CN108867727A - 一种挖掘机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机，其包括耦合到悬臂点A的底盘、肢体上的传感器、控制架构和包括悬臂和连接到悬臂点B的杆的连杆组件，还包括一个或多个致动器和控制器，该控制器产生传感器位置v和偏移角φ并且被编程为围绕枢轴点枢转臂并产生一组传感器信号，控制器被编程为重复执行迭代过程n次，直到超过阈值，该过程包括确定传感器位置估计值vn和相对于肢体轴线定义的偏移角度估计值φn。本发明能够精准的对挖掘点进行定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机。
背景技术
本公开涉及挖掘机，其目的在于定义和描述本申请的范围，包括挖掘机臂和摆动和卷曲的挖掘杆，挖掘机臂架和挖掘机杆，或其他类似的部件，用于执行摆动和卷曲运动。例如，而不是以限制的方式，许多类型的挖掘机包括液压或气动或电控挖掘机，可以通过控制挖掘机挖掘连杆组件的摆动和卷曲功能来操纵挖掘机，现有技术挖掘机采用三维激光系统和无线电定位，被配置为引导具有高垂直精度的挖掘机铲斗的切削刃的导向系统。
技术方案
本发明主要解决的技术问题是提供一种挖掘机，包括机器底盘、挖掘连杆组件、动态传感器、挖掘工具和控制架构，其特征在于：所述挖掘连杆组件包括挖掘机动臂、挖掘机斗杆、悬臂联轴器、斗杆联轴器和机具耦合，动态传感器定位在肢体上，其中肢体是挖掘机动臂和挖掘机杆中的一个；挖掘连杆组件构造成绕机器底盘围绕挖掘机的摆动轴线S摆动或相对于机器底盘摆动；挖掘机斗配置成围绕挖掘机的卷曲轴线C相对于挖掘机动臂卷曲；挖掘机斗通过斗杆联轴器机械地连接到挖掘机动臂的末端枢轴点B；机器底盘通过悬臂联轴器机械地连接到挖掘机动臂的端枢轴点A；挖掘工具通过工具联接器机械地连接到挖掘机铲斗的终点G；控制架构包括一个或多个连杆组件致动器，以及被编程为作为传感器位置ν和动态传感器的偏移角φ的部分功能操作的架构控制器，并执行机器可读指令以枢转动态传感器的肢体；传感器围绕枢轴点定位，其中枢轴点包括当肢体是挖掘机动臂时的终端枢轴点A和当肢体是挖掘机斗时的终端枢轴点B，生成至少部分地从动态传感器导出的一组动态信号AX和AY，其中，所述一组动态信号包括x轴加速度值AX，y轴加速度值AY，相对于重力的测量的角速度、估计的角速率θ和估计的角度位置执行迭代过程，该迭代过程包括确定传感器位置估计值νn和偏移角估计值φn，将传感器位置估计值ν n定义为动态传感器与枢轴点之间的距离，相对于肢体定义的动态传感器的偏移角估计值φn并且所述确定包括使用优化模型，所述优化模型包括所述一组动态信号AX和AY，其中所述迭代过程重复n次以产生一组传感器位置估计值和一组角度偏移估计值，直到n超过迭代阈值t，并且所述架构控制器基于所述一组传感器位置估计值生成所述传感器位置v和所述偏移角φ、所述一组角度偏移估计值以及一个或多个误差最小化项。
本发明的有益效果是：
本发明一种挖掘机能够精准的对挖掘点进行定位。
附图说明
图1示出了结合本公开的方面的挖掘机。
图2是布置在图1的挖掘机的连杆上的动态传感器的透视图。
实施例
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
首先参照图1，挖掘机校准框架90包括挖掘机100、激光测距仪124、第一激光反射器130A和第二激光反射器130B，挖掘机100包括机器底盘102、挖掘连杆组件104、传感器120、挖掘工具114和控制架构106。挖掘连杆组件104 包括挖掘机臂108和挖掘机杆110，其共同定义多个连杆装配位置。在实施例中，一个或多个动态传感器可以定位在挖掘机部件上，例如挖掘机臂架108、挖掘机杆110和/或机器底盘102。挖掘连杆组件104可以配置成与机器底盘102 相对或相对于机器底盘102摆动，此外，挖掘机杆110可以被配置成相对于挖掘机臂架108卷曲。虽然这里将参考挖掘机100，但应该理解，下面描述的实施例也适用于其他类型的挖掘机，包括具有两段式可变角度(VA)挖掘机臂的挖掘机，挖掘工具114机械地连接到挖掘机杆110，此外，挖掘工具114被配置成围绕倾斜轴线TA倾斜。在实施例中，挖掘工具114机械地连接到挖掘机杆 110的终点G，终端点G与卷曲轴CA相交，挖掘工具114被配置成卷曲，挖掘工具114可以通过工具联接器112机械地连接到挖掘机杆110。例如，挖掘工具114可以通过工具联接器112机械地连接到挖掘机杆110，并被配置成围绕旋转轴旋转。在一个实施例中，旋转轴可以由连接挖掘机杆110和挖掘工具114 的工具联轴器112限定，在另一个实施例中，旋转轴R可以由多方向的、杆式联轴器限定，沿着挖掘机臂108和挖掘机杆110沿平面连接，使得挖掘机杆110 被配置为围绕旋转轴线旋转，挖掘机杆110围绕由杆联轴器限定的旋转轴线的旋转可导致挖掘工具114的相应旋转，该挖掘工具114连接到挖掘机杆件110，关于由杆联轴器限定的旋转轴线。机具动态传感器120位于挖掘工具114上，并被构造成产生倾斜角度信号，该倾斜角度信号表示挖掘工具的倾斜轴Ta相对于水平倾斜的角度。在实施例中，实现动态传感器120包括惯性测量单元(IMU)、倾斜仪、加速度计、陀螺仪、角速率传感器、旋转位置传感器、位置传感缸或它们的组合。如图2所示，实现动态传感器120包括加速度AX、AY和Az，分别表示X轴、Y轴和Z轴加速度值，第一激光反射器130a位于挖掘工具114上的第一校准节点处，第二激光反射器130b定位在挖掘工具114上的第二校准节点上。在实施例中，挖掘工具114包括终端点J和倾斜点K，该倾斜点K与倾斜轴TA的点相交，并设置在机具动态传感器120上方，第一校准节点位于挖掘工具114的终点J处，第二校准节点位于挖掘工具114的倾斜点K处，激光测距仪124被配置为产生指示激光测距仪124与第一激光反射器130A之间的距离的第一激光测距仪距离信号D激光测距仪1和指示激光测距仪124和第一激光反射器130A之间的角度的倾斜信号的第一激光测距仪角度。激光测距仪124生成第二激光测距仪距离信号D激光测距仪2，其指示激光测距仪124与第二激光反射器130B之间的距离和指示激光测距仪124和第二激光反射器130B之间的角度的倾斜信号的第二激光测距仪角度。反射器130A和第二激光反射器 130B分别通过使用反射器支撑杆或其组合直接对准挖掘工具114而定位在第一校准节点和第二校准节点上。激光测距仪124可以是例如博世GLM 100C激光测距仪，由德国罗伯特博世GMH市售。来自激光测距仪124的激光信号可以沿箭头132的方向发送到校准节点128和对齐的激光反射器，例如，第一激光反射器130a或第二激光反射器130b，并且激光信号可以在DI中反射回激光测距仪124。
