用于检测阿克曼型转向机构的故障的系统的制作方法

1.本公开涉及用于测量机器的转向角度的系统传感器。更特别地，本公开涉及一种用于测量转向角度的系统，其用于确定所述机器的转向组件的故障。


背景技术：

2.诸如矿用卡车、装载机、推土机或其他建筑和采矿设备的机器经常用于建筑、建造、采矿和其他活动。例如，矿用卡车经常用于从矿场拖运开采的材料。这些机器具有转向组件，所述转向组件包括系杆、臂、液压缸、机械联动装置等。虽然转向组件被设计成避免故障，但在重型应用中，长期使用磨损、缺乏维护和/或滥用可能引起故障。
3.为了检测故障，转向组件或其部件可包括传感器。在一些情况下，传感器可以测量机器的转向角度以确定转向角度是否在一定范围内。在所述范围之外的转向角度可以指示故障。然而，通常，传感器位于转向组件的部件(诸如液压缸)的内部。传感器的位置使得传感器和/或液压缸的更换困难且耗时。另外，位于液压缸内的传感器增加了制造和维修成本。
4.用于测量转向角度的一种机构在美国专利号10,266,200(下文称为
“’
200参考”)中被描述。所述’200参考描述了转向缸，所述转向缸具有分别用于检测缸的行程的缸行程传感器。来自这些缸行程传感器的感测值可用于发现转向角度。然而，所述’200参考中描述的缸行程传感器与转向缸成一体。当维修传感器时，这增加了工作量和停机时间，并且/或者需要更换整个转向缸。
5.本公开的实例目的在于克服上述缺陷中的一个或多个。


技术实现要素：

6.根据第一方面，机器可包括联接到机器的第一轮的第一转向臂、联接到机器的第二轮的第二转向臂、在第一转向臂与机器的框架之间延伸的第一缸、以及在第二转向臂与框架之间延伸的第二缸。第一缸的致动可以引起第一缸相对于框架围绕第一旋转轴线的第一旋转，并且第二缸的致动可以引起第二缸相对于框架围绕第二旋转轴线的第二旋转。所述机器还可包括：第一角度传感器，其被配置成感测对应于第一旋转的第一角位移；和第二角度传感器，其被配置成感测对应于第二旋转的第二角位移。
7.根据另外方面，转向组件可包括框架、第一转向臂、第二转向臂、联接到框架和第一转向臂的第一液压致动器、以及联接到框架和第二转向臂的第二液压致动器。第一液压致动器的致动使得第一转向臂相对于框架并且相对于第一转向臂枢转，并且第二液压致动器的致动使得第二转向臂相对于框架并且相对于第二转向臂枢转。所述转向组件还可包括：第一角度传感器，其被设置成测量第一液压致动器相对于第一转向臂的第一旋转位移；第一连杆，其在第一端处联接到第一液压致动器并且在第二端处联接到第一角度传感器，其中第一连杆的第一端相对于第一连杆的第二端可移动以隔离除第一旋转位移之外的移动。所述转向组件还可包括：第二角度传感器，其被设置成测量第二液压致动器相对于第二
转向臂的第二旋转位移；第二连杆，其在第三端处联接到第二液压致动器并且在第四端处联接到第二角度传感器，其中第二连杆的第三端相对于第二连杆的第四端可移动以隔离除第二旋转位移之外的移动。
8.根据另外方面，机器可包括框架、联接到机器的第一轮的第一转向臂、联接到机器的第二轮的第二转向臂、联接到框架的第一侧和第一转向臂的第一致动器、以及联接到框架的第二侧和第二转向臂的第二致动器。所述机器还可包括：第一传感器，其被配置成感测与第一致动器相关联的第一角位移；第一隔离机构，其联接到第一致动器并且被配置成响应于第一致动器的致动而旋转。第一隔离机构的旋转可以由第一传感器感测为第一角位移。所述机器还可包括：第二传感器，其被配置成感测与第二致动器相关联的第二角位移；和第二隔离机构，其联接到第二致动器并且被配置成响应于第二致动器的致动而旋转。第二隔离机构的旋转可以由第二传感器感测为第二角位移。
附图说明
9.本公开参考附图被阐述。在附图中，附图标记的最左边(一个或多个)数字标识其中附图标记首先出现的图。在不同的图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项目。此外，附图可被视为提供单个图内的单个部件的相对尺寸的近似描绘。然而，附图内的描绘不是按比例的，并且单个部件的相对尺寸无论在单个附图内还是在不同附图之间都可以与所描绘的情况不同。特别地，一些附图可以将部件描绘为一定的尺寸或形状，而其他附图为了清楚起见可以以更大的比例描绘相同部件或不同地成形。
10.图1示出了根据本公开的实施例的包括用于确定机器的转向角度的示例性转向组件的示例性机器。
11.图2示出了根据本公开的实施例的图1的转向组件的局部透视详细视图。
12.图3示出了根据本公开的实施例的图1的转向组件的局部透视详细视图。
13.图4示出了根据本公开的实施例的图1的机器的示例性隔离部件的透视详细视图。
14.图5示出了根据本公开的实施例的图4的隔离部件的平面详细视图。
15.图6示出了根据本公开的实施例的图1的转向组件的局部透视图。
16.图7示出了根据本公开的实施例的用于确定机器的转向角度以用于确定机器的转向组件的故障的示例性过程。
具体实施方式
17.图1是根据本公开的实例的具有示例性转向组件102的示例性机器100的示意图。尽管机器100被描绘为一种类型的拖运卡车，但机器100可以包括任何合适的机器，诸如任何类型的装载机、推土机、倾卸卡车、压实机、反铲车、联合收割机、铲运机、挖沟机、拖拉机、其组合等。在一些情况下，机器100被配置成例如用于移动(例如沥青的)铺路材料、开采材料、土壤、表土、重型建筑材料和/或用于道路建设、建筑物建设、其他采矿、铺路和/或施工应用的设备。例如，机器100可用于其中诸如矿物矿石、松散的石头、碎石、土壤、沙子、混凝土和/或工作现场的其他材料的材料需要在工作现场被运输的情况。
18.机器100包括框架104和轮106。框架104由任何合适的材料构成，诸如铁、钢、铝或其他金属。框架104在一些情况下具有单体构造，并且在其他情况下通过连接两个或更多个
分离的本体件被构造。框架104的零件或部件通过任何合适的各种机构(包括例如焊接、螺栓、螺钉、紧固件等)被连接。
19.轮106机械地联接到传动系统(未示出)以推进机器100。机器100包括具有任何合适的类型、尺寸、功率输出等的发动机。在一些情况下，发动机可以是气体供能的(例如，柴油机)、天然气供能的、太阳能供能的、或电池供能的。当发动机被供能时，发动机经由传动系统使轮106旋转以使得机器100能够横穿环境。因此，发动机机械地联接到各种传动系统部件(诸如传动轴和/或轮轴)以旋转轮106并且推进机器100。在一些情况下，传动系统包括任何各种其他部件，包括但不限于差速器、(一个或多个)连接器、恒定速度(cv)接头等。
20.如示出的，机器100可以被配置成在倾卸箱108或配置成移动、提升、运载和/或倾倒材料的其他(一个或多个)可移动元件中运载材料。倾卸箱108由一个或多个液压系统或机器100的任何其他合适的机械系统致动。在一些情况下，液压系统由发动机供能，诸如通过为液压系统的(一个或多个)液压泵(未示出)供能。然而，应当注意，在其他类型的机器(例如，除矿用卡车以外的机器)中，液压系统可以具有与图1中所示的配置不同的配置，可以用于操作除倾卸箱108之外的(一个或多个)元件，并且/或者可以省略。
21.在一些情况下，机器100可包括驾驶室或其他此类操作员站。操作员站被配置成使操作员(未示出)就座于其中。就座于操作员站中的操作员与操作员站内的各种控制接口和/或致动器(例如，方向盘、操纵杆、按钮、控制杆等)交互，以控制机器100和/或机器100的各种部件的移动，诸如升高和降低倾卸箱108。另外地或替代地，在一些情况下，并且如本文中所述的，机器100可以由远程操作员远程地控制或自主地控制。例如，机器100可以沿着环境内的预定路径或路线自主地操作。在此类情况下，机器100可包括操作员站，或操作员站可以被省略。此外，即使在其中操作员位于操作员站内的情况下，也可以远程控制机器100。
22.转向组件102可包括用于允许机器100的转向的部件。在图1中，示出了转向组件102的详细视图。在一些情况下，转向组件102可包括中心连杆110、第一系杆112、第二系杆114、第一缸杆116和第二缸杆118。第一系杆112和第二系杆114可包括可枢转地联接到中心连杆110的端部(例如，球形接头、转向节接头等)。例如，第一系杆112和第二系杆114可经由设置成穿过第一系杆112和中心连杆110以及第二系杆114和中心连杆110的销可枢转地联接到中心连杆110。也可以包括轴承、转向节或其他接头以允许第一系杆112和第二系杆114相对于中心连杆110的可枢转移动(例如，在机器100横穿地面、转向等时)。然而，尽管转向组件102被示出为包括某些部件，但阿克曼型(ackermann-type)转向组件可包括与本文示出且讨论的情况相比另外的或不同的部件。
