CN112180928A

CN112180928A - 挖掘机控制方法、挖掘机控制装置及挖掘机

Info

Publication number: CN112180928A
Application number: CN202011061041.3A
Authority: CN
Inventors: 宋佳林; 高学敏; 王传宇
Original assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112180928B

Abstract

本发明实施例公开了一种挖掘机控制方法，接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务；获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；采集第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息；根据第一地形信息、第二地形信息、位置信息及挖掘任务，确定所第一挖掘机的挖掘轨迹；根据姿态信息和挖掘轨迹，控制第一挖掘机作业。这样，第一挖掘机通过第一地形信息和第二地形信息能够感知预设工作区域的作业环境，提高作业效率。本发明实施例还公开了一种挖掘机控制装置及挖掘机。

Description

挖掘机控制方法、挖掘机控制装置及挖掘机

技术领域

本发明涉及挖掘机械技术领域，尤其涉及一种挖掘机控制方法、挖掘机控制装置及挖掘机。

背景技术

随着城市基建的发展以及矿场资源的开发，挖掘机的应用也越来越广泛，尤其是在抢险救灾、排险爆破等方面，挖掘机也发挥着重要作用。目前，挖掘机的自动化作业属于辅助作业，然而，挖掘机无法感知工作区域的作业环境，导致挖掘机自动化作业效率低。

可见，现有挖掘机无法感知工作区域的作业环境，作业效率低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种挖掘机控制方法、挖掘机控制装置及挖掘机，能够解决现有挖掘机无法感知工作区域的作业环境，作业效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种挖掘机控制方法，包括：

接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务；

获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；

采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息；

根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹；

根据所述姿态信息和所述挖掘轨迹，控制所述第一挖掘机作业。

第二方面，本申请实施例提供了一种挖掘机控制装置，包括：

接收模块，用于接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务；

获取模块，用于获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；

采集模块，用于采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息；

确定模块，用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹；

控制模块，用于根据所述姿态信息和所述挖掘轨迹，控制所述第一挖掘机作业。

第三方面，本申请实施例提供了一种挖掘机，该挖掘机包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

本申请的上述实施例提供的挖掘机控制方法、挖掘机控制装置及挖掘机，接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务，获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息，采集第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息，根据第一地形信息、第二地形信息、位置信息及挖掘任务，确定第一挖掘机的挖掘轨迹，根据姿态信息和挖掘轨迹，控制第一挖掘机作业。这样，第一挖掘机通过第一地形信息和第二地形信息能够感知预设工作区域的作业环境，提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例提供的一种挖掘机控制方法的流程图；

图2示出了本申请实施例提供的一种挖掘机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的挖掘机控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务。

具体的，预设工作区域为第一挖掘机工作的区域，第一挖掘机接收通过其他方式获取的预设工作区域的第一地形信息，可以理解的是，预设工作区域的第一地形信息可以通过多种方式获取。在本实施例中，第一地形信息通过无人机获取。无人机包括第一双目相机和第一激光雷达，无人机按照预定轨迹在预设工作区域上方飞行并采集预设工作区域的第一地形信息。具体的，第一双目相机持续采集预设工作区域的第一图像和第一深度信息，第一激光雷达持续采集所述预设工作区域的第二深度信息。无人机飞行完毕，将采集到的预设工作区域的第一图像、第一深度信息及第二深度信息进行处理，得到预设工作区域的第一地形信息。具体的，对第一图像进行特征提取和特征匹配，得到无人机的运动轨迹，并将第一深度信息与第二深度信息融合优化后拼接，并根据无人机的运动轨迹得到预设工作区域的第一地形信息。无人机将预设工作区域的第一地形信息发送给第一挖掘机。

第一挖掘机还接收挖掘任务，挖掘任务通常通过服务器获取。可以理解的是，挖掘任务还可以通过人工输入。挖掘任务可以是挖掘并移动到目标位置、挖掘预设数量的地形种类等作业任务。

步骤102、获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息。

具体的，第一挖掘机的位置信息包括第一挖掘机在预设工作区域的当前位置。本实施方式中，第一挖掘机的位置信息通过RTK高精度定位和惯性导航获取。

一种可选的实施方式中，第一挖掘机包括车体和动作机构，第一挖掘机的姿态信息和位置信息包括车体的姿态信息和位置信息及动作机构的位姿信息。车体的姿态信息和位置信息通过RTK高精度定位和惯性导航获取。第一挖掘机包括角度传感器和液压缸位移传感器，通过角度传感器和液压缸位移传感器，建立挖掘机D-H坐标系得到挖掘机动作机构相对于地理坐标系的位姿信息。

