权利要求
1.一种用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个运载工具，其中，各个运载工具具有与该运载工具相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述运载工具中的选定运载工具发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;其中，各个运载工具被配置为在相应运载工具的所述特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下拒绝所述任务。
2.一种用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个运载工具，其中，各个运载工具具有与该运载工具相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述运载工具中的选定运载工具发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;其中，各个运载工具被配置为在相应运载工具的所述特征集与所述任务所需的能力匹配的情况下接受所述任务。
3.根据权利要求1或2所述的自主采矿系统，其中，各个运载工具具有本地控制器，所述本地控制器被配置为接收和询问由所述中央控制器发送的所述消息。
4.根据权利要求3所述的自主采矿系统，其中，在使用中，各个运载工具的所述本地控制器将在所述消息内标识的能力与存储在所述本地控制器内的该运载工具的所述特征集进行比较。
5.根据权利要求3或4所述的自主采矿系统，其中，各个运载工具的所述本地控制器被配置为在所述消息已经被询问之后向所述中央控制器发送响应。
6.根据权利要求5所述的自主采矿系统，其中，来自所述本地控制器的所述响应指示所述任务是否已经被相应运载工具接受。
7.根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统，其中，在所述消息内的离散验证块中列出所述能力。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的自主采矿系统，其中，在所述消息的主体上隐式地定义所述能力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统，其中，从存储在所述中央控制器内的能力的库中选择所述能力，所述库包括所述多个运载工具的相应特征集的记录。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统，其中，所述多个运载工具包括具有第一特征集的第一运载工具类型和具有第二特征集的第二运载工具类型，其中，在使用中，在所述第二运载工具的特征集与任务所需的能力匹配的情况下，由所述第一运载工具类型的运载工具所拒绝的任务被所述第二运载工具类型的运载工具接受。
11.根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统，其中，各个运载工具的本地控制器包括接收器。
12.根据权利要求11所述的自主采矿系统，其中，所述接收器接收来自所述中央控制器的所有任务通信。
13.根据权利要求11或12所述的自主采矿系统，其中，所述接收器具有存储器，所述存储器被配置为存储从所述中央控制器接收的新任务，直到所述新任务准备好被进行为止。
14.根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统，其中，各个运载工具包括与该运载工具的所述本地控制器通信的至少一个执行模块。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的自主采矿系统，其中，所述至少一个执行模块中的各个执行模块执行由所述接收器所分配的任务。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的自主采矿系统，其中，所述至少一个执行模块中的各个执行模块一次执行一个任务。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的自主采矿系统，其中，各个运载工具的所述本地控制器具有用于存储任务的存储器，其中，任务的次序及任务的依赖性被布置在图表中，其中，各个执行模块具有通过所述图表的唯一路径。
18.一种与根据前述权利要求中任一项所述的自主采矿系统一起使用的自主运载工具。