23.不联接到中心连杆110的第一系杆112和第二系杆114的相对端联接到机器100的转向臂。例如，机器100可包括位于机器100的第一侧(例如，右手侧)的第一转向臂120和位于机器100的第二侧(例如，左手侧)的第二转向臂122。第一系杆112和第二系杆114可以分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122(例如，经由销)。销可允许第一系杆112和第二系杆114分别相对于第一转向臂120和第二转向臂122可枢转或旋转移动。在第一转向臂120和第二转向臂122分别旋转时，或在机器100横穿地面、转向等时，轴承、转向节或其他接头可以允许第一系杆112和第二系杆114的可枢转移动。第一转向臂120也可以联接到位于机器100的第一侧上的轮106的第一轮(例如，在轮毂处)，并且第二转向臂122可以联接到位于机器100的第二侧上的轮106的第二轮(例如，在轮毂处)。
24.第一缸杆116可以可枢转地联接到第一转向臂120，并且第二缸杆118可以可枢转地联接到第二转向臂122。第一缸杆116和第二缸杆118可以经由销和轴承(例如，转向节)分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122。在一些情况下，第一缸杆116和第二缸杆118可以表示在致动机器100的转向机构时延伸和缩回到各种长度的线性致动器。例如，当转向机构，诸如方向盘(未示出)被机器100的操作员(或被远程操作员)致动(例如，转动)以指示机器100的期望移动时，控制器可以生成相关联的控制信号并且将其传输到第一缸杆116和第二缸杆118。作为响应，第一缸杆116和第二缸杆118可以致动以转向机器100。在一些情况下，臂、轴、齿轮等可以将方向盘可操作地联接到转向组件102以用于转向机器100。
25.在一些情况下，第一缸杆116和第二缸杆118可以使用气动或液压来致动。机器100可包括储集器，该储集器用于容纳第一缸杆116和第二缸杆118的不同延伸长度以及供应或接收流体。在一些情况下，转向组件102可以表示电动液压转向系统或是电动液压转向系统的部件。例如，在电动液压动力转向中，电动机可以驱动泵以用于供应动力转向所必要的压力。因此，转向组件102可以被电子地控制。此处，如上所述，机器100可包括控制器(例如，转向控制器)，所述控制器生成控制信号并且将控制信号传输到第一缸杆116和第二缸杆118以用于转向机器100。可以响应于操作员移动方向盘或远程操作员以电子方式提供期望转向量而生成控制信号。在此类情况下，控制信号可以与期望的转向水平相关联。例如，响应于操作员移动方向盘，控制信号可以被提供到第一缸杆116(或联接到其的控制器)。此控制信号可以与机器100的指示转向角度(例如，十度、三十度等)相关联。第一缸杆116可以响应于控制信号并且基于期望的转向水平而延伸或缩回。取决于转向水平，相应的控制信号可以被发送至第一缸杆116和第二缸杆118。
26.不联接到第一转向臂120和第二转向臂122的第一缸杆116和第二缸杆118的端部可以联接到机器100的框架104(或子框架)。如示出的，中心连杆110可以另外联接到框架104。在一些情况下，中心连杆110、第一缸杆116和/或第二缸杆118可以可枢转地联接到框架104。由于所示的布置，在第一缸杆116和第二缸杆118致动(例如，延伸或缩回)时，第一转向臂120和第二转向臂122被移动，使得轮106转动。同样由于致动，第一系杆112和第二系杆114分别经由其到第一转向臂120和第二转向臂122的附接，使中心连杆110相对于框架104枢转。
27.第一缸杆116和第二缸杆118被示出为包括缸部分和杆部分。杆部分可以由缸部分接收使得杆部分可以从缸部分延伸变化的长度。换句话说，杆部分可以从缸部分延伸或缩回到缸部分中。取决于机器100的转向，杆部分可以从缸部分延伸或缩回到缸部分中。此外，给定如图1所示的转向组件102的配置，当机器100向左或向右转动时，第一缸杆116或第二缸杆118中的一个杆部分将从缸部分延伸，而第一缸杆116或第二缸杆118中的另一杆部分将缩回到缸部分中。第一缸杆116和第二缸杆118的缸部分被示出为联接到框架104，而第一缸杆116和第二缸杆118的杆部分分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122。然而，在一些情况下，第一缸杆116和第二缸杆118的缸部分可以分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122。在此类情况下，第一缸杆116和第二缸杆118的杆部分可以联接到框架104。
28.在一些情况下，转向组件102可以表示阿克曼转向几何结构。在阿克曼转向几何结构中，轮106可以通过已知的运动学关系一致地转动。这可以部分地由经由中心连杆110、第一系杆112和第二系杆114被可操作地连接的第一转向臂120和第二转向臂122来实现。换句
话说，第一转向臂120和第二转向臂122可以同步地转向并且转向由联动设计限定的运动学关系描述的相关的量。尽管转向组件102被示出为包括某些部件，但转向组件可包括另外的部件，诸如，中枢销、cv接头、连接杆等。
29.机器100被示出为包括故障检测系统124。通常，故障检测系统124可以用于确定转向组件102或其部件的故障。例如，第一系杆112、第二系杆114、第一缸杆116和/或第二缸杆118可能有时发生故障(例如，开裂、弯曲、破裂等)。另外，指示转向角度(或转向量)可以不同于测量的转向角度。这可能导致机器100不如预期地转向。在检测到故障时，可以控制机器100的操作。在联动故障的情况下，操作员将注意到转向行为的改变并且使机器100达到安全停止。然而，如本文中所述的，在其中机器100被远程地控制的情况下，远程操作员可能不能检测转向行为的变化以用于理解转向组件102的故障。在这些情况下，故障检测系统124可以用于确定转向组件102的健康状况、完整性或故障以用于输出通知或使机器100进入安全停止以避免进一步损坏。
30.故障检测系统124可包括故障检测控制器126，其确定在转向组件102内是否已检测到故障。(一个或多个)传感器128可以生成、捕获或收集与转向组件102相关联的传感器数据130。在一些情况下，传感器数据130可以指示与第一转向臂120和第二转向臂122相关联的测量的转向角度。在一些情况下，第一传感器可以设置在第一转向臂120上，并且第二传感器可以设置在第二转向臂122上。在此类情况下，第一传感器可以测量(或由第一传感器生成的数据可以用于确定)与第一转向臂120(或第一轮)相关联的第一转向角度132，并且第二传感器可以测量(或由第二传感器生成的数据可以用于确定)与第二转向臂122(或第二轮)相关联的第二转向角度134。
31.如本文中所述的，第一转向角度132可表示以下两者之间的角度：设置成穿过旋转点(例如，销)的轴线，在该旋转点处，第一缸杆116联接到第一转向臂120以及与第一转向臂120相关联的第一轮中枢销；和设置成沿着并且穿过第一缸杆116的中心的第一纵向轴线。同样，第二转向角度134可表示以下两者之间的角度：设置成穿过旋转点(例如，销)的轴线，在该旋转点处，第二缸杆118联接到第二转向臂122以及与第二转向臂122相关联的第二轮中枢销；和设置成沿着并且穿过第二缸杆118的中心的第二纵向轴线。更一般地，可以在第一转向臂120与第一缸杆116、以及第二转向臂122与第二缸杆118的轴线之间测量转向角度(即，第一转向角度132和第二转向角度134)。当然，因为转向组件102具有已知的几何结构(其可以由如本文所述的运动学关系表示)，根据本文中所描述的技术，不同于刚刚描述的特定角度的角度可以被确定并且用于确定转向组件102的健康状况。不受限制地，这种角度可以包括与转向臂、致动器、系杆、框架和/或其他部件和/或轴线相关联的角度。