步骤103、采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息。

第一挖掘机自身采集周围预设范围的工作区域的第二地形信息，即周围预设范围的工作区域的地形信息。

可选的，所述第一挖掘机包括第二双目相机和第二激光雷达，步骤103包括：

控制所述第二双目相机持续采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二图像和第三深度信息；

控制所述第二激光雷达持续采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第四深度信息；

根据所述第二图像和所述第三深度信息、第四深度信息，得到所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的所述第二地形信息。

一种可选的实施方式中，第一挖掘机包括第二双目相机和第二激光雷达。为了避免第一挖掘机的挖臂遮挡第二双目相机拍摄，可以将第二双目相机安装在第一挖掘机的车体的侧面。具体的，第二双目相机持续采集第一挖掘机周围预设范围的工作区域的第二图像和第三深度信息，第二激光雷达持续采集第一挖掘机周围预设范围的工作区域的第四深度信息。将采集到的周围预设范围的工作区域的第二图像、第三深度信息及第四深度信息进行处理，得到周围预设范围的工作区域的第二地形信息。具体的，对第二图像进行特征提取和特征匹配，得到第一挖掘机的运动轨迹，并将第三深度信息与第四深度信息融合优化后拼接，并根据挖掘机的运动轨迹得到第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息。

步骤104、根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

依据前述步骤接收第一地形信息并采集第二地形信息之后，进而根据第一地形信息、第二地形信息、位置信息及挖掘任务，确定第一挖掘机的挖掘轨迹。

可以理解的是，可以确定多条待选的挖掘轨迹，在多条待选的挖掘轨迹中，选取一条作为第一挖掘机的挖掘轨迹。

可以理解的是，根据第一地形信息、第二地形信息，得到预设工作区域中的部分地形包括障碍物使得挖掘机无法通行，或部分地形使得挖掘机难以通行，那么在确定挖掘轨迹时，避开该部分地形，使得挖掘机的挖掘轨迹更加顺畅。

步骤105、根据所述姿态信息和所述挖掘轨迹，控制所述第一挖掘机作业。

依据上一步骤确定第一挖掘机的挖掘轨迹之后，根据姿态信息和挖掘轨迹，即可控制第一挖掘机按照挖掘轨迹作业。

需要说明的是，考虑到第一挖掘机在工作过程中，第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息可能是时刻变化的，可以实时采集第二地形信息，进而实时更新挖掘轨迹，并根据所确定的最新的挖掘轨迹，控制挖掘机作业。

一种可选的实施方式中，当预设工作区域中还包括至少一第二挖掘机时，挖掘机控制方法还包括：

接收所述第二挖掘机周围预设范围的工作区域的第三地形信息；

步骤104包括：

根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述第三地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

当预设工作区域内还包括至少一第二挖掘机时，第一挖掘机接收第二挖掘机周围预设范围的工作区域的第三地形信息，进而根据第一地形信息、第二地形信息、第三地形信息、位置信息及挖掘任务，确定第一挖掘机的挖掘轨迹，这样，各个挖掘机之间的地形信息实现了互通。

一种可选的实施方式中，挖掘机控制方法还包括：

根据所述第一地形信息、第二地形信息，识别所述预设工作区域的地形种类；

步骤104包括：

根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息、所述地形种类及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

具体的，地形种类包括沙，土壤，碎石等常见的地形。挖掘任务可以为挖掘并移动到目标位置，根据第一地形信息、第二地形信息、位置信息、地形种类，可以确定第一挖掘机由当前位置到目标位置的挖掘轨迹，由于参考了第一地形信息、第二地形信息和地形种类，可以使第一挖掘机避开难以通行的地形，使得挖掘轨迹更加顺畅。

进一步的，所述根据所述第一地形信息、第二地形信息，识别所述预设工作区域的地形种类，之后还包括：

计算所述地形种类对应的土方量；

步骤104包括：

根据所述第一地形信息、第二地形信息、所述位置信息、所述地形种类、所述土方量及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

具体的，挖掘任务可以为挖掘预设数量的地形种类，根据第一地形信息、第二地形信息、位置信息、地形种类、土方量，可以使第一挖掘机可以从周围的工作区域中直接获取所需的地形种类及预设数量，从而更快的完成挖掘任务。

