具有防起升功能的地理围栏主体高度限制

摘要

方法包括以电子方式监控传感器或收发器位置信息以检测机器的位置。响应于对机器的检测，确定机器是否位于第一地理区域内，并且如果机器位于第一地理区域内，则以电子方式向联接到机器的致动器发送命令以启动第一响应。第一响应包括限制联接到机器的底盘的机具的高度。机具通过致动器的作用相对于底盘可调节高度。

说明书

技术领域

本发明总体上(但不作为限制)旨在基于限定的地理围栏来限制机器的高度。更具体地，本发明总体上旨在基于与特定地理区域相关联的高度限制来限制机器的高度。

背景技术

土方、建筑和采矿机器等有时用在具有高架设备和其它高架障碍物的工地中。这种障碍物可以包括，例如，高架输送系统、电力线或机器穿过的门。可以在工地中使用的机器的示例包括相对于机器的底盘(例如，主体)执行功能的机具(例如，被提升、铰接或起升的部分)。具有可以与高架障碍物碰撞的机具的机器的示例包括但不限于具有床的铰接式卡车、具有装载机铲斗的装载机和具有悬臂的挖掘机。

当机器在工地周围行进时，如果机器的机具升高到高于高架障碍物，同时机器在障碍物下方或将要在障碍物下方经过，则机具可能与高架障碍物碰撞，并可能损坏机具或障碍物。

需要在防止与工地中的高架障碍物碰撞方面进行改进，特别是需要在不过度限制机器功能的情况下自动辅助用户防止碰撞的能力。

在2008年7月3日授予Breen的美国专利公开第2008/0162034A1号中描述了一种解决控制移动资产问题的尝试。′034公开描述了一种用于自动生成一组地理围栏的系统和方法，并且如果移动资产的位置位于禁止的路线地理围栏内，已知该路线地理围栏具有低高度、重量受限的桥梁或过大风的路线，则发送警报以改变资产路线。虽然′034公开文献提供了改变路线，但是′034公开文献没有改进在高架障碍物下通过的高度可变机器的性能，或者没有将高度可变机器保持在最有效的路径上。

本发明旨在克服上述缺点中的一个或多个和/或本领域中的其它缺点。

发明内容

在一方面，本发明涉及一种方法，其包括使用处理器以电子方式监控传感器或收发器位置信息以检测机器的位置。响应于利用处理器检测到机器位于第一地理区域内，利用处理器向联接到机器的致动器以电子方式发送命令以启动第一响应。第一响应可以包括使用处理器限制联接到机器底盘的机具的高度。机具经配置通过致动器相对于底盘是高度可调节的。

在另一方面，本发明涉及一种用于机器的控制系统。该系统包括经配置调节机器的机具的高度的致动器。机器还包括配置为向致动器发送信号的处理器。处理器可以执行指令以：接收关于机器的位置的位置信息，并根据位置信息确定机器是否在第一地理区域内。响应于确定机器在第一地理区域内，处理器可以向致动器发送命令以启动第一响应。第一响应包括限制机器的机具的高度。

在又一方面，本发明涉及一种机器，其包括底盘、联接到底盘的机具、以及联接到底盘和机具的致动器。致动器经配置调节机具相对于底盘的高度。传感器可以经配置提供机器位置信息，并且处理器可以经配置接收机器位置信息，确定机器是否在第一地理区域内，并且如果机器在第一地理区域内，则向致动器发送命令以启动第一响应。第一响应可以包括限制机具的高度。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体上示出了本文献中讨论的各种示例。

图1是根据至少一个示例的包括以不同位置示出的机具的机器的侧视图。

图2是根据至少一个示例的在高架障碍物下方经过的图1的机器和用于输入地理围栏数据的电子设备的侧视图。

图3是工地的地理围栏区域的示意图，地理围栏包括多个地理区域。图3还示出了根据至少一个示例的机器在多个地理区域之间的行进路径。

图4是根据至少一个示例的机器和远程设备的示意图。

图5是根据至少一个示例的在包括地理围栏的区域内操作机器的方法的流程图图示。

具体实施方式

本文描述了根据与地理围栏的地理区域相关联的高度限制来控制机器的高度的各种示例。本发明中描述的示例防止对机器和高架障碍物的损坏。除了防止损坏之外，本文描述的示例可以在不过度限制机器功能或导致效率较低的行进路径的情况下做到这一点。在一些示例中，如果机器的重心太高，则地理围栏可以限制在存在翻车可能性的工地区域中的机器的高度。

