平地机及其刮坡控制方法、装置制造方法及图纸

本公开涉及平地机及其刮坡控制方法、装置，其中，平地机包括：前机架(1)；铲刀(2)，安装于前机架(1)上，且铲刀(2)相对于前机架(1)的姿态可调；执行机构(5)，用于调整铲刀(2)姿态；第一角度检测部件(9)，用于检测平地机的前后方向相对于水平面的第一倾斜角度(θ1)和左右方向相对于水平面的第二倾斜角度(θ2)；铲刀检测部件(10)，被用于检测铲刀(2)相对于前机架(1)的姿态信息；和控制器(11)，用于根据第一倾斜角度(θ1)、第二倾斜角度(θ2)和姿态信息得出铲刀(2)的实际坡角，并在实际坡角与预设目标坡角不一致时使执行机构(5)动作，以将铲刀(2)的姿态调整至目标坡角。

【技术实现步骤摘要】
平地机及其刮坡控制方法、装置
本公开涉及平地机
，尤其涉及一种平地机及其刮坡控制方法、装置。
技术介绍
平地机是一种用于大面积平整场地、修路、刮坡、挖沟、修边渠、排水沟、除雪、松土、推土、开荒等工况的作业机械。在公路、农林作业中经常会使用平地机进行刮坡作业，以满足工程的设计要求。目前，为了达到施工的刮坡角度要求，在作业过程中，机手通过观察铲刀位置，手动调节左直线驱动部件、右直线驱动部件、斜向直线驱动部件、测移油缸、回转马达等执行机构动作，以实现坡角的恒值控制。然而，施工路面不平整，导致整机不处于水平状态，需要靠机手的经验去控制和把握，误差较大，形成的坡角往往与目标值相差过大，需要多次重复作业进行修整，费时费力，自动化程度较低。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种平地机及其刮坡控制方法、装置，能够提高平地机刮坡的施工精度和工作效率。根据本公开的第一方面，提供了一种平地机，包括：前机架；铲刀，安装于前机架上，且铲刀相对于前机架的姿态可调；执行机构，被配置为调整铲刀的姿态；第一角度检测部件，被配置为检测平地机的前后方向相对于水平面的第一倾斜角度和平地机的左右方向相对于水平面的第二倾斜角度；铲刀检测部件，被配置为检测铲刀相对于前机架的姿态信息；和控制器，被配置为根据第一倾斜角度、第二倾斜角度和姿态信息得出铲刀的实际坡角，并在实际坡角与预设目标坡角不一致时使执行机构动作，以将铲刀的姿态调整至目标坡角。在一些实施例中，铲刀检测部件包括：第二角度检测部件，被配置为检测铲刀相对于前机架的回转角度；和第三角度检测部件，被配置为检测铲刀相对于前机架的摆动角度；其中，控制器被配置为根据第一倾斜角度、第二倾斜角度、回转角度和摆动角度得出铲刀的实际坡角。在一些实施例中，第一角度检测部件设在前机架上；和/或第二角度检测部件设在铲刀上，被配置为检测铲刀的下边缘与前机架上水平基准面的夹角。在一些实施例中，平地机还包括牵引架、左直线驱动部件、右直线驱动部件、摆杆和两个摆架，两个摆架中的每个摆架均具有第一铰接部、第二铰接部和第三铰接部，两个摆架各自的第一铰接部分别与左直线驱动部件和右直线驱动部件各自的第一端铰接，两个摆架各自的第二铰接部均与前机架铰接，两个摆架各自的第三铰接部分别与摆杆的两端铰接，第三角度检测部件设在其中一个摆架的第二铰接部与前机架的铰接位置。在一些实施例中，实际坡角为平地机的组合平面的法向量与地面水平时前后方向的夹角，平地机的前进方向向量和铲刀的下边缘方向向量位于组合平面内。在一些实施例中，还包括牵引架和回转圈，牵引架位于前机架下方，且与前机架通过球铰连接，回转圈设在牵引架下方，铲刀连接在回转圈下方，执行机构包括：左直线驱动部件，左直线驱动部件的第一端与前机架可转动地连接，左直线驱动部件的第二端与牵引架的左端可转动地连接，被配置为驱动牵引架的左端上下运动；右直线驱动部件，右直线驱动部件的第一端与前机架可转动地连接，右直线驱动部件的第二端与牵引架的右端可转动地连接，被配置为驱动牵引架的右端上下移动；斜向直线驱动部件，被配置为驱动牵引架相对于前机架倾斜摆动；和旋转驱动部件，被配置为驱动回转圈转动。在一些实施例中，控制器被配置为在实际坡角与预设目标坡角不一致时，使执行机构按照三组优先级顺序调整，并在通过一组优先级动作到达极限位置仍未调整至预设目标坡角时，再切换至下一组优先级调整；其中，三组优先级包括：第一优先级，包括左直线驱动部件和右直线驱动部件中的至少一个动作；第二优先级，包括斜向直线驱动部件动作；和第三优先级，包括旋转驱动部件动作驱动回转圈转动。在一些实施例中，控制器被配置为在按照三组优先级使执行机构动作后，实际坡角仍未达到预设目标坡角时，判定预设目标坡角无法达到。在一些实施例中，控制器被配置为在实际坡角与预设目标坡角不一致的情况下，结合左右刮坡方向以及实际坡角与预设目标坡角的大小关系确定执行机构的动作方向。