一种挖掘轨迹规划调整方法技术

一种挖掘轨迹规划调整方法，使用了一种轨迹规划装置，该轨迹规划装置包括主控制器，主控制器输入端连接工作压力传感器、激光雷达和角度传感器；主控制器的输出端连接作业装置，使用激光雷达扫描待挖物料的形状，确定挖掘位置起点，主控制器根据激光雷达传输的数据制定挖掘方案，挖掘过程中主控制器通过工作压力传感器采集工作压力数据，确定物料挖掘难度等级，对铲尖轨迹、动臂高度和主泵输出功率进行调整；挖掘过程中主控制通过角度传感器采集挖掘角度数据，结合工作压力数据和角度数据判断作业装置是否卡滞。作业装置是否卡滞。作业装置是否卡滞。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘轨迹规划调整方法


[0001]本专利技术涉及工程机械自动挖掘机
，具体是用于挖掘机的挖掘轨迹规划调整方法。

技术介绍

[0002]自动挖机能够在恶劣环境下作业，同时帮助客户节省人工成本。随着工业智能化的发展和市场需求，自动挖机也迎来了发展机遇，目前市场上已出现了自动挖机。如中国专利201910287193.6公开了一种挖掘控制方法、装置及挖掘机控制器，便是采用了多项式拟合的方法来进行挖掘轨迹规划。
[0003]经验丰富的工人操作挖掘机挖掘物料时，能够根据物料的种类、密度以及挖掘点位置进行最合理的操作；在非均匀介质条件下挖掘时，能够根据当前负载情况调整挖掘深度和速度；当遇到障碍物挖不动的情况时，能够及时对执行机构进行调整。
[0004]然而自动挖机在运行时，无法达到人工操作的灵活度，尤其在复杂多变、非均匀介质的工况下工作时，无法根据当前物料的变化对挖掘姿态做出及时的调整，导致工作效率低，严重时会出现无法正常工作。
[0005]目前的自动挖掘轨迹规划出来后不会根据实际的工作环境进行调整，不具备挖掘深度和速度自适应调整功能，不具备解决挖掘过程中卡滞问题的功能。自动挖掘动作方案简单，无法满足复杂施工场景，无法根据挖掘难易程度的变化来自动调整挖掘深度和速度，影响挖掘效率；挖掘过程中遇到石块等重负载时容易出现卡滞，导致挖掘工作无法正常进行。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种用于复杂工况的挖掘轨迹规划调整方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案：一种挖掘轨迹规划调整方法，使用了一种轨迹规划装置，该轨迹规划装置包括主控制器，所述的主控制器输入端连接工作压力传感器、激光雷达和角度传感器；所述的主控制器的输出端连接作业装置；该方法包括以下步骤：
[0008]S1：使用激光雷达扫描待挖物料的形状，确定挖掘位置坐标发送给主控制器；
[0009]S2：主控制器根据激光雷达传输的数据制定挖掘方案，包括确定挖掘起点坐标和铲尖轨迹；
[0010]S3：挖掘过程中主控制器通过工作压力传感器采集工作压力数据，确定物料挖掘难度等级，对挖掘切入角度、动臂高度和主泵输出功率进行调整；
[0011]S4：挖掘过程中主控制通过角度传感器采集挖掘角度数据，结合工作压力数据判断作业装置是否卡滞；
[0012]S5：如果作业装置卡滞，则进行动臂提升一段距离后继续挖掘，否则执行步骤S6；
[0013]S6：驱动作业装置完成挖掘。
[0014]优选的，所述的压力传感器包括动臂油缸大腔压力传感器、动臂油缸小腔压力传感器、斗杆油缸大腔压力传感器、斗杆油缸小腔压力传感器、铲斗油缸大腔压力传感器、铲斗油缸小腔压力传感器、回转压力传感器；所述的角度传感器包括动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器、回转角度传感器；所述的作业装置包括液压主阀、工作装置、液压泵。
[0015]优选的，所述的步骤S1中确定挖掘位置坐标的方法为：激光雷达扫描物料，将识别区域进行切割划分，呈相同的方形区域，对每个方形区域的物料高度进行积分，积分最大的区域即为挖掘位置。
[0016]优选的，所述的步骤S2中，确定挖掘轨迹采用的方法为：多项式插值方法对挖掘轨迹拟合。
[0017]优选的，步骤S3中，主控制器采集并分析每个挖掘周期内压力传感器采集的压力数据，根据压力大小划分挖掘难度等级，并根据判断结果在进行后续挖掘时调整铲斗切入物料的角度、调整主泵输出功率和执行机构的电流。
[0018]优选的，所述的步骤S4中，判断作业装置是否卡滞的方法为：挖掘过程中，如果检测到铲斗或斗杆角传感器数据与当前目标的角度偏差过大，或者角度传感器数据停止变化，则判断作业装置发生卡滞。
[0019]优选的，所述的步骤S4中，在进行动臂提升时，若动臂油缸压力超过设定值，或动臂无法提动时，则将铲斗和斗杆向外摆一定角度，然后继续提升动臂。
