System and method for supplying data to machine control system

本発明は一般的に、作業機械で用いるための器具認識および制御システムに関し、さらに詳細には、器具および機械制御に関するデータを更新するためのシステムおよび方法に関する。

統合工具運搬機、スキッドステアローダ、農業用トラクタ、掘削機などの作業機械は一般に、特定の作業機能を実行するために、特定の作業機械に取り付け可能または装着可能である多数の油圧制御式作業器具を有する。 これらの作業器具は一般に、器具のリフトおよび／または傾斜機構の作動および制御を行う１つ以上の油圧システムによって制御されている。 さらに、これらの作業器具または取り付け部品は同様に、１つ以上の器具制御レバー、フットペダルまたは器具制御ジョイスティックなどのさまざまなオペレータ入力装置を利用することによって制御される。

作業機械への取り付けのために利用可能なこれらの異なる器具はすべて、制御される方法が異なり、油圧流量も油圧の要件も同様に変化すると考えられる。 別の工具の動作圧および流速と比較した場合、ある工具に関連する動作圧および流速は、劇的に変化する可能性がある。 たとえば、一部の作業工具は、３０００ｐｓｉのシステム圧力で作動しなければならないのに対し、他の工具は、１０００ｐｓｉのシステム圧力で作動する必要があるだけに過ぎない。 さらに、関連する特定の作業工具およびそのような作業工具によって行われる特定の用途または作業に応じて、特定の作業工具に対して全油圧流量が常に必要とは限らない場合がある。 一定の動作状態下で、全流量または最大流量未満であることが望ましい。 さらにまた、一部の旧型の作業工具は、新型の工具に関連する圧力および流速で作動することができない。

さらに、取り付けられた作業工具は、１つ以上の制御レバー、フットペダルまたはジョイスティックなどのオペレータ入力装置によって制御される。 入力装置の動作は、どの器具が機械に取り付けられるかによって左右される可能性がある。 たとえば、第１の器具の場合には、入力装置の動作は器具を第１の方法で作動させることができ、第２の器具の場合には、同様の方法における入力装置の動作は器具を第２の方法で作動させることができる。

さらに、ある状況において、機械の移動を制御するオペレータ入力装置はまた、特定の作業工具の利用によって左右される可能性がある。 たとえば、あるタイプの作業機械で用いられるある作業工具は、作業工具を適切に作動するために高速のエンジン速度を必要とする。 このようなより高速で作動するエンジン速度は、作業機械に関連する個別の駆動モータまたは駆動機構を制御する油圧ポンプからより高出力の流量を生成する。 一般に、エンジン速度が高速になれば、駆動モータまたは駆動機構に対して利用可能なポンプ流量も増大し、より反応性が高く、制御しにくい機械を形成する。 その結果、これらのタイプの作業工具が用いられると、特に空間の制限された環境において、特定の作業機械の舵取りを制御することがきわめて困難になるときがある。

さらにまた、バケットなどの多くのタイプの作業器具は、異なる寸法および性能を有するさまざまなサイズのものが利用可能である。 取り付けられた器具の寸法および／または性能は、たとえば、掘削通路において除去される材料の量を算出するマッピングシステムなどのさまざまな機械システムと密接な関係がある可能性がある。

異なる器具に適合するように、油圧、流速、たとえばバケット性能などの他のパラメータの修正または調整、あるいは機械に取り付けられるときの効率の向上を可能にするためのシステムを提供することが公知である。 しかし、このようなシステムは、パラメータが任意の取り付けられた器具の最適化を可能にするために、多数のパラメータデータを機械に格納することが必要である。 多種多様な器具が機械と併せてレンタルのために利用可能であってもよいレンタル製品などの環境では、これは困難である可能性がある。

したがって、本発明は、上述の１つ以上の問題を克服することに関する。

上述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は例示および説明のために過ぎず、請求の範囲のように本発明を限定しているわけではないことを理解すべきである。

第１の実施形態において、作業機械に関するパラメータデータを更新するための方法が開示される。 方法は、取り付けられた器具を識別する工程と、識別された器具が機械データ格納システムに関連データがあるかどうかを決定する工程と、関連データがない場合には、遠隔システムから関連データを検索する工程とを含む。