19.一种在采矿现场中操作多个运载工具的方法，其包括以下步骤：
由中央控制器向所述多个运载工具中的选定运载工具发送指示该运载工具进行任务的消息，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;
由相应运载工具询问来自所述中央控制器的所述消息以确定与该运载工具相关联的特征集是否与所述消息中所标识的能力匹配;以及
在相应运载工具的特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下，由该运载工具拒绝所述任务。
20.一种在采矿现场中操作多个运载工具的方法，其包括以下步骤：
由中央控制器向所述多个运载工具中的选定运载工具发送指示该运载工具进行任务的消息，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;
由相应运载工具询问来自所述中央控制器的所述消息以确定与该运载工具相关联的特征集是否与所述消息中所标识的能力匹配;以及
在相应运载工具的特征集与所述任务所需的能力匹配的情况下，由该运载工具接受所述任务。
21.一种用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个机器，其中，各个机器具有与该机器相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述机器中的选定机器发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该机器完成所述任务所需的能力;其中，各个机器被配置为在相应机器的所述特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下拒绝所述任务。
22.一种用于采矿现场的自主采矿系统，其包括多个机器和中央控制器，所述中央控制器被配置为向所述机器中的选定机器发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，各个机器具有用于将任务存储在队列中的本地控制器，所述队列内的任务由所述本地控制器按次序执行，其中，所述次序由多个规则指定。
23.根据权利要求22所述的自主采矿系统，其中，各个机器包括用于执行由所述本地控制器分配的任务的多个执行模块，其中，所述多个规则包括从以下规则组中选择的至少一个规则：
-各个任务仅能够由一个执行模块执行;
-不存在循环依赖性;
-在特定执行模块内不存在并行任务;
-各个执行模块仅能够处置一个根任务;
-对于各个执行模块，仅存在通过给定任务集合的一个路径;以及
-不能够存在阻挡死锁。
24.根据权利要求22或23所述的自主采矿系统，其中，所述本地控制器是可编程的，以确保即使附加任务被添加到所述队列或者从所述队列中撤回，也必须遵循所述多个规则。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的自主采矿系统，其中，任务的次序及任务的依赖性被布置在图表中，所述图表捕获关于哪些任务必须顺序地或并行地执行或其任何组合的信息，其中，后续任务断续执行或平滑混合执行。
26.一种自主采矿系统，其包括在采矿现场中进行任务的多个不同机器和指示所述机器进行特定任务的中央控制器，其中，由所述中央控制器发送到所述机器的指示消息使用独立于机器和任务类型的通用格式。
27.一种自主采矿系统，其包括在采矿现场中进行任务的多个机器和指示所述机器进行特定任务的中央控制器，其中，要由相应机器执行的任务经由存储在该机器的存储器中的图表来调度。
28.一种采矿方法，其包括以下步骤：
指示采矿现场中的机器进行特定任务;
利用各个机器进行一系列任务;以及
利用各个机器以经由存储在该机器的存储器中的图表来调度的次序和方式在任务之间进行转变。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及控制采矿现场中的多个运载工具和/或相关联机械的方法。本发明还涉及用于控制采矿现场中的多个自主运载工具和/或相关联机械的系统。
背景技术
[0002]无人驾驶、自主和半自主运载工具通常用于在采矿现场中进行各种任务。这些运载工具通常由中央服务器或由运载工具机载控制器控制。特定运载工具可以进行的任务取决于运载工具的能力。在具有多于一个类型的运载工具的系统中，各个运载工具的能力可能限制或以其他方式阻碍其可以执行的任务的类型。
