CN115387426B - 作业机械的控制方法、装置、设备及作业机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线性运动控制技术领域，提供一种作业机械的控制方法、装置、设备及作业机械，方法包括：获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件；基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号；利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。本发明用以解决现有技术中利用旋转控制方式控制作业机械产生的作业效率低、操作人员要求高的缺陷，实现利用线性控制方式控制作业机械，以提高作业效率和节省人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及线性运动控制技术领域，尤其涉及一种作业机械的控制方法、装置、设备及作业机械。
背景技术
现有技术中的作业机械大多采用液压控制的控制方式控制作业部件作业，例如，挖掘机、装载机和起重机等。其中，挖掘机通过液压系统连接动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸和回转马达等驱动机构控制作业部件的作业。其中，挖掘机包括动臂、斗杆、回转和行走等作业部件。
在挖掘机的操作系统中，操作手通过操纵操作手柄控制挖掘机作业。其中，挖掘机除行走外的单个动作实际上是绕销轴的旋转动作，对于多个驱动机构的复合动作时，操作比较复杂，从而导致作业效率的降低。另外，现有的旋转控制方式需要考虑的运动参数较多，逻辑复杂，导致开发力度比较大，比较耗时、耗力，增加了人工成本和时间成本。
发明内容
本发明提供一种作业机械的控制方法、装置、设备及作业机械，用以解决现有技术中利用旋转控制方式控制作业机械产生的作业效率低、操作人员要求高的缺陷，实现利用线性控制方式控制作业机械，以提高作业效率和节省人工成本。
本发明提供一种作业机械的控制方法，包括：
获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述目标位置线性运动，所述目标位置属于所述作业机械的作业部件；
基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量；
生成与所述动作量对应的第二控制信号，一个所述动作量对应至少一个所述第二控制信号；
利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量，包括：
解析所述第一控制信号，得到所述目标位置的线性运动参数；
基于所述第一控制信号的持续时长和所述线性运动参数，确定所述目标位置从所述当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量；
基于所述变化量，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业之后，还包括：
获取所述目标位置的实时姿态信息；
基于所述实时姿态信息，判断所述目标位置是否按照所述线性运动参数运动；
在判定所述目标位置未按照所述线性运动参数运动时，调整所述目标位置的实时姿态信息。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述调整所述目标位置的实时姿态信息，包括：
确定所述目标位置相对于所述线性运动参数的偏离信息；
获取与所述偏离信息对应的第三控制信号；
基于所述第三控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，包括：
针对每个所述第二控制信号，执行以下控制过程：
确定所述第二控制信号对应的驱动机构的当前工作量和供应工作量，以及确定所述作业部件的所述动作量对应的需求工作量；
基于所述当前工作量、所述供应工作量、所述需求工作量和预设的运动控制逻辑，控制所述驱动机构作业；
其中，所述运动控制逻辑，用于指示所述驱动机构基于所述当前工作量和所述供应工作量，完成所述需求工作量的控制方式。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号之前，还包括：
获取所述目标位置；
确定与所述目标位置对应的线性作业模式；
其中，所述线性作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述目标位置线性运动。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述作业部件包括铲斗和斗杆；
所述目标位置包括：所述铲斗与所述斗杆连接处的铲斗铰点；
所述线性作业模式包括：第一作业模式；
所述确定与所述目标位置对应的线性作业模式，包括：
确定与所述铰点对应的第一作业模式；
其中，所述第一作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述铰点线性运动。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述作业部件包括铲斗和斗杆；
