工程机械的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种工程机械的控制方法，其中，根据第一挖掘轨迹移动作业装置的铲斗，并对作业地区的地面执行挖掘作业；计算在所述挖掘作业的期间内施加于所述铲斗的挖掘力；基于计算出的所述挖掘力来生成新的第二挖掘轨迹；并且根据所述第二挖掘轨迹移动所述铲斗。并且根据所述第二挖掘轨迹移动所述铲斗。并且根据所述第二挖掘轨迹移动所述铲斗。

【技术实现步骤摘要】
工程机械的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种工程机械的控制方法及系统。更详细而言，涉及一种用于控制诸如自主挖掘机的工程机械的方法及用于执行该方法的工程机械的控制系统。

技术介绍

[0002]自动化挖掘机系统可以在给定的环境中自行判断而执行挖掘作业。无人挖掘机应具有以可靠而有效的方式生成最佳运动的性能。然而，虽然可以通过激光雷达(Lidar)、雷达(radar)等识别地形，但由于无法识别地下的障碍物等，当根据现有的挖掘轨迹执行挖掘作业时会发生施加过度的压力或致使铲斗被困在地下的问题。

技术实现思路

[0003]技术问题
[0004]本专利技术的一课题在于，提供一种执行能够提高燃料效率、工程机械的耐久性及作业效率的自动挖掘功能的工程机械的控制方法。
[0005]本专利技术的另一课题在于，提供一种用于执行上述控制方法的工程机械的控制系统。
[0006]技术方案
[0007]在用于达成上述本专利技术的一课题的一些示例性的实施例的工程机械的控制方法中，根据第一挖掘轨迹移动作业装置的铲斗，并对作业地区的地面执行挖掘作业；计算在所述挖掘作业的期间内施加于所述铲斗的挖掘力；基于计算出的所述挖掘力来生成新的第二挖掘轨迹；并且根据所述第二挖掘轨迹移动所述铲斗。
[0008]在一些示例性的实施例中，计算施加于所述铲斗的挖掘力的步骤可以包括：测量所述挖掘作业的期间内的所述作业装置的接头状态值及缸压力值；以及利用所述接头状态值及所述缸压力值由所述工程机械的动力学方程计算施加于所述铲斗的挖掘力。
[0009]在一些示例性的实施例中，计算所述挖掘力的步骤可以包括利用以基于动量的扰动观测器(momentum
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based disturbance observer)为基础执行的控制技术。
[0010]在一些示例性的实施例中，所述接头状态值可以包括动臂、斗杆及铲斗接头中的每一个的角度和角速度，所述缸压力值包括动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的压力值。
[0011]在一些示例性的实施例中，基于所述挖掘力来生成所述第二挖掘轨迹的步骤可以包括：执行已学习的预测算法。
[0012]在一些示例性的实施例中，所述执行已学习的预测算法的步骤可以包括：将所述挖掘力及所述作业地区的地形数据用作用于预测所述第二挖掘轨迹的学习数据来执行经训练的算法。
[0013]在一些示例性的实施例中，所述已学习的预测算法可以包括将所述第二挖掘轨迹设定为临界动力学模型的基于DMP(动态运动基元，Dynamic Movement Primitives)的学习算法。
[0014]在一些示例性的实施例中，基于所述挖掘力来生成所述第二挖掘轨迹的步骤可以包括：当所述挖掘力超过已设定的值时，以降低挖掘速度和挖掘深度的方式生成所述第二挖掘轨迹。
[0015]在一些示例性的实施例中，所述第二挖掘轨迹可以包括对应于时间的所述作业装置的动臂、斗杆及铲斗接头的角度值。
[0016]在一些示例性的实施例中，可以考虑作业地形及运动学约束条件来决定所述第一挖掘轨迹。
[0017]在一些示例性的实施例中，可以通过执行已学习的预测算法，并使用从作业区域的地形数据提取的参数及接头状态值的输入数据来生成所述第一挖掘轨迹。
[0018]用于达成上述本专利技术的另一课题的一些示例性的实施例的工程机械的控制系统可以包括：测量部，其用于测量工程机械的作业装置的接头状态值及缸压力值；控制装置，其用于输出用于执行所述工程机械的自动挖掘作业的控制信号，计算在对应于第一挖掘轨迹的挖掘作业期间内施加于铲斗的挖掘力，基于计算出的所述挖掘力来生成新的第二挖掘轨迹，并输出用于所述第二挖掘轨迹的控制信号；以及作业控制装置，其根据用于所述第二挖掘轨迹的控制信号来移动所述铲斗。
[0019]在一些示例性的实施例中，所述测量部可以包括多个传感器，该多个传感器用于测量所述作业装置的动臂、斗杆及铲斗接头中的每一个的角度和角速度和动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的压力值。
[0020]在一些示例性的实施例中，所述控制装置可以包括：挖掘力推定部，其用于利用所述接头状态值及所述缸压力值由所述工程机械的动力学方程计算施加于所述铲斗的挖掘力；以及轨迹生成部，其用于基于计算出的所述挖掘力来生成所述第二挖掘轨迹。
[0021]在一些示例性的实施例中，所述挖掘力推定部可以利用以基于动量的扰动观测器执行的控制技术为基础来计算所述挖掘力。
