CN115110601A - 一种装载机系统控制方法及装置、装载机、设备、介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人智能装载机驱动控制技术领域，具体而言，涉及一种装载机系统控制方法及装置、装载机、设备、介质，控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，控制系统根据第一信号确定当前作业阶段，控制系统根据确定的作业阶段向驾驶系统发出第二信号，驾驶系统接收来自控制系统的第二信号，并根据第二信号切换装载机的驱动模式。通过本发明所提供的该种方法，将整个作业过程分为了每个独立的作业阶段，控制系统根据不同的作业阶段，来使驾驶系统进行驱动模式的切换，这样避免无人智能装载机一直处于四驱驱动的情况，较大程度的降低了能耗的同时，也不需要操作人员进行操作，进行自动切换。

Description

一种装载机系统控制方法及装置、装载机、设备、介质

技术领域

本发明涉及无人智能装载机驱动控制技术领域，具体而言，涉及一种装载机系统控制方法及装置、装载机、设备、介质。

背景技术

目前传统装载机一般是一直全轮驱动，少量车型可以通过人为手动操作只让前轮驱动。当前无人智能装载机4 个车轮全部是独立的电机驱动，轮边动力具备每个轮独立控制或前后轮能独立控制，为智能驱动打造了硬件条件。

无人智能装载机具有主动规划作业任务（制定料堆并且卡车进入装载区域后，自能装载机根据料堆和卡车的位置、卡车高度容量等信息，自动生成多次装载任务），拆分作业阶段的能力（每个装载任务都包含：从起始位置前往料堆、掘料、掘料后倒车、前往卡车并卸料到车厢内，倒车回起始位置）。

全轮驱动的方式存在耗能更高的情况，想要通过不同的驱动方式节省能耗，一般是通过人为手动的切换驱动模式，这样增加了使用者的操作负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种装载机系统控制方法及装置、装载机、设备、介质，来解决目前现有技术中的人为切换无人智能装载机的驱动形式存在增加使用者的操作负担的问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种装载机系统控制方法，包括：

控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，所述控制系统用于控制驾驶系统内的驱动模式，驱动模式包括四轮全驱动、前排两轮驱动和后排两轮驱动；

所述控制系统根据所述第一信号确定当前作业阶段；

所述控制系统根据确定的作业阶段向驾驶系统发出第二信号；

驾驶系统接收来自控制系统的第二信号，并根据所述第二信号切换装载机的驱动模式。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段包括掘料阶段、空载行驶和载料行驶。

在本发明的一实施例中，所述确定当前作业阶段包括；

所述控制系统获取行驶信号和铲斗角度信号；

所述控制系统根据行驶信号和铲斗执行信号来判断作业阶段为空载行驶、掘料阶段或者载料行驶。

在本发明的一实施例中，所述行驶信号包括向前行驶和先后行驶，所述铲斗角度信号包括平放状态和举升状态。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段确定为空载行驶包括；

所述控制系统获取到驾驶系统发出的向前行驶或者先后行驶的行驶信号和平放状态的铲斗角度信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为空载行驶。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段确定为掘料阶段包括；

所述控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为掘料阶段。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段确定载料行驶包括；

所述控制系统判断当前作业阶段为掘料阶段后，所述控制系统获取到向后移动的行驶信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为载料阶段。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段确定为空载行驶时，驱动模式切换为前排两轮驱动后者后排两轮驱动；

