一种挖掘机安全回转防撞方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种挖掘机安全回转防撞方法及系统，属于挖掘机安全控制技术领域。所述方法，包括：获取挖掘机的液压马达转矩、液压马达转速以及液压马达位置；根据液压马达转速，得到上车机构回转转速；根据液压马达转矩得到上车机构回转转矩，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量；根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，根据预估制动角度进行制动控制；根据目标回转角度与当前已回转角度的差值，得到回转运动剩余角度，当预估制动角度与回转运动剩余角度相同，且无手柄制动信号时，强制关闭回转先导油路进行制动。本发明专利技术提高了大惯性回转系统的定位精度和响应速度，降低了回转过程中由于制动距离的不确定引起的碰撞风险，提高了回转安全性。提高了回转安全性。提高了回转安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机安全回转防撞方法及系统


[0001]本专利技术涉及挖掘机安全控制
，特别涉及一种挖掘机安全回转防撞方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]近些年来，工程机械行业发展迅速，产业规模不断增大，行业内自主创新实力明显提升。其中，挖掘机是使用广泛，应用场景多样的工程机械，其行走系统采用履带式，以方便进入复杂的环境，同时，360
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的回转系统为其工作效率提供良好的基础。
[0004]传统挖掘机的作业是由驾驶员在驾驶室内进行操控，即使驾驶员大都经过包括安全法规和标准在内的长期专业培训，但是其技术水平对作业过程安全性有较大影响。在面临作业中不可预知的操作意外和恶劣的外部作业环境，如作业环境中的坑洼、地面坍塌等情况时，还是容易引发事故，造成人员伤亡；挖掘机往往工作在恶劣的环境中，使驾驶员的身心健康受到很大的影响。
[0005]随着工程机械领域智能化研究的不断深入，自动化、无人化成为挖掘机制造行业新的目标。目前，自动挖掘机多应用于相对固定的场景，进行单一的、重复性的任务，完成较为简单的工作循环和目标识别，而挖掘机的实际作业场景下的工作任务都是复杂的、工况多变的。因此，在目前全自动挖掘机尚未得到推广的阶段，将远程操纵技术和人机交互技术引入挖掘机行业是可行的技术路线。
[0006]挖掘机的远程操控实现了人机分离，可为驾驶员提供安全舒适的作业环境。但由于远程操作的特性，如挖掘机远程操作挖掘机回转过程中，由于平面画面导致与实车驾驶体验感差异较大，同时动臂的较大遮挡，导致无法按照日常习惯进行回转定位，容易引发碰撞等事故。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种挖掘机安全回转防撞方法及系统，提高了大惯性回转系统的定位精度和响应速度，降低了回转过程中由于制动距离的不确定引起的碰撞风险，提高了回转安全性。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术第一方面提供了一种挖掘机安全回转防撞方法。
[0010]一种挖掘机安全回转防撞方法，包括以下过程：
[0011]获取挖掘机的液压马达转矩、液压马达转速以及液压马达位置；
[0012]根据液压马达转速，得到上车机构回转转速；
[0013]根据液压马达转矩得到上车机构回转转矩，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量；
[0014]根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，根据预估制动角度进
行制动控制；
[0015]根据目标回转角度与当前已回转角度的差值，得到回转运动剩余角度，当预估制动角度与回转运动剩余角度相同，且无手柄制动信号时，强制关闭回转先导油路进行制动。
[0016]作为本专利技术第一方面进一步的限定，目标回转角度的获取，包括：
[0017]根据上车机构的回转位置以及障碍物的位置，得到极限安全回转角度，将极限安全回转角度减去设定角度，得到目标回转角度。
[0018]作为本专利技术第一方面进一步的限定，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量，包括：
[0019]转动惯量为上车机构回转支撑台的制动转矩与制动减速度的比值，制动减速度通过上车机构回转转速相对于时间的导数得到。
[0020]作为本专利技术第一方面进一步的限定，上车机构回转支撑台的制动转矩为：
[0021][0022]其中，V为马达排量，p为回转马达工作压力，η0、η
j
分别为回转马达机械效率、减速器机械效率，i0为液压马达到减速器的传动比，η
j
为减速器机械效率，η
h
为回转支承传动效率，i
h
为回转减速器到支撑回转台的传动比。
[0023]作为本专利技术第一方面进一步的限定，根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，包括：
