[發(fā)明專利]挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811618029.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109680740A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜良志;張奇;張濤;許曉焱;孫晶;王新超;史曉寧
• 申請（專利權(quán)）人: 山東臨工工程機(jī)械有限公司
• 主分類號: E02F3/43
• 分類號: E02F3/43;E02F9/26
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 杜家成

本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及控制方法，屬于工程機(jī)械控制系統(tǒng)領(lǐng)域。挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包括：分別安裝在動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的姿態(tài)傳感器，安裝在回轉(zhuǎn)支承上的回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)角傳感器，分別安裝在操縱手柄和主控閥之間各先導(dǎo)油路上用于控制驅(qū)動(dòng)主控閥的先導(dǎo)壓力傳感器、先導(dǎo)壓力電磁閥，控制器，各個(gè)傳感器與所述控制器輸入端連接，各個(gè)電磁閥與所述控制器控制端連接；同時(shí)本發(fā)明公開了挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)控制方法的具體工作流程。本發(fā)明提供的挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及控制方法，可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的自動(dòng)駕駛功能，從而替代駕駛員完成大部分重復(fù)性勞動(dòng)，為駕駛員贏得休息時(shí)間，保證工作效率和施工安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種工程機(jī)械的控制系統(tǒng)和控制方法，具體地說，尤其涉及一種挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

挖掘機(jī)是工程機(jī)械領(lǐng)域最主要的機(jī)型之一，能夠應(yīng)對各種工況，完成多種類型的施工要求。其中最主要的施工過程是：挖掘→動(dòng)臂提升+回轉(zhuǎn)→卸載→動(dòng)臂下降+回轉(zhuǎn)返回→挖掘，此過程循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)將物料從某個(gè)位置運(yùn)送到其它位置的目的。該工作循環(huán)，是挖掘機(jī)駕駛員通過不斷操縱左、右手柄實(shí)現(xiàn)的。因此，在長達(dá)數(shù)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，駕駛員都需要重復(fù)相同的操作而得不到休息，特別容易造成駕駛員疲勞，從而影響工作效率和施工安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的自動(dòng)駕駛功能的挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中駕駛員需要長時(shí)間重復(fù)相同的操作而容易造成駕駛員疲勞的缺陷。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，包括：

分別安裝在動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)支承上的動(dòng)臂姿態(tài)傳感器、斗桿姿態(tài)傳感器、鏟斗姿態(tài)傳感器、回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)角傳感器，

分別安裝在操縱手柄和主控閥之間各先導(dǎo)油路上的動(dòng)臂提升先導(dǎo)壓力傳感器、動(dòng)臂提升先導(dǎo)壓力電磁閥、動(dòng)臂下降先導(dǎo)壓力傳感器、動(dòng)臂下降先導(dǎo)壓力電磁閥，鏟斗外翻先導(dǎo)壓力傳感器、鏟斗外翻先導(dǎo)壓力電磁閥、鏟斗挖掘先導(dǎo)壓力傳感器、鏟斗挖掘先導(dǎo)壓力電磁閥、斗桿挖掘先導(dǎo)壓力傳感器、斗桿挖掘先導(dǎo)壓力電磁閥、斗桿外翻先導(dǎo)壓力傳感器、斗桿外翻先導(dǎo)壓力電磁閥、右回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力傳感器、右回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力電磁閥、左回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力傳感器、左回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力電磁閥，

控制器，上述各個(gè)傳感器與所述控制器輸入端連接，上述各個(gè)電磁閥與所述控制器控制端連接。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)臂姿態(tài)傳感器包括動(dòng)臂轉(zhuǎn)角傳感器和動(dòng)臂油缸位移傳感器。

進(jìn)一步的，所述斗桿姿態(tài)傳感器包括斗桿轉(zhuǎn)角傳感器和斗桿油缸位移傳感器。

進(jìn)一步的，所述鏟斗姿態(tài)傳感器包括鏟斗轉(zhuǎn)角傳感器3和鏟斗油缸位移傳感器。

本發(fā)明所述的挖掘機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的控制方法，包括以下工作步驟：

(1)駕駛員操作挖掘機(jī)正常施工，控制器實(shí)時(shí)采集動(dòng)臂、斗桿、鏟斗和回轉(zhuǎn)支撐的姿態(tài)，計(jì)算該工況下的平均挖掘深度、每循環(huán)挖掘偏移量和卸載偏移量；

(2)啟動(dòng)自動(dòng)駕駛功能，定義挖掘起點(diǎn)a和挖掘終點(diǎn)b，結(jié)合平均挖掘深度H形成挖掘范圍立體圍欄，定義卸載起點(diǎn)c和卸載終點(diǎn)d形成卸載范圍圍欄，同時(shí)確定挖掘初始姿態(tài)和終止姿態(tài)、卸載初始姿態(tài)和終止姿態(tài)；

(3)檢測動(dòng)臂姿態(tài)是否到達(dá)挖掘初始姿態(tài)，若動(dòng)臂實(shí)時(shí)姿態(tài)高于挖掘初始姿態(tài)，控制器輸出電流至動(dòng)臂下降先導(dǎo)壓力電磁閥驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂下降直至到達(dá)挖掘初始姿態(tài)，若動(dòng)臂實(shí)時(shí)姿態(tài)低于挖掘初始姿態(tài)，控制器輸出電流至動(dòng)臂提升先導(dǎo)壓力電磁閥驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂上升直至到達(dá)挖掘初始姿態(tài)；

(4)檢測斗桿姿態(tài)是否到達(dá)挖掘初始姿態(tài)，若斗桿實(shí)時(shí)姿態(tài)高于挖掘初始姿態(tài)，控制器輸出電流至斗桿挖掘先導(dǎo)壓力電磁閥驅(qū)動(dòng)斗桿挖掘直至到達(dá)挖掘初始姿態(tài)，若斗桿實(shí)時(shí)姿態(tài)低于挖掘初始姿態(tài)，控制器輸出電流至斗桿外翻先導(dǎo)壓力電磁閥驅(qū)動(dòng)斗桿外翻直至到達(dá)挖掘初始姿態(tài)；