CN113720967A - 一种基于角度离散化的砂土自主收集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，具体涉及砂土自主收集的技术领域。包括如下步骤：S101、设定无人挖掘机挖掘的深度和卸料点；S103、设定无人挖掘机作业臂作业的初始角度，最大角度；S105、无人挖掘机作业臂伸长到起始作业距离L＝L0；S107、无人挖掘机作业臂回转角度a＝a0；S109、挖掘完成后铲斗到达B点卸土；S111、若a＝aend，则执行S113；若a<aend，取a＝a+10°，则执行S109；S113、若L＝Lend，则无人挖掘机停止作业；若L<Lend，取L＝L+1,则执行S107。采用本发明技术方案解决了砂土收集效率低的问题，可用于特殊环境条件下的砂土收集。
Description
技术领域
本发明涉及钢的洁净度检测技术领域，特别涉及一种基于角度离散化的砂土自主收集方法。
背景技术
砂土自主收集是指让挖掘机处于指定位置，使用信号触发的方式让设备自动运行，控制好每次挖掘的厚度，实现对一定区域内的地表土进行收集。这样可以高效精确的实现地表土的覆盖式收集操作，主要应用于清除有毒废料，开采有毒矿物，搬运易爆易燃物品，挖掘遗留在土中的危险品等对驾驶员的生命安全存在威胁的作业领域。遥控自主作业能够改变传统手动操作的束缚，使用灵便，节省人力，作业安全，对高温或存在有害气体，尘埃的工业现场，以及需要精确对位和装卸危险物品的场所，更显示出其无比的优越性。
由于环境特殊性，不允许人员直接进入进行地表土收集区域，对于挖掘机的控制，现场人员只能通过遥操的方式进行地表土的收集。地表土的收集通常对收集土层的厚度具有一定的要求，人工操作过程中，通过现场安装的摄像头达到要求的精度比较困难，收集到的土层容易过厚或过薄。当单次收集到的土层较薄时需要多次重复作业，收集的效率较低，如果单次收集的土层较厚，则收集土壤较多，增加后续处理工作两并引起地表土层的流失。相比人工遥操，自动控制的方式有更多的优势，人员只需遥控行走装置让挖掘机处于指定位置，使用信号触发的方式让设备自动运行，控制好每次挖掘的厚度，即可实现对一定区域内的地表土进行收集，这样可以高效精确地实现地表土的覆盖式收集操作，降低操作人员的工作强度、提高砂土收集效率。
面对有毒区域的砂土收集问题，遥控挖掘机机器人技术开始发展起来。受到机构、控制、人工智能和传感技术水平的限制，研制出在危险环境中遥控工作的挖掘机耗费了相当长的时间。而随着科学技术的迅速发展，特别是近十年来，计算机网络技术的飞跃发展，以微电子技术为核心的高新技术，即微机、微处理器、传感器和检测仪表等，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广。国内在遥控机器人应用领域的研究主要集中在哈尔滨工业大学、国防科技大学、浙江大学、上海交通大学等高等院校和中科院沈阳自动化研究所等科研机构。“探索者”号机器人是由中科院研制的第一台水下机器人，主要用于防险救生作业和海底资源考察等”。中国船舶科学研究中心研制的600米水深遥控机器人以深海打捞为主，兼顾海洋油气开发，并有初步智能控制功能。目前在无人自主砂土收集方面研究的技术和样机还较少。
因此，针对有害区域的泥土收集问题，要实现无人自主收集、提高泥土收集效率，降低远程操作人员工作强度。在泥土收集过程中包含两个核心问题，一是如何控制收集泥土的范围，二是如何进行循环自主收集。
发明内容
本发明意在提供一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，解决了砂土收集效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明的一种技术方案如下：一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，包括如下步骤：
S101、依据作业场地设定无人挖掘机自动作业时挖掘的深度h和卸料点B点，同时设定L为无人挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
S103、设定无人挖掘机作业臂作业的初始角度a0等，最大角度aend，挖掘机作业臂的初始长度距离L0和最终距离Lend；
S105、无人挖掘机作业臂伸长到起始作业距离L＝L0；
S107、无人挖掘机作业臂回转角度a＝a0；
S109、开始挖掘泥土，挖掘完成后铲斗到达B点卸土；
S111、判断回转角度a是否等于aend，若a＝aend，则执行步骤S113；若a<aend，取a＝a+10°，则执行步骤S109；
S113、判断作业臂长度L是否等于Lend，若L＝Lend，则无人挖掘机停止作业；若L<Lend，取L＝L+1,则执行步骤S107
进一步的，步骤S101的设定方法包括如下步骤：
S1、利用手动遥控设备，启动无人挖掘机，根据作业要求确定好砂土挖掘的深度h和卸料点B点；
S2、切换成手动模式，进行挖掘深度和卸料点的设置；