如图1所示，控制架构106包括一个或多个连杆组件致动器和体系结构控制器。在实施例中，一个或多个连杆组件致动器有助于挖掘连杆组件104的运动。一个或多个连杆组件致动器可以包括液压缸致动器、气缸致动器、电动致动器、机械致动器或它们的组合。此外，控制体系结构106可以包括包括机器可读指令的非暂时性计算机可读存储介质。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种挖掘机，包括机器底盘、挖掘连杆组件、动态传感器、挖掘工具和控制架构，其特征在于：所述挖掘连杆组件包括挖掘机动臂、挖掘机斗杆、悬臂联轴器、斗杆联轴器和机具耦合，动态传感器定位在肢体上，其中肢体是挖掘机动臂和挖掘机杆中的一个；挖掘连杆组件构造成绕机器底盘围绕挖掘机的摆动轴线S摆动或相对于机器底盘摆动；挖掘机斗配置成围绕挖掘机的卷曲轴线C相对于挖掘机动臂卷曲；挖掘机斗通过斗杆联轴器机械地连接到挖掘机动臂的末端枢轴点B；机器底盘通过悬臂联轴器机械地连接到挖掘机动臂的端枢轴点A；挖掘工具通过工具联接器机械地连接到挖掘机铲斗的终点G；控制架构包括一个或多个连杆组件致动器，以及被编程为作为传感器位置ν和动态传感器的偏移角φ的部分功能操作的架构控制器，并执行机器可读指令以枢转动态传感器的肢体；传感器围绕枢轴点定位，其中枢轴点包括当肢体是挖掘机动臂时的终端枢轴点A和当肢体是挖掘机斗时的终端枢轴点B，生成至少部分地从动态传感器导出的一组动态信号AX和AY，其中，所述一组动态信号包括x轴加速度值AX，y轴加速度值AY，相对于重力的测量的角速度、估计的角速率θ和估计的角度位置执行迭代过程，该迭代过程包括确定传感器位置估计值νn和偏移角估计值φn，将传感器位置估计值νn定义为动态传感器与枢轴点之间的距离，相对于肢体定义的动态传感器的偏移角估计值φn并且所述确定包括使用优化模型，所述优化模型包括所述一组动态信号AX和AY，其中所述迭代过程重复n次以产生一组传感器位置估计值和一组角度偏移估计值，直到n超过迭代阈值t，并且所述架构控制器基于所述一组传感器位置估计值生成所述传感器位置v和所述偏移角φ、所述一组角度偏移估计值以及一个或多个误差最小化项。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810741414.8A CN108867727A (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种挖掘机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201810741414.8A CN108867727A (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种挖掘机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108867727A true CN108867727A (zh) | 2018-11-23 |
Family
ID=64300157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201810741414.8A Withdrawn CN108867727A (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种挖掘机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108867727A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11124950B2 (en) * | 2016-12-20 | 2021-09-21 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Excavator control architecture for generating sensor location and offset angle |
| WO2024077912A1 (zh) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 丰疆智能(深圳)有限公司 | 机械臂标定方法、装置及计算机可读存储介质 |
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2018
- 2018-07-05 CN CN201810741414.8A patent/CN108867727A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11124950B2 (en) * | 2016-12-20 | 2021-09-21 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Excavator control architecture for generating sensor location and offset angle |
| WO2024077912A1 (zh) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 丰疆智能(深圳)有限公司 | 机械臂标定方法、装置及计算机可读存储介质 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20181123 |