一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法技术

本发明专利技术提出了一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法，首先对挖掘机的液压系统进行电控改造，然后搭建无线操控装置和实现挖掘机各执行部件动作的单步操控，接着梳理挖掘机高频重复的序列化动作，最后基于“感知

【技术实现步骤摘要】
一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法


[0001]本专利技术涉及一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法，具体的是一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法，属于灾后救援领域。

技术介绍

[0002]挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。由于用途广泛和使用成本低，挖掘机成为了工程建设中最主要的机械之一。挖掘机通常需要有人在驾驶室里操作，同时具有操作时序重复性强的特点。挖掘机尤其是大型挖掘机，用于自然灾害救援等危险场景时，由于救援现场次生灾害频发和装备智能化程度低，存在驾驶人员生命安全易受到严重威胁和序列化动作执行效率低的难题。
[0003]为了保障驾驶人员的生命安全，国内外已开展了挖掘机无线操控方面的相关研究，如中电科信息产业有限公司的技术专利“一种基于4G无线通信的远程无人挖掘机”，申请号：CN201720950289.2。然而现有方法仅对挖掘机的单步动作进行操控，缺乏序列化动作一键操控技术的相关研究。因此挖掘机执行序列化动作效率低的难题尚未解决。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术提出了一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法。该方法融合挖掘机作业部件的状态实时感知和精准控制，可以实现高效精准的一键序列化操控，提高挖掘机的作业效率。
[0005]本专利技术提供一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0006]步骤一：对挖掘机的液压系统进行电控改造；
[0007]在执行部件每个动作对应的先导阀上并联出一条油路来接一个直动式电磁阀，该电磁阀代替手柄的作用，每个执行部件需要接两个电磁阀；
[0008]步骤二：搭建无线操控装置和实现挖掘机各执行部件动作的单步操控；
[0009]无线操控装置包括遥控器、无线传输模块、信号处理模块、电流产生模块和多个电磁阀；
[0010]遥控器用于产生挖掘机操作的控制指令，具有多个按键，分为单步操控按键和序列化操控按键；无线传输模块用于建立遥控器和信号处理模块间的通信链路；信号处理模块用于接收解析遥控器的控制指令和挖掘机上其他传感器的信息，发出电流产生模块的控制指令；电流产生模块用于接收信号处理模块的控制指令，与电磁阀相连，根据控制指令给相应的电磁阀通电；
[0011]挖掘机的每个执行部件都有两个动作，对应遥控器上的两个单步动作操控按键；通过各个单步操控按键，实现挖掘机各执行部件动作的单步无线操控；
[0012]步骤三：梳理挖掘机高频重复的序列化动作；
[0013]1)铲斗卸料，上部转台回转到行走机构正前方；
[0014]2)进入平路和上坡的行驶姿态；
[0015]3)进入下坡的行驶姿态；
[0016]4)进入停放姿态；
[0017]步骤四：基于“感知
‑
控制”实现挖掘机序列化动作的一键操控；
[0018]执行部件的状态包括上部转台航向角a、行走机构航向角b、动臂俯仰角c、斗杆俯仰角d、铲斗油缸伸缩长度e、铲斗内侧底部压力f、铲斗油缸内部压力g，通过在上部转台、行走机构、动臂、斗杆上安装的惯性测量单元获取角度信息，通过在铲斗油缸上安装的测距传感器获取长度信息，通过在铲斗油缸内部和铲斗内侧底部安装的压力传感器获取压力信息；航向角范围为0
°
～360
°
，顺时针方向增大；动臂俯仰角定义为动臂与上部转台连接点指向动臂与斗杆连接点方向和水平方向的夹角，斗杆俯仰角定义为动臂与斗杆连接点指向斗杆与铲斗连接点方向和水平方向的夹角，范围为
‑
180
°
～180
°
；
[0019]1)铲斗卸料，上部转台回转到行走机构正前方
[0020]子步骤1：给控制铲斗外翻的电磁阀通电；
[0021]子步骤2：当f＝0时，给控制铲斗外翻的电磁阀断电；
[0022]子步骤3：若a≥b，给控制上部转台逆时针旋转的电磁阀通电；若a<b，给控制上部转台顺时针旋转的电磁阀通电；
[0023]子步骤4：当a
‑