[0024][0025]其中，M
z
为上车机构回转支撑台的制动转矩，η
h
为回转支承传动效率，ω
h
为开始制动时刻支撑回转台的回转速度，J为转动惯量。
[0026]本专利技术第二方面提供了一种挖掘机安全回转防撞系统。
[0027]一种挖掘机安全回转防撞系统，包括：
[0028]数据获取模块，被配置为：获取挖掘机的液压马达转矩、液压马达转速以及液压马达位置；
[0029]回转转速计算模块，被配置为：根据液压马达转速，得到上车机构回转转速；
[0030]转动惯量计算模块，被配置为：根据液压马达转矩得到上车机构回转转矩，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量；
[0031]预估制动角度计算模块，被配置为：根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，根据预估制动角度进行制动控制；
[0032]安全控制模块，被配置为：根据目标回转角度与当前已回转角度的差值，得到回转运动剩余角度，当预估制动角度与回转运动剩余角度相同，且无手柄制动信号时，强制关闭回转先导油路进行制动。
[0033]作为本专利技术第二方面进一步的限定，目标回转角度的获取，包括：
[0034]根据上车机构的回转位置以及障碍物的位置，得到极限安全回转角度，将极限安全回转角度减去设定角度，得到目标回转角度。
[0035]作为本专利技术第二方面进一步的限定，根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到
预估制动角度，包括：
[0036][0037]其中，M
z
为上车机构回转支撑台的制动转矩，η
h
为回转支承传动效率，ω
h
为开始制动时刻支撑回转台的回转速度，J为转动惯量。
[0038]本专利技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的挖掘机安全回转防撞方法中的步骤。
[0039]本专利技术第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的挖掘机安全回转防撞方法中的步骤。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0041]1、本专利技术创新性的提出了一种挖掘机安全回转防撞方法及系统，提高了大惯性回转系统的定位精度和响应速度，降低了回转过程中由于制动距离的不确定引起的碰撞风险，提高了回转安全性。
[0042]2、本专利技术创新性的提出了一种挖掘机安全回转防撞方法及系统，当制动角度估计值与回转运动剩余角度相等时，驾驶员仍然没有制动，此时发送制动指令，强制关闭回转先导油路进行制动，有效的保障了控制的安全性。
[0043]3、本专利技术创新性的提出了一种挖掘机安全回转防撞方法及系统，根据上车机构的回转位置以及障碍物的位置，得到极限安全回转角度，将极限安全回转角度减去设定角度，得到目标回转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机安全回转防撞方法，其特征在于，包括以下过程：获取挖掘机的液压马达转矩、液压马达转速以及液压马达位置；根据液压马达转速，得到上车机构回转转速；根据液压马达转矩得到上车机构回转转矩，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量；根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，根据预估制动角度进行制动控制；根据目标回转角度与当前已回转角度的差值，得到回转运动剩余角度，当预估制动角度与回转运动剩余角度相同，且无手柄制动信号时，强制关闭回转先导油路进行制动。2.如权利要求1所述的挖掘机安全回转防撞方法，其特征在于，目标回转角度的获取，包括：根据上车机构的回转位置以及障碍物的位置，得到极限安全回转角度，将极限安全回转角度减去设定角度，得到目标回转角度。3.如权利要求1所述的挖掘机安全回转防撞方法，其特征在于，根据上车机构回转转矩在回转初始加速阶段计算转动惯量，包括：转动惯量为上车机构回转支撑台的制动转矩与制动减速度的比值，制动减速度通过上车机构回转转速相对于时间的导数得到。4.如权利要求1所述的挖掘机安全回转防撞方法，其特征在于，上车机构回转支撑台的制动转矩为：其中，V为马达排量，p为回转马达工作压力，η0、η
j
分别为回转马达机械效率、减速器机械效率，i0为液压马达到减速器的传动比，η
j
为减速器机械效率，η
h
为回转支承传动效率，i
h
为回转减速器到支撑回转台的传动比。5.如权利要求1所述的挖掘机安全回转防撞方法，其特征在于，根据转动惯量以及上车机构回转转速，得到预估制动角度，包括：其中，M
z
为上车机构回转支撑台的制动转矩，η
h
为回转支承传动效率，ω
h
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【专利技术属性】
技术研发人员：程勇，郭彪，蔡皓，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：