[0020]优选的，所述的步骤S3、S4具体如下：主控制器2对挖掘过程中铲斗、斗杆、动臂压力进行处理，具体的调整方案为，在铲斗切入物料阶段，根据铲斗和斗杆的压力，将切入难度分为三个等级，困难、适中、简单，当切入难度为困难时，下一循环将铲斗切入物料的角度减小，当切入难度为简单时，下一循环将铲斗切入物料的切入角增大；在挖掘中间阶段，根据铲斗和斗杆的压力，将挖掘难度分为三个等级，困难、适中、简单，当挖掘难度为困难时，下一循环通过提升动臂的高度达到减小挖掘深度的目的，同时提高主泵的输出功率、提高铲斗和斗杆电磁阀电流，增大挖掘力；当挖掘难度为简单时，下一循环通过降低动臂高度达到增大挖掘深度的目的。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种挖掘轨迹规划调整方法，提高了自动挖掘对复杂工况及非均匀介质的自适应性，提高了自动挖掘的效率和稳定性，能够实时根据自动挖掘过程中物料的变化调整挖掘深度、铲尖轨迹和速度，能够避免挖掘过程中出现的执行机构卡滞现象，提高自动挖掘的适应性。
附图说明
[0022]图1是本专利技术系统结构图；
[0023]图2是本专利技术方法流程图；
[0024]图3是本专利技术实施例切入角位置示意图；
[0025]图4是本专利技术挖掘深度位置示意图；
[0026]图中，1、自动挖掘开关，2、主控制器，3、激光雷达，4、工作压力传感器，5、角度传感器，6、先导电磁阀，7、作业装置。
具体实施方式
[0027]为了进一步说明本专利技术的技术方案细节，现结合附图和实施例进行说明。
[0028]本实施例提供了一种挖掘轨迹规划调整方法，如图1所示，使用了一种轨迹规划装置，该轨迹规划装置包括主控制器2，所述的主控制器2输入端连接工作压力传感器4、激光雷达3和角度传感器5；所述的主控制器2的输出端经先导电磁阀6连接作业装置7，并且该装置设有自动挖掘开关1，可以手动选择是否开始启用自动挖掘模式。
[0029]本实施例中，压力传感器4包括动臂油缸大腔压力传感器、动臂油缸小腔压力传感器、斗杆油缸大腔压力传感器、斗杆油缸小腔压力传感器、铲斗油缸大腔压力传感器、铲斗油缸小腔压力传感器、回转压力传感器；所述的角度传感器5包括动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器、回转角度传感器；作业装置7包括液压主阀、工作装置、液压泵。
[0030]自动挖掘开关1与主控制器的开关量端口连接；角度传感器5与主控制器2通过CAN总线连接，主控制器2读取CAN线上的数据，获取各个角度传感器5的实时角度值；激光雷达3与主控制器2通过信号线连接；主控制器2与工作压力传感器4通过信号线相连，获取各个压力传感器的压力值；主控制器2与各个先导电磁阀通过信号线连接，各个先导电磁阀通过先导液压管与对应的各主阀阀芯控制端相连；主阀与工作装置油缸和回转马达通过液压管相连。其中，
[0031]动臂角度传感器将动臂的绝对角度数据传给主控制器2；
[0032]斗杆角度传感器将斗杆的绝对角度数据传给主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘轨迹规划调整方法，使用了一种轨迹规划装置，该轨迹规划装置包括主控制器(2)，所述的主控制器(2)输入端连接工作压力传感器(4)、激光雷达(3)和角度传感器(5)；所述的主控制器(2)的输出端连接作业装置(7)；其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：使用激光雷达(3)扫描待挖物料的形状，确定挖掘位置坐标发送给主控制器(2)；S2：主控制器(2)根据激光雷达(3)传输的数据制定挖掘方案，包括确定挖掘起点坐标和铲尖轨迹；S3：挖掘过程中主控制器(2)通过工作压力传感器(4)采集工作压力数据，确定物料挖掘难度等级，对挖掘切入角度、动臂高度和主泵输出功率进行调整；S4：挖掘过程中主控制(2)通过角度传感器(5)采集挖掘角度数据，结合工作压力数据判断作业装置(7)是否卡滞；S5：如果作业装置(7)卡滞，则进行动臂提升一段距离后继续挖掘，否则执行步骤S6；S6：驱动作业装置完成挖掘。2.根据权利要求1所述的一种挖掘轨迹规划调整方法，其特征在于：所述的压力传感器(4)包括动臂油缸大腔压力传感器、动臂油缸小腔压力传感器、斗杆油缸大腔压力传感器、斗杆油缸小腔压力传感器、铲斗油缸大腔压力传感器、铲斗油缸小腔压力传感器、回转压力传感器；所述的角度传感器(5)包括动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器、回转角度传感器；所述的作业装置(7)包括液压主阀、工作装置、液压泵。3.根据权利要求1所述的一种挖掘轨迹规划调整方法，其特征在于：所述的步骤S1中确定挖掘位置坐标的方法为：激光雷达(3)扫描物料，将识别区域进行切割划分，呈相同的方形区域，对每个方形区域的物料高度进行积分，积分最大的区域即为挖掘位置。4.根据权利要求1所述的一种挖掘轨迹规划调整方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺相伟，邢泽成，牛东东，王敦坤，张斌，魏红敏，尹学峰，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：