用于计算挖掘体积的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于计算挖掘体积（AV）的方法，所述挖掘体积由建筑机器（1）利用工具（2）来挖掘。借助于以下传感器中的一个或多个传感器来确定所述工具（2）关于时间的运动轨迹（BT）：惯性测量单元、角度传感器、线性传感器。而后借助于机械负荷数据将所述运动轨迹（BT）的至少一部分分类为挖掘轨迹（AT），在所述挖掘轨迹中进行挖掘。随后，在将所述工具（2）的挖掘轨迹（AT）和尺寸（MW）包括在内的情况下计算所述挖掘体积（AV）。述挖掘体积（AV）。述挖掘体积（AV）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算挖掘体积的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于对由作业机器利用工具挖掘的挖掘体积进行计算的方法。此外，本专利技术涉及一种计算机程序，当所述计算机程序在计算设备上运行时，所述计算机程序执行所述方法的每个步骤；以及涉及一种机器可读的存储介质，所述机器可读的存储介质存储有所述计算机程序。最后，本专利技术涉及一种电子控制器，该电子控制器被设定用于执行所述按照本专利技术的方法。

技术介绍

[0002]用于确定运动链的算法是已知的。为此，在工具臂的每个环节处布置有以下传感器——惯性测量单元（IMU，inertial measuring unit）、角度传感器、线性传感器——中的一个或多个的传感器，所述传感器将传感器数据发送到计算设备处。如此所求取的传感器数据针对每个传感器被个性化地过滤并且为了对相应的传感器相对于位置固定的惯性坐标系的定向进行状态估计而被合并。这样的算法被使用在工具中心点估计中。所述工具中心点估计是一种用于对末端执行器的定向和位置进行状态估计的算法。所述末端执行器尤其一种工具或工具的部件，其具有带有多个环节的工具臂，所述环节通过关节来连接。
[0003]典型地使用的方法是在Nikolas Trawny, Stergios I. Roumeliotis. "Indirect Kalman filter for 3D attitude estimation" University of Minnesota, Dept. of Comp. Sci. & Eng., Tech. Rep 2(2005)（尼古拉斯
·
特劳尼和斯特吉奥斯 I. 鲁梅里奥蒂斯的论文“用于 3D 姿态估计的间接卡尔曼滤波器”明尼苏达大学计算机科学及工程技术系技术报告2（2005年））、在Robert Mahony, Tarek Hamel, Jean
‑
Michel Pflimlin "Nonlinear complementary filters on the special orthogonal group" IEEE Transactions on automatic control 53.5 (2008): 1203
‑
1218（罗伯特
·
马奥尼，塔瑞克
·
哈梅尔，让
‑
米歇尔
·
普弗林林的论文“特殊正交群上的非线性互补滤波器”IEEE自动控制汇刊53.5（2008年）1203
‑
1218页）中、并且在Sebastian Madgwick, "An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays" Report x
‑
io and University of Bristol (UK) 25 (2010)（塞巴斯蒂安
·
马奇维克的论文“用于惯性和惯性/磁性传感器阵列的高效定向滤波器”Report x
‑ꢀ
io和布里斯托大学（英国）25（2010年））中得到了描述，就这点而言参阅这些论文。
[0004]由所述传感器的所估计的定向首先确定所述传感器布置所在的环节的定向。针对所述工具臂的所有的环节执行这一操作。在已知的运动学情况下（例如在已知的Denavit
‑
Hartenberg参数情况下），由两个彼此先后相随的环节的相对的定向能够计算关节角度，所述关节将这两个环节连接起来。如果最后所有的关节角度和所述环节的尺寸都已知，则直接由正向运动学得出所述工具臂的整个配置并且因此得出所述末端执行器的定向和位置。
[0005]为了详细描述，参阅Mark W. Spong, Seth Hutchinson, Mathukumalli Vidyasagar "Robot modeling and control" Vol. 3. New York: Wiley, 2006（马克
·
W
·
斯彭，塞思
·
哈钦森和马图库马利
·
维迪亚斯加的论文“机器人建模与控制”第3卷，纽
约：威利2006）。
[0006]在建筑工地上计算量度，所述量度表示所产生的土建工作的范围。根据建筑业（VOB）B部分中的采购和合同规程，所述量度应当尽可能由委托方和受托方共同制作。这些量度大多在连续运行期间在建筑工地上被记录，因为例如当进一步的工作掩盖了挖掘时，该进一步的工作使得对先前的土建工作的量度的事先求取变得困难。所述量度是用于薪资（Verg
ü
tung）的基础、也就是说是完成计算的基础。