[0003]用于在采矿环境中控制运载工具的现有系统不提供通用或以其他方式容易扩展的任务接口。这意味着任务消息是被严格定义的，并且固有地特定于特定类型和/或品牌的运载工具。因此，通常难以向这种系统添加新运载工具。此外，向系统添加新的能力或任务类型通常需要针对各个新任务的新定制接口。可以理解，这样的处理是耗时的并且降低了系统的效率。
[0004]现有的自主运载工具控制系统的缺点是不能用于要并行执行的任务。也就是说，各个任务只能独立被执行，而不考虑对另一任务的任何交叉依赖性。结果，由于通常需要顺序地完成任务或者至少将任务分解成一系列离散的增量步骤，因此这种运载工具的效率受到限制。
[0005]申请人已经确定，提供允许具有新功能性的新运载工具容易地被添加到系统的、控制多个自主或半自主运载工具的改进的系统和方法将是有利的。
[0006]在本发明的优选实施例中，本发明试图至少部分地缓解上述问题或向公众提供有用的选择。
发明内容
[0007]根据本发明的一方面，提供了用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个运载工具，其中，各个运载工具具有与该运载工具相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述运载工具中的选定运载工具发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;其中，各个运载工具被配置为在相应运载工具的所述特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下拒绝所述任务。
[0008]根据本发明的另一方面，提供了用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个运载工具，其中，各个运载工具具有与该运载工具相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述运载工具中的选定运载工具发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;其中，各个运载工具被配置为在相应运载工具的所述特征集与所述任务所需的能力匹配的情况下接受所述任务。
[0009]在一些实施例中，各个运载工具可以具有本地控制器，所述本地控制器被配置为接收和询问由所述中央控制器发送的所述消息。在使用中，各个运载工具的所述本地控制器可以将在所述消息内标识的能力与存储在所述本地控制器内的该运载工具的所述特征集进行比较。各个运载工具的所述本地控制器可以被配置为在所述消息已经被询问之后向所述中央控制器发送响应。来自所述本地控制器的所述响应指示所述任务是否已经被相应运载工具接受。
[0010]在一些实施例中，在所述消息内的离散验证块中列出所述能力。在其他实施例中，在所述消息的主体上隐式地定义所述能力。可以从存储在所述中央控制器内的能力的库中选择所述能力，所述库包括所述多个运载工具的相应特征集的记录。
[0011]在一些实施例中，所述多个运载工具包括具有第一特征集的第一运载工具类型和具有第二特征集的第二运载工具类型，其中，在使用中，在所述第二运载工具的特征集与任务所需的能力匹配的情况下，由所述第一运载工具类型的运载工具所拒绝的任务被所述第二运载工具类型的运载工具接受。
[0012]在一些实施例中，各个运载工具的本地控制器可以包括接收器。所述接收器可以接收来自所述中央控制器的所有任务通信。所述接收器可以具有存储器，所述存储器被配置为存储从所述中央控制器接收的新任务，直到所述新任务准备好被进行为止。
[0013]在一些实施例中，各个运载工具包括与该运载工具的所述本地控制器通信的至少一个执行模块。所述至少一个执行模块中的各个执行模块可以执行由所述接收器所分配的任务。所述至少一个执行模块中的各个执行模块可以一次执行一个任务。
[0014]在一些实施例中，各个运载工具的所述本地控制器具有用于存储任务的存储器，其中，任务的次序及任务的依赖性被布置在图表中，其中，各个执行模块具有通过所述图表的唯一路径。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了与如上所述的采矿系统一起使用的自主运载工具。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了操作采矿现场中的多个运载工具的方法，其包括以下步骤：由中央控制器向所述多个运载工具中的选定运载工具发送指示该运载工具进行任务的消息，所述消息标识该运载工具完成所述任务所需的能力;由相应运载工具询问来自所述中央控制器的所述消息以确定与该运载工具相关联的特征集是否与所述消息中所标识的能力匹配;以及在相应运载工具的特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下，由该运载工具拒绝所述任务。