在一些实施例中，控制器被配置为在实际坡角达到预设目标坡角时，使执行机构停止调整动作。根据本公开的第二方面，提供了一种平地机刮坡控制方法，包括：通过第一角度检测部件检测平地机在前后方向所在的竖直平面内相对于前后方向的第一倾斜角度和平地机在左右方向所在竖直平面内相对于左右方向的第二倾斜角度；通过铲刀检测部件检测铲刀相对于前机架的姿态信息；通过控制器根据第一倾斜角度和铲刀的姿态信息得出铲刀的实际坡角；通过控制器在实际坡角与预设目标坡角不一致时使执行机构动作，以将铲刀的姿态调整至目标坡角。在一些实施例中，通过控制器根据第一倾斜角度和铲刀的姿态信息得出铲刀的实际坡角包括：通过第二角度检测部件检测铲刀相对于水平面的回转角度；通过第三角度检测部件检测铲刀在水平面内的摆动角度；通过控制器根据第一倾斜角度、第二倾斜角度、回转角度和摆动角度得出铲刀的实际坡角。在一些实施例中，通过控制器根据第一倾斜角度、第二倾斜角度、回转角度和摆动角度得出铲刀的实际坡角包括：根据第一倾斜角度和第二倾斜角度计算平地机的前进方向向量；根据第一倾斜角度、第二倾斜角度、回转角度和摆动角度计算铲刀的下边缘方向向量；计算前进方向向量和下边缘方向向量形成的组合平面的法向量；计算组合平面的法向量与左右方向的夹角，作为实际坡角。在一些实施例中，在实际坡角与预设目标坡角不一致时使执行机构动作包括：在实际坡角与预设目标坡角不一致时，使执行机构按照第一优先级调整，第一优先级包括左直线驱动部件和右直线驱动部件中的至少一个动作；在执行机构通过第一优先级动作到达极限位置仍未调整至预设目标坡角时，接着按照第二优先级调整，第二优先级包括斜向直线驱动部件动作；在执行机构通过第二优先级动作到达极限位置仍未调整至预设目标坡角时，接着按照第三优先级调整，第三优先级包括旋转驱动部件动作驱动回转圈转动。在一些实施例中，还包括：在使执行机构按照三组优先级调整后，若实际坡角仍未达到预设目标坡角，判定预设目标坡角无法达到。在一些实施例中，在实际坡角与预设目标坡角不一致时使执行机构动作包括：确定平地机执行刮坡作业的左右方向；确定实际坡角与预设目标坡角的大小关系；确定调整执行机构的优先级顺序。在一些实施例中，确定调整执行机构的优先级顺序包括：在平地机执行左刮坡作业，且实际坡角小于预设目标坡角时，调整执行机构的优先级顺序包括：第一优先级，包括右直线驱动部件先伸长和左直线驱动部件后缩短；第二优先级，包括斜向直线驱动部件缩短；和第三优先级，包括旋转驱动部件驱动回转圈顺时针转动；和/或在平地机执行左刮坡作业，且实际坡角大于目标坡角时，调整执行机构的优先级顺序包括：第一优先级，包括右直线驱动部件先缩短和左直线驱动部件后伸长；第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平地机，包括：/n前机架(1)；/n铲刀(2)，安装于所述前机架(1)上，且所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的姿态可调；/n执行机构(5)，被配置为调整所述铲刀(2)的姿态；/n第一角度检测部件(9)，被配置为检测所述平地机的前后方向相对于水平面的第一倾斜角度(θ1)和所述平地机的左右方向相对于水平面的第二倾斜角度(θ2)；/n铲刀检测部件(10)，被配置为检测所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的姿态信息；和/n控制器(11)，被配置为根据所述第一倾斜角度(θ1)、所述第二倾斜角度(θ2)和所述姿态信息得出所述铲刀(2)的实际坡角，并在所述实际坡角与预设目标坡角不一致时使所述执行机构(5)动作，以将所述铲刀(2)的姿态调整至所述目标坡角。/n

【技术特征摘要】
1.一种平地机，包括：
前机架(1)；
铲刀(2)，安装于所述前机架(1)上，且所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的姿态可调；
执行机构(5)，被配置为调整所述铲刀(2)的姿态；
第一角度检测部件(9)，被配置为检测所述平地机的前后方向相对于水平面的第一倾斜角度(θ1)和所述平地机的左右方向相对于水平面的第二倾斜角度(θ2)；
铲刀检测部件(10)，被配置为检测所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的姿态信息；和
控制器(11)，被配置为根据所述第一倾斜角度(θ1)、所述第二倾斜角度(θ2)和所述姿态信息得出所述铲刀(2)的实际坡角，并在所述实际坡角与预设目标坡角不一致时使所述执行机构(5)动作，以将所述铲刀(2)的姿态调整至所述目标坡角。


