挖掘机及其铲斗齿尖运动规划系统和装置、存储介质制造方法及图纸

本公开涉及一种挖掘机及其铲斗齿尖运动规划系统和装置、存储介质。该方法包括：建立挖掘机臂正运动学模型，基于所述挖掘机臂正运动学模型为挖掘机各关节建立物理约束；构建启发式函数，确定所述挖掘机各关节角速度与挖掘机铲斗铲齿齿尖运动之间的关系；在所述正运动学模型中规划出挖掘机铲斗铲齿齿尖部位的矢量运动路线。本公开能够提高铲斗齿尖运动规划的速度，提高规划程序的执行效率，且可以实现挖掘机臂铲齿齿尖在笛卡尔空间进行直线运动。掘机臂铲齿齿尖在笛卡尔空间进行直线运动。掘机臂铲齿齿尖在笛卡尔空间进行直线运动。

【技术实现步骤摘要】
挖掘机及其铲斗齿尖运动规划系统和装置、存储介质


[0001]本公开涉及运动规划
，特别涉及一种挖掘机及其铲斗齿尖运动规划系统和装置、存储介质。

技术介绍

[0002]挖掘机作为一种移动物料的机械，在采矿和建筑领域有广泛的应用。由于其应用的广泛性，挖掘机操作员必须掌握多种多样的操作技术以适应不同的工况和需求。这使得培养合格的操作员成为耗时耗力的工作。此外，由于操作的复杂性和恶劣的工作环境，操作员难以长时间保持高效的工作状态，这使得挖掘机自动化的需求愈加高涨。

技术实现思路

[0003]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种挖掘机及其铲斗齿尖运动规划系统和装置、存储介质，能够提高铲斗齿尖运动规划的速度，提高规划程序的执行效率，且可以实现挖掘机臂铲齿齿尖在笛卡尔空间进行直线运动。
[0004]根据本公开的一个方面，提供一种挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，包括：
[0005]建立挖掘机臂正运动学模型，基于所述挖掘机臂正运动学模型为挖掘机各关节建立物理约束；
[0006]构建启发式函数，确定所述挖掘机各关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，包括：建立挖掘机臂正运动学模型，基于所述挖掘机臂正运动学模型为挖掘机各关节建立物理约束；构建启发式函数，确定所述挖掘机各关节角速度与挖掘机铲斗铲齿齿尖运动之间的关系；在所述正运动学模型中规划出挖掘机铲斗铲齿齿尖部位的矢量运动路线。2.根据权利要求1所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，还包括：根据所述矢量运动路线，构建硬性约束函数对挖掘机铲斗铲齿齿尖部位的位置进行约束；依据所述挖掘机臂正运动学模型、物理约束、硬性约束函数和启发式函数求解出各个关节的最优运动，使得铲斗铲齿齿尖从初始位置直线运动到终点位置。3.根据权利要求2所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中，所述依据所述挖掘机臂正运动学模型、物理约束、硬性约束函数和启发式函数求解出各个关节的最优运动，使得铲斗铲齿齿尖从初始位置直线运动到终点位置包括：根据挖机臂正运动学模型设定k时刻各关节初始速度；在角加速度约束、所述硬性约束函数及启发式函数的约束下确定k+1时刻的各个关节速度值，其中，所述k+1时刻为k时刻的下一时刻；计算k+1时刻各个关节的目标角度；调用挖机臂正运动学模型计算k+1时刻计算出铲斗齿尖的位置；判断k+1时刻铲斗齿尖是否运动到目标位置；在k+1时刻铲斗齿尖运动到目标位置的情况下，控制各个关节k+1时刻停止运动。4.根据权利要求3所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中，所述依据所述挖掘机臂正运动学模型、物理约束、硬性约束函数和启发式函数求解出各个关节的最优运动，使得铲斗铲齿齿尖从初始位置直线运动到终点位置还包括：在k+1时刻铲斗齿尖未运动到目标位置的情况下，令k等于k+1，之后执行在角加速度约束、所述硬性约束函数及启发式函数的约束下确定k+1时刻的各个关节速度值的步骤。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中，所述关节包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，其中：第一关节为挖掘机转台与挖掘机行走平台间的转动连接部位；第二关节为挖掘机动臂与挖掘机转台间的铰接部位；第三关节为挖掘机斗杆与挖掘机动臂间的铰接部位；第四关节为挖掘机斗杆与挖掘机铲斗间的铰接部位。6.根据权利要求5所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中，所述构建启发式函数，确定所述挖掘机各关节角速度与挖掘机铲斗铲齿齿尖运动之间的关系包括：构建启发式函数，确定所述挖掘机各关节角速度与挖掘机铲斗铲齿齿尖线速度之间的关系，其中，所述各关节角速度包括第二关节角速度、第三关节角速度和第四关节角速度。7.根据权利要求1
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4中任一项所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中，所述物理约束包括角度约束、角速度约束和角加速度约束中的至少一项。8.根据权利要求2
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4中任一项所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中：
所述硬性约束函数为第一比值、第二比值和第三比值均相等，其中，第一比值为初始位置x轴坐标和终点位置x轴坐标的差值与第一线速度的比值，第二比值为初始位置y轴坐标和终点位置y轴坐标的差值与第二线速度的比值，第三比值为初始位置z轴坐标和终点位置z轴坐标的差值与第三线速度的比值，第一线速度、第二线速度和第三线速度分别是挖掘机铲斗铲齿齿尖部位在笛卡尔空间内三个两两垂直方向的线速度。9.根据权利要求1
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4中任一项所述的挖掘机铲斗齿尖运动规划方法，其中：平整面任务包括平整面挖掘和平整面修整两部分，其中，平整面挖掘包括平面挖掘和斜面挖掘，平整面修整包括平面修整和斜面修整；平整面挖掘过程中铲斗姿态逐渐收敛到铲斗铲面和挖掘面平行，铲斗铲齿齿尖为直线运动；平整面修整过程中铲斗姿态保持不变，铲斗铲齿齿尖为直线运动。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，赵斌，艾云峰，高警卫，
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：