CN112925329A - 挖掘机作业轨迹规划方法及装置 - Google Patents

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CN112925329A CN202110138221.5A CN202110138221A CN112925329A CN 112925329 A CN112925329 A CN 112925329A CN 202110138221 A CN202110138221 A CN 202110138221A CN 112925329 A CN112925329 A CN 112925329A
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Abstract

本发明提供一种挖掘机作业轨迹规划方法及装置，该方法包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息。由于挖掘机作业时每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持铲斗与作业面夹角不变，算法高效，运算速度快，可以实现特定的挖掘机姿态进行平地和刷坡的功能。由于每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持斗杆与铲斗之间的关节的角度信息不变，算法高效，运算速度快。

Description

挖掘机作业轨迹规划方法及装置
技术领域
本发明涉及挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种挖掘机作业轨迹规划方法及装置。
背景技术
目前，智能化和无人化技术在挖掘机上运用越来越广泛。各式各样的辅助挖掘功能被配置在挖掘机上，减轻了操作员的操作负担，提高了工作效率，优化了作业精度和效果。而为保证挖掘机作业具有良好的效果，对挖掘机作业轨迹进行规划至关重要。
现有技术中，通常采用非线性优化的方法对挖掘机作业时的运动轨迹进行规划，但是计算复杂，算力要求高。
发明内容
本发明提供一种挖掘机作业轨迹规划方法及装置，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供一种挖掘机作业轨迹规划方法，包括：
获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，所述齿尖初始位姿信息还包括齿尖初始位置信息；
相应地，获取所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息，具体包括：
确定所述挖掘机作业时初始位置处各关节的初始角度信息；
基于运动学正解解算方法，根据所述初始角度信息得到所述齿尖初始位姿信息。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，所述基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息，具体包括：
基于所述齿尖初始位置信息以及所述坡度参数，通过直线插值方法，确定每个位置处所述齿尖的位置信息；
令每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均等于所述初始夹角信息，并基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息；或者，
令每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均等于所述初始角度信息，并基于运动学逆解解算方法，根据每个位置处所述齿尖的位置信息得到每个位置处各关节的备选角度信息；基于运动学正解解算方法，根据每个位置处各关节的备选角度信息得到每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，所述基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息，具体包括：
基于运动学逆解解算方法，根据所述齿尖轨迹信息得到各关节的角度轨迹信息。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，还包括：
将各关节的角度轨迹信息发送至挖掘机控制器，以使所述挖掘机控制器对所述挖掘机作业时各关节进行控制。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，所述坡度参数包括所述目标平面的目标坡度以及所述目标平面在地下距离水平面的目标深度。
根据本发明提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法，所述挖掘机作业的类型包括刷坡或平地。
本发明还提供一种挖掘机作业轨迹规划装置，包括：获取模块、齿尖轨迹信息确定模块以及角度轨迹信息确定模块。其中，
获取模块用于获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
齿尖轨迹信息确定模块用于基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
角度轨迹信息确定模块用于基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
本发明还提供一种电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述挖掘机作业轨迹规划方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述挖掘机作业轨迹规划方法的步骤。
本发明提供的挖掘机作业轨迹规划方法及装置，该方法包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息。由于挖掘机作业时每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持铲斗与作业面夹角不变，算法高效，运算速度快，可以实现特定的挖掘机姿态进行平地和刷坡的功能，比如使用铲斗背板进行平地和刷坡。由于每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持斗杆与铲斗之间的关节的角度信息不变，算法高效，运算速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的挖掘机作业轨迹规划方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的挖掘机作业轨迹规划方法中挖掘机作业示意图；
图3是本发明提供的挖掘机作业轨迹规划方法的流程示意图之二；
图4是本发明提供的挖掘机作业轨迹规划方法的流程示意图之三；
图5是本发明提供的挖掘机作业轨迹规划装置的结构示意图；
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
如图1所示，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划方法，包括：
