CN107338820A - 用于挖掘沟渠的挖掘设备及挖掘方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于挖掘沟渠的挖掘设备和挖掘方法，用于挖掘沟渠的挖掘设备包括可移动主体(1)、可转动地设在所述可移动主体(1)上的挖掘装置(2)和控制装置(3)，挖斗(6)包括固定体(13)和可拆卸地固定连接所述固定体(13)的挖掘体(14)，所述控制装置(3)包括在挖掘过程中提供地理位置信息的GIS模块(20)和用于控制挖掘过程的处理模块(21)，连接第一、第二和第三传感器(8、10、12)以及GIS模块(20)的所述处理模块(21)生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号。
Description
技术领域
本发明涉及沟渠混凝土施工技术领域，特别是一种用于挖掘沟渠的挖掘设备及挖掘方法。
背景技术
随着我国高速铁路的迅猛发展，传统沟渠施工采用普通挖掘设备或人工开挖进行土方开挖。当土方设计标高低于原地面标高时，建筑施工初期大规模开挖多数采用挖掘机进行机械开挖，在场地平整的条件下，人工开挖土方的允许偏差值为±30mm，机械开挖的允许偏差值为±50mm。而不同的沟渠具有不同的形状和尺寸，使用普通的挖掘设备无法适用于不同形状和尺寸的沟渠的开挖，且在现场施工过程中，常常会出现欠挖或者超挖的现象，无法挖掘一次成型且挖掘精度差、形成的沟渠线性不美观、挖掘效率和自动化有待提高。
专利文献1公开了一种有效控制土方开挖精度的挖斗装置，包括挖斗，挖斗的铲部设置有可伸缩斗齿和可伸缩刮土板，可伸缩斗齿通过斗齿液压控制系统调节控制其伸出长度，可伸缩刮土板通过刮土板液压控制系统调节控制其伸出长度，该专利调节挖机使斗齿垂直进入土方中，在保持斗齿和土方垂直的角度下将斗齿向挖机水平靠近，此时既可以保证土方被斗齿松动的深度为预计高度，但该专利无法适用于不同形状和尺寸的沟渠的开挖，无法挖掘一次成型且挖掘精度差、形成的沟渠线性不美观、挖掘效率和自动化有待提高。
专利文献2公开了挖斗，包括斗体，在所述斗体的顶部对称安装有斗耳板，在斗体的底部设置有齿座板，所述斗耳板上开设有用于与挖斗柱铰接的斗耳套，还包括斗翼，所述斗体的斗口为梯形，所述斗翼可拆卸安装在斗体两侧的墙板上。该专利可以将水渠一次性挖掘成型，无需工人另行修整，但该专利只能调节侧壁的倾斜角度，无法调节挖斗高度和底部尺寸，因此，无法适用于不同深度和不同宽度沟渠的挖掘，且挖掘精度差、形成的沟渠线性不美观、挖掘效率和自动化有待提高。
专利文献3公开了一种开沟机器，包括控制箱，挖掘装置，行进装置和安装在控制箱上方的存土斗；所述控制箱内设置有控制装置，为所述挖掘装置提供动力的第一动力装置和为所述行进装置提供动力的第二动力装置；所述挖掘装置包括挖斗，与挖斗连接的挖掘臂和排土通道，所述排土通道的后端连接在所述存土斗上方；所述挖斗设置在所述挖掘臂的前端，所述挖掘臂上设置有第一气缸，用于调节所述挖斗的转动角度；所述挖掘臂的后端连接在所述排土通道的前端；所述排土通道设置有底壁和两个侧壁，所述底壁下侧设置有第二气缸，所述第二气缸与所述挖掘臂连接，用于调节所述挖掘臂的转动角度；所述存土斗前部设置有用于连接排土通道的上盖，后部开口；所述上盖上还设置有第三气缸，所述第三气缸与所述排土通道连接，用于调节所述排土通道的转动角度；所述行进装置为设置在控制箱两侧的履带轮；所述控制装置包括信号接收器、信号鉴别单元、第一控制信号发出单元和第二控制信号发出单元；所述信号接收器用于接收遥控器发出的遥控信号；所述信号鉴别单元用于判别所述遥控信号为第一遥控信号或第二遥控信号；所述第一遥控信号用于控制所述挖掘装置进行挖掘操作；所述第二遥控信号用于控制所述行进装置的进退；所述第一控制信号发出单元用于当所述遥控信号为第一遥控信号时，根据所述遥控信号向第一动力装置发出控制信号，控制所述挖掘装置进行挖掘操作；所述第一控制信号发出单元用于当所述遥控信号为第二遥控信号时，根据所述遥控信号向第二动力装置发出控制信号，控制所述行进装置的进退。该专利采用遥控器控制机器运行，无需驾驶员进行驾驶，既节省了人力，又避免了在危险环境中施工时发生人员伤亡的危险，但该专利无法适用于不同形状和尺寸的沟渠的开挖，无法挖掘一次成型且挖掘精度差、形成的沟渠线性不美观、挖掘效率和自动化有待提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利公开CN106907375A号
专利文献2：中国专利公开CN102979116A号
专利文献3：中国专利公开CN106592670A号
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，本发明需要提供一种用于沟渠的挖掘设备，该挖掘设备适用于不同形状和尺寸的沟渠，能够挖掘一次成型且挖掘设备挖掘精度高，成渠线性精度高，挖掘效率和自动化高。
解决问题的方案
本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种用于挖掘沟渠的挖掘设备，用于挖掘沟渠的挖掘设备包括可移动主体、可转动地设在所述可移动主体上的挖掘装置和控制装置。