第２の実施形態において、作業機械に関するパラメータデータを更新するためのシステムが開示される。 システムは、作業機械に取り付けられた器具を識別するためのインジケータと、取り付けた器具に関連するデータを検索するための機械通信システムと、関連データを格納するための機械データ格納システムとを備える。

第３の実施形態において、作業機械の機械制御システムを修正するためのシステムは、取り付けられた器具を有する作業機械が開示される。 システムは、作業機械に取り付けられた器具を識別するためのインジケータと、識別された器具に関連するデータが機械に格納されているかどうかを決定するための機械プロセッサと、関連データが機械に格納されていない場合には関連データを検索するための機械通信システムとを備え、機械制御システムは機械の動作を制御するための少なくとも１つの機械制御を含み、機械制御は関連データに基づいて調整可能である。

添付図面は、本発明の例示的実施形態を示しており、説明と共に、本発明の原理を説明する役目を果たしている。

ここで、添付図面に示されている本発明の実施形態、実施例をさらに詳細に参照する。 可能である限り、同一の参照番号は、同一の部分または類似の部分を指すために図面を通じて用いられるものとする。

図１は、本発明の例示の実施形態と一致したシステムを示しており、全体を１０で示している。 この開示のために、本発明は、トラック型トラクタ、掘削機、地ならし機、舗装機械などの作業機械に関連して記載される。 しかし、本発明は、制御システムおよび／または他の機械システムを有する他の装備または機械と共に使用する場合にも同様に十分適している。

システム１０は、機械システム１００および遠隔システム１０２を備えることが好ましい。 機械システム１００は、作業機械に装着されることが好ましい。 あるいは、機械システム１００は、機械に位置する部分および機械から遠隔位置に位置する部分を有してもよく、または機械システム１００全体が機械から遠隔位置に位置してもよい。 遠隔システム１０２は、作業機械は作業機械から遠隔位置に位置することが好ましい。

第１の実施形態において、機械システム１００は、機械プロセッサ１０４と、機械通信システム１０６と、インジケータ１０８と、機械制御システム１１０と、機械データ格納システム１１２とを備えている。 機械プロセッサ１０４は、機械システム１００の機能を制御し、機械通信システム１０６を経由して遠隔システム１０２から受信したデータまたは遠隔システム１０２に送信したデータを処理する。 機械プロセッサ１０４は、単独制御ユニットから構成されてもよく、または特定用途に必要な機械システム１００の複雑さに応じて、多数の制御モジュールまたはサーバ（可能であれば遠隔位置に位置する）を利用する制御システムなどのより複雑な制御システムから構成されてもよい。

機械通信システム１０６は、機械プロセッサ１０４に操作可能であるように接続されることが好ましく、遠隔システム１０２と通信を行う。 機械通信システム１０６は、当業者には公知である衛星、移動体または無線周波数技術などの無線通信手段によって通信を行うことが好ましい。 しかし、通信システム１０６は、公衆電話線にアクセスするモデムなどの他の通信手段を備えていてもよい。

インジケータ１０８は、機械プロセッサ１０４に操作可能であるように接続され、作業機械に現在取り付けられている器具を識別する。 特定の作業機械に関連する可能性があるさまざまな器具はそれぞれ、器具が作業機械に取り付けられるとき、インジケータ１０８によって認識可能な一意または特定の識別コードを備えていることが好ましい。 このインジケータ１０８は、光学、レーザまたは磁気のスキャナまたはリーダなどの適切なスキャナまたはリーダから構成されてもよく、器具に関連する特定の識別コードを読み取って、機械プロセッサ１０４にそのコードを中継するか、または別の方法で取り付けられた器具を認識するように位置決めされる。 コードは、直線バーコード、２次元コードまたは器具を識別するための他のコーディングシステムであってもよい。 あるいは、コードは、プラグアンドソケット構成に組み込まれてもよく、関連するピンパターンが特定の器具に対して一意であり、再度、機械プロセッサ１０４に中継されることが可能であるその特定の器具に関する識別コードとして作用する。