S1，获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
S2，基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
S3，基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
具体地，本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，其执行主体为服务器，该服务器可以为本地服务器或云端服务器，本地服务器可以是电脑、平板以及智能手机等，本发明实施例中对此不作具体限定。
首先执行步骤S1。其中，挖掘机作业的目标平面是指经过挖掘机作业后要得到的平面，该目标平面可以是地面，此时挖掘机作业的类型可以是平地；该目标平面也可以是具有一定坡度的坡面，此时挖掘机作业的类型可以是刷坡。
目标平面的坡度参数可以通过用户设置得到，用于表征目标平面的特征信息，例如如图2所示，目标平面2的坡度参数可以包括参考点、目标平面2的目标坡度，即目标平面2与水平面1之间的目标夹角α以及目标平面在地下距离地面的目标深度d等。其中，参考点可以设置在于地面上，目标深度d可以是目标平面在地下距离地面的最大深度。当目标平面为地面时，α与d均为0。
挖掘机的铲斗上包含有多个斗齿，每个斗齿对应有一个齿尖位置，所有斗齿的齿尖位置均位于同一水平面上。先获取到挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息，齿尖初始位姿信息是指挖掘机作业的起始位置处齿尖的位姿信息。齿尖初始位姿信息可以包括铲斗与水平面之间的初始夹角信息以及齿尖初始位置信息，初始夹角信息为挖掘机作业的起始位置处铲斗与水平面之间的夹角信息，该夹角信息可以通过铲斗背板与水平面之间的夹角信息表示，也可以通过挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节和铲斗的斗齿中心点的连线，与水平面之间的夹角信息表示，本发明实施例中对此不作具体限定。齿尖初始位置信息为挖掘机作业的起始位置处齿尖的位置信息，该位置信息可以通过齿尖的三维坐标表示。
然后执行步骤S2。根据齿尖初始位姿信息以及坡度参数，确定挖掘机作业时铲斗的齿尖轨迹信息。齿尖轨迹信息中包含有挖掘机作业时的不同位置以及每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息。其中，每个位置可以对应于齿尖轨迹信息中的一个轨迹点，每个位置可以包含有元素[x,y,z,θ]，其中x,y,z代表当前位置处齿尖的位置信息，θ代表当前位置处铲斗与水平面之间的夹角信息。因此齿尖初始位姿信息可以表示为[x0,y0,z0,θ0]，齿尖轨迹信息可以表示为List[xi,yi,zi,θi,ti]，i(0≤i≤N-1，N表示齿尖轨迹信息中包含的位置数量)表示第i个位置，ti表示从挖掘机作业的起始位置开始到达第i个位置的时间。
在确定挖掘机作业时铲斗的齿尖轨迹信息时，可以使每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同，如此可以降低后续计算的复杂程度，对算力要求较低。而且，可以使挖掘机在按照齿尖轨迹信息进行运动时，保证铲斗内物体不会掉落，便于挖掘机作业的顺利进行。在确定挖掘机作业时铲斗的齿尖轨迹信息时，也可以使每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同，如此也可以降低后续计算的复杂程度，对算力要求较低。
最后执行步骤S3。根据齿尖轨迹信息确定出挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息，即讲齿尖轨迹信息转换为挖掘机各关节的角度轨迹信息，以便于可以直接通过控制关节的角度实现对挖掘机作业的控制。如此当每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同时，还可以减少挖掘机作业的控制量，提高了作业效率。
其中，挖掘机各关节可以包括斗杆与铲斗之间的铲斗关节、动臂与斗杆之间的斗杆关节、底座与动臂之间的动臂关节以及平台与底座之间的回转关节。各关节的角度轨迹信息包含有每个位置处各关节的角度信息。铲斗关节的角度信息为铲斗关节角，可以用
Figure BDA0002927605960000071
表示，斗杆关节的角度信息为斗杆关节角，可以用
Figure BDA0002927605960000072
表示，动臂关节的角度信息为动臂关节角，可以用
Figure BDA0002927605960000073
表示，回转关节的角度信息为回转关节角，可以用
Figure BDA0002927605960000074
表示。
根据齿尖轨迹信息，具体可以通过运动学逆解算算法确定出挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息，可以表示为
Figure BDA0002927605960000081
后续可以以该角度轨迹信息作为指导，控制挖掘机作业。
本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息。由于挖掘机作业时每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持铲斗与作业面夹角不变，算法高效，运算速度快，可以实现特定的挖掘机姿态进行平地和刷坡的功能，比如使用铲斗背板进行平地和刷坡。由于每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同，规划的齿尖轨迹可以保持斗杆与铲斗之间的关节的角度信息不变，算法高效，运算速度快。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，所述齿尖初始位姿信息还包括齿尖初始位置信息；
相应地，获取所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息，具体包括：
确定所述挖掘机作业时初始位置处各关节的初始角度信息；
基于运动学正解解算方法，根据所述初始角度信息得到所述齿尖初始位姿信息。
具体地，本发明实施例中，在获取齿尖初始位置信息时，可以先确定出挖掘机作业时初始位置处各关节的初始角度信息。初始位置可以由工作人员自主选定，各关节的初始角度信息可以通过设置在各关节处的传感器测量得到，可以分别表示为
Figure BDA0002927605960000082
以及
Figure BDA0002927605960000083
然后采用运动学正解解算方法，并结合初始角度信息即可以得到齿尖初始位姿信息。
本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，采用运动学正解解算方法可以使得到的齿尖初始位姿信息更准确。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，所述基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息，具体包括：
