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原文传递挖掘控制方法、装置及挖掘机控制器

专利名称：	挖掘控制方法、装置及挖掘机控制器
摘要：	本申请实施例提供了一种挖掘控制方法、装置及挖掘机控制器，涉及机械技术领域，应用于挖掘机控制器，该方法通过获取到的挖掘机的初始状态数据和目标挖掘点相对挖掘机的相对位置计算出挖掘机的目标状态数据，然后再根据初始状态数据和目标状态数据对挖掘机的挖掘进行挖掘规划，得到挖掘轨迹数据，从而可以根据挖掘轨迹数据对挖掘机进行控制，实现自动挖掘，进而提高了挖掘效率，同时在挖掘作业的环境危险的情况下也可以保证操作人员的人身安全。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京拓疆者智能科技有限公司
发明人：	殷铭;隋少龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910287193.6
公开号：	CN109972688A
代理机构：	北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	杨奇松
分类号：	E02F9/20(2006.01);E;E02;E02F;E02F9
申请人地址：	100000 北京市朝阳区麦子店街39号3层410
主权项：	1.一种挖掘控制方法，应用于挖掘机控制器，其特征在于，所述方法包括：获取挖掘机处于初始状态时的初始状态数据，其中，所述初始状态数据为所述挖掘机还未开始挖掘前的状态数据；获取目标挖掘点相对所述挖掘机的相对位置；根据所述相对位置和所述初始状态数据计算所述挖掘机的目标状态数据，其中，所述目标状态数据为所述挖掘机对所述目标挖掘点完成挖掘动作时的状态数据；根据所述初始状态数据和所述目标状态数据生成得到所述挖掘机的挖掘轨迹数据；根据所述挖掘轨迹数据控制所述挖掘机对所述目标挖掘点进行挖掘。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始状态数据和所述目标状态数据生成得到所述挖掘机的挖掘轨迹数据，包括：获取所述挖掘机随时间变化的角度数据，其中，所述角度数据包括所述挖掘机的动臂与基座之间随时间变化的角度、所述挖掘机的动臂与小臂之间随时间变化的角度、以及所述挖掘机的小臂与挖斗之间随时间变化的角度；根据所述角度数据以及所述初始状态数据、所述目标状态数据获得所述挖掘轨迹数据。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述挖掘机随时间变化的角度数据，包括：根据第一计算公式θ(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3获取所述角度数据，其中，a0、a1、a2、a3为系数，t为时间，θ(t)表示所述角度数据中的其中一种数据。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度数据以及所述初始状态数据、所述目标状态数据获得所述挖掘轨迹数据，包括：根据第二计算公式获取所述挖掘轨迹数据；其中，θ(t)表示所述挖掘轨迹数据中的角度数据中的其中一种数据，表示所述挖掘轨迹数据中的挖掘期望角速度，表示所述挖掘轨迹数据中的挖掘期望加速度，tf为根据计算得到的所述挖掘机的目标状态数据中表示所述挖掘机的动臂与基座处于目标状态的时刻、所述挖掘机的动臂与小臂处于目标状态的时刻、所述挖掘机的小臂与挖斗处于目标状态的时刻的任意一个时刻，vmax为所述挖掘机的参数中的挖掘机臂液压缸最大的运动速度，θ0为所述初始状态数据，θf为所述目标状态数据。 5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述挖掘轨迹数据控制所述挖掘机对所述目标挖掘点进行挖掘，包括：获取所述挖掘机的实时状态数据，其中，所述实时状态数据为从初始状态数据改变为目标状态数据的实时变化数据；根据计算获得所述挖掘机的控制量，其中，kp为比例系数，kI为积分系数，t为时间，e(t)为所述挖掘轨迹数据与所述实时状态数据相减得到的误差数据，u(t)为所述挖掘机的控制量；根据所述挖掘机的控制量控制所述挖掘机对所述目标挖掘点进行挖掘。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标挖掘点相对所述挖掘机的相对位置，包括：通过视觉传感器获取包括所述目标挖掘点的图像；对所述图像中的所述目标挖掘点进行识别获得所述目标挖掘点的相对位置，其中，所述目标挖掘点的相对位置为以所述挖掘机的基座为原点的三维位置数据。 7.一种挖掘控制装置，应用于挖掘机控制器，其特征在于，所述装置包括：初始状态数据获取模块，用于获取挖掘机处于初始状态时的初始状态数据，其中，所述初始状态数据为所述挖掘机还未开始挖掘前的状态数据；目标挖掘点相对位置获取模块，用于获取目标挖掘点相对所述挖掘机的相对位置；目标状态数据获取模块，用于根据所述相对位置和所述初始状态数据计算所述挖掘机的目标状态数据，其中，所述目标状态数据为所述挖掘机对所述目标挖掘点完成挖掘动作时的状态数据；挖掘轨迹数据获取模块，用于根据所述初始状态数据和所述目标状态数据生成得到所述挖掘机的挖掘轨迹数据；挖掘控制模块，用于根据所述挖掘轨迹数据控制所述挖掘机对所述目标挖掘点进行挖掘。 8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述挖掘轨迹数据获取模块包括：角度数据获取单元，用于获取所述挖掘机随时间变化的角度数据，其中，所述角度数据包括所述挖掘机的动臂与基座之间随时间变化的角度、所述挖掘机的动臂与小臂之间随时间变化的角度、以及所述挖掘机的小臂与挖斗之间随时间变化的角度；挖掘轨迹数据获取单元，用于根据所述角度数据以及所述初始状态数据、所述目标状态数据获得所述挖掘轨迹数据。 9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述角度数据获取单元包括：第一计算子单元，用于根据第一计算公式θ(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3获取所述角度数据，其中，a0、a1、a2、a3为系数，t为时间，θ(t)表示所述角度数据中的其中一种数据。 10.一种挖掘机控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-6任一所述方法中的步骤。
所属类别：	发明专利