S3、挖掘机作业臂末端挖斗移动到离地面L-h高度处，L为挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
S4、操作“确认A”，在无人挖掘机的远程遥控器上设置挖掘深度h；
S5、挖掘机作业臂末端挖斗移动到卸料点B点；
S6、操作“确认B”，确认卸料点B。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、本方案通过将无人挖掘机的作业臂回转角度离散化，实现了作业臂回转区域内砂土的自动收集，提高砂土收集效率、降低人的作业强度。
2、本方案在作业完一个周期后将无人挖掘机作业臂的距离进一步延长，进行下一个周期作业，提高了无人挖掘机的自主作业半径，降低了无人挖掘机的移动次数，进一步提高了作业的效率。
3、本方案提出的基于角度离散化的砂土自主收集方法能够解决有毒区域中砂土难以收集的问题，提高土壤环境治理的完备性。
4、本方案考虑了有毒区域人员难以进入作业的现实问题，降低了砂土收集人员的工作强度、同时确保了收集人员的身体健康。该自主砂土收集方法对于提高有毒区域的砂土收集率具有重要意义，有助于改善有毒区域砂土难以收集的问题。
附图说明
图1是本实施例中无人挖掘机的示意图；
图2是本发明一种基于角度离散化的砂土自主收集方法的工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如附图1和附图2所示，一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，包括如下步骤：
S101、依据作业场地设定无人挖掘机自动作业时挖掘的深度h和卸料点B，同时设定L为无人挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
上述设定方法包括如下步骤：
S1、利用手动遥控设备，启动无人挖掘机，根据作业要求确定好砂土挖掘的深度h和卸料点B点；
S2、切换成手动模式，进行挖掘深度和卸料点的设置；
S3、挖掘机作业臂末端挖斗移动到离地面L-h高度处，L为挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
S4、操作“确认A”，在无人挖掘机的远程遥控器上设置挖掘深度h；
S5、挖掘机作业臂末端挖斗移动到卸料点B点；
S6、操作“确认B”，确认卸料点B。
S103、设定无人挖掘机作业臂作业的初始角度a0等，最大角度aend，挖掘机作业臂的初始长度距离L0和最终距离Lend；
S105、无人挖掘机作业臂伸长到起始作业距离L＝L0；
S107、无人挖掘机作业臂回转角度a＝a0；
S109、开始挖掘泥土，挖掘完成后铲斗到达B点卸土；
S111、判断回转角度a是否等于aend，若a＝aend，则执行步骤S113；若a<aend，取a＝a+10°，考虑到挖斗的宽度为0.9m，挖掘机工作臂的长度为6m，为保证挖臂摆动方向砂土收集的覆盖率，则执行步骤S109；
S113、判断作业臂长度L是否等于Lend，若L＝Lend，则无人挖掘机停止作业；若L<Lend，取L＝L+1m，考虑到挖斗的有效作业范围为1m,为保证挖掘机前进方向覆盖率，则执行步骤S107。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (2)
1.一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，其特征在于：包括如下步骤：
S101、依据作业场地设定无人挖掘机自动作业时的挖掘深度h和卸料点B，同时设定L为无人挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
S103、设定无人挖掘机作业臂作业的初始角度a0等，最大角度aend，挖掘机作业臂的初始长度距离L0和最终长度距离Lend；
S105、设置无人挖掘机作业臂伸长到起始作业距离L＝L0；
S107、设置无人挖掘机作业臂回转角度a＝a0；
S109、开始挖掘泥土，挖掘完成后铲斗到达卸料点B卸土；
S111、判断回转角度a是否等于aend，若a＝aend，则执行步骤S113；若a<aend，取a＝a+10°，则执行步骤S109；
S113、判断作业臂长度L是否等于Lend，若L＝Lend，则无人挖掘机停止作业；若L<Lend，取L＝L+1m,则执行步骤S107。
2.根据权利要求1所述的一种基于角度离散化的砂土自主收集方法，其特征在于：步骤S101的设定方法包括如下步骤：
S1、利用手动遥控设备，启动无人挖掘机，根据作业要求确定好砂土挖掘的深度h和卸料点B；
S2、切换成手动模式，进行挖掘深度h和卸料点B的设置；
S3、无人挖掘机作业臂末端挖斗移动到离地面L-h高度处，L为无人挖掘机作业时挖斗下沉的高度；
S4、操作“确认A”，在无人挖掘机的远程遥控器上设置挖掘深度h；
S5、无人挖掘机作业臂末端挖斗移动到卸料点B点；
S6、操作“确认B”，确认卸料点B。
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