CN107435349A - 一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，属于电传挖掘机智能控制技术；第一步定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正；第二步，通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标；第三步，设定理论扫平高度h；第四步，设定理论斗杆运动角速度指令第五步，设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，第六步，扫平；本发明能够简化挖掘机扫平作业的操作方式，减轻机手工作负担，提高作业精度和效率。
Description
技术领域
本发明属于电传挖掘机智能控制技术，涉及一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法。
背景技术
挖掘机扫平作业在修筑公路、整平沟渠等工程施工作业中较为常见，其目的是控制挖掘机铲斗齿尖保持期望高度的直线水平运动，对作业面进行整平。挖掘机扫平作业的精度和效率直接关系到施工的质量和经济效益。
传统的挖掘机扫平作业主要依靠机手的技能和经验进行操作，机手的双手分别控制一个十字手柄，对铲斗、斗杆和动臂三个工作装置进行复合操作，控制铲斗齿尖按照期望高度的直线水平运动，对作业面进行整平。这种挖掘机扫平作业方法需要凭借机手的视觉、感觉和测量人员配合工作，操作复杂且难度较大，对机手的操作技能要求很高，精度无法得到保证，综合效率较低。
发明内容
发明目的：提供一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，能够简化挖掘机扫平作业的操作方式，提高精度和效率。
技术方案：一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，包括：
步骤1：定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正。
步骤2：通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标。
计算方法为：机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3，以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1)，动臂长度a2，斗杆长度a3，铲斗长度a4，根据公式(1)计算该时刻铲斗齿尖位置坐标，所述公式(1)如下：
步骤3：设定理论扫平高度h，操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动，使铲斗与斗杆保持一条直线，即铲斗与斗杆夹角为180度，使得扫平范围最大，且铲斗齿尖接触待修整平面，即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h；
步骤4：设定理论斗杆运动角速度指令根据公式(2)计算扫平过程中理论的斗杆与动臂夹角θ3c，所述公式(2)如下：
步骤5：设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变，根据公式(1)～(2)，计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c；
步骤6：扫平过程中，操作斗杆手柄产生扫平指令。分别将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差，产生相应工作装置控制指令如下：
1)θ2d＞θ2c，动臂下降，θ2d＞θ2c，动臂上升；
2)θ3d＞θ3c，斗杆回收，θ3d＞θ3c，动臂外扬。
有益效果
本发明能够简化挖掘机扫平作业的操作方式，减轻机手工作负担，提高作业精度和效率。
附图说明
图1为电传挖掘机的辅助扫平作业功能的实现原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，如图1所示，包括：
步骤1：定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正
步骤2：通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角：机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3，以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1)，动臂长度a2，斗杆长度a3，铲斗长度a4，根据公式(1)计算该时刻铲斗齿尖位置坐标，所述公式(1)如下：
步骤3：设定理论扫平高度h，操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动，使铲斗与斗杆保持一条直线，即铲斗与斗杆夹角为180度，使得扫平范围最大，且铲斗齿尖接触待修整平面，即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h；
步骤4：设定理论斗杆运动角速度指令根据公式(2)计算扫平过程中理论的斗杆与动臂夹角θ3c，所述公式(2)如下：
步骤5：设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变，根据公式(1)～(2)，计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c；
步骤6：扫平过程中，操作斗杆手柄产生扫平指令。分别将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差，产生相应工作装置控制指令如下：
1)θ2d＞θ2c，动臂下降，θ2d＞θ2c，动臂上升；
θ3d＞θ3c，斗杆回收，θ3d＞θ3c，动臂外扬。
Claims (5)
1.一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正；
步骤2：通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标(x4,y4)；
步骤3：设定理论扫平高度h，操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动，使铲斗与斗杆保持一条直线，即铲斗与斗杆夹角为180度，使得扫平范围最大，且铲斗齿尖接触待修整平面，即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h；
步骤4：设定理论斗杆运动角速度指令计算扫平过程中理论的斗杆与动臂夹角θ3c；
步骤5：设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变，计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c；
步骤6：扫平过程中，操作斗杆手柄产生扫平指令。
2.根据权利要求1所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，其特征在于，步骤2中所述计算方法为：机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3，以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1)，动臂长度a2，斗杆长度a3，铲斗长度a4，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标(x4,y4)。
3.根据权利要求2所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，其特征在于，所述铲斗齿尖位置坐标(x4,y4)计算方法为：
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4.根据权利要求1所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，其特征在于，步骤4中θ3c计算方法如下：
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5.根据权利要求1所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，其特征在于，步骤6所述的扫平指令为：将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差，产生相应工作装置控制指令如下：
θ2d＞θ2c，动臂下降，θ2d＞θ2c，动臂上升；θ3d＞θ3c，斗杆回收，θ3d＞θ3c，动臂外扬。
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Cited By (2)
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