的车辆通信总线(16)的总线接口(14)，

其特征在于，

-所述车辆配件装置(2)包括无线信号接收器(18)，所述无线信号接收器(18)被配置为接收当前位置数据(例如GPS数据)以及包括针对设置有所述工作设备(6)的车辆(4)的工作指派的路线数据的工作指派数据、并且使所接收到的位置数据和工作指派数据能够供所述配件控制单元(8)使用，

-所述配件控制单元(8)被配置为接收多个不同车辆数据集中的车辆数据集，所述多个不同车辆数据集各自包括能够安装所述车辆配件装置的车辆的控制特性，其中，所述配件控制单元(8)被配置为确定：

-导航和驾驶控制命令，其适于控制设置有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)在自主模式下工作并沿着工作指派的路线行进，以及

-工作控制命令，其适于控制所述车辆(4)以支持所述工作设备(6)所进行的工作过程，

其中，所述导航和驾驶控制命令以及所述工作控制命令是基于所述控制特性来确定的，以及

所述配件控制单元(8)被配置为通过所确定的导航和驾驶控制命令以及工作控制命令来控制设置有所述车辆配件装置(2)的车辆(4),以完成所述工作指派。

2.根据权利要求1所述的车辆配件装置(2)，其中，所述控制特性包括以下参数中至少之一：致动器的特定特征、所述车辆的几何结构、控制参数、自主驾驶参数、以及使所述车辆(4)在自主模式下运行所需的其它参数。

3.根据权利要求1或2所述的车辆配件装置(2)，其中，所述导航和驾驶控制命令以及所述工作控制命令是通过应用基于所接收到的控制特性的变换算法来确定的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述配件控制单元(8)被配置为根据所进行的工作指派来动态地更新所述控制特性。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述配件控制单元(8)被配置为经由所述无线信号接收器(18)从外部控制中心(20)接收所述车辆数据集、或者经由所述配件通信总线(12)从安装有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)接收所述车辆数据集。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述配件控制单元(8)被配置为通过识别安装有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)来确定在所述多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集，其中，所述识别是通过从所述车辆(4)接收识别数据而进行的。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述配件控制单元(8)被配置为通过从所述车辆配件装置(2)的操作者接收车辆识别信号(22)来确定在所述多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集、以及根据识别来确定要应用的车辆数据集，其中，所述车辆识别信号(22)包括安装有所述车辆配件装置(2)的车辆的识别数据。

8.根据权利要求1至4、6和7中任一项所述的车辆配件装置(2)，还包括配件存储器(24)，所述配件存储器(24)被配置为存储所述多个不同车辆数据集。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述配件控制单元(8)被配置为通过经由所述配件通信总线(12)和所述总线接口(14)对所述车辆通信总线(16)应用所述导航和驾驶控制命令和所述工作控制命令，来利用所述导航和驾驶控制命令和所述工作控制命令控制所述车辆。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的车辆配件装置(2)，其中，所述工作指派包括与以下各项其中之一相关的工作过程：装载或卸载过程、林业机械过程、尾部升降过程、吊钩升降过程、以及采矿过程；以及其中，所述路线数据包括遵循与所述工作过程相关的路线所需的位置数据。

11.一种与被构造成安装在车辆(4)上的车辆配件装置(2)相关的方法，所述车辆配件装置(2)包括：

-工作设备(6)，

-配件控制单元(8)，其被配置为确定配件控制信号(10)以及通过所述配件控制信号来控制所述工作设备(6)，

-配件通信总线(12)，其包括被配置为将所述配件通信总线(12)连接至所述车辆处所设置的车辆通信总线(16)的总线接口(14)，

其特征在于，所述方法包括：

-接收当前位置数据(例如GPS数据)以及包括针对设置有所述工作设备(6)的车辆(4)的工作指派的路线数据的工作指派数据、并且使所接收到的位置数据和工作指派数据能够供所述配件控制单元(8)使用；

-接收多个不同车辆数据集中的车辆数据集，所述多个不同车辆数据集各自包括能够安装所述车辆配件装置的车辆的控制特性；

-确定适于控制设置有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)在自主模式下工作并沿着工作指派的路线行进的导航和驾驶控制命令，并且确定适于控制所述车辆(4)以支持所述工作设备(6)所进行的工作过程的工作控制命令，其中，所述导航和驾驶控制命令以及所述工作控制命令是基于所述控制特性来确定的，以及

-通过所确定的导航和驾驶控制命令以及工作控制命令来控制设置有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)，以完成所述工作指派。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：通过应用基于所接收到的控制特性的变换算法来确定所述导航和驾驶控制命令以及所述工作控制命令。

13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：根据所进行的工作指派来动态地更新所述控制特性。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，还包括：经由无线信号接收器(18)从外部控制中心(20)接收所述车辆数据集、或者经由所述配件通信总线(12)从安装有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)接收所述车辆数据集。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括通过以下操作来确定在所述多个不同车辆数据集中要应用哪个车辆数据集：

-识别安装有所述车辆配件装置(2)的车辆(4)并且根据所述识别来确定要应用的车辆数据集，其中，所述识别是通过从所述车辆(4)接收识别数据、或者向所述车辆发送识别请求并从所述车辆接收识别数据来进行的；或者

-从所述车辆配件装置(2)的操作者接收车辆识别信号(22)并且根据识别来确定要应用的车辆数据集，其中，所述车辆识别信号(22)包括安装有所述车辆配件装置(2)的车辆的识别数据。

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