所述作业阶段确定为掘料阶段时，驱动模式切换为前排两轮驱动；

所述作业阶段确定为载料行驶时，驱动模式切换为四轮驱动。

在本发明的一实施例中，所述作业阶段确定为空载行驶，所述控制系统获取到行驶信号为向前行驶，驱动模式切换为前排两轮驱动；

所述作业阶段确定为空载行驶，所述控制系统获取到行驶信号为向后行驶，驱动模式切换为后排两轮驱动。

在本发明的一实施例中，所述平放状态为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角小于5°；

所述举升状态为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角处于变化状态。

一种装载机控制装置，包括：

第一模块，用于接收来自驾驶系统的第一信号；

第二模块，用于根据第一模块所接收到的第一信号来确定当前作业阶段，并向驾驶系统发送第二信号；

第三模块，用于在驾驶系统接收到第二信号后，切换为四轮全驱动、前排两轮驱动或者后排两轮驱动的驱动模式。

一种无人智能装载机，包括车架、铲斗系统、行车电脑和行驶系统，所述铲斗系统和行驶系统均安装设置于所述车架上；

所述铲斗系统用于控制装载机的铲斗动作；

所述行驶系统用于控制装载机的驱动模式；

所述行车电脑包括微处理器，所述微处理器用于执行上述的方法。

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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

通过本发明所提供的该种方法，将整个作业过程分为了每个独立的作业阶段，控制系统根据不同的作业阶段，来使驾驶系统进行驱动模式的切换，这样避免无人智能装载机一直处于四驱驱动的情况，较大程度的降低了能耗的同时，也不需要操作人员进行操作，进行自动切换。

另一方面，根据不同的作业阶段采用不同的驱动模式，还可以减少轮胎的磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的装载机系统控制方法的一个实施例流程图；

图2为本发明的装载机系统控制方法的另一个实施例流程图；

图3为本发明的控制系统确定空载行驶的实施例流程图；

图4为本发明的控制系统确定掘料阶段的实施例流程图；

图5为本发明的控制系统确定载料行驶的实施例流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

请参照图1，本发明提供的一种装载机系统控制方法，主要包括步骤：

101、控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，控制系统用于控制驾驶系统内的驱动模式，驱动模式包括四轮全驱动、前排两轮驱动和后排两轮驱动；

装载机内的控制系统一般用于负责整个装载机的信息的传输和分析，可以一般的理解为交通工具的行车电脑，由微控制器（MCU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

对装载机的驾驶系统至少包括了对装载机的行驶控制和铲斗的控制，其中行驶控制包括驱动模式、驱动方向等，控制系统和驾驶系统之间存在信息通道，可信息交互，在实施例中，控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，该第一信号用于表示此时装载机的驱动方向和铲斗的状态。

控制系统可以在驾驶系统开始工作时接收到该第一信号。例如，此时行驶状态为正常行驶，而非静止，生成第一信号，该第一信号表示装载机正在进行移动，包括前进或者后退，此时，控制系统接收第一信号；铲斗开始工作或者静止，生成第一信号，此时，控制系统接收第一信号。

102、控制系统根据第一信号确定当前作业阶段；

在控制系统接收到第一信号后，根据该第一信号确定当前装载机所处 的作业阶段。此处的作业阶段主要包括：掘料阶段、空载行驶和载料行驶。对于掘料阶段、空载行驶和载料行驶的具体确定方法将在下文详述，此处不做具体限定。

103、控制系统根据确定的作业阶段向驾驶系统发出第二信号；

104、驾驶系统接收来自控制系统的第二信号，并根据第二信号切换装载机的驱动模式。

控制系统与驾驶系统之间存在信息通道，在控制系统将作业阶段确定为具体的某一个阶段后，将发出第二信号至驾驶系统，使驾驶系统切换到具体的某一个驱动模式。

例如，控制系统将作业阶段确定为某一个具体的阶段后，生成第二信号，该第二信号表示使驾驶系统切换到具体的某一个驱动模式，包括四轮全驱动、前排两轮驱动或者后排两轮驱动，此时，驾驶系统接收到第二信号，接收到第二信号后，作出相应的执行动作。

在本实施例中，控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，进而更具第一信号判断装载机所处的工作阶段，根据不同的工作阶段来发出第二信号，由驾驶系统接收第二信号，然后作出执行动作，将驱动模式进行不断的变化或者更改，这样就可以满足避免一直处于四驱驱动所带来的高能耗的同时，又可以进行自动的切换驱动模式，降低操作者的操作负担。