[0022]在一些示例性的实施例中，所述控制装置可以接收作业地区的地形数据，所述轨迹生成部可以将所述挖掘力及所述作业地区的地形数据用作用于预测所述第二挖掘轨迹的学习数据来执行经训练的算法。
[0023]在一些示例性的实施例中，所述算法可以包括将所述第二挖掘轨迹设定为临界动力学模型的基于DMP(Dynamic Movement Primitives)的学习算法。
[0024]在一些示例性的实施例中，当所述挖掘力超过已设定的值时，所述控制装置可以以降低挖掘速度和挖掘深度的方式生成所述第二挖掘轨迹。
[0025]在一些示例性的实施例中，所述第二挖掘轨迹可以包括对应于时间的所述作业装置的动臂、斗杆及铲斗接头的角度值。
[0026]专利技术的效果
[0027]根据一些示例性的实施例，工程机械的控制装置可以根据已设定的第一挖掘轨迹推定执行自动挖掘作业时施加于铲斗的挖掘力，并基于所推定的所述挖掘力来生成新的第二挖掘轨迹。
[0028]基于所述第二挖掘轨迹的挖掘作业可以防止向液压泵、动臂缸、斗杆缸及铲斗缸施加过度的压力，并且可以防止私有铲斗在作业时被困(stuck)在地下。从而，可以提高燃料效率及工程机械的耐久性，并提高作业效率。
[0029]需要说明的是，本专利技术的效果不限于上面提及的效果，可以在不脱离本专利技术的思想和领域的范围内被多样地扩展。
附图说明
[0030]图1是示出一些示例性的实施例的工程机械的侧面图。
[0031]图2是示出图1的工程机械的液压控制系统的框图。
[0032]图3是示出一些示例性的实施例的工程机械的控制系统的框图。
[0033]图4是示出图3的控制装置框图。
[0034]图5是示出基于来自图4的控制装置的控制信号的移动的铲斗的挖掘轨迹的剖视图。
[0035]图6是示出由图4的挖掘力推定部执行的扰动观测器控制模型的框图。
[0036]图7是示出与由图4的挖掘力推定部计算的挖掘力和利用测力传感器测量的挖掘力的图表。
[0037]图8是示出由图4的轨迹生成部执行的基于DMP的模仿学习的图。
[0038]图9是示出由图4的轨迹生成部生成的挖掘轨迹和比较例的挖掘轨迹的图表。
[0039]图10是示出一些示例性的实施例的工程机械的控制方法的顺序图。
[0040]附图标记
[0041]10：工程机械，20：下部行驶体，30：上部旋回体，32：上部框架，40：配重，50：驾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工程机械的控制方法，其特征在于，包括：根据第一挖掘轨迹移动作业装置的铲斗，并对作业地区的地面执行挖掘作业；计算在所述挖掘作业的期间内施加于所述铲斗的挖掘力；基于计算出的所述挖掘力来生成新的第二挖掘轨迹；以及根据所述第二挖掘轨迹移动所述铲斗。2.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，计算施加于所述铲斗的挖掘力的步骤包括：测量所述挖掘作业的期间内的所述作业装置的接头状态值及缸压力值；以及利用所述接头状态值及所述缸压力值由所述工程机械的动力学方程计算施加于所述铲斗的挖掘力。3.根据权利要求2所述的工程机械的控制方法，其特征在于，计算所述挖掘力的步骤包括利用以基于动量的扰动观测器为基础执行的控制技术。4.根据权利要求2所述的工程机械的控制方法，其特征在于，所述接头状态值包括动臂、斗杆及铲斗接头中的每一个的角度和角速度，所述缸压力值包括动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的压力值。5.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，基于所述挖掘力来生成所述第二挖掘轨迹的步骤包括：执行已学习的预测算法。6.根据权利要求5所述的工程机械的控制方法，其特征在于，所述执行已学习的预测算法的步骤包括：将所述挖掘力及所述作业地区的地形数据用作用于预测所述第二挖掘轨迹的学习数据来执行经训练的算法。7.根据权利要求6所述的工程机械的控制方法，其特征在于，所述已学习的预测算法包括将所述第二挖掘轨迹设定为临界动力学模型的基于DMP的学习算法。8.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，基于所述挖掘力来生成所述第二挖掘轨迹的步骤包括：当所述挖掘力超过已设定的值时，以降低挖掘速度和挖掘深度的方式生成所述第二挖掘轨迹。9.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，所述第二挖掘轨迹包括对应于时间的所述作业装置的动臂、斗杆及铲斗接头的角度值。10.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，考虑作业地形及运动学约束条件来决定所述第一挖掘轨迹。11.根据权利要求1所述的工程机械的控制方法，其特征在于，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昶默，李东俊，金昌佑，孙簿健，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：