32.在机器100操纵时，转向角度可以调节。另外，假定转向组件102可以是阿克曼转向，则转向角度可包括限定的运动学关系。也就是说，转向角度可以由转向组件102限制并且包括限定的运动学关系。由于传感器128设置在机器100的相对侧上，或在机器100的相对侧上确定转向角度，如果转向角度不对应于运动学关系或与运动学关系不相关联，这可以指示转向组件102的故障。因此，故障检测控制器126可以接收传感器数据130以用于确定故障。在一些情况下，故障检测控制器126可以根据预定时间表并且/或者响应于机器100的某些操作条件(例如，在转弯、制动、某些加速等期间)接收传感器数据130。
33.为了确定运动学关系，故障检测控制器126可以访问运动学数据136。运动学数据
136可包括转向组件102的部件之间的关联或取向。例如，在一些情况下，转向角度可以通过第一缸杆116和/或第二缸杆118的已知的尺寸、长度、取向等来确定。也就是说，给定第一缸杆116和第二缸杆118分别到框架104、第一转向臂120和第二转向臂122的联接，故障检测控制器126可以使用运动学数据136来确定由第一传感器感测到的转向角度与由第二传感器感测到的转向角度之间的运动学关系。给定转向组件102的有限运动范围，使用运动学数据136，第一转向角度132和第二转向角度134可以彼此相关联。另外，运动学数据136可以包括第一转向臂120与第二转向臂122之间或转向组件102的部件之间的关联或取向。例如，在一些情况下，第一转向臂120和第二转向臂122的转向角度可以通过第一系杆112、第二系杆114、第一缸杆116和/或第二缸杆118的已知的尺寸、长度、取向等来确定。在其他情况下，第一转向臂120的第一转向角度132可以使用第一系杆112和第二系杆114的尺寸、长度等与第二转向臂122的第二转向角度134关联或相关联。因此，运动学数据136可包括第一系杆112、第二系杆114、第一缸杆116、第二缸杆118的已知移动特性、第一系杆112、第二系杆114、第一缸杆116、第二缸杆118的最大延伸或范围、等等。例如，运动学数据136也可以指示第一系杆112与中心连杆110和第一转向臂120、第二系杆114与中心连杆110和第二转向臂122、第一缸杆116与框架104和第一转向臂120、和/或第二缸杆118与框架104和第二转向臂122之间的连接或联接。
34.作为简单实例，故障检测控制器126可以从联接到第一缸杆116的第一传感器接收第一传感器数据并且从联接到第二缸杆118(或第二转向臂122)的第二传感器接收第二传感器数据。故障检测控制器126可以从第一传感器数据确定第一转向角度并且从第二传感器数据确定第二转向角度。使用第一转向角度和运动学数据136，故障检测控制器126可以确定与第二缸杆118相关联的预测的或预期的转向角度。这个预期转向角度可以与如测量(即，经由第二传感器数据)的实际第二转向角度134进行比较。如果预期转向角度和(如测量的)第二转向角度134在某一阈值内，则这可以指示转向组件102正常运行。然而，如果预期转向角度和第二转向角度134不在某一阈值内，则这可以指示转向组件102不正常运行。另外地或替代地，在一些情况下，使用第二转向角度134和运动学数据136，故障检测控制器126可以确定与第一缸杆116(或第一转向臂120)相关联的预测的或预期的转向角度。这个预期转向角度可以与如测量(即，经由第一传感器数据)的实际第一转向角度132进行比较。如果预期转向角度和第一转向角度132在某一阈值内，则这可以指示转向组件102正常运行。然而，如果预期转向角度和第一转向角度132不在某一阈值内，则这可以指示转向组件102不正常运行。
35.在一些情况下，故障检测控制器126也可以将测量的转向角度与指示转向水平进行比较。例如，在转向操作期间，操作员可以提供与期望转向量相关联的命令。这些命令可以作为信号被提供，该信号控制第一缸杆116和第二缸杆118的致动。此外，所述信号可以与机器100的某些转向角度相关联。在一些情况下，转向角度可以被确定，或与机器方向、速度、重量平衡、载荷和/或制动相关联。故障检测控制器126可以将指示转向角度(或转向量)与测量的转向角度进行比较。例如，如果第一缸杆116致动到与指示转向角度相关联的某一长度，则这个角度可以与测量的第一转向角度进行比较。如果在其间存在阈值差，则这可以指示故障的转向组件102。
36.在一些情况下，(一个或多个)传感器128可包括电容型传感器、霍尔效应传感器、
涡流传感器、压电传感器、光电二极管或其任何组合。(一个或多个)传感器128可以是环境稳健的以抵抗液体进入，并且经受住机器100的环境，诸如泥土、污垢、岩石、灰尘、冰、雪等。(一个或多个)传感器128可包括密封件、垫圈或衬套以将(一个或多个)传感器128密封以免受环境条件的影响。如本文中所述的，(一个或多个)传感器128可隔离机器100的滚动和俯仰移动以测量转向角度。另外，在一些情况下，(一个或多个)传感器128可包括每比特0.035度旋转或更好的转向分辨率。另外，(一个或多个)传感器128或由(一个或多个)传感器128报告的传感器数据130可以是单调的。这样，测量的转向角度可以是递增或递减的。
37.如本文中所描述，(一个或多个)传感器134感测转向部件的相对旋转。传感器数据可用于许多应用中。例如，并且如本文详述的，传感器输出可被视为识别转向系统故障、提供反馈(例如在转向反馈环路中)、并且/或者实施触觉反馈系统(例如，通过提供振动或阻力作为控制辅助、警告、指导等)。例如，可能需要精确的角度测量来实现这些功能中的一些或全部，并且在一些情况下可能需要每比特0.035度旋转或更好的分辨率。例如，但不限于，触觉反馈系统可能需要具有每比特0.035度旋转保真度的传感器数据以向操作员提供连续的一系列触觉反馈并且消除反馈中经历的急动。
38.(一个或多个)传感器128可分别位于第一缸杆116和第二缸杆118的外部，以减少维修时间和成本。如本文中所述的，(一个或多个)传感器128可以安装在旋转点的竖直上方，在该旋转点处，第一缸杆116和第二缸杆118分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122。在一些情况下，(一个或多个)传感器128可安装在销上方，所述销将第一缸杆116和第二缸杆118分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122。
39.(一个或多个)传感器128的安装可包括被配置成隔离对转向角度的不期望的影响的机构，诸如下文进一步描述的隔离机构。例如，第一缸杆116和第二缸杆118(围绕将第一缸杆116和第二缸杆118分别联接到第一转向臂120和第二转向臂122的球形接头)的滚动可对转向角度施加不期望的影响。另外，第一缸杆116和第二缸杆118(由于悬架系统的压缩和膨胀)的俯仰可对转向角度施加不期望的影响。所述机构可以隔离这些移动使得转向角度被精确地确定以用于检测故障、转向控制和触觉反馈。在一些情况下，这可以部分地通过将(一个或多个)传感器128设置在分别在第一转向臂120和第二转向臂122处的第一缸杆116和第二缸杆118的端部上方，并且将(一个或多个)传感器128联接到第一缸杆116和第二缸杆118的端部来实现。
40.在一些情况下，(一个或多个)传感器128可以分别测量第一缸杆116和第二缸杆118的行程长度以通过运动变换确定转向角度。即，运动学数据136或第一缸杆116与第二缸杆118的行程长度之间的运动学关系可用于测量第一转向臂120和第二转向臂122的转向角度。此外，第一系杆112和第二系杆114可以在物理上限制第一缸杆116和第二缸杆118的长度。因此，第一缸杆116和第二缸杆118的行程长度可以与转向角度相关联。
41.故障检测系统124可包括警报控制器138，所述警报控制器用于输出通知、指示或其他警报140。例如，故障检测控制器126可以与警报控制器138通信，并且作为响应，警报控制器138可以输出一个或多个警报140。警报140可以指示转向组件102和/或转向组件102的特定部件(例如，第一系杆112)内的故障的检测。举例来说，如果第一缸杆116破裂，则第一缸杆116的预期转向角度和测量的转向角度可能不同(或阈值差)。这可以触发指示故障的警报140，并且作为响应，操作员可以使机器100停止。在其中机器100被远程地控制的情况