请参照图2，关于确定当前作业阶段的方法，本实施例提供实例性实施方式：

201、控制系统获取行驶信号和铲斗角度信号；

行驶信号反映的是整个装载机的行驶状态，包括向前行驶或者向后行驶，获取该信号的方法有很多，例如：可以采用获取对电机的通电电流方向，来区分轮胎的正转或者反转，若此时的电流使装载机向前行驶，则控制系统接收装载机向前行驶的电流信号，若此时的电流使装载机向后倒车，则控制系统接收装载机向后倒车的电流信号，从而达到获取不同行驶信号的目的，当然也可利用其他的传感器或者由驾驶系统直接反馈当前的行驶信号给控制系统亦可，对控制系统用何种方式获取行驶信号，本实施例不做任何限制。

对于铲斗角度信号的角度信号，可以优选直接采用角度传感器，通过角度传感器直接采集铲斗转动的相关信息，将该信号传输至控制系统，角度传感器可以安装在铲斗与装载机铰接的地方，铰接轴带动角度传感器的旋转端旋转后，可以便于采用角度的相关信息。

202、控制系统根据行驶信号和铲斗执行信号来判断作业阶段为空载行驶、掘料阶段或者载料行驶。

在本实施例中，由于是对驾驶状态的驱动模式的控制和切换，本实施例中的行驶信号一般至的是向前行驶和先后行驶， 铲斗角度信号包括平放状态和举升状态，平放状态在本实施例中可以指铲斗不做任何动作的状态，举升状态指铲斗在执行翻转的动作，可以由角度传感器进行采集，反馈至控制系统，角度处于一直变化的状态。

请参照图3，下面，在本实施例中，结合上述内容，进行阐述具体确定为何种作业阶段的方法。

作业阶段确定为空载行驶包括；

301、控制系统获取到驾驶系统发出的向前行驶或者先后行驶的行驶信号和平放状态的铲斗角度信号；

302、控制系统判断当前作业阶段为空载行驶。

驾驶系统开始工作后，将会选择进行向前移动或者向后倒车，形成行驶信号，表示装载机开始进行移动，而该移动在本实施例中不限制前进还是后退，只要开始行驶即可，关于向前或者向后移动，细分采用不同的驱动模式会带来更好的效果，将在下文实施例进行展开说明。

铲斗处于平放状态，即铲斗没有执行任何动作，形成铲斗角度信号反馈至控制系统，控制系统通过该行驶信号和铲斗角度反馈信号可以确定当前作业阶段为空载行驶，发出第二信号至驾驶系统，进行对驱动模式进行改变。

请参照图4，作业阶段确定为掘料阶段包括；

401、控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号；

402、控制系统判断当前作业阶段为掘料阶段。

掘料阶段需要说明的是，一般至装载机向前进行将堆砌的物料通过铲斗铲起的过程。

所以，驾驶系统将会执行向前移动的动作，形成向前行驶的行驶信号，表示装载机向前移动，在向前移动的过程中，需要配合铲斗的翻转，来将堆砌的物料铲起，完成整个掘料，铲斗会处于一个角度变化的动态过程，形成举升状态的铲斗角度信号，反馈至控制系统。控制系统通过该行驶信号和铲斗角度反馈信号可以确定当前作业阶段为掘料阶段，发出第二信号至驾驶系统，进行对驱动模式进行改变。

请参照图5，作业阶段确定载料行驶包括；

501、控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号后，控制系统获取到向后移动的行驶信号；

502、控制系统判断当前作业阶段为载料阶段，且在载料阶段行驶信号变换不改变当前作业阶段。

该载料行驶的作业阶段的确定，需要在经历了掘料阶段之后，也就是说，在确定为载料行驶阶段时，需要控制系统接收到上述掘料阶段的完整的信号，然后再接收接下来的其他信号。

具体的，控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号后，再接收到行驶信号由向前行驶转变为向后行驶，则控制系统根据该行驶信号判断为载料阶段，发出第二信号至驾驶系统，进行对驱动模式进行改变。