さらにまた、インジケータ１０８は、無線周波数（「ＲＦ」）遠隔測定システムを備えることも可能である。 そのような場合には、器具は、ＲＦ信号を読み取るために位置決めされ、機械の本体に位置しているＲＦ受信器の形態であるインジケータによって受信される特定の器具に対して一意の特定の識別コードで符号化されたＲＦ信号を出力するための適切な電子機器および回路を備えている。 ＲＦ受信器は器具から受信される信号を識別コードに変換し、信号は作業機械に装着される特定のタイプの器具を表し、このコードは機械プロセッサ１０４に中継されるであろう。 あるいは、インジケータ１０８は、利用可能な器具の１つがコンピュータメニュー（図示せず）によってオペレータによって選択されるか、または他の選択手段によって選択されることができるオペレータコマンドから構成されてもよい。

機械制御システム１１０は、機械プロセッサ１０４に操作可能であるように接続される。 機械制御システム１１０は、機械および器具の動作を命令するさまざまな機械制御を含むことが好ましい。 さらに、機械制御システム１１０は、たとえば、掘削経路の深さを監視するためのマッピングシステムまたは積載量を算出するためのペイロードシステムなどの他の機械システムを備えることができる。 一般に、器具の動作は、取り付けられた器具を動作する油圧リフトシリンダおよびチルトシリンダによって制御される。 機械の駆動機構は、伝送制御弁によって制御される。 機械制御システム１１０のさまざまな弁およびシリンダに対する油圧油の流量は、レバー、フットペダル、ジョイスティックなどの１つ以上のオペレータ装置（図示せず）によって制御されることができる。 さらに、オペレータ室に位置することが好ましい指向性フロースイッチ、高速フロースイッチ、連続フロースイッチなどの複数のスイッチが、さまざまなシリンダおよびアクチュエータへの油圧油の流れを制御する。 異なる器具は異なる油圧および流速で作動することが多く、エンジン速度などの機械の動作状態は取り付けられる器具に基づいて変化することができるため、特定の器具の動作のために、油圧制御システムおよび他の制御システムを調整することができる。

機械データ格納システム１１２は、機械プロセッサ１０４に操作可能であるように接続され、格納されているデータを機械プロセッサ１０４に供給する。 機械データ格納システム１１２は、たとえば、油圧、流速、オペレータ入力装置の制御、器具の体積、器具の物理的寸法などの機械制御システム１１０において機械制御および他の所望の設定を調整するために用いることができる適切なパラメータデータを列挙しているデータを格納することができるデータベースまたは他の格納手段から構成されることが好ましい。 器具に関連するさまざまな機械パラメータは、たとえば、１つ以上の記録、ルックアップ表、作業マップ、アルゴリズムなどの形態で、機械データ格納システム１１２に格納されることができ、特定の器具が機械プロセッサ１０４によって認識されるとき、機械プロセッサ１０４は適切な機械パラメータにアクセスし、それらの機械パラメータをパラメータが流速、圧力、スイッチの動作、オペレータ装置の動作、器具の体積、器具の物理的寸法などのさまざまな機械状態および設定を調整するために用いられる機械制御システム１１０に中継することができるようになっている。 特定の器具の必要性に応じて、追加の動作状態もまた、再認識されることができる。 特定の器具の生産性を向上するために、たとえば、特定のリンク機構の移動範囲、ステアリングゲイン、機械の最大速度をさらに修正することができる。 機械データ格納システム１１２は、機械に位置していることが好ましいが、機械から遠隔位置であってもよい。 さらに、機械データ格納システム１１２は、単独のデータベースから構成されてもよく、１つ以上の計算装置またはサーバに位置する複数のデータベースから構成されてもよい、機械データ格納システム１１２は、データの格納を管理するためのプロセッサまたはコントローラ（図示せず）をさらに備えていてもよい。

遠隔システム１０２は、遠隔プロセッサ１１４、遠隔通信システム１１６、遠隔データ格納システム１１８から構成されることが好ましい。 遠隔プロセッサ１１４は、遠隔システム１０２の機能を制御し、遠隔通信システム１１６を経由して遠隔システム１０２から受信したデータまたは遠隔システム１０２に送信したデータを処理する。 遠隔プロセッサ１１４は、単独の制御ユニットから構成されてもよく、または特定用途に必要な遠隔システム１０２の複雑さに応じて、多数のサーバを利用する制御システムなどのより複雑な制御システムから構成されてもよい。