所述目标位置包括：所述铲斗与所述斗杆连接处的铲斗铰点以及所述铲斗的齿尖；
所述线性作业模式包括：第二作业模式；
所述确定与所述目标位置对应的线性作业模式，包括：
确定与所述铰点对应的第二作业模式；
其中，所述第二作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述铰点和所述铲斗齿尖同时线性运动，且，所述铰点和所述齿尖相对位置不变。
根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述获取作业机械的目标位置的当前姿态信息，包括：
获取每个所述作业部件的角度信息；
基于所述角度信息，确定所述目标位置的所述当前姿态信息。
本发明还提供一种作业机械的控制装置，包括：
获取模块，用于获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述目标位置线性运动，所述目标位置属于所述作业机械的作业部件；
确定模块，用于基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量；
生成模块，用于生成与所述动作量对应的第二控制信号，一个所述动作量对应至少一个所述第二控制信号；
控制模块，用于利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动。
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的作业机械的控制方法。
本发明还提供一种作业机械，包括：作业机械本体和控制器，所述控制器用于实现如上述任一种所述的作业机械的控制方法。
本发明提供的作业机械的控制方法、装置、设备及作业机械，通过获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件，可见，本发明利用指示目标位置线性运动的第一控制信号，实现了作业机械的线性控制方式，操作简单，另外线性控制方式，仅需考虑线性相关运动参数，运动参数量较少，逻辑简单，开发速度快，能够有效的节省时间成本和人工成本。
进而，基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号，可见，本发明能够自动解析第一控制信号，得到每个驱动机构对应的第二控制信号；最后，利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动，可见，本发明利用线性控制方式控制作业机械，操作简单，能够适用于各类的操作手，进而有效的提升了作业效率。
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是本发明提供的现有技术中作业机械的标准控制模式下操作手柄对应的动作示意图；
图2是本发明提供的作业机械的控制方法的流程示意图之一；
图3是本发明提供的目标位置的示意图；
图4是本发明提供的线性控制模式下操作手柄对应的动作示意图之一；
图5是本发明提供的线性控制模式下操作手柄对应的动作示意图之二；
图6是本发明提供的作业机械的控制方法的流程示意图之二；
图7是本发明提供的作业机械的控制系统的结构示意图；
图8是本发明提供的作业机械的控制装置的结构示意图；
图9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。
下面结合图1至图6描述本发明的作业机械的控制方法。
该方法可以应用在智能终端，例如，手机、电脑、平板等，也可以应用在服务器中，还可以应该在作业机械的控制器中。下面，以该方法应用在作业机械的控制器中为例进行说明，但需要说明的是仅为举例说明，并不用于对本发明的保护范围进行限定。本发明实施例中的一些其他说明，也是举例说明，并不用于对本发明的保护范围进行限定，之后便不再一一说明。
下面，以作业机械为挖掘机为例进行具体说明：
具体的，在说明本发明的作业机械的控制方法之前，对挖掘机的作业控制进行详细说明：
操作手通过双手柄操作系统生成控制信号(即，第一控制信号)，利用第一控制信号，推动电磁阀驱动驱动机构，实现挖掘机的挖土、平地等作业。
在挖掘机的操作系统中，每个操作手柄前后方向、左右方向分别控制一个驱动机构，现有的挖掘机的操作方式有ISO操作方式(正手操作方式)、反手操作方式等。
其中，ISO操作方式为挖掘机的标准控制模式，ISO操作方式为操作手左手控制回转和斗杆,右手控制动臂和铲斗运动的方式；
下面，以最常用的ISO操作方式为例进行说明：
左手柄前后方向移动用来控制斗杆油缸，分别使斗杆卸载(伸斗杆)和斗杆挖掘(收斗杆)。左手柄左右方向移动控制回转马达，分别使整个挖掘机上车体左回转和右回转。右手柄前后方向移动控制动臂油缸，分别使挖掘机动臂下降和动臂提升。右手柄左右方向移动控制铲斗油缸，分别使挖掘机铲斗挖掘和卸铲斗载，具体可参见图1。
随着作业机械电控技术的发展，使用电控比例手柄信号作为(即，第一控制信号)输入，由控制器驱动电磁比例阀和液压主泵也得到了应用。将操作手柄下方的液压先导管路替换成了电控信号，根据手柄的动作分别控制对应的电磁阀，实现作业机械的线性控制。
该方法的具体如图2所示：
步骤201，获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号。