[0017]根据本发明的另一方面，在相应运载工具的特征集与所述任务所需的能力匹配的情况下，拒绝任务的步骤可以被由该运载工具接受任务来代替。
[0018]根据本发明的另一方面，提供了用于采矿现场的自主采矿系统，其包括：多个机器，其中，各个机器具有与该机器相关联的特征集;以及中央控制器，其被配置为向所述机器中的选定机器发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，其中，所述消息标识该机器完成所述任务所需的能力;其中，各个机器被配置为在相应机器的所述特征集与所述任务所需的能力不匹配的情况下拒绝所述任务。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了用于采矿现场的自主采矿系统，其包括多个机器和中央控制器，所述中央控制器被配置为向所述机器中的选定机器发送指示消息以在所述采矿现场中进行任务，各个机器具有用于将任务存储在队列中的本地控制器，所述队列内的任务由所述本地控制器按次序执行，其中，所述次序由多个规则指定。
[0020]各个机器可以包括用于执行由所述本地控制器分配的任务的多个执行模块，其中，所述多个规则包括从以下规则组中选择的至少一个规则：
-各个任务仅能够由一个执行模块执行;
-不存在循环依赖性;
-在特定执行模块内不存在并行任务;
-各个执行模块仅能够处置一个根任务;
-对于各个执行模块，仅存在通过给定任务集合的一个路径;以及
-不能够存在阻挡死锁。
[0021]在一些实施例中，所述本地控制器是可编程的，以确保即使附加任务被添加到所述队列或者从所述队列中撤回，也必须遵循所述多个规则。任务的次序及任务的依赖性可以被布置在图表中，所述图表捕获关于哪些任务必须顺序地或并行地执行(其中，后续任务断续执行或平滑混合执行)或其任何组合的信息。
[0022]根据本发明的另一方面，提供了自主采矿系统，其包括在采矿现场中进行任务的多个不同机器和指示所述机器进行特定任务的中央控制器，其中，由所述中央控制器发送到所述机器的指示消息使用独立于机器和任务类型的通用格式。
[0023]根据本发明的另一方面，提供了自主采矿系统，其包括在采矿现场中进行相应任务的多个机器和向所述机器发送指示以进行特定任务的中央控制器，其中，要由相应机器执行的任务经由存储在该机器的存储器中的图表来调度。
[0024]根据本发明的另一方面，提供了采矿方法，其包括以下步骤：指示采矿现场中的机器进行特定任务;利用各个机器进行一系列任务;以及利用各个机器以经由存储在该机器的存储器中的图表来调度的次序和方式在任务之间进行转变。
附图说明
[0025]现在将仅通过非限制性示例并且参考附图来描述本发明的特定实施例，在附图中：
图1示出了用于控制采矿现场中的运载工具的自主系统。
图2是示出图1的系统的功能组件的逻辑图。
图3示出了图1的系统的运载工具的本地控制器。
图4示出了形成图2所示的逻辑图的一部分的消息的第一实施例。
图5示出了形成图2所示的逻辑图的一部分的消息的第二实施例。
图6示出了形成图2所示的逻辑图的一部分的任务依赖性图表。
图7是示出操作采矿现场中的多个运载工具的方法的实施例的步骤的示意图。
具体实施方式
[0026]概括地说，本发明涉及用于采矿现场的采矿系统10。该系统包括：多个运载工具102，其中各个运载工具102具有与其相关联的特征集118;以及中央控制器210，其被配置为发送消息212，该消息212指示运载工具中的选定运载工具在采矿现场中进行一个或多于一个任务216。该消息标识运载工具令人满意地完成任务216所需的能力。在使用中，如果相应运载工具102的特征集118与任务216所需的能力不匹配，则任务216被该运载工具拒绝，而如果运载工具102的特征集118与任务216的能力匹配，则任务216被接受。
[0027]在下面的大部分描述中，采矿系统10将被描述为自主采矿系统，其中运载工具102是自主运载工具。然而，应当理解，本发明不限于这样的优选实施例，并且还可以应用于半自主运载工具，或者实际上，应用于基本上由机载操作器控制的运载工具。此外，应当理解，采矿系统10适合于与在采矿现场中操作的其他相关联机械一起使用。这样的机械可以包括例如回收器、堆叠器、输送机、机器人、多轴臂和定制的末端效应器和/或工具。
[0028]现在将参考图1至图6详细描述采矿系统10。