遠隔通信システム１１６は、遠隔プロセッサ１１４に操作可能であるように接続され、当業者には公知である衛星または移動体技術などの無線通信手段によって、機械システム１００と通信を行うことが好ましい。 しかし、遠隔通信システム１１６は、公衆電話線にアクセスするモデムなどの他の通信手段を備えていてもよい。

遠隔データ格納システム１１８は、さまざまな器具に関連するパラメータデータのための格納空間を少なくとも備えることが好ましい。 遠隔データ格納システム１１８は、パラメータデータが格納される単独のデータベースから構成されてもよい。 あるいは、遠隔データ格納システム１１８は、１台以上のコンピュータまたはサーバに格納される複数のデータベースから構成されてもよい。 また、遠隔データ格納システム１１８は、システム内のデータの格納を管理するためにプロセッサまたはコントローラ（図示せず）をさらに備えてもよい。 遠隔データ格納システム１１８は、遠隔システム１０２の遠隔プロセッサ１１４に操作可能であるように接続され、遠隔システム１０２の遠隔プロセッサ１１４によってアクセス可能であることが好ましい。

システム１０の動作は、外部手段によって機械プロセッサ１０４および遠隔プロセッサ１１０にプログラムされるソフトウェアによって制御される。 あるいは、ハードウェアまたは任意の他のプログラミング技術によって、プログラムを実行することができる。 本願明細書に記載される説明に基づくこのソフトウェアの作成は、プログラミング業界における当業者の能力の範囲内にある。

図２において分かるように、機械システムに格納されるパラメータデータを更新するための方法が開示される。 最初に、制御ブロック２００において分かるように、機械に取り付けられた器具が識別される。 機械プロセッサ１０４は、インジケータ１０８によって得られることが好ましい関連する特定の識別コードを解釈することによって、特定の器具を識別しようと試みるであろう。 このコードは、たとえば、上述のさまざまなコーディングシステムおよび遠隔測定システムなどの器具に関連する適切な回路または他の電子機器によって生成される。 あるいは、インジケータは、前述したように、コンピュータメニュー、スイッチまたは機械に関連する他のオペレータによる選択可能な手段などのオペレータによる入力を通じて、一意のコードを決定することができる。

制御ブロック２０５において分かるように、機械データ格納システム１１２は、識別された器具に基づく適切なパラメータデータが存在するかどうかを決定するために調査される。 識別された器具に関連するパラメータデータが機械システム１００に格納されているかどうかを決定するために、機械プロセッサ１０４は、機械データ格納システム１１２にアクセスし、取り付けられた器具に関連する一意のコードまたは識別子と機械データ格納システム１１２に格納されたコードまたは識別子を比較することが好ましい。

制御ブロック２１０において分かるように、関連データが機械システム１００に格納されていない場合には、遠隔システム１０２は、機械通信システム１０６および遠隔通信システム１１６によって接触されることが好ましい。 機械通信システム１０６は、機械プロセッサ１０４による要求を遠隔通信システム１１６に中継することが好ましい。 制御ブロック２１５において分かるように、取り付けられた器具に関連するデータが決定され、関連データは、取り付けられた器具に対応するデータである。 関連データを決定するために、機械プロセッサ１０４からの要求は、取り付けられた器具に関連する一意のコードまたは識別子を含むことができ、一意のコードはまた、関連データを識別する。 遠隔通信システム１１６は、機械通信システム１０６からの要求を受信し、要求を遠隔プロセッサ１１４に指向することが好ましい。 中継された一意のコードを利用する遠隔プロセッサ１１４は、関連データのために遠隔データ格納システム１１８を探索する。 制御ブロック２２０において分かるように、識別されるとき、関連データは、遠隔データ格納システム１１８から検索され、遠隔通信システム１１６および機械通信システム１０６によって機械システム１００に中継される。 次に、制御ブロック２２３において分かるように、関連データは、機械データ格納システム１１２に格納される。