所述挖掘装置包括可枢转连接可移动主体的第一臂、可枢转连接在所述第一臂的第二臂和可枢转连接所述第二臂的挖斗，所述可移动主体和第一臂之间设有第一液压缸和测量第一臂相对可移动主体的位置和角度的第一传感器，所述第一臂和第二臂之间设有第二液压缸和测量第二臂相对第一臂的位置和角度的第二传感器、所述第二臂和挖斗之间设有第三液压缸和测量挖斗相对第二臂的位置和角度的第三传感器，所述挖斗包括固定体和可拆卸地固定连接所述固定体的挖掘体，所述固定体包括上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面，所述挖掘体包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁，所述左侧壁和右侧壁分别在其上端设有向内弯曲的可固定在上表面的第一固定部分和第二固定部分，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁分别经由可调节尺寸的支撑部固定在下表面、后表面、左侧面和右侧面，所述前表面和底壁上分别设有用于挖掘的第一斗齿和第二斗齿；连接第一、第二和第三传感器以及GIS模块的所述处理模块生成驱动所述第一、第二和第三液压缸的驱动信号。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述GIS模块包括输入挖掘信息的输入单元、用于测量沟渠施工面和挖斗实时距离信息的测距单元、提供位置信息的导航单元和用于在电子地图上实时显示挖掘信息的显示界面，其中，所述GIS模块基于输入单元输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线，
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述处理模块包括将位置信息转换成以导航单元为原点的三维坐标的坐标转换部和连接所述第一、第二和第三液压缸的计算单元，所述计算单元基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸的驱动信号。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述固定体的上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面上分别设有连续分布的第一固定孔，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内壁上设有和第一固定孔对应的第二固定孔、所述第一固定孔经由所述支撑部可调节尺寸地固定连接第二固定孔。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述底壁、左侧壁和右侧壁分别在靠近挖斗口的侧边上设有倾斜角度的切削刃，所述第一固定部分和第二固定部分经由螺栓贴靠地固定在上表面的第一固定孔中。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述固定体和/或挖掘体一体成型，所述挖掘体的外形尺寸和待挖掘沟渠的外形尺寸大致一致，所述固定体上设有测量挖斗的尺寸的位置传感器。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述GIS模块基于测距单元测量的沟渠路线、沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在三维电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线并将所述挖掘路线实时显示在显示界面中。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述测距单元为布置在第二臂上的激光测距仪，激光测距仪向在施工面的角度方向照射仰角以预定周期变化的激光束，所述导航单元为GPS导航设备或北斗导航设备，所述第一、第二和第三传感器分别包括位移传感器和角度传感器。
在所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备中，所述测距单元为布置在可移动主体上的双目视觉成像测量单元，所述处理模块是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路或数字电路，所述处理模块包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
根据本发明的另一方面，一种利用所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖掘方法的步骤包括:
将挖掘体固定可调节地连接在所述固定体上且外形尺寸和待挖掘的沟渠外形和尺寸相适应。
在输入单元中输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸，GIS模块在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线。
计算单元基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸的驱动信号，挖斗开挖沟渠直到完成挖掘路线。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[图1]示出了本发明一个实施例的用于挖掘沟渠的挖掘设备的结构示意图。
[图2]示出了本发明一个实施例的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖斗的结构示意图。
[图3]示出了本发明另一个实施例的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖斗的结构示意图。
[图4]示出了本发明一个实施例的使用挖掘设备的挖掘方法的步骤示意图。
符号说明
1 可移动主体
2 挖掘装置
3 控制装置
4 第一臂
5 第二臂
6 挖斗
7 第一液压缸
8 第一传感器
9 第二液压缸
10 第二传感器
11 第三液压缸
12 第三传感器
13 固定体
14 挖掘体
15 第一固定部分
16 第二固定部分
17 支撑部
18 第一斗齿
19 第二斗齿
20 GIS模块
21 处理模块
22 输入单元
23 测距单元
24 导航单元
25 显示界面
26 坐标转换部
27 计算单元
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
具体而言，如图1所示一种用于挖掘沟渠的挖掘设备。用于挖掘沟渠的挖掘设备包括可移动主体1和可转动地设在所述可移动主体1上的挖掘装置2和控制装置3。
