一种挖掘机自动导航作业方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种挖掘机自动导航作业方法及系统，该方法在挖掘机重复挖掘及堆放物料时，预先记录挖掘机司机各操纵下挖掘机的工作姿态，进行剩余操作时，根据司机操作序列的正方向要求及挖掘机姿态，自动进行各姿态的自动导航，引导挖掘机按照设定的工作姿态路径完成挖掘及堆放动作。本发明专利技术还提供了一种挖掘作业自动导航系统，包括操纵手柄、工况记忆开关、导航使能开关、车载控制器、电磁阀等装置，能够控制挖掘机进行手柄操纵、正序列导航、反序列导航3种模式作业，减轻司机进行重复劳动时的工作强度，提升作业效率。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机自动导航作业方法及系统
本专利技术涉及工程机械自动控制
，具体为挖掘机自动导航作业方法及系统。
技术介绍
利用挖掘机进行的挖掘作业，主要是操纵挖掘机回转、动臂、斗杆、铲斗等工作装置，多次循环挖掘、回转、堆放的操纵过程，从料场挖掘土壤、煤、泥沙等物料并把物料转运到堆料场、运输车辆等。现有技术主要依靠挖掘机司机依靠观察和操作经验，反复进行挖掘、回转、堆放的操纵循环，并需要密切注意每个动作的位置，才能精准、高效的完成挖掘作业。但是现有技术方案存在两点不足：一、由于取料地点、堆料地点、回转角度等相对固定，挖掘机多次挖掘、堆料作业相对固定，操纵过程重复性大，但是每次操纵都需要挖掘机司机集中精力操纵挖掘机，容易产生操作疲劳；二、挖掘机司机长期从事一项操作，还需要回转、动臂、斗杆、铲斗等多机构的配合，如果操作不当，容易造成物料洒落、堆放地方偏差。综上，现有技术对挖掘机司机技能要求高，操作复杂，容易产生操作疲劳，制约挖掘机的使用效率。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术旨在提供一种挖掘作业自动导航方法及系统，在挖掘机重复挖掘及堆放物料时，预先记录挖掘机司机各操纵下挖掘机的工作姿态，进行剩余操作时，根据司机操作序列的正方向要求及挖掘机姿态，自动进行各姿态的自动导航，引导挖掘机按照设定的工作姿态路径完成挖掘及堆放动作，减轻司机进行重复劳动时的工作强度，提升作业效率。技术方案：本专利技术的挖掘自动导航作业方法，包括步骤：(1)所述挖掘机作业时，预先记录司机操纵挖掘机形成的多个作业动作，形成一系列作业序列，每个序列内存储每一作业动作的作业信息；(2)在执行剩余作业操作时，根据司机操作序列的方向要求和挖掘机当前姿态，匹配序列，并执行作业动作导航。所述步骤(1)具体包括以下步骤：(11)车载控制器首先根据挖掘机左操纵手柄、右操纵手柄的信号，判断当前挖掘机司机是否通过操纵手柄操纵挖掘机，若判断结果为是，执行步骤(12)(13)，若判断结果为否，执行步骤(2)；(12)车载控制器将手柄信号传输至挖掘机各作业部件，实现作业部件的运动，同时读取操作记忆开关状态；(13)若此时操作记忆开关闭合，车载控制器存储时间t0～tn内挖掘机的作业信息，其中为t0操作记忆开关闭合的起始时间，tn为操作记忆开关由闭合切换为断开的时间节点；若此时操作记忆开关断开，不记录挖掘机的作业信息。所述步骤(2)具体包括以下步骤：(21)在记录完成后，车载控制器判断司机处于正序列导航使能操作使挖掘机正序列导航还是通过反序列使能操作进行反序列导航；(22)若判断结果为正序列导航，车载控制器自动控制挖掘机的各作业部件状态匹配序列中的最接近作业信息，并执行正向的作业动作；若判断结果为反序列导航，车载控制器自动控制挖掘机的各作业部件状态匹配序列中的最接近作业信息，并执行反向的作业动作。(23)执行直到作业信息与记录的tn时刻工作信息一致，此时完成自动作业动作导航。所述步骤(21)中车载控制器判断司机状态的依据为挖掘机车上暗转的导航使能开关的状态，所述导航使能开关具有正序列导航和反序列导航两种选项。所述作业信息包括以下至少一种：a)回转运动的方向和/或速度；b)铲斗的方向和/或速度；c)斗杆的方向和/或速度；d)动臂的方向和/或速度；e)发动机转速大小。所述步骤(2)在进行动作导航时，实时读取操纵手柄信号，如果操纵手柄控制信号有效，停止动作导航，切换到手柄控制模式。本专利技术的一种挖掘作业自动导航系统，包括操纵手柄、操作记忆开关、导航使能开关、车载控制器；车载控制器，具有通信单元和存储单元，用于实现所述的控制方法；操作记忆开关，输出使能开关信号至车载控制器，使车载控制器记录挖掘机工作信息；导航使能开关，包括正序列开关和反序列开关，用于输出使能开关信号至车载控制器，使控制器控制作业部件动作。操作记忆使能开关安装在操纵手柄上。正序列导航操作使能开关、反序列导航操作使能开关为同一个三位常开触点开关，中位为空位，采用脚踏开关的形式安装在挖掘机司机室的地板上。本专利技术的挖掘作业自动导航系统，还包括：设于挖掘机司机室内的左操纵手柄、右操纵手柄，操纵手柄把挖掘机司机的操纵意图转换为电信号传递给车载控制器，控制挖掘机进行挖掘、物料堆放；设于挖掘机铲斗油缸上的铲斗油缸长度传感器、设于斗杆油缸上的斗杆油缸长度传感器、设于动臂油缸上的动臂油缸长度传感器，分别测量出铲斗、斗杆、动臂的姿态，传递给车载控制器，用于控制挖掘机动作和/或纪录挖掘机姿态。设于挖掘机回转机构上的回转角度传感器，用于测量挖掘机的回转角度，传递给车载控制器，用于控制挖掘机动作和/或记录挖掘机姿态。设于挖掘机司机室内的操作记忆使能开关，开关闭合时把挖掘机司机的操纵意图、挖掘机当前各参数表传递给车载控制器，用于控制挖掘机动作和/或记录挖掘机姿态。设于挖掘机液压阀组内的铲斗油缸电磁阀、斗杆油缸电磁阀、动臂油缸电磁阀、回转马达电磁阀，分别从车载控制器读取操纵指令，控制挖掘机铲斗、斗杆、动臂、回转等运动。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)本专利技术提供的一种挖掘作业自动导航方法及系统，能够根据挖掘机车载控制器记录的挖掘机操纵指令、参数表以及当前挖掘机姿态，在无需操纵手柄的情况下，自动控制挖掘机实现各目标姿态。(2)由于支持挖掘机任意姿态下的自动导航，同时可实现正序列导航、反序列导航，不仅能够保证挖掘机司机在自动导航的过程中进行手柄操纵的挖掘机姿态微调，在收到操纵完成后可以参数对比轻松再次寻找最优导航路径。(3)本专利技术提供的一种挖掘作业自动导航方法及系统，在挖掘机进行长时间、重复性挖掘和堆料的操纵中，不需要随时随地的谨慎操纵和多动作配合操，挖掘机司机操纵简单、工作效率高、适用性广。附图说明图1是根据本专利技术实施例的挖掘作业自动导航系统框图；图2是根据本专利技术实施例的挖掘作业自动导航的程序主流程图。附图1标记说明：11：左操纵手柄；12：右操纵手柄；13：操作记忆使能开关；14：正序列导航操作使能开关；15：反序列导航操作使能开关；21：回转角度传感器；23：铲斗油缸长度传感器；24：斗杆油缸长度传感器；25：动臂油缸长度传感器；3：车载控制器；51：铲斗油缸电磁阀；52：斗杆油缸电磁阀；53：动臂油缸电磁阀；54：回转马达电磁阀；4：发动机ECU。具体实施方式基于附图对本专利技术的挖掘作业自动导航实施方式进行说明。首先，使用图1对本实施例的挖掘作业自动导航系统的构成进行说明。图1是本实施方式的铲斗随动控制系统示意图。挖掘机司机通过操纵左操纵手柄11和右操纵手柄12，把操纵意图传递给车载控制器3进行分析和控制，驱动铲斗油缸电磁阀51、斗杆油缸电磁阀52、动臂油缸电磁阀53、回转马达电磁阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，包括步骤：/n(1)所述挖掘机作业时，预先记录司机操纵挖掘机形成的多个作业动作，形成一系列作业序列，每个序列内存储每一作业动作的作业信息；/n(2)在执行剩余作业操作时，根据司机操作序列的方向要求和挖掘机当前姿态，匹配序列，并执行作业动作导航。/n