下，警报140可以触发一个或多个自动动作(例如，停止)或用于通知远程操作员采取一个或多个动作。在一些情况下，警报140可以是可听的(例如，一系列蜂鸣声)、视觉的(例如，光、显示器等)、触觉的(例如，振动的)等。警报140也可以是操作员站内的用户界面(ui)上的信息输出。例如，警报140可以是ui上的指示输出，其指示转向组件102的一个或多个部件的故障，从而安排转向组件102的维护等。
42.故障检测系统124可以另外包括移动控制器142。在一些实例中，基于检测到转向组件102处的故障，机器100的移动可以被限制或以其他方式被控制。移动控制器142可以被配置成约束、制动或防止机器100的移动。例如，在故障检测控制器126确定故障的情况下，移动控制器142可以在机器100处施加制动并且/或者使机器100的部件(例如，发动机)停工。在一些情况下，故障检测控制器126可以指示移动控制器142约束或限制机器100的移动以防止转向组件102(或机器100的部件)的进一步损坏。另外地或替代地，可以基于由警报控制器138输出的警报140来触发移动控制器142以约束或限制机器100的移动。
43.在一些情况下，机器100可以通信地耦合到远程计算装置或远程系统144。机器100可以经由网络146与远程系统144通信。网络146可以是局域网(“lan”)、更大的网络(诸如，广域网(“wan”))或网络的集合(诸如，因特网)。用于网络通信的协议(例如，无线机器-机器通信协议)，诸如tcp/ip，可以用于实施网络146。
44.网络接口148可以使得机器100能够经由网络146与远程系统144通信。网络接口148可以包括硬件、软件和/或固件的组合，并且可以包括用于实施任何各种基于协议的通信的软件驱动程序，以及任何各种有线和/或无线端口/天线。例如，网络接口148可以包括wifi、蜂窝无线电、无线(例如，基于ieee 802.1x的)接口、接口等中的一个或多个。
45.在一些情况下，远程系统144可以实施为一个或多个服务器，并且在一些情况下可以形成实施为处理器、存储装置、软件、数据访问等的计算基础设施的网络可访问计算平台的一部分，所述网络可访问计算平台经由网络146(诸如因特网)被维护且可访问。基于云的系统可能不需要最终用户了解提供服务的系统的物理位置和配置。例如，远程系统144可以位于机器100的环境(例如，工作现场)中并且/或者可以远离环境定位。与远程系统144相关联的常见表达包括“按需计算”、“软件即服务(saas)”、“平台计算”、“网络可访问平台”、“云服务”、“数据中心”等。
46.在本文所述的任何实例中，故障检测系统124的功能可以是分布式的，使得某些操作由机器100执行并且其他操作由远程系统144执行。例如，假定远程系统144可以具有远超过机器100的计算能力，则远程系统144可以从传感器数据130确定模式以用于精确地确定转向组件102处的故障。在这种情况下，(一个或多个)传感器128可以生成指示转向角度的传感器数据130，并且传感器数据130可以被传输到远程系统144。作为响应，远程系统144可以分析传感器数据130，比较转向角度，以用于确定转向组件102的故障。在其中远程系统144确定故障的情况下，远程系统144可以将警报140传输回到机器100以用于输出。另外地或替代地，远程系统144可以与远程操作员通信以用于输出警报140。此外，远程系统144可以指示机器100经由移动控制器142约束或停止移动。因此，远程系统144可以控制机器100的操作并且/或者确定转向组件102的故障。
47.尽管示出为包括某些部件，但机器100还可在操作员站内包括任何数目的其他部
件，诸如位置传感器(例如，全球定位系统(gps))、空调系统、加热系统、碰撞避免系统、相机等中的一个或多个。这些部件和/或系统由任何合适的机构供能，诸如通过使用由发动机连同发电机(未示出)和/或逆变器(未示出)供能的直流(dc)电源、由发动机和发电机和/或通过机械联接到发动机供能的交流(ac)电源。机器100可包括控制器，该控制器通信地耦合到部件和/或系统以用于控制其操作。
48.机器100、机器100的控制器或模块(例如，故障检测控制器126)可包括(一个或多个)处理器和/或存储器。(一个或多个)处理器可以执行存储在存储器中的操作。在存在的情况下，(一个或多个)处理器可以包括多个处理器和/或具有多个内核的处理器。此外，(一个或多个)处理器可包括一个或多个不同类型的内核。例如，(一个或多个)处理器可包括应用处理器单元、图形处理单元等。在一个实施方式中，(一个或多个)处理器可包括微控制器和/或微处理器。(一个或多个)处理器可以包括图形处理单元(gpu)，微处理器，数字信号处理器或本领域已知的其他处理单元或部件。替代地或另外，本文描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件执行。例如，但不限于，可以使用的硬件逻辑部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)等。另外，(一个或多个)处理器中的每个处理器可以拥有其自己的本地存储器，所述本地存储器还可以存储程序部件，程序数据和/或一个或多个操作系统。
49.存储器可以包括易失性和非易失性存储器、以任何方法或技术实施的用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序部件或其他数据)的可移动和不可移动介质。此类存储器包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置、raid存储系统，或可用于存储所需信息并且可由计算装置访问的任何其他介质。存储器可以实施为计算机可读存储介质(“crsm”)，其可以是(一个或多个)处理器可访问以执行存储在存储器上的指令的任何可用物理介质。在一种基本实施方式中，crsm可包括随机存取存储器(“ram”)和闪速存储器。在其他实施方式中，crsm可包括但不限于只读存储器(“rom”)、可电擦除可编程只读存储器(“eeprom”)或可用于存储所需信息并且可由(一个或多个)处理器访问的任何其他有形介质。
50.机器100和/或远程系统144可包括用于确定转向组件102的故障的部件。机器100和远程系统144可以彼此通信地耦合以用于允许对机器的远程控制和数据的传输。在检测到故障的情况下，可以输出警报140并且/或者可以限制机器100的移动。用于确定故障的传感器128可以位于缸杆外部以用于减少维修成本、时间和工作量。继而，机器100可具有增加的可用性。
51.图2示出了转向组件102的局部详细视图。具体地说，图2示出了转向组件102的一侧，诸如第一系杆112、第一缸杆116和第一转向臂120。然而，尽管本文中的论述涉及转向组件102的一侧，但应理解，第二系杆114、第二缸杆118和第二转向臂122可类似地起作用。另外，图2省略了中心连杆110和第一缸杆116联接到其上的框架104。
52.第一系杆112被示出为包括联接到中心连杆110的第一端200和联接到第一转向臂120的第二端202。在一些情况下，第一端200可经由设置成穿过中心连杆110和第一系杆112中的相应通道或通路(例如，杆眼)的销联接到中心连杆110。另外，轴承(例如，球形轴承、转
向节、接头等)可有助于第一系杆112的可枢转移动。类似地，第二端202可经由设置成穿过第一转向臂120和第一系杆112中的相应通道或通路(例如，杆眼)的销联接到第一转向臂120。轴承可有助于第一系杆112的可枢转移动。在一些情况下，第一系杆112在长度上可以调节。
53.第一缸杆116包括被配置成联接到框架104(图2中未示出)的第一端204和联接到第一转向臂120的第二端206。在一些情况下，第一端204可经由设置成穿过框架104和第一缸杆116中的相应的通道或通路的销联接到框架104。另外，轴承(例如，球形轴承)可有助于第一缸杆116围绕或相对于框架104的可枢转移动。类似地，第二端206可经由设置成穿过第一转向臂120和第一缸杆116中的相应通道或通路的销联接到第一转向臂120。轴承可有助于第一缸杆116的可枢转移动。此外，如上文关于图1所论述，第一缸杆116可包括缸部分和杆部分。杆部分可以从缸部分以各种长度延伸以用于使用气动或液压来转向机器100。在一些情况下，缸部分可以联接到框架104或第一转向臂120，并且杆部分可以联接到框架104或第一转向臂120。