所述挖掘装置2包括可枢转连接可移动主体1的第一臂4、可枢转连接在所述第一臂4的第二臂5、可枢转连接所述第二臂5的挖斗6，所述可移动主体1和第一臂4之间设有第一液压缸7和测量第一臂4相对可移动主体1的位置和角度的第一传感器8，所述第一臂4和第二臂5之间设有第二液压缸9和测量第二臂5相对第一臂4的位置和角度的第二传感器10、所述第二臂5和挖斗6之间设有第三液压缸11和测量挖斗6相对第二臂5的位置和角度的第三传感器12，所述挖斗6包括固定体13和可拆卸地固定连接所述固定体13的挖掘体14，所述固定体13包括上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面，所述挖掘体14包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁，所述左侧壁和右侧壁分别在其上端设有向内弯曲的可固定在上表面的第一固定部分15和第二固定部分16，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁分别经由可调节尺寸的支撑部17固定在下表面、后表面、左侧面和右侧面，所述前表面和底壁上分别设有用于挖掘的第一斗齿18和第二斗齿19，所述控制装置3包括在挖掘过程中提供地理位置信息的GIS模块20和用于控制挖掘过程的处理模块21，连接第一、第二和第三传感器8、10、12以及GIS模块20的所述处理模块21生成驱动所述第一、第二和第三液压缸7、9、11的驱动信号。
在一个实施例中，所述固定体13上设有测量挖斗6的尺寸的位置传感器。进一步地，上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面上设有测量挖斗6的尺寸的位置传感器。
本发明的用于挖掘沟渠的挖掘设备通过对挖斗的改进，使得本发明的挖掘设备适用于多种形状和尺寸的沟渠的挖掘且挖掘一次成型，在固定体上设置斗齿进一步提高了挖掘效率以及测量挖斗的传感器，能够进一步提高尺寸调节精度且不用在挖斗上重复布置测量尺寸的传感器，节省成本，本发明通过GIS模块20提供地理位置信息，省略了挖掘沟渠过程中的测量划线工序，利用处理模块21控制挖掘过程，使得本发明的挖掘设备能够更精确和高效地挖掘沟渠。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述GIS模块20包括输入挖掘信息的输入单元22、用于测量沟渠施工面和挖斗实时距离信息的测距单元23、提供位置信息的导航单元24和用于在电子地图上实时显示挖掘信息的显示界面25，其中，所述GIS模块20基于输入单元输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线。本发明的挖掘设备可以在电子地图中自动生成带有沟渠形状尺寸的挖掘路线，进一步提高了挖掘的精度和挖掘质量。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述处理模块21包括将位置信息转换成以导航单元为原点的三维坐标的坐标转换部26和连接所述第一、第二和第三液压缸7、9、11的计算单元27，所述计算单元27基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸7、9、11的驱动信号。本发明的挖掘设备通过坐标转换部26将挖掘过程中涉及的如挖掘工作面、挖斗、第一臂和第二臂等坐标统一换算到以导航单元为原点的三维坐标中，计算单元27通过测距单元23、导航单元提供的数据，基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸7、9、11的驱动信号，第一臂、第二臂和挖斗协同作动进行挖掘沟渠，进一步提高了挖掘效率和挖掘质量。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，如图2所示的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖斗的结构示意图，所述固定体13的上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面上分别设有连续分布的第一固定孔，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内壁上设有和第一固定孔对应的第二固定孔、所述第一固定孔经由所述支撑部17可调节尺寸地固定连接第二固定孔。
如图3所示的本发明一个实施例的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖斗的结构示意图，所述固定体13包括上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面，所述固定体13为实心体或中空体，优选地，固定体13为实心体，所述挖掘体14包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁，所述左侧壁和右侧壁分别在其上端设有向内弯曲的可固定在上表面的第一固定部分15和第二固定部分16，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁分别经由可调节尺寸的支撑部17固定在下表面、后表面、左侧面和右侧面，所述前表面和底壁上分别设有用于挖掘的第一斗齿18和第二斗齿19。所述固定体的形状和尺寸可以是立方体、倒锥体等，在稳固地提供挖掘体以固定支撑的情况下，以占位小和质量轻为佳。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述底壁、左侧壁和右侧壁分别在靠近挖斗口的侧边上设有倾斜角度的切削刃，所述第一固定部分15和第二固定部分16经由螺栓贴靠地固定在上表面的第一固定孔中。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述固定体13和/或挖掘体14一体成型，所述挖掘体14的外形尺寸和待挖掘沟渠的外形尺寸大致一致。