[0029]图1示出了本发明的优选实施例，其中中央控制器210被布置为向在采矿现场内操作的多个采矿运载工具102中的选定采矿运载工具无线地发送消息212。如图所示，运载工具102包括挖掘机形式的第一采矿运载工具102a和拖运机或倾倒卡车形式的第二采矿运载工具102b。中央控制器210与运载工具102双向通信。这意味着采矿系统10包括反馈系统，使得控制器210经由响应电报112知道各个运载工具102的状态。该反馈有助于系统10的操作，这是因为控制器210在选择应当将消息212寻址到哪个运载工具102时使用相应运载工具102的状态。以这种方式，可以优化采矿现场的操作，使相应运载工具102的空闲和/或通行时间(一起表示‘非工作’时间)最小化。注意的是，消息216、216’的结构独立于在采矿现场中操作的运载工具102的类型(换句话说，消息216具有‘通用类型’的格式)，从而产生‘模块化’或以其他方式可扩展的系统10。系统10的这种可扩展性简化了将新运载工具和运载工具类型102添加到系统10中的方式——基本上消除了针对各个运载工具开发定制接口的需要。通用消息格式提供单个接口来表示所有类型的运载工具102和任务216，并且是容易地可扩展的。换句话说，系统使用与运载工具和任务类型无关的单个消息结构，使得基于所述新运载工具和/或新任务类型引入新指示类型所需的努力也由于上述原因而减少。
[0030]图1的系统的操作逻辑在图2中示意性地表示。
[0031]如图3所示，任务216表示要由运载工具102完成的离散指示块。任务216从中央控制器210被发送到运载工具102的机载控制系统110。机载控制系统或本地控制器110包括两个主要组件：接收器124和执行模块122，其各自由运载工具102携载。
[0032]接收器124从中央控制器210接收任务通信。来自中央控制器210的新任务216由接收器124接收到，接收器124然后将相应的任务216分配给执行模块122。接收器124包括存储器或缓冲器120，使得来自中央控制器210的传入任务216在被分配给适当的执行模块122之前被存储在接收器124内。特别参考图3所示的示例，四个任务216a、216b、216c和216d被存储在接收器124的存储器120内。
[0033]执行模块122被配置为进行由接收器124分配给所述模块122的任务216。各个运载工具102可以包括一个或多于一个执行模块122。各个执行模块122一次进行一个任务216。参考图2所示的实施例，运载工具102包括两个执行模块122a和122b，其中各个模块122具有两个执行或作业槽116——“现用(active)作业槽”116和“下一作业槽”116’。
[0034]现在参考图4，消息212具有遵循通信协议和应用编程接口标准的结构。消息212用于在本地控制器110的节点之间以及在本地控制器110和中央控制器210之间进行通信。设想，消息212以接口定义语言(IDL)被定义，该接口定义语言(IDL)定义用于通信协议的数据结构和接口。消息212的IDL独立于操作系统和编程语言。
[0035]消息212结构被配置为捕获执行期望任务216所需的所有输入参数。各个消息212标识任务216所需的至少一个运载工具能力218。能力218可以在消息212的报头处的离散数据或“验证”块中被列出。然而，优选地，在消息212本身的主体214的字段内规定运载工具102所需的能力218。采矿应用内的运载工具102所需的能力218的示例可以包括“移动”、“倾倒”和“模式改变”。能力218还可以规定运载工具需要移动的期望速度，和/或规定运载工具必须能够行驶的地形的类型。由中央控制器210使用数据对象来将能力218进行通信。例如，数据对象可以采取消息主体214内的序列和/或串的形式。在图中，三个能力被示意性地例示并分别标记为218a、218b和218c。
[0036]在消息212内标识的能力218是从库或数据库中选择的，该库或数据库包括中央控制器210内所存储的、采矿现场中的所有运载工具的所支持特征集的记录。各个所需能力218包括一个或多于一个动作114的集合。动作114处于消息212的最低级别，并且表示针对运载工具102的特定指示。在图中，能力218a具有与其相关联的三个动作220a-220c，能力218b具有与其相关联的三个动作220d-220f，而能力218c具有与其相关联的两个动作220g-220h。
[0037]现在移动到图5。运载工具102支持的能力218、以及因此运载工具102能够进行的任务216由运载工具本身的布置和配置来确定。不同类型的运载工具102(例如挖掘机102a和倾倒卡车102b的运载工具)能够履行需要不同能力218的任务216。
