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原文传递一种挖掘机辅助作业控制方法及系统

专利名称：	一种挖掘机辅助作业控制方法及系统
摘要：	本发明提供了一种挖掘机辅助作业控制方法及系统，通过在挖掘机上设置铲斗倾角传感器、斗杆倾角传感器、动臂倾角传感器和机身倾角传感器，可以在接收到作业操作指令时至少基于铲斗倾角、斗杆倾角、动臂倾角和机身倾角控制主阀动作，通过主阀的油路驱动油缸动作，以控制挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、以及动臂提升/下降，从而实现所述挖掘机的铲斗沿直线/斜线运动。本发明可以使挖掘机在平地或者修坡时，控制铲斗在一定的直线或斜线上运动，保证作业质量，提高作业效率。
专利类型：	发明专利
申请人：	潍柴动力股份有限公司
发明人：	姜雷;雷保军
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911418527.5
公开号：	CN111042245A
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	温可睿
分类号：	E02F3/43;E;E02;E02F;E02F3;E02F3/43
申请人地址：	261061 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲
主权项：	1.一种挖掘机辅助作业控制方法，其特征在于，所述方法包括：在接收到作业操作指令的情况下，获取挖掘机的铲斗倾角、斗杆倾角、动臂倾角和机身倾角；其中，所述铲斗倾角是通过铲斗倾角传感器采集的、所述斗杆倾角是通过斗杆倾角传感器采集的、所述动臂倾角是通过动臂倾角传感器采集的、所述机身倾角是通过机身倾角传感器采集的，所述铲斗倾角传感器安装于所述挖掘机的摇杆上、通过四连杆角度推算所述铲斗倾角；至少基于所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角控制所述挖掘机的主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、以及动臂提升/下降，从而实现所述挖掘机的铲斗沿直线/斜线运动。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角控制所述挖掘机的主阀动作，包括：根据所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角计算所述挖掘机铲斗的实际斗尖位置；利用所述实际斗尖位置预测所述作业操作指令对应的所述挖掘机铲斗的斗尖运动轨迹；从所述斗尖运动轨迹上确定所述挖掘机铲斗的目标斗尖位置，并通过所述目标斗尖位置计算目标铲斗倾角、目标斗杆倾角、目标动臂倾角和目标机身倾角；生成与所述铲斗倾角与所述目标铲斗倾角的偏差量、所述斗杆倾角与所述目标斗杆倾角的偏差量、所述动臂倾角与所述目标动臂倾角的偏差量、以及所述机身倾角与所述目标机身倾角的偏差量相对应的铲斗预控制参数、斗杆预控制参数和动臂预控制参数；至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作之前，所述方法还包括：按照预设的动臂控制规则对所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数进行处理；其中，所述动臂控制规则包括在所述挖掘机正向运动的过程中，所述挖掘机的斗杆与预定工作面垂直前所述动臂预控制参数表征动臂提升，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直后所述动臂预控制参数表征动臂下降；在所述挖掘机反向运动过程中，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直前所述动臂预控制参数表征动臂提升，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直后所述动臂预控制参数表征动臂下降。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述挖掘机的负载信息，所述负载信息是通过负载传感器采集的；其中，所述负载传感器包括发动机转速传感器、档位传感器和斗杆油缸压力传感器中的一种或多种；所述至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作，包括：基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数、所述动臂预控制参数和所述斗杆负载参数控制所述主阀动作。 5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述动臂预控制参数表征动臂提升的情况下，生成与所述动臂预控制参数相对应的斗杆优先控制参数；其中，所述斗杆优先控制参数为所述挖掘机的动臂提升对斗杆优先阀的控制参数；所述至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、以及动臂提升/下降，包括：基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数、所述动臂预控制参数和所述斗杆优先控制参数控制所述主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、动臂提升/下降、以及动臂提升对斗杆的优先。 6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：生成再生控制参数，所述再生控制参数包括斗杆再生控制参数和/或动臂再生控制参数；所述至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、以及动臂提升/下降，包括：基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数、所述动臂预控制参数和所述再生控制参数控制所述主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、动臂提升/下降、以及斗杆和/或动臂的再生。 7.一种挖掘机辅助作业控制系统，其特征在于，所述系统包括：铲斗倾角传感器，用于采集挖掘机的铲斗倾角；其中，所述铲斗倾角传感器安装于所述挖掘机的摇杆上、通过四连杆角度推算所述铲斗倾角；斗杆倾角传感器，用于采集所述挖掘机的斗杆倾角；动臂倾角传感器，用于集所述挖掘机的动臂倾角；机身倾角传感器，用于采集所述挖掘机的机身倾角；分别与所述铲斗倾角传感器、所述斗杆倾角传感器、所述动臂倾角传感器和所述机身倾角传感器通信连接的控制器，用于：在接收到作业操作指令的情况下，获取所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角；至少基于所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角控制所述挖掘机的主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作，以控制所述挖掘机的铲斗挖掘/卸载、斗杆挖掘/卸载、以及动臂提升/下降，从而实现所述挖掘机的铲斗沿直线/斜线运动。 8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，用于至少基于所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角控制所述挖掘机的主阀动作，通过所述主阀的油路驱动油缸动作的所述控制器，具体用于：根据所述铲斗倾角、所述斗杆倾角、所述动臂倾角和所述机身倾角计算所述挖掘机铲斗的实际斗尖位置；利用所述实际斗尖位置预测所述作业操作指令对应的所述挖掘机铲斗的斗尖运动轨迹；从所述斗尖运动轨迹上确定所述挖掘机铲斗的目标斗尖位置，并通过所述目标斗尖位置计算目标铲斗倾角、目标斗杆倾角、目标动臂倾角和目标机身倾角；生成与所述铲斗倾角与所述目标铲斗倾角的偏差量、所述斗杆倾角与所述目标斗杆倾角的偏差量、所述动臂倾角与所述目标动臂倾角的偏差量、以及所述机身倾角与所述目标机身倾角的偏差量相对应的铲斗预控制参数、斗杆预控制参数和动臂预控制参数；至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于：在执行所述至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作之前，按照预设的动臂控制规则对所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数进行处理；其中，所述动臂控制规则包括在所述挖掘机正向运动的过程中，所述挖掘机的斗杆与预定工作面垂直前所述动臂预控制参数表征动臂提升，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直后所述动臂预控制参数表征动臂下降；在所述挖掘机反向运动过程中，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直前所述动臂预控制参数表征动臂提升，所述挖掘机的斗杆与所述预定工作面垂直后所述动臂预控制参数表征动臂下降。 10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：负载传感器，用于采集所述挖掘机的负载信息；其中，所述负载传感器包括发动机转速传感器、档位传感器和斗杆油缸压力传感器中的一种或多种；用于至少基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数和所述动臂预控制参数控制所述主阀动作的所述控制器，具体用于：基于所述铲斗预控制参数、所述斗杆预控制参数、所述动臂预控制参数和所述斗杆负载参数控制所述主阀动作。
所属类别：	发明专利