一种可选的实施方式中，挖掘机控制方法还包括：

根据所述姿态信息判断所述第一挖掘机是否处于不安全姿态；

根据所述位置信息判断所述第一挖掘机是否位于所述预设工作区域内；

若所述第一挖掘机处于不安全姿态，或所述第一挖掘机不位于所述预设工作区域内，发出警报信息。

具体的，挖掘机内预先存储有对应不同姿态信息的安全判断方案，用于判断挖掘机是否处于不安全姿态。根据姿态信息判断第一挖掘机是否处于不安全姿态，若第一挖掘机处于不安全姿态，发出警报信息。根据位置信息，判断挖掘机是否位于预设工作区域内，若所述第一挖掘机不位于所述预设工作区域内，发出警报信息。上述步骤实现了挖掘机电子围栏、姿态安全围栏的功能。

本申请实施例中提供的挖掘机控制方法，接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务，获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息，采集第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息，根据第一地形信息和第二地形信息、位置信息及挖掘任务，确定第一挖掘机的挖掘轨迹，根据姿态信息和挖掘轨迹，控制第一挖掘机作业。这样，第一挖掘机通过第一地形信息和第二地形信息能够感知预设工作区域的作业环境，提高作业效率。

与上述方法实施例相对应，请参见图2，图2为本申请实施例提供的挖掘机控制装置的结构示意图，如图2所示，挖掘机控制装置1000包括：

接收模块1001，用于接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务；

获取模块1002，用于获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；

采集模块1003，用于采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息。

确定模块1004，用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹；

控制模块1005，用于根据所述姿态信息和所述挖掘轨迹，控制所述第一挖掘机作业。

可选的，采集模块1003包括：

第一采集单元，用于控制所述第二双目相机采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的图像；

第二采集单元，用于控制所述第二激光雷达采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的深度信息；

处理单元，用于根据所述图像和所述深度信息，得到所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息。

可选的，接收模块1001，还用于接收所述第二挖掘机周围预设范围的工作区域的第三地形信息；

确定模块1004，还用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述第三地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

可选的，挖掘机控制装置1000还包括：

识别模块，用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息，识别所述预设工作区域的地形种类；

确定模块1004，还用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息、所述地形种类及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

进一步的，挖掘机控制装置1000还包括：

计算模块，用于计算所述地形种类对应的土方量；

确定模块1004，还用于根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息、所述地形种类、所述土方量及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

可选的，挖掘机控制装置1000还包括：

第一判断模块，根据所述姿态信息判断所述第一挖掘机是否处于不安全姿态；

第二判断模块，根据所述位置信息判断所述第一挖掘机是否位于所述预设工作区域内；

处理模块，若所述第一挖掘机处于不安全姿态，或所述第一挖掘机不位于所述预设工作区域内，发出警报信息。

本申请实施例提供的挖掘机控制装置能够实现图1的方法实施例中挖掘机控制方法的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例中提供的挖掘机控制装置，接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务，获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息，采集第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息，根据第一地形信息和第二地形信息、位置信息及挖掘任务，确定第一挖掘机的挖掘轨迹，根据姿态信息和挖掘轨迹，控制第一挖掘机作业。这样，第一挖掘机通过第一地形信息和第二地形信息能够感知预设工作区域的作业环境，提高作业效率。

可选的，本申请实施例还提供一种挖掘机，包括处理器，存储器，存储在存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述挖掘机控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

可选的，本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述挖掘机控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种挖掘机控制方法，其特征在于，包括：

接收预设工作区域的第一地形信息和挖掘任务；

获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；

2.根据权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，所述第一地形信息通过无人机获取，所述无人机包括第一双目相机和第一激光雷达，所述第一双目相机用于持续采集预设工作区域的第一图像和第一深度信息，所述第一激光雷达用于持续采集预设工作区域的第二深度信息，根据所述第一图像、所述第一深度信息和所述第二深度信息得到预设工作区域的所述第一地形信息。

3.根据权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，所述第一挖掘机包括第二双目相机和第二激光雷达，所述采集所述第一挖掘机的周围预设范围的工作区域的第二地形信息，包括：

4.根据权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，当所述预设工作区域中还包括至少一第二挖掘机时，所述挖掘机控制方法还包括：

所述根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹，包括：

5.根据权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求4所述的挖掘机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一地形信息、第二地形信息，识别所述预设工作区域的地形种类，之后还包括：

计算所述地形种类对应的土方量；

根据所述第一地形信息、所述第二地形信息、所述位置信息、所述地形种类、所述土方量及所述挖掘任务，确定所述第一挖掘机的挖掘轨迹。

7.根据权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，还包括：

8.一种挖掘机控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一挖掘机的姿态信息和位置信息；

9.一种挖掘机，其特征在于，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的挖掘机控制方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的挖掘机控制方法的步骤。