[發(fā)明專利]一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111040247.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN113741462A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方毅;王國(guó)強(qiáng);郭廣勇;喬建強(qiáng);劉曉星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 深圳市洪荒之力專利代理有限公司 44541
• 代理人: 劉真

本發(fā)明適用于智能挖掘機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)和方法，包括：RTK接收機(jī)、定向天線、定位天線、基站、下位機(jī)PLC控制器和上位機(jī)計(jì)算機(jī)；所述RTK接收機(jī)與下位機(jī)PLC控制器通信連接，所述RTK接收機(jī)和下位機(jī)PLC控制器均安裝在電鏟上，所述定向天線和定位天線均與RTK接收機(jī)連接，所述下位機(jī)PLC控制器和上位機(jī)計(jì)算機(jī)連接。定向天線和定位天線接收衛(wèi)星的電磁波信號(hào)并轉(zhuǎn)成電流，之后對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大和變頻處理，RTK接收機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)放大和變頻處理的信號(hào)進(jìn)行跟蹤、處理和測(cè)量，獲取電鏟的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)信息、航向角信息、速度信息以及RTK的解狀態(tài)信息，基站接收衛(wèi)星信號(hào)，并將觀測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給接收機(jī)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能挖掘機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

大型礦用機(jī)械正鏟式挖掘機(jī)是指在露天固體資源開采中使用，單斗容量大于12立方米，集“挖掘”和“裝載”兩大職能的機(jī)械正鏟式挖掘機(jī)，其綜合性能決定著整個(gè)礦山的開采效率。由于全球露天固體資源年采量達(dá)幾十億噸，大型電鏟需求量巨大，未來(lái)十年約150臺(tái)，價(jià)值約200億，將拉動(dòng)相關(guān)投入3000億元。

目前我國(guó)大型電鏟的自主化設(shè)計(jì)制造成績(jī)掩蓋不了大型電鏟“缺核少智”的窘境。據(jù)了解，我國(guó)大型電鏟在智能化方面落后嚴(yán)重，較卡特彼勒等國(guó)際先進(jìn)水平相差10年以上。為了打破“引進(jìn)一代、消化一代、落后一代、再引進(jìn)”的窠臼，無(wú)人操作的大型電鏟的研究迫在眉睫。

在實(shí)現(xiàn)電鏟的自動(dòng)化挖掘過(guò)程中需要考慮到復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的重型履帶軌跡跟蹤。電鏟重型履帶行走裝置具有復(fù)雜的機(jī)電耦合特性和獨(dú)特的轉(zhuǎn)向行駛機(jī)理，在履帶行駛路徑規(guī)劃過(guò)程中忽略軌跡偏移必然會(huì)導(dǎo)致實(shí)際軌跡與規(guī)劃路徑的偏差。因此，如何提供一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)和方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)和方法，旨在解決在履帶行駛路徑規(guī)劃過(guò)程中因?yàn)檐壽E偏移導(dǎo)致實(shí)際軌跡與規(guī)劃路徑有偏差的問題。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大型智能電鏟的無(wú)人控制自適應(yīng)行走系統(tǒng)，包括：

RTK接收機(jī)、定向天線、定位天線、基站、下位機(jī)PLC控制器和上位機(jī)計(jì)算機(jī)；

所述RTK接收機(jī)與下位機(jī)PLC控制器通信連接，所述RTK接收機(jī)和下位機(jī)PLC控制器均安裝在電鏟上，所述定向天線和定位天線均與RTK接收機(jī)連接，所述下位機(jī)PLC控制器和上位機(jī)計(jì)算機(jī)連接，所述定向天線和定位天線間隔安裝在電鏟上，所述基站與RTK接收機(jī)連接；

所述定向天線和定位天線用于接收衛(wèi)星的電磁波信號(hào)并轉(zhuǎn)成電流，且所述定向天線和定位天線用于對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大和變頻處理，所述RTK接收機(jī)通過(guò)對(duì)放大和變頻處理的信號(hào)進(jìn)行跟蹤、處理和測(cè)量，進(jìn)而獲取電鏟的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)信息、航向角信息、速度信息以及RTK的解狀態(tài)信息，所述基站用于接收衛(wèi)星信號(hào)，且所述基站將接收的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給RTK接收機(jī)；

所述上位機(jī)計(jì)算機(jī)通過(guò)RTK接收機(jī)和下位機(jī)PLC控制器實(shí)時(shí)讀取電鏟的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)、航向角和速度，從而得到電鏟左右兩側(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，所述上位機(jī)計(jì)算機(jī)將電機(jī)轉(zhuǎn)速傳輸至下位機(jī)PLC控制器中，所述下位機(jī)PLC控制器用于控制電鏟自適應(yīng)行走。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的下位機(jī)PLC控制器包括信息讀取模塊和電機(jī)控制模塊，所述信息讀取模塊通過(guò)RTK接收機(jī)讀取電鏟當(dāng)前位置的實(shí)時(shí)坐標(biāo)信息、航向角和速度信息，所述電機(jī)控制模塊通過(guò)控制電鏟左右兩側(cè)履帶的運(yùn)動(dòng)對(duì)電鏟的行駛速度進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述上位機(jī)計(jì)算機(jī)包括信息處理模塊和自適應(yīng)模糊PID控制模塊；所述信息處理模塊用于讀取下位機(jī)PLC控制器中實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的信息并根據(jù)當(dāng)前的路徑軌跡計(jì)算成信息，且所述信息處理模塊將信息輸入自適應(yīng)模糊PID控制模塊中。