在一个实施例中，所述可移动主体1是履带式移动主体或轮式移动主体。
在一个实施例中，固定体13和挖掘体14的每个相对表面至少布置一个可调节尺寸的支撑部。
为了提高本发明的挖掘设备的应用性，简化安装工序，本发明的用于挖掘沟渠的挖掘设备的实施例优选地是，所述挖掘体14包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁，所述底壁、左侧壁、右侧壁分别平行于沟渠的底部、沟渠的左侧边和右侧边，其中，左侧壁和底壁经由第一角度可调节部件连接，所述右侧壁和底壁经由第二角度可调节部件连接，左侧壁和右侧壁经由可调节尺寸的支撑件支撑。本发明的挖掘体14通过第一角度可调节部件和第二角度可调节部件的调整使得挖掘体14适应不同倾角的沟渠，同时，通过支撑部的支撑提高挖掘体14的牢固程度。在一个实施例中，第一角度可调节部件和第二角度为铰接装置。
在一个实施例中，第一斗齿18和第二斗齿19通过可伸缩部件连接挖斗以调节第一斗齿18和第二斗齿19的突出尺寸。
本发明的用于挖掘沟渠的挖掘设备的实施例优选地是，所述挖斗包括可套合的第一挖掘体和第二挖掘体，所述第二挖掘体经由可调节尺寸的支撑套套合在第一挖掘体上，所述一挖掘体和第二挖掘体共用一个顶壁。通过重叠套合不同尺寸的挖掘体使得本发明适用与不同尺寸的沟渠的挖掘。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述GIS模块20基于测距单元23测量的沟渠路线、沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在三维电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线并将所述挖掘路线实时显示在显示界面25中。
在一个实施例中，所述GIS模块包括用于在电子地图上规划路径的路径规划模块。
在一个实施例中，导航单元24例如是GPS定位导航装置或北斗定位导航装置，GIS模块可以是通用的地理信息系统，本发明的挖掘设备通过在电子地图上规划路径以及实时显示位置信息可以提供给用户更详细的信息，例如，当前施工进度、当前施工位置等，这提高了挖掘设备的信息化，在一个实施例中，滑模设备设有远程控制设备，例如在环境恶劣的情况下，用户可以远程控制且获取上述信息，进一步提高了挖掘设备的应用性。
在一个实施例中，GIS模块可提供如电子地图的地图数据使得用户可以通过地图数据判断和寻找地理位置以及针对所述地理位置进行操作，GIS模块可在电子地图上根据用户的操作生成预定挖掘路线，GIS模块包括GIS信息导入导出单元、信息展示单元和信息维护单元，其中，所述GIS信息导入导出单元用于GIS模块的信息的导入和导出，其导入和导出的格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式；所述信息展示单元用于在GIS地图上展示地图数据信息；所述信息维护单元用于在GIS地图上浏览、编辑和删除数据信息。在一个实施例，GIS模块展示地图数据信息，并提供地图数据的规划、选择和框选等操作，并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的数据信息。在确定预定挖掘路线后，处理模块21控制挖掘装置按照挖掘路线挖掘。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述测距单元23为布置在第二臂5上的激光测距仪，激光测距仪向在施工面的角度方向照射仰角以预定周期变化的激光束，所述导航单元24为GPS导航设备或北斗导航设备，所述第一、第二和第三传感器8、10、12分别包括位移传感器和角度传感器。本发明的挖掘设备把测距单元23布置在第二臂上避免了布置在挖斗上的振动和干扰，以及避免了设在可移动主体1上的精确度下降的问题，本发明进一步提高了测距精度。
在本发明的所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的优选实施例中，所述测距单元23为布置在可移动主体上1的双目视觉成像测量单元，所述处理模块21是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路或数字电路，所述处理模块21包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
本发明的挖掘设备可适用于不同形状和尺寸的沟渠的自动化挖掘，挖掘速度快且平稳、挖掘效率高且线性美观。
图4示出了本发明一个实施例的使用挖掘设备的挖掘方法的步骤示意图，如图4所示，利用所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖沟渠掘方法的步骤包括:
将挖掘体14固定可调节地连接在所述固定体13上且外形尺寸和待挖掘的沟渠外形和尺寸相适应。
在输入单元22中输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸，GIS模块20在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线。
计算单元27基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸7、9、11的驱动信号，挖斗开挖沟渠直到完成所述挖掘路线。
本发明的挖掘方法克服了现有技术的挖掘设备无法适用于不同形状和尺寸沟渠的挖掘的缺陷，本发明的挖掘效率高、节省人工和成本，成渠线性精度高。
工业实用性
本发明的用于挖掘沟渠的挖掘设备和方法可以在沟渠领域制造并使用。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种用于挖掘沟渠的挖掘设备，挖掘设备包括可移动主体(1)、可转动地设在所述可移动主体(1)上的挖掘装置(2)和控制装置(3)，其特征在于：