需要说明的是，在本实施例中，平放状态优选为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角小于5°，具体的，可以将铲斗的底面与地面平行时，将角度传感器归零，一般情况下，反映出来的高度差在20mm左右，铲斗在此刻的状态下为平放状态。

举升状态为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角处于变化状态，或者，角度不在5°内。

为了更好的使不同的作业阶段对应不同的驱动模式能达到更好的效果，本发明提出一个实例性实施方式，如下：

作业阶段确定为空载行驶时，驱动模式切换为前排两轮驱动后者后排两轮驱动；

空载行驶又包括了空载向前行驶或者空载向后行驶，空载向前行驶时，优选驱动模式切换为前排两轮驱动，后轮随动，减少后轮传动能量的损失；

空载向后行驶时，优选驱动模式切换为后排两轮驱动，前轮随动，装载机空载倒车，后轮负载更多，且满足运动需求，因此只让后轮驱动可以减小前轮磨损和能量转换的损失。

作业阶段确定为掘料阶段时，驱动模式切换为前排两轮驱动，掘料时装载机既要前进，又要举升和翻转铲斗才能更好的掘料，由于掘料举升的操作会导致装载机后轮的下压力严重减小，即使较小的动力传动到后轮也会出现部分打滑的情况，因此当前阶段后轮随动可以避免打滑的情况；前轮出力配合举升翻转铲斗，基本可以满足大部分铲装需求，后轮不出力减小了能量转换的损失。

当然，在一些特殊的掘料工况下，需要更大的掘进力，则根据收集到的数据分析，如果此时四轮驱动更省力，则用四轮驱动。比如车速传感器接收到装载机未进行移动，但是驾驶系统任然在工作，则说明此时掘进力不够，则可能需要采取四轮驱动。

作业阶段确定为载料行驶时，驱动模式切换为四轮驱动，掘料后，铲斗内有较多物料，装载机重心前移且变高，转向过程中稳定性会变差，此时采用四轮驱动以保证稳定性。

为便于理解上述实施例，下面将上述实施例的一个具体应用场景为例进行说明：

现有一台装载机，该装载机为无人智能装载机，具有拆分作业阶段的能力，每个装载任务都包含：从起始位置前往料堆、掘料、掘料后倒车、前往卡车并卸料到车厢内，倒车回起始位置，无人智能装载机内包含了控制系统和驾驶系统，驾驶系统进行执行驾驶模式的切换，行驶信号和铲斗角度的采集，控制系统接收行驶信号和铲斗角度的采集，反馈至驾驶系统进行驾驶模式的切换。

在初始状态下，铲斗底面与装载机轮胎所处的平面夹角小于5°，车辆开始向前移动，且此种状态持续1秒钟，无人智能装载机正在进行从起始位置前往堆料的装载任务，驾驶系统生成第一信号，由控制系统接收，控制系统确定为空载行驶作业阶段，此时驱动模式为前排两轮驱动。

装载机到达堆料后，车速可以下降至5km/h左右，并继续向前移动，且铲斗开始执行举升动作，无人智能装载机正在进行掘料的装载任务，驾驶系统生成第一信号，由控制系统接收，控制系统确定为掘料阶段，此时驱动模式为前排两轮驱动。

在掘料完成后，装载机开始往后退出，且维持1秒，无人智能装载机正在进行掘料后倒车的装载任务，驾驶系统生成第一信号，由控制系统接收，控制系统确定为载料行驶，此时驱动模式为四轮驱动。

在装载机往后退出一定距离后，开始向前行驶，且维持1秒，无人智能装载机进行前往卡车并卸料到车厢内的装载任务，驾驶系统生成第一信号，由控制系统接收，由于在此时处于载料阶段，驶信号变换不改变当前作业阶段，保持为载料行驶，驱动模式继续保持为四轮驱动。