其中，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件。
其中，第一控制信号包括电控比例手柄信号。
具体的，利用本发明的线性控制方式控制作业机械，预先进入线性控制模式。在使用线性控制模式时，操作手能够利用操作手柄实现目标位置的线性运动控制。
控制器接收线性控制指令，进入线性控制模式。操作手可以通过操作按钮，或者通过点击显示屏的方式，或者利用其它输入设备触发线性控制指令，以进入线性控制模式。
一个具体实施例中，在进入线性控制模式之后，操作手可以通过操作按钮，或者点击显示屏的方式，或者利用其它输入设备选择目标位置，控制器获取目标位置，根据预先匹配的目标位置与线性作业模块的对应关系，确定与目标位置对应的线性作业模式，基于确定的线性作业模式进行作业；其中，线性作业模式用于指示第一控制信号表征目标位置线性运动。
下面，以操作手通过点击显示屏的功能键为例进行说明：
控制器预先存储了挖掘机的多个目标位置，各个目标位置组成的集合，以及目标位置或集合与线性作业模块的对应关系。
一个具体实施例中，作业部件包括铲斗和斗杆，目标位置包括：铲斗与斗杆连接处的铲斗铰点(参见图3中的A点所指示的位置)。得到铲斗铰点之后，确定与铰点对应的第一作业模式；其中，第一作业模式用于指示第一控制信号表征铰点线性运动。
其中，第一作业模式也可以定义为动臂-斗杆线性模式，其属于线性作业模式。
一个具体实施例中，作业部件包括铲斗和斗杆；
目标位置包括：铲斗与斗杆连接处的铲斗铰点以及铲斗的齿尖(参见图3中A点和B点所指示的位置)。得到铲斗铰点和铲斗齿尖之后，确定与铰点对应的第二作业模式；其中，第二作业模式用于指示第一控制信号表征铰点和铲斗齿尖同时线性运动，且，铰点和齿尖相对位置不变。
其中，铲斗的齿尖和铲斗齿尖表示相同的含义；第二作业模式也可以定义为动臂-斗杆-铲斗线性模式，其属于线性作业模式。
具体的，如图3所示，以A点、B点所在的位置为目标位置进行示意，在图3中的A、B两点通过一条粗线绘制的圆圈进行位置示意。挖掘机预先存储了铲斗铰点A、铲斗齿尖B以及铲斗铰点A和铲斗齿尖B组成的集合；以及预先存储了动臂-斗杆线性模式和动臂-斗杆-铲斗线性模式；以及铲斗铰点A与动臂-斗杆线性模式的对应关系，和，铲斗铰点A和铲斗齿尖B组成的集合与动臂-斗杆-铲斗线性模式的对应关系。
具体的，操作手通过显示屏选择目标位置为铲斗铰点A，控制器获取到之后，进入动臂-斗杆线性模式。在动臂-斗杆线性模式下，第一控制信号是控制铲斗铰点A的前后方向(X轴方向)或上下方向(Z轴方向)的移动，此时挖掘机的铲斗继续采用绕铲斗铰点A回转的控制方式。该模式适用于垂直挖沟等工况。
具体的，操作手通过显示屏选择目标位置为铲斗铰点A和铲斗齿尖B，控制获取到之后，进入动臂-斗杆-铲斗线性模式。在动臂-斗杆-铲斗线性模式下，第一控制信号是控制铲斗铰点A和铲斗齿尖B的X轴方向和Z轴方向。该模式是在动臂-斗杆线性模式控制铲斗铰点A运动的基础上，增加了补偿运动，即，通过铲斗液压缸动作使铲斗齿尖B相当于铲斗铰点A的相对位置不变，即，铲斗姿态不变。该模式适用于平地、夯地、破碎锤等保持工作装置姿态固定的工况。
具体的，与线性控制方式相对应的按照图4所示的方式对应挖掘机的整机动作，分别将斗杆卸载改为水平向前、斗杆挖掘改为水平向后、动臂下降改为垂直向下，动臂提升改为垂直向上。
具体的，与线性控制方式相对应的按照图5所示的方式对应挖掘机的整机动作，在回转工作范围内，将回转作为线性操作的一部分，将左回转改为水平向左，右回转改为水平向右。
本发明通过对挖掘机实现线性控制方式，可以更简单的实现挖掘机的自动化和无人化编程。例如，在挖掘机的工作范围内，在动臂-斗杆线性模式下，指示铲斗铰点A下移1米再开始进行铲斗挖沟动作。又例如，预先调整好铲斗的角度，在动臂-斗杆-铲斗线性模式下，指定铲斗保持姿态不变，前后来回移动2米，进行平地工况的作业。或者，预先调整好铲斗的角度，在动臂-斗杆-铲斗线性模式下，指定铲斗保持姿态不变，向下移动0.5米，进行破碎工况的作业，等。
本发明实现对作业机械进行线性控制，更符合人的直观思维，更适合新的操作手，对作业机械控制的经验和协调能力的要求降低，能够通过线性控制更有效、便捷和快速地控制作业机械。另外，对于需要线性运动的工况(例如，平地作业、垂直提升等)，能够达到更高的作业精度。
一个具体实施例中，在获取第一控制信号时，获取每个作业部件的角度信息；基于角度信息，确定目标位置的当前姿态信息。
其中，作业部件包括：铲斗、动臂、斗杆和回转机构等。
具体的，利用角度传感器采集当前时刻铲斗的角度信息、动臂的角度信息、斗杆的角度信息和回转机构角度信息等；基于获取的角度信息，确定目标位置的当前姿态信息。
其中，当前姿态信息包括当前位置信息，该位置信息是相对于基准位置的。其中，基准位置是预先设定的，例如，设置在作业机械车身的某一位置。
步骤202，基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量。
一个具体实施例中，确定作业机械的每个作业部件的动作量的具体实现如下所示：
解析第一控制信号，得到目标位置的线性运动参数；基于第一控制信号的持续时长和线性运动参数，确定目标位置的目标姿态信息；确定目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量；基于变化量，确定作业机械的每个作业部件的动作量。