54.第一缸杆116被示出为包括纵向轴线208，所述纵向轴线沿着第一缸杆116的长度在第一端204与第二端206之间居中地延伸穿过第一缸杆116。在一些情况下，在机器100操纵时或在第一缸杆116致动以转向机器100时，第一缸杆116可经历围绕纵向轴线208的旋转(例如，滚动、扭转等)。在一些情况下，第一缸杆116的缸部分和/或杆部分可经历旋转移动。将第一缸杆116联接到框架104和第一转向臂120的轴承可以辅助或允许这种旋转移动。部分地，由于机器100在不平坦的地面上行进或在第一缸杆116致动以延伸或缩回时，可能经历该旋转移动。
55.第一转向臂120可以联接到机器100的悬架部件210，诸如弹簧、支柱或阻尼器。悬架部件210可以为机器100的操作员提供舒适性并且/或者在操作期间辅助维持机器100的控制。悬架部件210可以允许相对于机器100的竖直位移(y方向)。如所示的，悬架部件210可以在从第一系杆112和第一缸杆116联接到第一转向臂120之处偏移的位置联接到第一转向臂120。悬架部件210可以将俯仰移动(例如，y方向)传递到第一缸杆116中。例如，在悬架部件延伸和压缩时，第一缸杆116可以随着机器100的移动而向上和向下移动。在此类情况下，第一缸杆116可以延伸或缩回。
56.在一些情况下，第一转向臂120可包括中枢销216，所述中枢销表示第一转向臂120上的主枢轴点。中枢销216可以用作轮或联接到第一转向臂120的轮围绕其旋转的轴线。
57.托架212被示出为联接到第一转向臂120。托架212相对于第一缸杆116的第二端206设置传感器，并且所述传感器被配置成测量第一缸杆相对于第一转向臂120的角位移。例如，托架212被示出为包括其大体上可以形成u形的多个侧面或表面。如下文参考图3更详细地论述的，托架212可包括联接到第一转向臂120的底部的第一表面、从第一表面延伸(例如，在y方向上)的第二表面、以及从第二表面延伸的第三表面。第三表面可以将传感器128中的传感器设置在第一缸杆116的第二端206的竖直上方。例如，传感器可以设置在销的竖直上方，所述销设置成穿过第一缸杆116的第二端206和第一转向臂120。如本文中所述的，传感器的若干部分也可以联接到第一缸杆116以用于测量第一缸杆116相对于第一转向臂120的角位移(例如，以确定第一转向角度132)。此外，如所示的，传感器可以位于第一缸杆116的外部或不与第一缸杆成一体。这可以允许以较少的时间并且/或者以降低的成本更换
传感器。
58.在一些情况下，传感器可以与第一缸杆116的纵向轴线208对准。这可以允许精确测量第一转向角度132。此外，传感器可以与第一转向臂120的轴线214对准。在一些情况下，轴线214可以沿着第一转向臂120的中心位置延伸，并且可以设置成穿过第一缸杆116联接到第一转向臂120的点。换句话说，轴线214可以设置成穿过第一缸杆116围绕其联接到第一转向臂120的第一旋转点(例如，销)，以及与第一转向臂120的中枢销216相关联的第二点(穿过由中枢销216限定的旋转轴线)。也就是说，轴线214可以延伸穿过中枢销216的中心到达将第一缸杆116联接到第一转向臂120的销的中心。
59.传感器可以测量设置在纵向轴线208与轴线214之间的第一转向角度132。在图2中，第一转向角度132被示出为在纵向轴线208与轴线214之间延伸。在机器100操作并且第一缸杆116延伸或缩回时，第一转向角度132可以增加或减少并且传感器可以测量第一转向角度132。延伸第一缸杆116产生具有单调关系的角度。如本文中所述的，托架212和传感器布置可以隔离悬架部件的移动(例如，在y方向上竖直的)和/或第一缸杆116的旋转(例如，围绕x轴线)，以仅测量角位移，例如，围绕y轴线的旋转，以用于确定第一转向角度132。在这样做时，传感器可以精确地测量第一转向角度132以由故障检测控制器126用于确定转向组件102的故障。
60.尽管示出了，托架212的特定形状或设计，但是可以包括用于将传感器定位在第一缸杆116的纵向轴线208上的其他托架。例如，其他托架可以将传感器定位在纵向轴线208上，其中传感器的一部分与第一转向臂120保持静止，并且传感器的另一部分跟踪第一缸杆116的旋转(如本文中所述的)。
61.图3示出了转向组件102的详细视图，其中省略了轮106以示出转向组件102的部件。如上文所论述，第一系杆112和第一缸杆116可以联接到第一转向臂120(例如，经由设置成穿过球形轴承的销)。
62.托架212可包括多个侧面或表面以用于将传感器设置在第一缸杆116的第二端206的竖直上方(例如，在y方向上)。例如，托架212的第一表面300(例如，底部)可以联接到第一转向臂120的底表面302。第二表面304(例如，侧面)可以从第一表面300延伸并且围绕第一转向臂120的外部(或侧面)延伸。例如，如所示的，第二表面304可以从第一表面300延伸并且在朝向第一转向臂120的顶表面306的方向(例如，y方向)上延伸。另外，如所示的，第一系杆112和第一缸杆116可以沿着顶表面306或在顶表面处联接到第一转向臂120。另外，托架212包括第三表面308，所述第三表面从第二表面304在第一转向臂120上方延伸(x方向)。将第三表面308设置在第一转向臂120上方或顶表面306上方允许传感器设置在第一缸杆116的竖直上方。
63.在一些情况下，传感器可以联接到第三表面308使得传感器与第一缸杆116的第二端206相对于第一转向臂120的销或旋转点同心。在一些情况下，板或凸缘可以联接到第三表面308(例如，经由紧固件、焊接等)。在这里，传感器可以联接到凸缘使得传感器在第一缸杆116的第二端206上方，在凸缘与第一缸杆116的第二端206之间。此外，如本文中所述的，由于第一缸杆116可以向上和向下移动(例如，在y方向上)或旋转(例如，围绕其纵向轴线)，传感器的位置允许确定第一缸杆116的旋转位移(例如，围绕y轴线)而不受这些效果的影响。在这样做时，传感器可以精确地测量第一转向角度132以便故障检测控制器126(和/或
转向控制器)用于检测故障。
64.图4示出了详细视图，其示出设置在第一缸杆116的第二端206上方的传感器400。图4的一些部件以虚线示出以示出它们在其他部件前方或后方的位置。图4示出了转向组件102的部件的局部视图，诸如第一系杆112、第一缸杆116和/或第一转向臂120。另外，在图4中，托架212的若干部分被示出为透明的以示出传感器400或转向组件102的另外部件。
65.如上文所论述，托架212可以联接到第一转向臂120以将第三表面308设置在第一缸杆116的第二端206上方。例如，在图4中，第二表面304被示出为沿着第一转向臂120的侧面延伸，并且第三表面308在第一缸杆116的第二端206上方延伸。另外，图4示出了(例如，经由紧固件)联接到托架212(例如，在第三表面308处)的凸缘402。如所示的，传感器400可以联接到凸缘402。然而，在一些情况下，第三表面308可以具有足够的尺寸以用于接收传感器400，在这种情况下可以省略凸缘402。
66.传感器400可以设置在第一缸杆116的第二端206的竖直上方(例如，在y方向上)。在一些情况下，传感器400的中心可以对准，或者传感器400可以与第一缸杆116的第二端206的旋转中心404竖直对准。例如，在机器100的转向期间，第一缸杆116可以围绕旋转中心404旋转。在一些情况下，旋转中心404可以与将第一缸杆116联接到第一转向臂120的销的点相关联。这样，传感器400可以测量第一转向角度132。在此位置处，传感器400可以检测用于确定转向组件102内的部件的破裂或故障的角度。