[0038]各个执行模块122具有与其相关联的用于执行相应任务116的特征118的至少一个集合。运载工具的特征118对应于各个能力218的动作114。特别参考图中所示的实施例，运载工具102包括两个执行模块122a和122b。执行模块122a具有包括三个特征118a-118c的特征集，而执行模块122b也具有带有三个特征(即118d-118f)的特征集。所支持的特征组合的列表在运载工具的初始化期间由运载工具提供给中央控制器210，并且用于构建所支持的能力218的数据库。
[0039]当接收到消息212时，接收器124确定哪些能力218与各个执行模块122相关联。接收器124在来自中央控制器210的传入任务消息212与执行模块122数据类型之间匹配数据，并且将任务216指派给适当的执行模块122。通过特征组合将任务216匹配到执行模块122。各个执行模块122支持独特的特征组合的集合，并且同一运载工具上没有两个执行模块122可以支持相同的特征组合。如果消息212包含不满足任何执行模块122特征组合的动作组合，则该消息212被接收器124拒绝。
[0040]现在转到图6。任务依赖性用于控制由执行模块122执行任务的次序。
[0041]由接收器124处理任务216的次序由多个规则指定。在接收器124内设置规则。在对任务216进行排序时，接收器124遵循的规则可以包括：
-各个任务仅能够由一个执行模块122执行;
-不存在循环依赖性;
-在特定执行模块122内不存在并行任务;
-各个执行模块122仅能够处置一个根任务;
-对于各个执行模块122，仅存在通过给定任务集合的一个路径;以及
-不能够存在阻挡死锁。
[0042]接收器是可编程的，以确保即使将附加任务216被添加到队列，或者从队列中撤回任务216，也必须遵循选定数量的这些规则。各个任务的依赖性链需要通过任务队列保持完整。仅在依赖性链中不再需要任务的完成状态的情况下，才能从队列中移除任务。
[0043]接收器124的存储器120内的排队任务的列表可以不必须是执行的顺序列表，而是存储器120可以采取任务和依赖性的图表120的形式，其中各个执行模块122具有通过图表120的唯一路径，从而有效地设置执行任务216所经由的调度。图中所示的图表120是“有向图”。各个任务具有与另一任务的至少一个阻挡依赖性关系，除非它是队列中与特定执行模块122相关联的仅有的任务。依赖性可以用于防止被阻挡的任务的执行，直到满足某个条件为止。该条件可以是被阻挡的任务维持被阻挡直到阻挡任务开始执行为止，或者被阻挡的任务维持被阻挡直到阻挡任务已经完成执行为止。执行的完成可能是由于成功的任务完成或任务的取消。
[0044]上述框架允许对采矿现场中的运载工具进行任务管理，包括以下示例。利用相同的接口同时指示卡车和挖掘机;顺序任务的无缝执行(例如，指示挖掘机从一个点移动到另一点，然后再次移动到又一点);以及兼容任务的并行执行(例如，指示卡车在倾倒的同时移动)。例如，申请人成功执行的试验包括指示拖运卡车在采矿现场周围移动，以及指示道路矿用卡车(train truck)进行移动和倾倒任务。
[0045]任务图表120允许各个运载工具跟踪或以其他方式调度其任务并高效地执行任务。任务图表120实现并通信任务执行次序、用于任务之间的平滑转变的任务混合以及用于复杂机器人行为的并行任务执行。任务图表基于各个任务的依赖性将任务链接到其他任务。当与执行模块122组合时，关于依赖性的条件控制混合和并行任务。虽然一些任务可以并行完成(例如，移动和拍照)，但是其他任务不能并行完成(例如，一次驾驶到两个位置)。当任务216由运载工具102执行时，将使用与来自消息212的特征组合匹配的执行模块122。总之，应当理解，任务图表120的优点是它提供了用以从一个任务平滑地转变到另一任务、和/或用以并行执行任务的特别稳健的方式。
[0046]从中央控制器210发送到相应的本地控制器110的各个消息212在消息主体214内可以包括以下命令。“插入”命令可以用于将任务插入到任务队列中。该命令使用消息212中提供的依赖性来确定任务在任务图表120中位于何处。任务可以被插入图表120的中间或者附加到执行模块任务路径的末尾。“替换”命令可以用于替换已经在任务队列中的任务。替换命令中的标志可以用于确定与被替换的任务相关联的依赖性是否应该被转移到新任务。即使旧任务依赖性被转移，也使用新任务中提供的依赖性。“移除”命令可以用于从任务队列中移除一个或多于一个任务。“清除”命令可以用于清除所有任务的队列。