其中，线性运动参数包括：目标位置的运动方向和运动速度。
具体的，确定第一控制信号的持续时长，根据持续时长、运动方向和运动速度，得到目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量，即，通过计算持续时长和运动速度的乘积得到运动距离，基于运动距离和运动方向，得到变化量，可见，该变化量为矢量。
为了能够将目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息，需要通过作业机械的各个作业部件的运动实现。因此，需要确定该变化量对应的作业机械的每个作业部件的动作量。
步骤203，生成与动作量对应的第二控制信号。
其中，一个动作量对应至少一个第二控制信号。
具体的，在确定每个作业部件的动作量之后，生成与动作量对应的第二控制信号。
例如，将目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息，需要铲斗、斗杆、动臂和回转机构的运动来实现。因此需要确定铲斗的动作量，将其定义为第一动作量；需要确定斗杆的动作量，将其定义为第二动作量；需要确定动臂的动作量，将其定义为第三动作量；需要确定回转机构的动作量，将其定义为第四动作量。
与之对应的，与第一动作量对应的第二控制信号定义为第一控制子信号；与第二动作量对应的第二控制信号定义为第二控制子信号；与第三动作量对应的第二控制信号定义为第三控制子信号；与第四动作量对应的第二控制信号定义为第四控制子信号，即，第二控制信号包括：第一控制子信号、第二控制子信号、第三控制子信号和第四控制子信号中的任一项或多项。
当然，将目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息，并不一定需要铲斗、斗杆、动臂和回转机构均运动，可能仅需要其中一项、两项或三项运动便可以实现，上面仅为举例说明。
步骤204，利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
具体的，作业部件的运动是由于驱动机构的运动实现的，因此需要驱动驱动机构作业，实现作业部件作业，最终实现目标位置的线性运动。
具体的，铲斗对应铲斗电磁阀，铲斗电磁阀对应铲斗油缸；动臂对应动臂电磁阀，动臂电磁阀对应动臂油缸；斗杆对应斗杆电磁阀，斗杆电磁阀对应斗杆油缸；回转机构对应回转机构电磁阀，回转机构电磁阀对应回转机构油缸或马达。
具体的，第二控制信号通过控制电磁阀，来驱动油缸动作，进而实现作业部件作业。其中，驱动机构包括油缸，油缸包括上述的铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸和回转机构油缸等。
一个具体实施例中，利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业的具体实现如下所示：
针对每个第二控制信号，执行以下控制过程：
确定第二控制信号对应的驱动机构的当前工作量和供应工作量，以及确定作业部件的动作量对应的需求工作量；基于当前工作量、供应工作量、需求工作量和预设的运动控制逻辑，控制驱动机构作业；其中，运动控制逻辑，用于指示驱动机构基于当前工作量和供应工作量，完成需求工作量的控制方式。
具体的，当前工作量包括：当前时刻油缸中的油杆的位置，供应工作量包括：该油缸能够提供的油缸的可移动距离，需求工作量包括：需要油杆移动的距离，运动控制逻辑包括：单位时间内油杆的移动速度。其中，单位时间内油杆的运动速度并不是一成不变的，根据作业机械的作业状态，不同时间段内的运动速度不同。
具体的，通过PID控制，控制电磁阀，实现驱动机构的作业。判断供应工作量是否大于需求工作量，若是，按照运动控制逻辑控制油杆移动需求工作量对应的距离即可；否则，按照运动控制逻辑控制油杆移动到油缸底部即可。
一个具体实施例中，由于液压系统的非线性工作机制，利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业之后，可能出现无法达到线性控制的结果。因此，需要实时获取目标位置的姿态信息，即，获取目标位置的实时姿态信息；基于实时姿态信息，判断目标位置是否按照线性运动参数运动；在判定目标位置未按照线性运动参数运动时，调整目标位置的实时姿态信息。
具体的，基于实时姿态信息，判断目标位置是否按照运动方向运动，若是，则无需任何操作，继续控制目标位置的运动即可，否则，要将目标位置调整至运动方向对应的位置，以实现目标位置的线性运动。
一个具体实施例中，调整目标位置的实时姿态信息的具体实现如下所示：
确定目标位置相对于线性运动参数的偏离信息；获取与偏离信息对应的第三控制信号；基于第三控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
其中，将运动方向对应的位置定义为原定位置，即，目标位置运动应该所处的位置。
其中，第三控制信号为电控比例手柄信号。