现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，相同的附图标记总体上表示相同或相似的部件。相对术语，诸如″基本上″或″大约″用于表示所述数值的可能变化，例如±10％。如本文所定义，术语″或″或″和″的使用包括″或″、″和″或″和/或″。

图1和图2一起示出了具有可以与本文描述的系统和方法一起使用的机具102的机器100的示例。在该示例中，机器100被示出为具有床104的铰接式卡车。铰接卡车通常被称为自卸卡车。虽然机器100被描绘为铰接式卡车，但本发明的多个方面可以应用于其它机器，包括但不限于具有装载机铲斗的装载机或具有挖掘机悬臂的挖掘机。本文描述的方法和系统可以用于具有可移动以超过机器的基座高度的机具的任何机器。

图1的机器100可以包括具有底盘108的主体106和联接到底盘108的机具102。机器100可以由动力源109提供动力，动力源109将动力发送到车轮110、履带或其它装置中的任一个以移动机器100。联接到底盘108和机具102的致动器112经配置调节机具102相对于底盘108的高度。

为了控制机器100的各方面，机器100可以包括位置传感器114、高度传感器116A、116B和处理器118(例如，处理器可以包括控制模块和/或处理器)。位置传感器114可以经配置向处理器118提供机器位置信息。高度传感器116A、116B可以经配置向处理器118提供机器高度信息。从位置传感器114接收位置信息的处理器118可以确定机器100是否处于第一地理区域(图3中的304A)。处理器118还可以确定机器100的高度是否已超过第一高度限制306A(图1和图2)，并且如果需要，向致动器112发送命令以启动第一响应。

第一响应可以包括限制机具102的高度(并因此限制整个机器100的高度)。机具102的高度可以相对于底盘108、相对于主体106上的另一点、或相对于机器100搁置在其上的地面10受控制。在一些示例中，启动响应可以包括限制机具102的高度和警告用户潜在问题中的一个或多个。限制高度可以不仅包括将高度限制到小于机器的最大高度308的第一高度306A，而且如果必要，将机具102的高度减小到第一高度306A。在一些示例中，减小机具102的高度可以包括将机具102的高度减小到对应于当机器100处于特定位置和/或经历特定运动、方向或速度中的任一个时防止对机器100造成损坏的高度的任何合适的高度。警告用户可以包括例如经由用户接口120警告用户，和/或提供听觉或触觉的警告或警报。

如图2中所示，描绘了机器100在工地中的第一高架障碍物310A下方经过，限制机具102的高度，并且因此限制整个机器100的高度，可以包括将机具102的高度限制为与第一地理区域304A(图3)相关联的第一高度306A。第一高度306A可以包括第一地理区域304A中允许的最大高度，使得机器100可以在第一地理区域304A(图3)内的已知第一高架障碍物310A(图2、3)下通过。在一些示例中，在第一地理区域304A中允许的第一高度306A可以等于或更可能小于位于第一地理区域304A中的第一高架障碍物310A的最小高度312。

图3是工地302的示例地理围栏300的示意图。地理围栏300可以包括一个或多个指定地理区域304A、304B、304C、304D。在一些示例中，地理围栏300可以包括具有与一个或多个地理区域304A、304B、304C、304D中的每一个相关联的规则或规则集的一个或多个地理区域304A、304B、304C、304D。如图3的示例所示，地理围栏300可以包括一个或多个指定的地理区域，诸如第一地理区域304A、第二地理区域304B、第三地理区域304C和第四地理区域304D。地理区域304A、304B、304C、304D也可以称为地理边界。

图3所示的地理区域304A、304B、304C、304D一起可以定义地理围栏300。地理围栏300可以包括由用户定义(例如，输入、录入)到电子设备200(图2)中的地理围栏数据。本文描述的电子设备200被描述为将地理围栏数据无线地发送到机器的远程设备，诸如平板电脑。然而，在一些示例中，电子设备200可以是诸如台式机或膝上型计算机之类的可以有线或无线地联接到机器100的计算机。电子设备200还可以诸如通过电缆和连接器物理地联接到机器100。使用电子设备200，用户可以输入地理围栏数据，其包括关于地理围栏300的位置和特征的信息，用于发送到机器100。