67.传感器400可以包括或可操作地联接到臂406。臂406可以联接到曲柄连杆(在图5中更详细地示出并且在下文讨论)。曲柄连杆可以在第二端206处联接到第一缸杆116。在这样做时，在第一缸杆116旋转时，曲柄连杆可以对应地移动。这种移动可以被传递到臂406，并且继而，传感器400可以测量臂406的位移以用于测量第一转向角度132(例如，围绕y轴线)。因此，臂406通过在第二端206处联接到第一缸杆116可以随着第一缸杆116的移动或旋转而移动。此外，传感器400可以与第一缸杆116的旋转移动(围绕x轴线)或第一转向臂120的竖直移动(在y方向上)隔离。这些移动，如果被测量，可能影响第一转向角度132并且导致第一转向角度132的不适当测量。然而，通过隔离传感器400，可以精确地测量第一转向角度132。也就是说，由于托架212联接到第一转向臂120，传感器400可以随着悬架部件210的位移而竖直地平移。另外，传感器400位于第一缸杆116的外部以避免检测可影响第一转向角度132的旋转移动(围绕x轴线)。在一些情况下，传感器400、托架212和/或凸缘402可以包括调节机构，以将传感器400基本上对准在旋转中心404上方或销上方。
68.传感器400可以包括低轮廓以用于被设置在托架212(或凸缘402)与第一缸杆116之间。在一些情况下，传感器400可以包括足够量的角旋转。举例来说，传感器400可以测量110度角旋转。传感器400可以包括每比特0.035度旋转或更好的转向分辨率。这种分辨率水平可以控制触觉反馈，而操作员不经历来自方向盘或控制杆的不期望的扭矩波动或振动输入。
69.图5是图4中所示的部件的顶视图，所述部件包括传感器400和第一缸杆116。在图5中，托架212以虚线被示出以更好地示出转向组件102的包括传感器400的部件。
70.如上文在图4中介绍的，传感器400可以联接到凸缘402或托架212的第三表面308。另外，臂406联接到传感器400并且在远离旋转中心404或从臂406径向向外的方向上延伸。臂406联接到曲柄连杆500。曲柄连杆500包括可枢转地联接到臂406(例如，经由接头和紧固
件)的近端508和可枢转地联接到第一缸杆116(例如，经由接头和紧固件)的远端510。更具体地，曲柄连杆500可以包括联接到臂406的第一部分502和联接到第一缸杆116的第二端206的第二部分504。第一部分502和第二部分504可以可操作地彼此联接。更具体地，第一部分502和第二部分504可以被配置成在维持附接的同时相对于彼此移动。此外，如所示的，第二部分504可以经由紧固件506联接到第一缸杆116的第二端206。在一些情况下，第二部分504可以包括球形端或接头(例如，球形接头)，紧固件506通过所述球形端或接头设置以用于允许第二部分504相对于第一缸杆116的可枢转移动。下面参考图6描述曲柄连杆的另外细节和特征。
71.尽管被称为“曲柄连杆”，但“曲柄连杆”可以更一般地表示连杆。另外，尽管曲柄连杆500被示出为包括两个部分，但曲柄连杆500或其他连杆可以包括更多或更少部分以将围绕y轴线的旋转与其他俯仰/滚动移动隔离。
72.将曲柄连杆500联接到臂406允许第一缸杆116的旋转移动由传感器400感测。也就是说，在第一缸杆116的第二端206旋转时，曲柄连杆500可以通过曲柄连杆500到第一缸杆116的第二端206的联接而对应地移动。传感器400可以将该移动与如在纵向轴线208与轴线214之间测量的第一转向角度132相关联。此外，在一些情况下，紧固件506可以与第一缸杆116的纵向轴线208对准。这允许曲柄连杆500随着第一缸杆116对应地移动并且允许第一转向角度132由传感器400精确地测量。
73.曲柄连杆500可以隔离第一缸杆116的滚动和俯仰移动。例如，在没有曲柄连杆500的情况下，传感器400可以检测误导性或不精确的转向角度。换句话说，传感器400的位置和曲柄连杆500经由臂406到传感器400的联接可以避免从与第一转向角度132无关的其他自由度(例如，悬架部件210的竖直位移和/或第一缸杆116的滚动和俯仰)施加干扰。因此，传感器400可以可操作地联接到第一缸杆116的第二端206以减少由第一缸杆116的滚动施加的影响。
74.图6示出了转向组件102的局部视图。在图6中，托架212被移除以示出曲柄连杆500的位置和取向以及曲柄连杆500、臂406与第一缸杆116之间的连接。
75.如上文介绍的，第一缸杆116的第二端206可以可枢转地联接到第一转向臂120。例如，第二端206可包括穿过其设置销602的杆眼600。杆眼600也可包括轴承，该轴承用于辅助第一缸杆116围绕销602的旋转移动。例如，除了第一缸杆116的旋转运动之外，球形轴承可以允许第一缸杆116的滚动和俯仰移动。紧固件604(例如，螺母)可以将销602固定到第一转向臂120。这样做时，第一缸杆116的第二端206可以可枢转地联接到第一转向臂120。杆眼600(例如，球形的)可以提供第二端206围绕销602的旋转移动。
76.传感器400联接到凸缘402以便介于凸缘402与销602之间。传感器400可以包括臂406或联接到该臂。如所示的，臂406可以从设置在销602的竖直上方(或杆眼600的顶部)的位置延伸到沿着销602的一侧(或杆眼600的一侧)的位置。曲柄连杆500的第一部分502联接到臂406的端部，与其中臂406联接到传感器400的位置相对。在一些情况下，第一部分502可以包括球形端或接头(例如，球形接头)，紧固件通过该球形端或接头被设置以用于将曲柄连杆500联接到臂406。该接头可以允许第一部分502相对于臂406的旋转或可枢转移动。
77.第二部分504在沿着第一缸杆116的纵向轴线208的位置处联接到杆眼600。例如，紧固件506(图6中未示出)可以设置成穿过第二部分504的球形轴承606。紧固件506可以与
第一缸杆116的纵向轴线208对准。更一般地，曲柄连杆500可以围绕与第一缸杆116的纵向轴线208重合的位置或点自由枢转。杆眼600可以包括用于接收紧固件506的容置部(例如，梯级)。
78.曲柄连杆500的第一部分502和第二部分504可以可操作地彼此联接以允许杆眼600的移动由传感器400测量。也就是说，在第一缸杆116延伸和缩回，由此转向机器100时，曲柄连杆500到第一缸杆116的联接可以向臂406传递移动。臂406的移动以及臂406到传感器400的联接可以被感测以用于确定第一转向角度132。在一些情况下，传感器400可以输出单调值，所述单调值表示第一转向角度132随着第一缸杆116的行程相对于参考位置递增还是递减。
79.在一些情况下，传感器400可以表示用于测量第一转向角度132的包括传感器400、臂406和/或曲柄连杆500的传感器系统或组件。此外，尽管上文的论述关于第一转向臂120或设置在第一转向臂120上或联接到第一转向臂的部件，但类似和相似的部件可设置在第二转向臂122上或联接到第二转向臂。因此，机器100可包括传感器128，所述传感器不位于同一位置或所述传感器位于机器100的分离部件上，诸如位于第一侧和第二侧上(即，彼此相对)。
80.图7示出用于确定机器100的转向角度的过程700，所述过程用于确定机器100的转向角度和/或转向组件102的一个或多个部件的故障。本文描述的过程700被示出为逻辑流程图中的块的集合，其表示一系列操作，这些操作的一些或全部可以在硬件、软件或其组合中被实现。在软件的情况中，块可以表示存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时对处理器编程以执行所述的操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实施特定数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。除非特别指出，否则其中描述块的顺序不应被解释为限制。任何数目的所描述的块可以以任何顺序和/或并行地组合以实施过程700或替代过程，并且并非所有块都需要执行。为了讨论目的，参考本文实例中描述的环境、机器、体系结构和系统(诸如例如，参考图1-6描述的那些)来描述过程700，尽管过程700可以在各种其他环境、机器、体系结构和系统中被实施。
81.在一些情况下，过程700可以由机器100和/或远程系统144执行。例如，故障检测系统124可以在远程系统144处被实施以用于确定转向组件102的一个或多个部件的故障。