所述挖掘装置(2)包括可枢转连接可移动主体(1)的第一臂(4)、可枢转连接在所述第一臂(4)的第二臂(5)和可枢转连接所述第二臂(5)的挖斗(6)，所述可移动主体(1)和第一臂(4)之间设有第一液压缸(7)和测量第一臂(4)相对可移动主体(1)的位置和角度的第一传感器(8)，所述第一臂(4)和第二臂(5)之间设有第二液压缸(9)和测量第二臂(5)相对第一臂(4)的位置和角度的第二传感器(10)、所述第二臂(5)和挖斗(6)之间设有第三液压缸(11)和测量挖斗(6)相对第二臂(5)的位置和角度的第三传感器(12)，所述挖斗(6)包括固定体(13)和可拆卸地固定连接所述固定体(13)的挖掘体(14)，所述固定体(13)包括上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面，所述挖掘体(14)包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁，所述左侧壁和右侧壁分别在其上端设有向内弯曲的可固定在上表面的第一固定部分(15)和第二固定部分(16)，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁分别经由可调节尺寸的支撑部(17)固定在下表面、后表面、左侧面和右侧面，所述前表面和底壁上分别设有用于挖掘的第一斗齿(18)和第二斗齿(19)，所述控制装置(3)包括在挖掘过程中提供地理位置信息的GIS模块(20)和用于控制挖掘过程的处理模块(21)，连接第一、第二和第三传感器(8、10、12)以及GIS模块(20)的所述处理模块(21)生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述GIS模块(20)包括输入挖掘信息的输入单元(22)、用于测量沟渠施工面和挖斗实时距离信息的测距单元(23)、提供位置信息的导航单元(24)和用于在电子地图上实时显示挖掘信息的显示界面(25)，其中，所述GIS模块(20)基于输入单元输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线。
3.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述处理模块(21)包括将位置信息转换成以导航单元为原点的三维坐标的坐标转换部(26)和连接所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的计算单元(27)，所述计算单元(27)基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号。
4.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述固定体(13)的上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面上分别设有连续分布的第一固定孔，所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内壁上设有和第一固定孔对应的第二固定孔、所述第一固定孔经由所述支撑部(17)可调节尺寸地固定连接第二固定孔。
5.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述底壁、左侧壁和右侧壁分别在靠近挖斗口的侧边上设有倾斜角度的切削刃，所述第一固定部分(15)和第二固定部分(16)经由螺栓贴靠地固定在上表面的第一固定孔中。
6.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述固定体(13)和/或挖掘体(14)一体成型，所述挖掘体(14)的外形尺寸和待挖掘沟渠的外形尺寸大致一致，所述固定体(13)上设有测量挖斗(6)的尺寸的位置传感器。
7.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述GIS模块(20)基于测距单元(23)测量的沟渠路线、沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在三维电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线并将所述挖掘路线实时显示在显示界面(25)中。
8.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述测距单元(23)为布置在第二臂(5)上的激光测距仪，激光测距仪向施工面的角度方向照射仰角以预定周期变化的激光束，所述导航单元(24)为GPS导航设备或北斗导航设备，所述第一、第二和第三传感器(8、10、12)分别包括位移传感器和角度传感器。
9.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备，其特征在于：所述测距单元(23)为布置在可移动主体上(1)的双目视觉成像测量单元，所述处理模块(21)是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路或数字电路，所述处理模块(21)包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖掘方法，其步骤包括:
将挖掘体(14)固定可调节地连接在所述固定体(13)上且外形尺寸和待挖掘的沟渠外形和尺寸相适应；
在输入单元(22)中输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸，GIS模块(20)在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线；
计算单元(27)基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号，挖斗开挖沟渠直到完成所述挖掘路线。
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