图3不仅描绘了工地302的地理围栏300区域，图3还描绘了机器100在多个地理区域304A、304B、304C、304D之间行进的示例路径314(A、B、C、D)。在第一地理区域304A中，地理区域304A(图2)的面积尺寸可以与第一高架障碍物310(图2)的面积尺寸相同或基本相同。当机器100从位置A行进到位置B时，机器100进入第二地理区域304B，其中第二地理区域304B的尺寸略大于第二高架障碍物310B。第二地理区域304B大于第二高架障碍物310B的优点在于其允许机器更多的时间来调节机器100的高度。

当机器100继续从位置B行进到位置C时，第三地理区域304C可以具有与第三高架障碍物310C不同的形状。另外，第三地理区域304C被示出为显著大于第三高架障碍物310C(与第二地理区域304B和第二高架障碍物310B相比)。使第三地理区域304C比第三高架障碍物310C大得多的一些好处可以包括第三高度限制可以非常低，并且因此机器100可能需要更多时间来将机具102减小更大的量，或者因为与第三高架障碍物310C的潜在碰撞将对机器100或第三高架障碍物310C造成更严重的损坏。

虽然第一、第二和第三地理区域304A、304B、304C被示出为圆形，但是各个地理区域304A、304B、304C、304D和高架障碍物310A、310B、310C、310D可以是任何大小或形状。地理区域304A、304B、304C、304D不需要以高架障碍物310A、310B、310C、310D为中心。如图3所示，行进到位置D的机器100移动到矩形形状的第四地理区域304D中，并且其中第四高架障碍物310D不在第四地理区域304D的中心。例如，如果高架障碍物310D靠着围栏、墙壁或在建筑物的角落中定位，则这可能发生。

在一些示例中，用于地理围栏300的规则(例如，地理围栏数据或算法)可以特定于特定类型的机器100或特定机器100。这可能是有利的原因是因为不同的机器100可能需要不同的时间量来调节机具102的高度以防止与高架障碍物碰撞。给定特定高架障碍物的尺寸和特定机器的高度调节因子，特定地理区域的大小可以由用户确定或由电子设备200(图2)或由机器100自动确定。在一些示例中，除了基于地理围栏300调节机器100的高度之外，还可以限制机器100的行进速度。例如，可以控制机器100停止或减速，直到机器100的高度被调节。

在一些示例中，地理区域304A、304B、304C、304D中的一个或多个可以重叠。在这样的示例中，高度限制(例如，图2的306A)可以默认为在一个或多个地理区域304A、304B、304C、304D中允许的最低高度限制。

图4是图2描绘的机器100和电子设备200的示意图。如图4所示，电子设备200可以包括处理器202、动力源204和存储设备206，诸如经配置存储用于提供地理围栏的地理围栏数据208的非瞬态计算机可读介质。存储设备206还可以存储用于根据本文描述的方法来操作电子设备200或系统的任何部分的指令210。电子设备200可以包括用于输入地理围栏数据208的用户接口212、用于向机器100或其它设备发送信号和/或从机器100或其它设备接收信号的收发器214、以及用于警告用户可能的或已知的高度问题的警告设备216。警告设备216可以提供任何视觉、听觉或触觉警告。

如图4所示，机器100可以包括处理器118(例如，控制模块)、动力源122和存储设备124。类似于电子设备200的存储设备124，机器存储设备124还可以包括经配置存储用于提供地理围栏300的地理围栏数据208的非瞬态计算机可读介质。存储设备124还可以存储用于根据本文描述的方法操作机器100的指令。在一些示例中，处理器118可以包括与一个或多个控制模块电通信或设置在一个或多个控制模块内的一个或多个处理器。在一些示例中，处理器118可以包括多个处理器，并且或者控制模块可以彼此电通信，但是负责机器100的不同方面。例如，地理围栏数据208可以由第一信息控制模块从电子设备200接收。信息控制模块可以将从电子设备200接收的信息通信到底盘控制模块。在该示例中，信息控制模块可以负责与电子设备200通信并处理机器100的更多信息方面，而底盘控制模块实际上控制机器100的功能。

在一些示例中，地理围栏数据208可以由用户输入到电子设备200中，然后地理围栏数据208可以被传送到机器100。地理围栏数据208可以由例如位于办公室内或工地外的用户输入到电子设备200中。为了输入地理围栏数据208，电子设备200可以在用户接口212上显示地图，诸如工地的卫星地图或无人机生成的地图，并且用户可以在特定地理区域(例如，图3的304A)周围画线并将高度限制(例如，图1的306A)与该特定地理区域相关联。