[0047]图6所示的任务图表120提供了任务图表的用以向中央控制器210提供关于运载工具的行为和/或状态的详细信息的能力的示例。换句话说，图表120捕获关于哪些任务必须顺序地或并行地执行(其中后续任务断续执行或平滑混合连续执行)或其任何组合的信息。特别参考所示实施例，运载工具将以以下方式行动。任务216b将在任务216a之后立即开始并且并行执行，这是因为这两个任务216a、216b以“开始时”依赖性连接并且由不同的执行模块122a、122b服务。任务216a将平滑地转变到另一任务216d，其中任务216a和216d也以“开始时”依赖性连接并且由同一执行模块122a服务。任务216c将仅在任务216b完成时开始，这是因为任务216b和216c以“完成时”依赖性链接。进而，一旦任务216c已经完成，任务216d将平滑地转变为任务216e。如果任务216d在任务216c之前完成，则任务216e将被保持直到任务216c完成为止并且将不会发生平滑转变。
[0048]如果任务图表120被新消息212修改，则可以更新任务依赖性。例如，如果相应的任务被取消，则其依赖性被下游任务继承。这意味着如果任务具有对被取消的任务的依赖性，则它将继承被取消的任务的依赖性。在任务图表120已经被修改之后，将针对冗余依赖性对其进行检查。将从任务图表120中移除任何冗余依赖性。在针对冗余已经对任务图表120进行了检查之后，针对将导致无效任务图表120的错误对任务图表120进行检查。将导致无效任务图表120的错误的示例包括循环任务依赖性、一个执行模块122上的并行任务、以及针对特定执行模块122的通过图表的多于一个执行路径。
[0049]从接收器124到运载工具102的相应执行模块122的通信可以包括以下命令。“加载”命令可以用于加载新任务。这也可以用于对排队以接下来被执行的任何任务进行覆写。“取消”命令可以用于基于各个任务的唯一标识来取消一个或多于一个任务。该命令可以用于取消现用任务、接下来要执行的任务或这两者。
[0050]接收器124可以基于任务的阻挡状态来决定何时发送要加载在执行模块122中的任务。执行模块122不考虑任务阻挡，这是因为执行模块122本身不需要或不一定知道任务依赖性。相反，各个执行模块122可能仅需要关于存储在作业槽116(“现用作业”116和“下一作业”116’)内的至多两个任务的信息。现用作业槽116包含当前正在执行的任务，并且下一作业槽116’包含的是要执行的下一任务。如果任务被加载到下一作业槽中，则假设现用作业116内的任务被允许转变到下一作业槽116’内的任务。各个执行模块122可以一次执行一个任务，但是运载工具102可以包括一个或多于一个执行模块122。执行模块122然后可以并行工作以实现同步的任务执行。
[0051]来自接收器124的任务216仅被加载到执行模块122上的下一作业槽116’中。任务是否被成功加载到下一作业任务116’中不依赖于下一作业槽116’或现用作业槽116的内容。如果任务可以被合并并且现用作业槽116内的任务正在执行，或者如果现用作业槽116内的任务状态为完成，则现用作业槽116内的任务仅被下一作业槽116’内的任务替换。如果执行模块122支持从现用作业槽116到下一作业槽116’的合并，则其中的任务将尽快被合并。如果现用作业116为空，则可以将下一作业槽116’内的任务加载到现用作业槽116中。
[0052]现在返回到图3。各个任务的状态经由反馈114从执行模块122报告给接收器124，然后响应于电报112从接收器124报告给中央控制器210。响应电报112的结构类似于消息212。在响应电报112内返回的反馈114包括现用任务的状态值，并且可以包括下一任务的元数据。从接收器124传递到中央控制器210的响应电报112包含接收器124知道的所有任务的状态的序列，并且包括当前依赖性图表120。
[0053]系统10是可扩展的。这意味着系统架构被设计成使对具有新功能性的运载工具的包括是简单的。这种可扩展性比现有系统更优选，在现有系统中，OEM运载工具针对所需的各个任务类型具有相关联的定制通信接口。如果需要定制接口，则每次定义新任务时，将需要采取以下步骤。系统将必须被调整成支持新的功能性并且被更新以支持新的定制接口。中央控制器210与本地控制器110之间的链接将需要被修改以支持新接口。各个新任务将需要在定制脚本中定义任务的参数。最后，将需要更新运载工具机载接收器以能够从新接口读取，并且将需要创建或调整执行模块以处置新任务。应当理解，在一些情形下，针对系统10的成功集成，可能需要对OEM软件的少量返工。