具体的，确定目标位置相对于运动方向所在方向中原定位置的偏离信息；获取将目标位置从当前位置运动回原定位置对应的第三控制信号。解析第三控制信号，确定目标位置从当前位置运动回原定位置的修正变化量；基于修正变化量，确定作业机械的每个作业部件的修正动作量，生成与修正动作量对应的第四控制信号；基于第四控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置从当前位置运动回原定位置。
其中，具体的实现技术手段可参照步骤202-步骤204的相关描述。
下面，通过图6以挖掘机为例对本申请的作业机械的控制方法进行具体说明：
步骤601，判断当前时刻是否为线性控制模式，若是，执行步骤602，否则，执行步骤603。
步骤602，获取挖掘机的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号。
步骤603，确定当前时刻为传统控制模式。
其中，传统控制模式为利用旋转控制方式控制挖掘机的模式。
步骤604，解析第一控制信号为具体的线性运动参数。
步骤605，获取动臂实时角度、铲斗实时角度、斗杆实时角度和回转实时角度，并根据目标位置的当前姿态信息和线性动作参数，确定动臂、铲斗、斗杆和回转机构的动作量。
步骤606，确定与动作量对应的每个油缸的目标位移值，结合挖掘机当前的作业状态，利用PID控制电磁阀以控制油缸动作。
其中，目标位移值和需求工作量对应。
具体的，将第二控制信号输出至电控主阀和主泵，实现利用控制电磁阀以控制油缸动作的目的。
步骤607，通过闭环反馈装置，计算得到目标位置的实际动作与目标动作的偏离信息。
其中，实际动作为目标位置运动的实际动作信息，目标动作为线性运动参数对应的目标位置的运动信息。
步骤608，基于偏离信息，重新计算控制挖掘机的各油缸动作和各电磁阀动作对应的第三控制信号，进行反馈调节和修正，以使目标位置完成线性运动。
具体的，该过程为循环过程，持续监测操作手的输入或者退出线性控制模式。
具体的，由于液压系统为非线性运行装置，可能出现油缸位置控制不够准确的情况，而无法实现线性运动的目的，因此通过闭环反馈信息(步骤602的当前姿态信息)，控制器计算出实际动作与目标动作的偏离信息，以进行修正，实现目标位置的线性运动。
本发明提供的作业机械的控制方法，通过获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件，可见，本发明利用指示目标位置线性运动的第一控制信号，实现了作业机械的线性控制方式，操作简单，另外线性控制方式，仅需考虑线性相关运动参数，运动参数量较少，逻辑简单，开发速度快，能够有效的节省时间成本和人工成本。
进而，基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号，可见，本发明能够自动解析第一控制信号，得到每个驱动机构对应的第二控制信号；最后，利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动，可见，本发明利用线性控制方式控制作业机械，操作简单，能够适用于各类的操作手，进而有效的提升了作业效率。
本发明实施例还提供了一种作业机械的控制系统，下文描述的作业机械的控制系统与上文描述的作业机械的控制方法可相互参照，重复之处，不再赘述，如图7所示，该系统包括：操作模式选择输入模块701、姿态传感器702、电控操作手柄703、控制器704、电控主阀705和油缸706，其中，操作模式选择输入模块701、姿态传感器702、电控操作手柄703分别与控制器704通信连接，控制器704与电控主阀705连接，电控主阀705和油缸706连接。
操作模式选择输入模块701，用于提供线性控制模式；
电控操作手柄703，用于生成第一控制信号；
姿态传感器702，用于采集作业部件的角度信息，即，作业机械的姿态信息，通过建立直角坐标系确定目标位置的姿态信息；
控制器704，用于执行步骤201-步骤204描述的作业机械的控制方法；
电控主阀705，用于获取控制器704生成的第二控制信号，驱动油缸706运动，实现目标位置的线性运动。
下面对本发明提供的作业机械的控制装置进行描述，下文描述的作业机械的控制装置与上文描述的作业机械的控制方法可相互对应参照，重复之处，不再赘述，如图8所示，该装置包括：
获取模块801，用于获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件；
确定模块802，用于基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；
生成模块803，用于生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号；
控制模块804，用于利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
一个具体实施例中，确定模块802，具体用于解析第一控制信号，得到目标位置的线性运动参数；基于第一控制信号的持续时长和线性运动参数，确定目标位置从当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量；基于变化量，确定作业机械的每个作业部件的动作量。
一个具体实施例中，控制模块804，还用于获取目标位置的实时姿态信息；基于实时姿态信息，判断目标位置是否按照线性运动参数运动；在判定目标位置未按照线性运动参数运动时，调整目标位置的实时姿态信息。