82.在702处，故障检测控制器126可以确定与转向机器100相关联的第一转向角度132。例如，响应于操作员转向机器100，分别与延伸和缩回第一缸杆116和第二缸杆118相关联的命令信号可以被提供到致动器、控制器等。这些命令信号也可以与机器100所需的某些转向角度相关联。例如，第一缸杆116的第一致动可以与第一转向角度相关联，并且第二缸杆118的第二致动可以与第二转向角度相关联。在一些情况下，转向控制器可以从机器100的操作员接收输入，并且指示转向组件102以变化的量转向。
83.在704处，故障检测控制器126可以从第一传感器接收对应于机器100的第一转向角度132的第一数据。在一些情况下，第一传感器可以设置在机器100的第一侧上或者可以与第一缸杆116相关联。第一传感器可被布置成测量在机器100的第一侧(诸如右手侧)处的转向角度。在一些情况下，第一传感器可对应于测量第一缸杆116的旋转移动的角度传感器。
84.在706处，故障检测控制器126可以确定在机器100的第一侧处的机器100的第一测量转向角度132。在一些情况下，第一测量转向角度132可以在第一缸杆116的纵向轴线208与轴线214之间被测量。例如，第一测量转向角度132可以被测量为30度。
85.在708处，故障检测控制器126可以确定第一转向角度与第一测量转向角度132之间的差。也就是说，如指示的并且如测量的转向角度之间的差可以被确定。在一些情况下，这个差可以用于监测转向组件102的健康状况并且/或者用于反馈环路。例如，从708，过程700可以循环至702以用于确定另外转向角度。
86.在710处，故障检测控制器126可以至少部分地基于第一测量转向角度和运动学数据而确定预期第二转向角度。例如，故障检测控制器126使用第一测量转向角度132和运动学数据136可以确定与第二缸杆118相关联的预测的或预期的转向角度。换句话说，在适当操作中，在整个转向范围内，第一转向角度和第二转向角度可以彼此相关联并且可以预期某些转向角度。如果第一测量转向角度132具有给定角度，然后如果转向组件102正适当地工作(即，未破裂)，则第二转向角度134应当具有已知角度。如果差被确定，这可以指示转向组件102未正常运行。运动学数据136可以基于第一测量转向角度132的给定输入指示预期第二转向角度。
87.在712处，故障检测控制器126可以从第二传感器接收对应于机器100的转向角度的第二数据。在一些情况下，第二传感器可以设置在机器100的第二侧上或者可以与第二缸杆118相关联。第二传感器可被布置成测量在机器100的第二侧(诸如左手侧)处的转向角度。在一些情况下，第二传感器可对应于测量第二缸杆118的端部的旋转移动的角度传感器。
88.在714处，故障检测控制器126可以确定在机器100的第二侧处的机器100的第二测量转向角度134。例如，基于第二数据，故障检测控制器126可以确定第二测量转向角度134。在一些情况下，第二转向角度134可以在第二缸杆118的第二纵向轴线与沿着第二转向臂122的第二轴线(其对应于第一轴线214)之间被测量。
89.在716处，故障检测控制器126可以确定预期第二转向角度是否与第二测量转向角度134不同。例如，如在714处确定的，故障检测控制器126可以将第二转向角度134与预期第二转向角度进行比较。例如，如果预期第二转向角度和第二测量转向角度134在某一阈值内，则这可以指示转向组件102正常运行。然而，如果第二预期转向角度和第二测量转向角度134不在某一阈值内，则这可以指示转向组件102不正常运行。因此，确定预期第二转向角度和第二测量转向角度134是否不同可以包括所述差与阈值的比较。如果差大于阈值量，则过程700可以遵循“是”路线并且前进到718。
90.在718处，故障检测控制器126可以使得一个或多个动作被执行。例如，由于确定第二测量转向角度134和预期第二转向角度是不同的，故障检测控制器126可以使得一个或多个动作被执行。所述一个或多个动作可以与防止损坏转向组件102并且/或者通知操作员潜在故障的转向组件102相关联。
91.如718处所示，可以执行子操作720和/或722。例如，在714处，故障检测控制器126可以使得输出与转向组件相关联的警报。故障检测控制器126可以与警报控制器138通信以用于引起警报140的输出。警报140可以是视觉的、触觉的、可听的和/或其任何组合。例如，警报140可以在机器100的用户界面上输出，警告转向组件102的潜在故障的部件。因此，警
报140可以就潜在故障的转向组件102警告操作员，这继而可以使得操作员关掉机器100以避免进一步损坏。
92.另外地或替代地，在722处，故障检测控制器126可以引起机器100的移动的修改。例如，故障检测控制器126可以与移动控制器142通信以用于约束或限制机器100的移动。例如，移动控制器142可以施加制动以停止机器100的移动并且/或者可以关掉机器100的发动机。由移动控制器142提供的约束可以防止进一步损坏机器100和/或转向组件102。
93.替代地，如果在716处差小于阈值量，则过程700可以遵循“否”路线并且前进到724。在724处，故障检测控制器126可以避免引起与转向组件相关联的警报的输出。例如，如果故障检测控制器126确定第二测量转向角度134与预期第二转向角度之间的差小于阈值差，则故障检测控制器126可以确定转向组件102正常运行。因此，故障检测控制器126可以避免警告操作员并且/或者控制机器100的移动。从724，过程700可以前进到702，由此故障检测控制器126可以接收另外的传感器数据以用于确定机器100的转向角度和转向组件102的潜在故障。
94.尽管过程700描述了其中在故障的情况下执行动作的某些情景，但可以通过另外操作来执行所述动作。例如，如果传感器128报告不稳定的或包括间歇行为的转向角度，则传感器128可能有故障。这可以指示传感器128和/或转向组件102已经发生故障。另外，如果来自传感器128的信号未被故障检测控制器126接收，或接收到恒定输出，则这可能指示传感器128和/或转向组件102已经发生故障。另外，尽管过程700示出了第二测量转向角度134与预期第二转向角度的比较，但过程700可以重复以用于将第一测量转向角度132与预期第一转向角度进行比较。
95.在其中过程700由远程系统144执行或远程系统144确定转向组件102的故障的情况下，远程系统144可以与机器100通信以用于指示或以其他方式控制机器100。换句话说，机器100可以由远程系统144(或其他系统或装置)远程地控制。在这种情况下，远程系统144可以将信号传输到机器100以用于执行各种操作，诸如升高和降低倾卸箱108、转向、加速机器100等。在其涉及即时应用时，远程系统144可以在其中转向组件102发生故障的情况下传输与制动机器100或约束机器100的移动相关联的信号。此外，远程系统144可以将警报传输至与故障的转向组件102相关联的其他第三方。因此，远程系统144可以通信地耦合到机器100以用于接收传感器数据130并且就转向组件102的健康状况作出确定。
96.工业适用性
97.本公开描述了转向角度传感器系统的使用，以及用于转向控制和确定故障，或更一般地，诸如采矿机(例如，矿用卡车)的机器100的转向组件的健康状况的方法。机器100可以在本地(例如，机载操作员)和/或远程地(例如，远程操作员)被控制。确定转向组件的故障提供若干优点，诸如减少维修时间、成本和/或施加机器100的另外损坏。
98.本文公开的系统和方法允许通过比较机器100的转向角度在持续的基础上确定转向组件的健康状况。例如，(一个或多个)传感器可以设置在转向组件上或周围，在缸杆外部。然而，(一个或多个)传感器(例如，角度传感器)可以可操作地联接到缸杆的端部，例如，用于确定转向角度。将(一个或多个)传感器定位在缸杆外部减少了维修时间和成本以及制造成本。例如，在其中传感器发生故障或破裂、需要更换的情况下，与更换缸杆相比，仅更换传感器可以更具成本效益。此外，(一个或多个)传感器可包括隔离不需要的竖直和/或旋转
移动的部件。例如，(一个或多个)传感器可以隔离由机器100的悬架系统传递的缸杆的竖直移动或滚动移动。通过隔离这些移动，传感器可以精确地测量机器100的转向角度以用于检测故障。
99.尽管机器100的系统和方法在矿用卡车的情况下被讨论，但应当理解，本文中论述的系统和方法可应用于跨越各种行业(诸如建筑、采矿、农业、运输、军事、其组合等)的广泛的机器和车辆。例如，本文中所论述的系统或方法可以在任何车辆、机器或具有轮的设备(诸如联合收割机)内被实施。