[0054]在用于采矿现场的自主系统10的情况下，每次定义新任务时，采取以下步骤。系统10被调整成支持新的功能性。扩展消息212以添加针对新任务的附加参数。最后，创建或调整执行模块122以处置新任务。
[0055]如上所述，用于采矿现场的自主系统10需要系统基础设施的较少重写以适应新任务。避免了代码元素的重复，这是因为不需要仅为了添加新属性218和/或动作220而复制任务。由于接收器124对执行模块122的动态任务定义发现，接收器124不需要任何软件改变。
[0056]例如，如果将新类型的运载工具(诸如设计用于用水喷洒泥土或砾石道路以抑制灰尘的水车等)添加到系统，则将新能力218添加到消息212。在这种情况下，新能力218将包括与喷水功能相关联的动作220的集合。针对该动作的任务216还将包括定义卡车必须喷洒的位置的路径段的列表。这些段可能与卡车所遵循的路径不同，这是因为可能仅需要喷洒道路的某个部分。在该实施例中，消息212将被修改以向任务添加喷水能力——从而确保所述任务仅被具有必要特征集118的运载工具接受以进行动作。消息212的其余部分将以其他方式与沿着同一道路行驶的其他类型的运载工具的消息基本上相同。
[0057]现在将参考图7描述在采矿现场中操作多个运载工具的方法300。应当理解，即使自主系统10已经被专门设计用于采矿现场，自主系统也可以适合于在不相关的应用中使用。
[0058]在操作采矿现场中的多个运载工具的初始步骤310中，消息212从中央控制器被发送到选定运载工具102。消息212包括用于所述运载工具102进行任务216的指示。在消息212的主体214内标识运载工具102进行任务216所需的能力218。在该步骤310期间，应当理解，中央控制器210可以根据各种属性来选择运载工具102，所述属性包括针对任务216的所需能力218、运载工具102的状态(即，活动或静止)以及运载工具102到工作现场中的任务216的目的地或工作区域的位置或接近度。在替代实施例中，应当理解，消息212可以被广播到多个运载工具102，其中运载工具的相应本地控制器110在选择接受或拒绝任务216之前处理消息212。
[0059]在随后的步骤320中，所针对的运载工具102询问消息212以确定其特征集118是否与消息212中标识的能力218匹配——并且更具体地，与同所标识的能力218相关联的动作220匹配。例如，如果在消息中标识的能力包括“喷洒”和“再填充”，则消息212针对能够在道路上洒水的卡车。替代地，如果所标识的能力218包括“挖掘”、“转向”和“释放”，则消息针对挖掘机。
[0060]适合于喷洒的卡车在其特征集中将不包括用于“挖掘”、“转向”和“释放”的这些特征。类似地，“喷洒”和“再填充”将不被包括在挖掘机的特征集中。如果运载工具的特征集118与任务216对运载工具102所需的能力218不匹配，则运载工具将在拒绝步骤340中拒绝消息212。
[0061]替代地，如果运载工具的特征集确实与任务所需的能力和特征匹配，则运载工具将在接受步骤330中接受消息212。也就是说，如果消息中包括的能力218与运载工具的特征118匹配，则消息将被运载工具102接受。
[0062]总之，应当理解，本文描述的采矿系统提供了改进的采矿方法，其可以实现改进的、成本效益高的、基本上自主的采矿操作。这是至少部分地由于提供了中央控制器而实现的，该中央控制器被配置为向多个运载工具中的选定运载工具发送指示消息，其中所述运载工具各自具有与其相关联的独特的特征集。运载工具各自具有机载本地控制器，该机载本地控制器被配置为在运载工具不能进行由消息指示的任务的情况下拒绝该消息。中央控制器与运载工具之间的这种“双向”反馈意味着，消息的结构基本上是通用的，或者独立于运载工具类型和能力。以这种方式，减少了与操作自主采矿现场相关联的资源和努力——这特别地通过简化向系统中添加另外的运载工具和能力所需的步骤来提供系统的改进的可扩展性。另外，尽管现有系统通常针对各个不同的任务类型使用单独的消息格式，但是本文描述的采矿系统使用单个统一的消息格式来表示所有任务和运载工具类型，并且因此是容易地可扩展的。
[0063]本说明书中对任何先前出版物(或从其导出的信息)或对任何已知事项的引用不是并且不应被视为如下的认可或承认或任何形式的建议，即先前出版物(或从其导出的信息)或已知事项形成本说明书所涉及的努力领域中的公知常识的一部分。
[0064]在本说明书和所附权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”等的变型将被理解为暗示包括所述整体或步骤或者整体或步骤组，但不排除任何其他整体或步骤或者整体或步骤组。
附图标记
说明书附图(6)