一个具体实施例中，控制模块804，还用于确定目标位置相对于线性运动参数的偏离信息；获取与偏离信息对应的第三控制信号；基于第三控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
一个具体实施例中，控制模块804，具体用于针对每个第二控制信号，执行以下控制过程：确定第二控制信号对应的驱动机构的当前工作量和供应工作量，以及确定作业部件的动作量对应的需求工作量；基于当前工作量、供应工作量、需求工作量和预设的运动控制逻辑，控制驱动机构作业；其中，运动控制逻辑，用于指示驱动机构基于当前工作量和供应工作量，完成需求工作量的控制方式。
一个具体实施例中，获取模块801，还用于获取目标位置；确定与目标位置对应的线性作业模式；其中，线性作业模式用于指示第一控制信号表征目标位置线性运动。
一个具体实施例中，作业部件包括铲斗和斗杆；目标位置包括：铲斗与斗杆连接处的铲斗铰点；线性作业模式包括：第一作业模式；获取模块801，还用于确定与铰点对应的第一作业模式；其中，第一作业模式用于指示第一控制信号表征铰点线性运动。
一个具体实施例中，作业部件包括铲斗和斗杆；目标位置包括：铲斗与斗杆连接处的铲斗铰点以及铲斗的齿尖；线性作业模式包括：第二作业模式；获取模块801，还用于确定与铰点对应的第二作业模式；其中，第二作业模式用于指示第一控制信号表征铰点和铲斗齿尖同时线性运动，且，铰点和齿尖相对位置不变。
一个具体实施例中，获取模块801，具体用于获取每个作业部件的角度信息；基于角度信息，确定目标位置的当前姿态信息。
本发明实施例还提供了一种作业机械，包括：作业机械本体和控制器，控制器用于实现如上述任意实施例描述的作业机械的控制方法。
其中，作业机械包括挖掘机、装载机和起重机等。
其中，挖掘机包括液压作业机械、电力驱动作业机械和内燃机驱动作业机械等。
例如，作业机械为装载机时目标位置可以为装载机的铲斗齿尖的位置和/或铲斗与连杆机构连接的位置。
例如，作业机械为起重机时，目标位置可以为吊钩中的任意位置和/或吊钩与缆绳连接的位置。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)901、通信接口(Communications Interface)902、存储器(memory)903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信。处理器901可以调用存储器903中的逻辑指令，以执行作业机械的控制方法，该方法包括：获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件；基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号；利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
此外，上述的存储器903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所提供的作业机械的控制方法，该方法包括：获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件；基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号；利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
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上述各实施例提供的作业机械的控制方法，该方法包括：获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，第一控制信号用于指示目标位置线性运动，目标位置属于作业机械的作业部件；基于当前姿态信息和第一控制信号，确定作业机械的每个作业部件的动作量；生成与动作量对应的第二控制信号，一个动作量对应至少一个第二控制信号；利用第二控制信号，控制每个与作业部件对应的驱动机构作业，实现目标位置的线性运动。
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 (11)
1.一种作业机械的控制方法，其特征在于，包括：
基于接收的线性控制指令，确定所述作业机械进入线性控制模式；
获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述目标位置线性运动，所述目标位置属于所述作业机械的作业部件；
基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量；
生成与所述动作量对应的第二控制信号，一个所述动作量对应至少一个所述第二控制信号；
利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动；
所述基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量，包括：
解析所述第一控制信号，得到所述目标位置的线性运动参数，所述线性运动参数包括目标位置的运动方向和运动速度；
