本公開涉及一種用于平整表面的作業(yè)車輛，例如機動平地機，特別涉及一種基于機動平地機和鏟刀相對于機動平地機的位置來確定鏟刀行進路徑的車輛控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、作業(yè)車輛，例如機動平地機，可以用于施工和維護，以在各種角度、傾斜度和高度處創(chuàng)建平坦的表面。機動平地機可以包括兩個或更多個軸，其中發(fā)動機和駕駛室設置在車輛的后端處的軸上方，另一個軸設置在車輛的前端處。機具(例如鏟刀)在前軸和后軸之間附接到車輛。

2、機動平地機包括附接成朝向平地機的前部的牽引桿組件，當平地機向前移動時，該牽引桿組件由平地機拉動。牽引桿組件可旋轉地支撐在牽引桿組件的自由端處的回轉驅動構件，并且回轉驅動構件支撐諸如鏟刀的作業(yè)機具。牽引桿組件下方的作業(yè)機具的角度可以通過回轉驅動構件相對于牽引桿組件的旋轉而進行調整。

3、除了鏟刀圍繞旋轉固定軸線旋轉之外，鏟刀還可調節(jié)到相對于回轉驅動構件的選定角度。這個角度被稱為鏟刀傾斜度。鏟刀的高度是可調節(jié)的，鏟刀的橫向位置也是可調節(jié)的。

4、機動平地機包括一個或更多個傳感器，所述一個或更多個傳感器測量車輛相對于重力的定向、車輪的位置以及鏟刀相對于車輛的位置。位于回轉驅動構件處的旋轉傳感器提供鏟刀相對于由車輛的長度限定的縱向軸線的旋轉角度。鏟刀傾斜度傳感器提供鏟刀相對于橫向軸線的傾斜角度，該橫向軸線通常與車輛橫向軸線對準，例如由車輛軸限定。主降傳感器提供車輛相對于重力的行進角度。

5、機動平地機在使用時沿向前方向和向后方向進行操作。機動平地機可以包括可相對于后框架運動的前框架，以使得前框架和后框架相對于彼此鉸接在一起。車輛在平地操作過程中的鉸接也被稱為“蟹行(crabbing)”。當機動平地機在地面上行進時，前輪和后輪在地面上分別有行進路徑。鏟刀可以獨立于前輪和后輪進行操作，并且鏟刀可以延伸超過前輪行進路徑和后輪行進路徑或者延伸到前輪行進路徑和后輪行進路徑之外?？梢允褂幂喬サ霓D向角和主框架的鉸接角來計算機動平地機的行進路徑。然而，由于諸如回轉側移、鏟刀側移或回轉旋轉的特征，鏟刀的行進路徑可能與機動平地機或機器的行進路徑不同。

6、當機動平地機沿向前方向或沿向后方向行進時，存在針對可能在行進路徑中的潛在對象的檢測區(qū)或區(qū)域。當機動平地機在前輪轉動和/或后軸鉸接的情況下行進時，這會增加或擴大針對潛在對象的檢測區(qū)或區(qū)域。此外，由于鏟刀可以許多不同的構型操作，這也可以增加機動平地機的有效行進寬度。機動平地機的較寬行進路徑增加了檢測區(qū)域的區(qū)，這對于操作員來說難以檢測行進路徑中的任何對象。

7、因此，需要通過參考鏟刀將要經過的坡度輪廓來進行精確的機器控制，并且能夠用于基于檢測到的障礙物的障礙物檢測來控制鏟刀位置。

技術實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一個實施例，一種機動平地機，包括：前框架，所述前框架被支撐在一對前輪上，所述一對前輪安裝在前軸上；后框架，所述后框架被支撐在一對后輪上，所述后輪安裝在后軸上，所述后框架與所述前框架連接；鏟刀，所述鏟刀可移動地附接到所述前框架，所述鏟刀具有橫跨在左外邊緣和右外邊緣之間的鏟刀長度；車輛坡度控制系統(tǒng)，所述車輛坡度控制系統(tǒng)包括：一個或更多個傳感器，所述一個或更多個傳感器被布置成感測與所述鏟刀可操作地連接的一個或更多個致動器的位置，其中所述一個或更多個傳感器還被布置成感測所述后框架相對于所述前框架的鉸接角，其中，所述一個或更多個傳感器還被布置成感測所述一對前輪的前輪轉向角；控制器，所述控制器包括具有處理器和存儲器的計算設備，所述控制器可操作地連接至所述一個或更多個傳感器以接收所述一個或更多個致動器的所感測到的位置、所感測到的所述鉸接角和所感測到的所述前輪轉向角，其中所述控制器：基于在所述一對前輪和所述一對后輪在地面上行進時的所述鉸接角和所述前輪轉向角來確定所述前框架和所述后框架的運動；基于感測到的所述一個或更多個致動器的位置來確定鏟刀位置以及所述鏟刀相對于所述前框架和所述后框架的鏟刀運動；以及基于所確定的所述前框架和所述后框架的運動以及所確定的所述鏟刀的鏟刀位置和鏟刀運動來確定所述鏟刀的鏟刀軌跡路徑。