基于所述齿尖初始位置信息以及所述坡度参数，通过直线插值方法，确定每个位置处所述齿尖的位置信息；
令每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均等于所述初始夹角信息，并基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息；或者，
令每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均等于所述初始角度信息，并基于运动学逆解解算方法，根据每个位置处所述齿尖的位置信息得到每个位置处各关节的备选角度信息；基于运动学正解解算方法，根据每个位置处各关节的备选角度信息得到每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息。
具体地，本发明实施例中，在确定挖掘机作业时铲斗的齿尖轨迹信息时，可以先根据齿尖初始位置信息以及坡度参数，通过直线插值方法，确定每个位置处齿尖的位置信息。即有：
xi＝x0–cosα*v*ti；
yi＝y0；
zi＝z0–sinα*v*ti。
其中，v为挖掘机的运动速度，即作业速度。
所有位置处齿尖的位置信息可以形成直线轨迹List[xi,yi,zi,ti]。
然后，可以从如下两种方式中的任一种进行处理：
1)令每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均等于初始夹角信息，即有θi＝θ0，并基于每个位置处齿尖的位置信息以及铲斗与水平面之间的夹角信息，得到齿尖轨迹信息List[xi,yi,zi,θi,ti]。
2)令每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均等于初始角度信息，即有
Figure BDA0002927605960000101
基于运动学逆解解算方法，并结合每个位置处齿尖的位置信息得到每个位置处各关节的备选角度信息，即
Figure BDA0002927605960000102
以及
Figure BDA0002927605960000103
基于运动学正解解算方法，并结合每个位置处各关节的备选角度信息得到每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息，即θi；基于每个位置处齿尖的位置信息以及铲斗与水平面之间的夹角信息，可以得到齿尖轨迹信息List[xi,yi,zi,θi,ti]。
本发明实施例中，采用两种不同的方式进行处理，可以分别达到不同的效果，增加了挖掘机的辅助性能，提高了满足用户需求的能力。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，还包括：
将各关节的角度轨迹信息发送至挖掘机控制器，以使所述挖掘机控制器对所述挖掘机作业时各关节进行控制。
具体地，本发明实施例中，在确定挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息之后，还可以将各关节的角度轨迹信息发送至挖掘机控制器，挖掘机控制器接收各关节的角度轨迹信息，可以生产控制指令，并将该控制指令发送至挖掘机，挖掘机接收控制指令，并在作业时对各关节的角度信息进行控制，使各关节的实际角度轨迹信息与控制指令对应的角度轨迹信息一致。
在此基础上，若每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同，则挖掘机作业时可以保证铲斗内物体不会掉落；若每个位置处挖掘机的斗杆与铲斗之间的关节的角度信息均相同，则挖掘机作业时无需控制铲斗油缸运动，减少了控制量和控制复杂度。
在上述实施例的基础上，图3为本发明实施例中提供的一种挖掘机作业轨迹规划方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括：
1)用户设置目标平面的坡度参数，包括基准点O(即参考点)、目标平面的目标坡度α以及目标平面在地下距离地面的目标深度d。并判断是否铲斗保持，即判断用户的需求是否是需要挖掘机作业时每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同。在挖掘机上可以设置铲斗保持按钮以及铲斗关节角保持按钮，当用户按下铲斗保持按钮时，说明用户的需求是需要挖掘机作业时每个位置处铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；当用户按下铲斗关节角保持按钮时，说明用户的需求是需要挖掘机作业时每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
2)如果铲斗保持，则用户移动铲斗到起始点，并计算起始点位姿，即齿尖初始位姿信息：[x0,y0,z0,θ0]。
3)铲斗保持，齿尖与地面夹角θ保持不变，并通过如下公式进行插值得到每个位置处齿尖的位置信息：
x＝x0–cosα*v*t；
y＝y0；
z＝z0–sinα*v*t。
4)解算关节空间轨迹，即各关节的角度轨迹信息：
Figure BDA0002927605960000111
5)结束轨迹规划。
在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例中提供的另一种挖掘机作业轨迹规划方法的流程示意图。如图4所示，该方法包括：
1)用户设置目标平面的坡度参数，包括基准点O(即参考点)、目标平面的目标坡度α以及目标平面在地下距离地面的目标深度d。并判断是否铲斗关节角保持，即判断用户的需求是否是需要挖掘机作业时每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
2)如果铲斗关节角保持，则用户移动铲斗到起始点，并计算起始点位姿，即齿尖初始位姿信息：[x0,y0,z0,θ0]。通过传感器获取当前铲斗与斗杆夹角，即铲斗关节角
Figure BDA0002927605960000123
3)通过如下公式进行直线插值轨迹得到每个位置处齿尖的位置信息：
x＝x0–cosα*v*t；
y＝y0；
z＝z0–sinα*v*t。
4)解算关节空间轨迹，即各关节的角度轨迹信息：
Figure BDA0002927605960000121
Figure BDA0002927605960000122
不变。
5)基于运动学正解解算方法，确定每个轨迹点θi；
6)结束轨迹规划。
如图5所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，包括：获取模块51、齿尖轨迹信息确定模块52以及角度轨迹信息确定模块53。其中，
获取模块51用于获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
齿尖轨迹信息确定模块52用于基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
角度轨迹信息确定模块53用于基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，所述齿尖初始位姿信息还包括齿尖初始位置信息；
相应地，所述获取模块，具体用于：
确定所述挖掘机作业时初始位置处各关节的初始角度信息；