在前往卡车并卸料到车厢内阶段中，卸载完后，铲斗重新恢复到平放状态，开始向前或者向后移动，驾驶系统生成第一信号，由控制系统接收，控制系统确定为空载行驶，此时驱动模式为前排两轮驱动后者后排两轮驱动。

在本实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种装载机系统控制方法，其特征在于，包括：

控制系统接收来自驾驶系统的第一信号，所述控制系统用于控制驾驶系统内的驱动模式，驱动模式包括四轮全驱动、前排两轮驱动和后排两轮驱动；

所述控制系统根据所述第一信号确定当前作业阶段；

所述控制系统根据确定的作业阶段向驾驶系统发出第二信号；

驾驶系统接收来自控制系统的第二信号，并根据所述第二信号切换装载机的驱动模式。

2.根据权利要求1所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述作业阶段包括掘料阶段、空载行驶和载料行驶。

3.根据权利要求2所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述确定当前作业阶段包括；

所述控制系统获取行驶信号和铲斗角度信号；

所述控制系统根据行驶信号和铲斗执行信号来判断作业阶段为空载行驶、掘料阶段或者载料行驶。

4.根据权利要求3所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述行驶信号包括向前行驶和先后行驶，所述铲斗角度信号包括平放状态和举升状态。

5.根据权利要求4所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述作业阶段确定为空载行驶包括；

所述控制系统获取到驾驶系统发出的向前行驶或者先后行驶的行驶信号和平放状态的铲斗角度信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为空载行驶。

6.根据权利要求4所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述作业阶段确定为掘料阶段包括；

所述控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为掘料阶段。

7.根据权利要求4所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于，所述作业阶段确定载料行驶包括；

所述控制系统获取驾驶系统发出的举升状态的铲斗角度信号和向前移动的行驶信号后，所述控制系统获取到向后移动的行驶信号；

所述控制系统判断当前作业阶段为载料阶段，且在载料阶段行驶信号变换不改变当前作业阶段。

8.根据权利要求4所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于；

所述作业阶段确定为空载行驶时，驱动模式切换为前排两轮驱动或者后排两轮驱动；

所述作业阶段确定为掘料阶段时，驱动模式切换为前排两轮驱动；

所述作业阶段确定为载料行驶时，驱动模式切换为四轮驱动。

9.根据权利要求8所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于；

所述作业阶段确定为空载行驶，所述控制系统获取到行驶信号为向前行驶，驱动模式切换为前排两轮驱动；

所述作业阶段确定为空载行驶，所述控制系统获取到行驶信号为向后行驶，驱动模式切换为后排两轮驱动。

10.根据权利要求4所述的一种装载机系统控制方法，其特征在于；

所述平放状态为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角小于7°；

所述举升状态为控制系统获取到铲斗底面与装载机轮胎所处平面的夹角处于变化状态。

11.一种装载机控制装置，其特征在于，包括：

第一模块，用于接收来自驾驶系统的第一信号；

第二模块，用于根据第一模块所接收到的第一信号来确定当前作业阶段，并向驾驶系统发送第二信号；

第三模块，用于在驾驶系统接收到第二信号后，切换为四轮全驱动、前排两轮驱动或者后排两轮驱动的驱动模式。

12.一种无人智能装载机，其特征在于，包括车架、铲斗系统、行车电脑和行驶系统，所述铲斗系统和行驶系统均安装设置于所述车架上；

所述铲斗系统用于控制装载机的铲斗动作；

所述行驶系统用于控制装载机的驱动模式；

所述行车电脑包括微处理器，所述微处理器用于执行如权利要求1-10任意一项所述的方法。

13.一种电子设备，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计算机程序时实现权利要求1至10中任一项所述的一种方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的一种方法。

Images