电子设备200可以经由电子设备200收发器214发送地理围栏数据208作为要由机器收发器126接收的信号。机器处理器118可以使用机器100上的位置传感器114以及地理围栏数据208和指令210来控制机器100的操作。控制机器100的操作可以包括确定机器100在特定地理区域内(例如，图3中的304A)、确定机器100的高度超过特定地理区域的高度限制(例如，图2中的306A)、以及将机器100的高度限制为与特定地理区域相关联的限定高度限制(例如，306A)。为了限制机器100的高度，机器100的致动器112可以由机器处理器118控制，其可以基于与机器100正在行进的特定地理区域(例如，图3，图3的304A)相关联的高度规则启动响应来调节机器100的高度。考虑到机器100将要在其下方行进或正在其下方行进的高架障碍物(例如，图2-3中的310A)，这允许机器的高度调节。

机器100相对于地理围栏300的位置可以例如由机器100上的一个或多个传感器(例如，位置传感器114)从以下各项中的一项或多项来确定：全球定位系统(GPS)、蜂窝信号、本地无线(例如，WiFi)信号、蓝牙或任何其它合适的装置。在一些示例中，机器的收发器126的感测位置可以用于确定位置。在一些示例中，当检测到指定的WiFi连接并且满足某些规则时，固定WiFi信号发送设备可以与移动WiFi信号接收设备结合用作触发器。在其它示例中，物理传感器(例如，激光或光束、磁传感器、运动传感器、超声传感器、蓝牙(例如，连接性状态))可以用作用于启动响应的触发器。可以使用用于感测和确定机器100的位置的任何合适的装置。

监控以检测机器100是否在特定地理区域(例如304A)内，或是否已经驶入或驶出特定地理区域可以包括分析来自位置传感器114和/或其它源的数据。这可以包括例如处理器118分析从位置传感器114接收的位置信息。在一些示例中，位置传感器114可以包括一个或多个惯性测量单元(IMU)或其它传感器，其有助于限定机器的地理位置，以及有助于确定机器100的高度、速度和方向。

机器100的高度可以使用高度传感器116A和/或116B来确定。可以用于测量、估计或计算高度的高度传感器的一个示例可以包括致动器上的位置型传感器。当致动器延伸、缩回或旋转以移动机具时，致动器上的位置型传感器可以用于估计或计算机具102的高度(其可以用于确定机器100的高度)。高度传感器的另一示例可以包括测量泵流量和液压致动器的位移的传感器。诸如，传感器可以用于估计致动器112的位移，然后致动器112可以用于估计机具102的高度，因此也可以用于估计机器100的高度。

可以用于确定机器100的高度的另一传感器是使用一个或多个位置传感器116A、116B(例如，或一个或多个惯性测量单元(IMU))，如图1所示。IMU(例如，116A、116B)可以包括加速计和可以推导出位置、方向、速度、加速度、负载，相对于底盘108或本体106的机具位置以及机器100的其它运动的其它测量设备。在一个示例中，第一IMU(或第一高度/位置传感器116A)可以安装在底盘108或主体106上，而第二IMU(或第二高度/位置传感器116B)可以安装在可移动机具102上。当机具102移动时，第二IMU(例如116B)因此相对于固定到底盘108或主体106的第一IMU(例如116B)移动。第一IMU可以生成第一IMU数据，并且第二IMU可以生成第二IMU数据。接收第一IMU数据(或第一高度/位置数据)和第二IMU数据(或第二高度/位置数据)的处理器118可以基于第一IMU数据和第二IMU数据之间的增量(或第一高度/位置数据和第二高度/位置数据之间的增量)来估计(例如，计算)机器100的高度。

图5示出了如关于图1-4描述的基于从电子设备200接收的地理围栏数据208来控制铰接式卡车(例如，机器100)的高度的方法500。实际上，机器100、电子设备200以及在其上存储用于机器100和电子设备200的指令的一个或多个计算机可读介质，如本文所描述的，可以在原始设备制造商(OEM)或售后市场环境中部分地或全部地销售、购买、制造或以其它方式获得。

示例方法500仅是说明性的，并且可以包括步骤510，由用户输入定义工地302中的地理围栏区域的地理围栏数据208。在一些示例中，使用诸如平板电脑的电子设备200的用户可以提出工地302的卫星地图。查看工地302地图，用户可以通过在卫星地图上绘制边界来定义地理区域(例如，304A)。在其它示例中，用户可以录入坐标，或者在具有潜在问题的区域上放置用于地理围栏形状和规则的标准模板。步骤510还可以包括输入与地理区域(例如，304A)相关联的高度限制(例如，图1中的306A)。用户可以根据需要重复步骤510多次以完成地理围栏300。