技术实现思路

[0007]介绍一种用于对由建筑机器利用工具所挖掘的挖掘体积进行的计算方法。在此，至少在挖掘期间借助于以下传感器——惯性测量单元、角度传感器、线性传感器——中的一个或多个传感器来确定所述工具关于时间的运动轨迹。所述运动轨迹表示所述工具在空间中关于时间的运动。为此，优选地能够关于时间跟踪在所述工具处的点在空间中的位置。在挖掘机铲斗的示例中，这样的点是切割边缘，利用所述切割边缘来将材料分开。
[0008]所述工具、在实施方式中布置在所述工具与所述建筑机器之间的作业臂以及所述建筑机器形成运动链。所述传感器至少布置在所述工具的至少一个部分处并且优选地布置在所述建筑机器与所述工具之间的运动链的每个环节处。惯性测量单元能够容易地且成本低地加装并且能够使用用于其他的方法。
[0009]有利的是，借助于用于确定在所述工具与所述建筑机器之间的运动链的算法来确定所述运动轨迹。优选的是，在用于确定运动链的所述算法的情况下，对在所述工具处的上面所提到的点的位置进行求取，并且将该点在空间中的位置关于时间记录为运动轨迹。特别优选的是，所提到的点是工具中心点，也就是说在挖掘时作用到材料上的末端执行器，并且所述算法是工具中心点估计。用于确定运动链的所述算法基于上面所提到的传感器的传感器信号。
[0010]所述工具的运动轨迹被划分成不同的部分并且被分类。在此，由机械负荷数据直接进行分级或者说分类。所述分类能够实现将已经进行挖掘的运动轨迹的一部分（以下称为挖掘轨迹）与不进行挖掘的运动轨迹的一部分区分开来。借助于所述机械负荷数据将所述运动轨迹的至少一部分分类为进行挖掘的挖掘轨迹。为此，能够确定下述时间点，在所述时间点所述机械负荷数据表明挖掘，并且由所述运动轨迹将在这个时间点的位置确定为用于挖掘轨迹的起始位置。此外，能够确定下述时间点，在所述时间点所述机械负荷数据不再表明挖掘，并且由所述运动轨迹将在这个时间点的位置确定为用于挖掘轨迹的结束位置。所述挖掘轨迹而后在所述起点位置与所述终点位置之间伸展。
[0011]优选的是，所述机械负荷数据包括建筑机器和/或工具的物理的数据。例如，所述机械负荷数据能够包括主导的功率、负载阶跃、力矩走势、喷射的时间点和/或负载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于计算挖掘体积（AV）的方法，所述挖掘体积由建筑机器（1）利用工具（2）来挖掘，其特征在于以下步骤：
‑ꢀ
借助于以下传感器中的一个或多个传感器来确定（11、21）所述工具（2）的关于时间的运动轨迹（BT）：惯性测量单元、角度传感器、线性传感器；
‑ꢀ
借助于机械负荷数据（MD）将所述运动轨迹（BT）的至少一部分分类（12、22）为挖掘轨迹（AT），在所述挖掘轨迹中进行挖掘；
‑ꢀ
在将所述工具（2）的挖掘轨迹（AT）和尺寸（MW）包括在内的情况下计算（13、23）所述挖掘体积（AV）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用于确定所述建筑机器（1）的运动链的算法来确定（11）所述运动轨迹（BT）。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述机械负荷数据（MD）包括所述建筑机器（1）和/或所述工具（2）的物理的数据。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述分类（12）通过静态的条件来进行。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述分类（12）通过机器学习来进行。6.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：