基于所述第一控制信号的持续时长和所述线性运动参数，确定所述目标位置从所述当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量；
基于所述变化量，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量。
2.根据权利要求1所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业之后，还包括：
获取所述目标位置的实时姿态信息；
基于所述实时姿态信息，判断所述目标位置是否按照所述线性运动参数运动；
在判定所述目标位置未按照所述线性运动参数运动时，调整所述目标位置的实时姿态信息。
3.根据权利要求2所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述调整所述目标位置的实时姿态信息，包括：
确定所述目标位置相对于所述线性运动参数的偏离信息；
获取与所述偏离信息对应的第三控制信号；
基于所述第三控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，包括：
针对每个所述第二控制信号，执行以下控制过程：
确定所述第二控制信号对应的驱动机构的当前工作量和供应工作量，以及确定所述作业部件的所述动作量对应的需求工作量；
基于所述当前工作量、所述供应工作量、所述需求工作量和预设的运动控制逻辑，控制所述驱动机构作业；
其中，所述运动控制逻辑，用于指示所述驱动机构基于所述当前工作量和所述供应工作量，完成所述需求工作量的控制方式。
5.根据权利要求1-3任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号之前，还包括：
获取所述目标位置；
确定与所述目标位置对应的线性作业模式；
其中，所述线性作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述目标位置线性运动。
6.根据权利要求5所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述作业部件包括铲斗和斗杆；
所述目标位置包括：所述铲斗与所述斗杆连接处的铲斗铰点；
所述线性作业模式包括：第一作业模式；
所述确定与所述目标位置对应的线性作业模式，包括：
确定与所述铰点对应的所述第一作业模式；
其中，所述第一作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述铰点线性运动。
7.根据权利要求5所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述作业部件包括铲斗和斗杆；
所述目标位置包括：所述铲斗与所述斗杆连接处的铲斗铰点以及所述铲斗的齿尖；
所述线性作业模式包括：第二作业模式；
所述确定与所述目标位置对应的线性作业模式，包括：
确定与所述铰点对应的所述第二作业模式；
其中，所述第二作业模式用于指示所述第一控制信号表征所述铰点和所述铲斗齿尖同时线性运动，且，所述铰点和所述齿尖相对位置不变。
8.根据权利要求1-3任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，所述获取作业机械的目标位置的当前姿态信息，包括：
获取每个所述作业部件的角度信息；
基于所述角度信息，确定所述目标位置的所述当前姿态信息。
9.一种作业机械的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于基于接收的线性控制指令，确定所述作业机械进入线性控制模式，获取作业机械的目标位置的当前姿态信息和第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述目标位置线性运动，所述目标位置属于所述作业机械的作业部件；
确定模块，用于基于所述当前姿态信息和所述第一控制信号，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量，包括：
解析所述第一控制信号，得到所述目标位置的线性运动参数，所述线性运动参数包括目标位置的运动方向和运动速度；
基于所述第一控制信号的持续时长和所述线性运动参数，确定所述目标位置从所述当前姿态信息运动至目标姿态信息的变化量；
基于所述变化量，确定所述作业机械的每个所述作业部件的动作量；
生成模块，用于生成与所述动作量对应的第二控制信号，一个所述动作量对应至少一个所述第二控制信号；
控制模块，用于利用所述第二控制信号，控制每个与所述作业部件对应的驱动机构作业，实现所述目标位置的线性运动。
10.一种电子设备，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8任一项所述的作业机械的控制方法。
11.一种作业机械，其特征在于，包括：作业机械本体和控制器，所述控制器用于实现如权利要求1至8任一项所述的作业机械的控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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