2、在一個示例中，其中，所述鏟刀的所述鏟刀軌跡路徑包括所述鏟刀的所述左外邊緣的左外邊緣鏟刀行進路徑和所述鏟刀的所述右外邊緣的右外邊緣鏟刀行進路徑。

3、在一個示例中，其中，所述控制器在圖形用戶界面上顯示所述鏟刀的所述鏟刀軌跡路徑。

4、在一個示例中，其中，所述控制器將所述鏟刀的所述鏟刀軌跡路徑與坡度輪廓進行比較，以確定所述鏟刀的位置是否需要調整。

5、在一個示例中，其中，所述控制器從圖像傳感器接收圖像數(shù)據(jù)，所述圖像傳感器可操作地連接到所述控制器；并且

6、其中，所述控制器確定在所述圖像數(shù)據(jù)中的障礙物是否在所述鏟刀的所述鏟刀軌跡路徑內。

7、在一個示例中，其中，所述控制器確定所述鏟刀的所述鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述機動平地機的所述鏟刀運動包括：所述控制器確定所述機動平地機的一個或更多個機器組件特性；所述控制器確定所述一個或更多個致動器中的每一個致動器的缸速度；以及所述控制器確定所述機動平地機的剛體加速度。

8、在一個示例中，其中，所述控制器確定所述鏟刀的所述鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述機動平地機的所述鏟刀運動包括：所述控制器從用戶接收操作員命令以引導所述鏟刀的所述鏟刀運動。

9、在一個示例中，其中，所述控制器確定所述鏟刀的所述鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述機動平地機的所述鏟刀運動包括：所述控制器確定所述前框架和所述后框架的機器覆蓋區(qū)域。

10、在一個示例中，其中，所述控制器確定相對于坡度輪廓的鏟刀行進路徑；并且所述控制器響應于所述坡度輪廓自動移動所述鏟刀以調整所述鏟刀行進路徑。

11、在一個示例中，其中，所述控制器確定所述機動平地機的機器組件的一個或更多個物理特性；其中，所述控制器確定所述前框架和所述后框架的所述運動，所述前框架和所述后框架包括所述機動平地機的所述機器組件的所述一個或更多個物理特性；并且其中，所述控制器確定所述鏟刀的所述鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述前框架和所述后框架的所述鏟刀運動，所述前框架和所述后框架包括所述機動平地機的所述機器組件的所述一個或更多個物理特性。

12、在一個示例中，其中，所述機動平地機的所述機器組件的所述一個或更多個物理特性包括所述鏟刀的鏟刀長度、鏟刀高度和鏟刀厚度。

13、在一個示例中，其中，所述機動平地機的所述機器組件的所述一個或更多個物理特性包括用于與所述鏟刀組裝在一起的所述致動器和/或所述機動平地機上的所述致動器中的每一個致動器的缸安裝位置。

14、在一個示例中，其中，所述一個或更多個致動器包括向右可伸縮致動器和向左可伸縮致動器、回轉側移致動器、側擺致動器和鏟刀提升閥組件中的任何一個。

15、根據(jù)本公開的一個實施例，一種確定鏟刀的鏟刀軌跡路徑的方法，所述鏟刀可移動地附接到機動平地機，所述機動平地機具有前框架和后框架，所述前框架被支撐在一對前輪上，所述一對前輪安裝在前軸上，所述后框架被支撐在一對后輪上，所述一對后輪安裝在后軸上，所述后框架與所述前框架連接，所述方法包括：經由控制器確定與所述鏟刀可操作地連接的一個或更多個致動器的位置，所述控制器包括計算設備，所述計算設備具有處理器和存儲器；經由所述控制器確定所述后框架相對于所述前框架的鉸接角；經由所述控制器確定所述一對前輪的前輪轉向角；基于在所述一對前輪和所述一對后輪在地面上行進時的所述鉸接角和所述前輪轉向角，經由所述控制器來確定所述前框架和所述后框架的運動；基于所感測到的所述一個或更多個致動器的位置，經由所述控制器來確定所述鏟刀的鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述前框架和所述后框架的鏟刀運動；以及基于所確定的所述前框架和所述后框架的運動以及所確定的所述鏟刀的鏟刀位置和所述鏟刀的所述鏟刀運動，經由所述控制器來確定所述鏟刀的鏟刀軌跡路徑。

16、在一個示例中，經由所述控制器確定所述鏟刀相對于地面的坡度輪廓的鏟刀行進路徑。

17、在一個示例中，經由所述控制器響應于所述坡度輪廓自動運動所述鏟刀，從而調整所述鏟刀行進路徑。

18、在一個示例中，其中，經由所述控制器確定所述鏟刀的所述鏟刀位置和所述鏟刀相對于所述機動平地機的所述鏟刀運動包括：經由所述控制器確定所述機動平地機的一個或更多個機器組件特性；經由所述控制器確定所述一個或更多個致動器中的每一個致動器的缸速度；以及經由所述控制器確定所述機動平地機的剛體加速度。

19、在一個示例中，其中，所述一個或更多個致動器包括向右可伸縮致動器和向左可伸縮致動器、回轉側移致動器、側擺致動器和鏟刀提升閥組件中的任何一個。

20、在一個示例中，其中，所述鏟刀的所述鏟刀軌跡路徑包括所述鏟刀的所述左外邊緣的左外邊緣鏟刀行進路徑和所述鏟刀的所述右外邊緣的右外邊緣鏟刀行進路徑。

21、在一個示例中，進一步包括：從用戶接收操作員命令以引導所述鏟刀的所述鏟刀運動；以及響應于所引導的鏟刀運動而經由所述控制器移動所述鏟刀。