100.虽然参考具体实例描述了前述发明，但应当理解，本发明的范围不限于这些具体实例。由于本领域的技术人员将显而易见为了适应特定的操作要求和环境而改变的其他修改和变化，本发明不被认为限制于出于公开目的选择的示例，并且涵盖不构成偏离本发明的真正精神和范围的所有修改和变化。
101.尽管本技术描述了具有特定结构特征和/或方法学行为的实施例，但应当理解，权利要求不一定限于所描述的特定特征或行为。相反，具体特征和行为仅仅是说明属于本技术的权利要求范围内的一些实施例。

技术特征：
1.一种转向组件(102)，其包括：框架(104)；第一转向臂(120)；第二转向臂(122)；第一液压致动器(116)，所述第一液压致动器联接到所述框架(104)和所述第一转向臂(120)，其中所述第一液压致动器(116)的致动使得所述第一转向臂(120)相对于所述框架(104)并且相对于所述第一转向臂(120)枢转；第二液压致动器(118)，所述第二液压致动器联接到所述框架(104)和所述第二转向臂(122)，其中所述第二液压致动器(118)的致动使得所述第二转向臂(122)相对于所述框架(104)并且相对于所述第二转向臂(122)枢转；第一角度传感器(400)，所述第一角度传感器被设置成测量所述第一液压致动器(116)相对于所述第一转向臂(120)的第一旋转位移(132)；第一连杆(500)，所述第一连杆在第一端(508)处联接到所述第一液压致动器(116)并且在第二端(510)处联接到所述第一角度传感器(400)，所述第一连杆(500)的第一端(508)相对于所述第一连杆(500)的第二端(510)可移动以隔离除所述第一旋转位移(132)之外的移动；第二角度传感器(400)，所述第二角度传感器被设置成测量所述第二液压致动器(118)相对于所述第二转向臂(122)的第二旋转位移(134)；和第二连杆(500)，所述第二连杆在第三端(508)处联接到所述第二液压致动器(118)并且在第四端(510)处联接到所述第二角度传感器(400)，所述第二连杆(500)的第三端(508)相对于所述第二连杆(500)的第四端(510)可移动以隔离除所述第二旋转位移(134)之外的移动。2.根据权利要求1所述的转向组件(102)，其中：所述第一液压致动器(116)沿着第一纵向轴线(208)延伸；所述第二液压致动器(118)沿着第二纵向轴线(208)延伸；所述第一连杆(500)在沿着所述第一纵向轴线(208)的点处联接到所述第一液压致动器(116)；并且所述第二连杆(500)在沿着所述第二纵向轴线(208)的点处联接到所述第二液压致动器(118)。3.根据权利要求1所述的转向组件(102)，还包括：第一臂(406)，所述第一臂将所述第一角度传感器(400)联接到所述第一连杆(500)；以及第二臂(406)，所述第二臂将所述第二角度传感器(400)联接到所述第二连杆(500)。4.根据权利要求1所述的转向组件(102)，其中：所述第一连杆(500)包括具有所述第一端(508)的第一部分(502)和具有所述第二端(510)的第二部分(504)，所述第一部分(502)和所述第二部分(504)可枢转地联接在一起；并且所述第二连杆(500)包括具有所述第三端(508)的第三部分(502)和具有所述第四端(510)的第四部分(504)，所述第三部分(502)和所述第四部分(504)可枢转地联接在一起。
5.根据权利要求1所述的转向组件(102)，还包括：第一托架(212)，所述第一托架将所述第一角度传感器(400)设置在所述第一转向臂(120)的顶表面(306)上方；以及第二托架(212)，所述第二托架将所述第二角度传感器(400)设置在所述第二转向臂(122)的顶表面(306)上方。6.一种机器(100)，其包括：框架(104)；第一转向臂(120)，所述第一转向臂联接到所述机器(100)的第一轮(106)；第二转向臂(122)，所述第二转向臂联接到所述机器(100)的第二轮(106)；第一致动器(116)，所述第一致动器联接到所述框架(104)的第一侧和所述第一转向臂(120)；第二致动器(118)，所述第二致动器联接到所述框架(104)的第二侧和所述第二转向臂(122)；第一传感器(400)，所述第一传感器被配置成感测与所述第一致动器(116)相关联的第一角位移(132)；第一隔离机构(500)，所述第一隔离机构联接到所述第一致动器(116)并且被配置成响应于所述第一致动器(116)的致动而旋转，所述第一隔离机构(500)的旋转由所述第一传感器(400)感测为所述第一角位移(132)；第二传感器(400)，所述第二传感器被配置成感测与所述第二致动器(118)相关联的第二角位移(134)；以及第二隔离机构(500)，所述第二隔离机构联接到所述第二致动器(118)并且被配置成响应于所述第二致动器(118)的致动而旋转，所述第二隔离机构(500)的旋转由所述第二传感器(400)感测为所述第二角位移(134)。7.根据权利要求6所述的机器(100)，其中：所述第一隔离机构(500)包括第一曲柄连杆，所述第一曲柄连杆包括联接到所述第一传感器(400)的第一部分(502)和联接到所述第一致动器(116)的第二部分(504)，所述第一部分(502)相对于所述第二部分(504)可移动以隔离所述第一致动器(116)相对于所述第一传感器(400)的移动；并且所述第二隔离机构(500)包括第二曲柄连杆，所述第二曲柄连杆包括联接到所述第二传感器(400)的第三部分(502)和联接到所述第二致动器(118)的第四部分(504)，所述第三部分(502)相对于所述第四部分(504)可移动以隔离所述第二致动器(118)相对于所述第二传感器(400)的移动。8.根据权利要求7所述的机器(100)，还包括：第一臂(406)，所述第一臂联接到所述第一传感器(400)，所述第一部分(502)经由所述第一臂(406)联接到所述第一传感器(400)，其中所述第一臂(406)围绕第一轴线枢转并且所述第一传感器(400)被配置成测量所述枢转以用于确定第一角度(132)；和第二臂(406)，所述第二臂联接到所述第一传感器(400)，所述第三部分(502)经由所述第二臂(406)联接到所述第二传感器(400)，其中所述第二臂(406)围绕第二轴线枢转并且所述第二传感器(400)被配置成测量所述枢转以用于确定第二角度(134)。
9.根据权利要求6所述的机器(100)，其中：所述第一致动器(116)沿着第一纵向轴线(208)延伸；所述第二致动器(118)沿着第二纵向轴线(208)延伸；所述第一隔离机构(500)在沿着所述第一纵向轴线(208)的位置处联接到所述第一致动器(116)；并且所述第二隔离机构(500)在沿着所述第二纵向轴线(208)的位置处联接到所述第二致动器(118)。10.根据权利要求6所述的机器(100)，其中：第一托架(212)联接到所述第一转向臂(120)，并且将所述第一传感器(400)设置在所述第一转向臂(120)的顶表面(306)上方；并且第二托架(212)联接到所述第二转向臂(122)，并且将所述第二传感器(400)设置在所述第二转向臂(122)的顶表面(306)上方。

技术总结
机器(100)包括框架(104)、第一转向臂(120)、第二转向臂(122)、联接到框架(104)和第一转向臂(120)的第一液压致动器(116)、以及联接到框架(104)和第二转向臂(122)的第二液压致动器(118)。第一角度传感器(400)测量所述第一液压致动器(116)相对于所述第一转向臂(120)的旋转位移。第一连杆(500)联接第一液压致动器(116)和第一传感器(400)，并且隔离除第一旋转位移之外的移动。第二角度传感器(400)测量所述第二液压致动器(118)相对于所述第二转向臂(122)的第二旋转位移。第二连杆(500)联接第二液压致动器(118)和第二传感器(400)，并且隔离除第二旋转位移之外的移动。且隔离除第二旋转位移之外的移动。且隔离除第二旋转位移之外的移动。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：卡特彼勒公司
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/10/7