步骤520可以包括将地理围栏数据208发送到机器100的处理器/控制模块118。地理围栏数据208可以从电子设备200无线发送到机器100。步骤530可以包括处理器/控制模块118接收地理围栏数据208。地理围栏数据208可以存储在机器100的存储设备124上。在机器100上存储地理围栏数据208的好处之一是，即使电子设备200和机器100之间的网络连接丢失，机器100仍能够实施地理围栏300。

步骤540可以进行并且可以包括监控机器100的位置。在一些示例中，步骤540还可以包括监控机器100的高度(例如，机具高度)。步骤550可以包括检测机器100的位置处于第一地理区域(图3中的304A)。在一些示例中，步骤550还可以包括检测机器100的高度超过与第一地理区域304A相关联的第一高度限制(图3中的306A)。在确定机器100在第一地理区域304A中(例如，或接近第一地理区域)时，步骤560可以包括发送命令以启动第一响应。第一响应可以包括处理器/控制模块118向机器100的致动器112发送命令以限制机器的高度。在一些示例中，限制机器的高度可以包括通过降低机具102来减小机器100的高度。

步骤570可以包括继续监控机器100的位置，并且在一些示例中，监控机器100的高度。步骤580可以包括检测机器100的位置在第一地理区域之外，并且步骤590可以包括结束第一响应。在一些示例中，结束第一响应可以包括以下各项中的一项或多项：向致动器112发送命令以结束第一响应；允许用户升高机具；向用户发送警告以通知他们高度限制已被中断；以及将机具102返回到在启动第一响应之前机具被升高到的高度。

如本文所描述的，存储设备可以包括非暂时性的机器可读介质，在其上存储有体现或由本文所描述的技术或功能中的任何一个或多个所利用的一组或多组数据结构或指令(例如，软件)。在机器100或电子设备200执行指令期间，指令还可以完全或至少部分地驻留在主存储器内、静态存储器内、或硬件处理器内。在一个示例中，硬件处理器、主存储器、静态存储器或存储设备中的一个或任何组合可以构成机器可读介质。

虽然机器可读介质被示出为单个介质，但是术语″机器可读介质″可以包括经配置存储一个或多个指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，或相关联的高速缓存和服务器)。

术语″计算机可读介质″和″机器可读介质″可以包括能够存储、编码或携带用于由机器100执行的指令并且使得机器100或电子设备200执行本发明的任何一个或多个技术，或者能够存储、编码或携带由这样的指令使用或与这样的指令相关联的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可以包括固态存储器，以及光和磁介质。机器可读介质的具体示例可以包括：非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪存设备；磁盘，诸如内置硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。

本文描述的方法示例可以至少部分地由机器或计算机实现。一些示例可以包括用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，该指令可以用于配置电子设备以执行如以上示例中所述的方法。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。

工业实用性

总体上，上述公开内容可以用于各种工业应用，诸如防止铰接式卡车的可移动床与工地中的高架障碍物碰撞。现在将参照图1-4的机器100、电子设备200和地理围栏300来描述控制铰接式卡车的高度的改进方法。

使用电子设备200，在办公室或工地302上工作的用户可以经由用户接口212将地理围栏数据208录入到电子设备200中。地理围栏数据208可以包括识别工地302处的一个或多个地理区域304A，其中将采用机器100上的高度限制。与识别地理区域304A一起，用户输入要与每个地理区域304A相关联的高度限制(例如，限制)。

电子设备200将地理围栏数据208发送到机器100。当机器100行进通过工地302时，机器100的控制模块/处理器118监控位置传感器114和高度传感器116A。使用地理围栏数据208以及位置和高度信息，机器100指示致动器112根据需要限制或调节机器100的高度(例如，通过调节机具102的高度)，以防止一个或多个地理区域304A中的碰撞。机器100还可以向机器100的用户接口120发送警告和/或限制机器100的行进速度，直到根据地理围栏300调节高度。

对本领域技术人员显而易见的是，可以进行各种修改和变化。考虑到说明书和所公开的机器的实践，其它实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。说明书和示例仅被认为是示例性的，真正的范围由权利要求及其等同物指示。