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，包括步骤：
(1)所述挖掘机作业时，预先记录司机操纵挖掘机形成的多个作业动作，形成一系列作业序列，每个序列内存储每一作业动作的作业信息；
(2)在执行剩余作业操作时，根据司机操作序列的方向要求和挖掘机当前姿态，匹配序列，并执行作业动作导航。


2.根据权利要求1所述的挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(11)车载控制器首先根据挖掘机左操纵手柄、右操纵手柄的信号，判断当前挖掘机司机是否通过操纵手柄操纵挖掘机，若判断结果为是，执行步骤(12)(13)，若判断结果为否，执行步骤(2)；
(12)车载控制器将手柄信号传输至挖掘机各作业部件，实现作业部件的运动，同时读取操作记忆开关状态；
(13)若此时操作记忆开关闭合，车载控制器存储时间t0～tn内挖掘机的作业信息，其中为t0操作记忆开关闭合的起始时间，tn为操作记忆开关由闭合切换为断开的时间节点；
若此时操作记忆开关断开，不记录挖掘机的作业信息。


3.根据权利要求1所述的挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(21)在记录完成后，车载控制器判断司机处于正序列导航使能操作使挖掘机正序列导航还是通过反序列使能操作进行反序列导航；
(22)若判断结果为正序列导航，车载控制器自动控制挖掘机的各作业部件状态匹配序列中的最接近作业信息，并执行正向的作业动作；
若判断结果为反序列导航，车载控制器自动控制挖掘机的各作业部件状态匹配序列中的最接近作业信息，并执行反向的作业动作；
(23)执行直到作业信息与记录的tn时刻工作信息一致，此时完成自动作业动作导航。


4.根据权利要求3所述的挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，所述步骤(21)中车载控制器判断司机状态的依据为挖掘机车上暗转的导航使能开关的状态，所述导航使能开关具有正序列导航和反序列导航两种选项。


5.根据权利要求1所述的挖掘机自动导航作业方法，其特征在于，所述作业信息包括以下至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长建，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32