2.根据权利要求1所述的平地机，其中，所述铲刀检测部件(10)包括：
第二角度检测部件(101)，被配置为检测所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的回转角度(θ3)；和
第三角度检测部件(102)，被配置为检测所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的摆动角度(θ4)；
其中，所述控制器(11)被配置为根据所述第一倾斜角度(θ1)、所述第二倾斜角度(θ2)、回转角度(θ3)和所述摆动角度(θ4)得出所述铲刀(2)的实际坡角。


3.根据权利要求2所述的平地机，其中，
所述第一角度检测部件(9)设在所述前机架(1)上；和/或
所述第二角度检测部件(101)设在所述铲刀(2)上，被配置为检测所述铲刀(2)的下边缘与所述前机架(1)上水平基准面的夹角。


4.根据权利要求2所述的平地机，还包括：
牵引架(3)，通过球铰连接于所述前机架(1)下方；
摆杆(4’)；
两个摆架(4)，所述两个摆架(4)中的每个所述摆架(4)均具有第一铰接部(41)、第二铰接部(42)和第三铰接部(43)，所述两个摆架(4)各自的所述第二铰接部(42)均与所述前机架(1)铰接，所述两个摆架(4)各自的所述第三铰接部(43)分别与所述摆杆(4’)的两端铰接；和
左直线驱动部件(51)和右直线驱动部件(52)，各自的第一端分别与所述两个摆架(4)各自的所述第一铰接部(41)铰接，各自的第二端分别与所述牵引架(3)的左右两端铰接；
其中，所述第三角度检测部件(102)设在至少一个所述摆架(4)的所述第二铰接部(42)与所述前机架(1)的铰接位置。


5.根据权利要求1所述的平地机，其中，所述实际坡角为所述平地机的组合平面的法向量与地面水平时前后方向的夹角，所述平地机的前进方向向量和所述铲刀(2)的下边缘方向向量位于所述组合平面内。


6.根据权利要求1所述的平地机，还包括牵引架(3)和回转圈(9)，所述牵引架(3)通过球铰连接于所述前机架(1)下方，所述回转圈(9)设在所述牵引架(3)下方，所述铲刀(2)连接在所述回转圈(9)下方，所述执行机构(5)包括：
左直线驱动部件(51)，所述左直线驱动部件(51)的第一端与所述前机架(1)可转动地连接，左直线驱动部件(51)的第二端与所述牵引架(3)的左端可转动地连接，被配置为驱动所述牵引架(3)的左端上下运动；
右直线驱动部件(52)，所述右直线驱动部件(52)的第一端与所述前机架(1)可转动地连接，所述右直线驱动部件(52)的第二端与所述牵引架(3)的右端可转动地连接，被配置为驱动所述牵引架(3)的右端上下移动；
斜向直线驱动部件(53)，被配置为驱动所述牵引架(3)相对于所述前机架(1)倾斜摆动；和
旋转驱动部件(54)，被配置为驱动回转圈(9)转动。


7.根据权利要求6所述的平地机，其中，所述控制器(11)被配置为在所述实际坡角与预设目标坡角不一致时，使所述执行机构(5)按照三组优先级顺序调整，并在通过一组优先级动作到达极限位置仍未调整至所述预设目标坡角时，再切换至下一组优先级调整；
其中，所述三组优先级包括：第一优先级，包括所述左直线驱动部件(51)和所述右直线驱动部件(52)中的至少一个动作；第二优先级，包括所述斜向直线驱动部件(53)动作；和第三优先级，包括所述旋转驱动部件(54)动作驱动回转圈(9)转动。


8.根据权利要求7所述的平地机，其中，所述控制器(11)被配置为在按照三组优先级使所述执行机构(5)动作后，所述实际坡角仍未达到所述预设目标坡角时，判定所述预设目标坡角无法达到。


9.根据权利要求1所述的平地机，其中，所述控制器(11)被配置为在所述实际坡角与所述预设目标坡角不一致的情况下，结合左右刮坡方向以及所述实际坡角与所述预设目标坡角的大小关系确定所述执行机构(5)的动作方向。


10.一种平地机刮坡控制方法，包括：
通过第一角度检测部件(9)检测所述平地机在前后方向所在的竖直平面内相对于前后方向的第一倾斜角度(θ1)和所述平地机在左右方向所在竖直平面内相对于左右方向的第二倾斜角度(θ2)；
通过铲刀检测部件(10)检测所述铲刀(2)相对于所述前机架(1)的姿态信息；
通过控制器(11)根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，廖昊，刘浩，何菊，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32