一旦、適切なデータが機械データ格納システム１１２に存在すると、制御ブロック２２５において分かるように、遠隔システム１０２からの検索または機械システム１００に予め格納されたデータからの検索によって、取り付けられた器具は無効にされることが好ましいが、構成対象のパラメータによっては、器具は無効にしなくてもよい。 機械プロセッサ１０４は、器具を無効にすべきであることを表す信号を機械制御システム１１０に中継し、機械制御システム１１０における１つ以上の油圧または制御が無効にされることが好ましい。

次に、制御ブロック２３０において分かるように、機械パラメータが設定または調整される。 機械制御システム１１０の内部において、機械データ格納システム１１２に格納された関連パラメータに基づいて、機械の適切な油圧システムおよび制御システムが再構成される。 さらに詳細に言えば、器具ジョイスティックおよび／または駆動制御ジョイステックを再構成することができ、任意の制御スイッチの動作を再構成することができ、油圧および流速を再構成することができる。 さらに、たとえば、駆動制御ジョイスティックの移動に基づく機械に関する新たな最大前進速度の確立、あるいは新たなステアリング制御ゲインまたは相関の確立などの識別された器具の好ましい動作状態に基づいて、他の機械パラメータを再構成することができる。 さらに、機械制御システム１１０においてマッピングシステムまたはペイロードシステムなどのさらなるシステムを適合するために、器具の体積または物理的寸法などの他の機械パラメータを設定することができる。

一旦、適切な機械パラメータのすべてを再構成または再プログラムされると、制御ブロック２３５において分かるように、器具は使用するために有効にされる。 器具の油圧および／または制御を有効にするために、信号を機械制御システム１１０に送信して、機械プロセッサ１０４によって器具を有効にするか、またはオペレータがオペレータ入力によって器具を有効にするようにするかまたは命令することができる。

本発明は、作業機械にさまざまな作業工具に関して有効および効率的に作動するようにすることができる。 たとえば、トラック型トラクタまたは掘削機などの機械は、さまざまな機能を実行するために、さまざまな作業工具を作動することができてもよい。 しかし、作業工具のそれぞれは、その機能性が最もうまく利用される機械設定が異なる場合が多い。 作業機械の所有者またはオペレータが、特に多種多様な工具が機械と共に用いるために利用可能であるようなレンタル現場などの状況において、機械の動作が特定の取り付けられた作業工具のために確実に構成されるようにすることは困難である可能性がある。 さらに、マッピングシステムまたはペイロードシステムなどのさまざまなシステムに関して、このようなシステムがさらに正確な情報を算出および表示するために、取り付けられた器具に関する追加情報が望ましい。

本発明において、一旦、取り付けられた作業工具が識別されると、機械プロセッサ１０４は、適切な機械データが機械データ格納システム１１２に格納されているかどうかを決定するために検査を行う。 適切なデータが格納されていない場合には、機械プロセッサは、すべての利用可能な作業工具に関連するパラメータデータが格納されていることが好ましい遠隔システム１０２からデータを要求する。 取り付けられた作業工具に関連するデータは、機械システム１００に中継され、機械データ格納システム１１２に格納される。 次に、取り付けられた器具の作業効率を向上させ、システムに対してさらに正確な情報を提供するために、パラメータデータは、機械制御システム１１０の油圧システム、制御システムおよび他のシステムを設定するために利用可能である。

明白な性質のさまざまな変更および修正、そのようなすべての変更および修正は、添付の請求項の範囲内を包含されると考えられることは、当業者には容易に理解されるであろう。 本発明の他の実施形態は、本願明細書に開示されている本発明の明細書および実施を考慮すれば、当業者には明白であろう。 明細書および実施例は例示に過ぎず、本発明の真の範囲および精神は、請求の範囲およびその等価物によって示されるものとする。

本発明の例示的実施形態と一致する機械に格納されたデータを更新するためのシステムのブロック図である。

機械に格納されたデータを更新するための、本発明と一致した方法の例示的実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１００ 機械システム １０２ 遠隔システム １０４ 機械プロセッサ １０６ 機械通信システム １０８ インジケータ １１０ 機械制御システム １１２ 機械データ格納システム １１４ 遠隔プロセッサ １１６ 遠隔通信システム １１８ 遠隔データ格納システム