基于运动学正解解算方法，根据所述初始角度信息得到所述齿尖初始位姿信息。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，所述齿尖轨迹信息确定模块，具体用于：
基于所述齿尖初始位置信息以及所述坡度参数，通过直线插值方法，确定每个位置处所述齿尖的位置信息；
令每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均等于所述初始夹角信息，并基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息；或者，
令每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均等于所述初始角度信息，并基于运动学逆解解算方法，根据每个位置处所述齿尖的位置信息得到每个位置处各关节的备选角度信息；基于运动学正解解算方法，根据每个位置处各关节的备选角度信息得到每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，所述角度轨迹信息确定模块，具体用于：
基于运动学逆解解算方法，根据所述齿尖轨迹信息得到各关节的角度轨迹信息。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，还包括：
发送模块，用于将各关节的角度轨迹信息发送至挖掘机控制器，以使所述挖掘机控制器对所述挖掘机作业时各关节进行控制。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，所述坡度参数包括所述目标平面的目标坡度以及所述目标平面在地下距离水平面的目标深度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种挖掘机作业轨迹规划装置，所述挖掘机作业的类型包括刷坡或平地。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行上述各实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，该方法包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元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。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，该方法包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例中提供的挖掘机作业轨迹规划方法，该方法包括：获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
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 (10)

1.一种挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，包括：
获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
2.根据权利要求1所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，所述齿尖初始位姿信息还包括齿尖初始位置信息；
相应地，获取所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息，具体包括：
确定所述挖掘机作业时初始位置处各关节的初始角度信息；
基于运动学正解解算方法，根据所述初始角度信息得到所述齿尖初始位姿信息。
3.根据权利要求2所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息，具体包括：
基于所述齿尖初始位置信息以及所述坡度参数，通过直线插值方法，确定每个位置处所述齿尖的位置信息；
令每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均等于所述初始夹角信息，并基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息；或者，
令每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均等于所述初始角度信息，并基于运动学逆解解算方法，根据每个位置处所述齿尖的位置信息得到每个位置处各关节的备选角度信息；基于运动学正解解算方法，根据每个位置处各关节的备选角度信息得到每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；基于每个位置处所述齿尖的位置信息以及所述铲斗与水平面之间的夹角信息，得到所述齿尖轨迹信息。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，所述基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息，具体包括：
基于运动学逆解解算方法，根据所述齿尖轨迹信息得到各关节的角度轨迹信息。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，还包括：
将各关节的角度轨迹信息发送至挖掘机控制器，以使所述挖掘机控制器对所述挖掘机作业时各关节进行控制。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，所述坡度参数包括所述目标平面的目标坡度以及所述目标平面在地下距离水平面的目标深度。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的挖掘机作业轨迹规划方法，其特征在于，所述挖掘机作业的类型包括刷坡或平地。
8.一种挖掘机作业轨迹规划装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取挖掘机作业的目标平面的坡度参数以及所述挖掘机的铲斗的齿尖初始位姿信息；
齿尖轨迹信息确定模块，用于基于所述齿尖初始位姿信息以及所述坡度参数，确定所述挖掘机作业时所述铲斗的齿尖轨迹信息；
角度轨迹信息确定模块，用于基于所述齿尖轨迹信息，确定所述挖掘机作业时各关节的角度轨迹信息；
其中，所述齿尖初始位姿信息包括所述铲斗与水平面之间的初始夹角信息，所述齿尖轨迹信息中包含有所述挖掘机作业时每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息；
每个位置处所述铲斗与水平面之间的夹角信息均相同；或者，每个位置处所述挖掘机的斗杆与所述铲斗之间的关节的角度信息均相同。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述挖掘机作业轨迹规划方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述挖掘机作业轨迹规划方法的步骤。
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