b＝0时，电磁阀断电，结束控制；
[0024]2)进入平路和上坡的行驶姿态
[0025]子步骤1：若a≥b，给控制上部转台逆时针旋转的电磁阀通电；若a<b，给控制上部转台顺时针旋转的电磁阀通电；
[0026]子步骤2：当a
‑
b＝0时，电磁阀断电，结束控制；
[0027]3)进入下坡的行驶姿态
[0028]子步骤1：若a≥b,a
‑
b≥180，给控制上部转台逆时针旋转的电磁阀通电；若a≥b,a
‑
b<180，给控制上部转台顺时针旋转的电磁阀通电；若a<b,b
‑
a≥180，给控制上部转台顺时针旋转的电磁阀通电；若a<b,b
‑
a<180，给控制上部转台逆时针旋转的电磁阀通电；
[0029]子步骤2：当|a
‑
b|＝180时，电磁阀断电，结束控制；
[0030]4)进入停放姿态
[0031]子步骤1：若e＝0，进入子步骤3；若e>0，给控制铲斗外翻的电磁阀通电；铲斗外翻到极限时铲斗油缸伸缩长度为0；
[0032]子步骤2：当e＝0时，给子步骤1中电磁阀断电；
[0033]子步骤3：若c＝c
t
，进入子步骤5；若c>c
t
，给控制动臂下降的电磁阀通电；若c<c
t
，给控制动臂上升的电磁阀通电；c
t
为事先测出的挖掘机停放时动臂的俯仰角；
[0034]子步骤4：当c＝c
t
时，给子步骤3中电磁阀断电；
[0035]子步骤5：若d∈[
‑
80,
‑
100]且g＝g
t
，结束控制，g
t
为事先测出的铲斗油缸处于不受力状态时的内部压力；否则进入子步骤6；
[0036]子步骤6：若d>
‑
90，给控制斗杆下降的电磁阀通电；若d<
‑
90，给控制斗杆上升的电磁阀通电；
[0037]子步骤7：若d∈[
‑
80,
‑
100]且g＝g
t
，给子步骤6中电磁阀断电，结束控制；若d＝
‑
90且g>g
t
，给子步骤6中电磁阀断电，进入子步骤8；
[0038]子步骤8：给控制动臂下降的电磁阀通电，当g＝g
t
时，给控制动臂下降的电磁阀断电，结束控制。
[0039]有益效果：
[0040]1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型挖掘机高效作业的一键无线操控方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：对挖掘机的液压系统进行电控改造；在执行部件每个动作对应的先导阀上并联出一条油路来接一个直动式电磁阀，该电磁阀代替手柄的作用，每个执行部件需要接两个电磁阀；步骤二：搭建无线操控装置和实现挖掘机各执行部件动作的单步操控；无线操控装置包括遥控器、无线传输模块、信号处理模块、电流产生模块和多个电磁阀；遥控器用于产生挖掘机操作的控制指令，具有多个按键，分为单步操控按键和序列化操控按键；无线传输模块用于建立遥控器和信号处理模块间的通信链路；信号处理模块用于接收解析遥控器的控制指令和挖掘机上其他传感器的信息，发出电流产生模块的控制指令；电流产生模块用于接收信号处理模块的控制指令，与电磁阀相连，根据控制指令给相应的电磁阀通电；挖掘机的每个执行部件都有两个动作，对应遥控器上的两个单步动作操控按键；通过各个单步操控按键，实现挖掘机各执行部件动作的单步无线操控；步骤三：梳理挖掘机高频重复的序列化动作；1)铲斗卸料，上部转台回转到行走机构正前方；2)进入平路和上坡的行驶姿态；3)进入下坡的行驶姿态；4)进入停放姿态；步骤四：基于“感知
‑
控制”实现挖掘机序列化动作的一键操控；执行部件的状态包括上部转台航向角a、行走机构航向角b、动臂俯仰角c、斗杆俯仰角d、铲斗油缸伸缩长度e、铲斗内侧底部压力f、铲斗油缸内部压力g，通过在上部转台、行走机构、动臂、斗杆上安装的惯性测量单元获取角度信息，通过在铲斗油缸上安装的测距传感器获取长度信息，通过在铲斗油缸内部和铲斗内侧底部安装的压力传感器获取压力信息；航向角范围为0
°
～360
°
，顺时针方向增大；动臂俯仰角定义为动臂与上部转台连接点指向动臂与斗杆连接点方向和水平方向的夹角，斗杆俯仰角定义为动臂与斗杆连接点指向斗杆与铲斗连接点方向和水平方向的夹角，范围为
‑
180
°
～180
°
；1)铲斗卸料，上部转台回转到行走机构正前方子步骤1：给控制铲斗外翻的电磁阀通电；子步骤2：当f＝0时，给控制铲斗外翻的电磁阀断电；子步骤3：若a≥b，给控制上部转台逆时针旋转的电磁阀通电；若a<b，给控制上部转台顺时针旋转的电磁阀通电；子步骤4：当a
‑
b＝0时，电磁阀断电，结束控制；2)进入平路和上坡的行驶姿态子步骤1：若a≥b，给...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，韦坤，周晓晶，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：