[發(fā)明專利]一種智能挖掘施工機(jī)器人及工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111116960.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113684877A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冰;何心;徐武彬;顧同成;惠翔禹;李錚;黃龍;蘇來(lái)博;楊宇恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E02F3/28
• 分類號(hào): E02F3/28;E02F3/36;E02F3/38;E02F3/42;E02F3/40;E02F9/04;E02F9/12;E02F9/26;E02F9/00;E02F9/22;E02F9/20
• 代理公司: 北京睿智保誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 孫盟盟

1.一種智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，包括電液挖掘機(jī)、挖掘機(jī)姿態(tài)測(cè)量單元、遠(yuǎn)程通信與定位單元以及控制單元；

所述挖掘機(jī)姿態(tài)測(cè)量單元安裝在所述電液挖掘機(jī)上，與所述控制單元連接，用于所述電液挖掘機(jī)的工作姿態(tài)監(jiān)測(cè)與測(cè)量，并將監(jiān)測(cè)與測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給所述控制單元；

所述遠(yuǎn)程通信與定位單元安裝在所述電液挖掘機(jī)上，與所述控制單元連接，用于所述電液挖掘機(jī)的定位，并負(fù)責(zé)所述控制單元與遠(yuǎn)程控制臺(tái)的通訊連接；

所述控制單元安裝在所述電液挖掘機(jī)上，用于接收所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)的控制指令以及所述挖掘機(jī)姿態(tài)測(cè)量單元的監(jiān)測(cè)與測(cè)量結(jié)果控制所述電液挖掘機(jī)的自主行走與自主作業(yè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，所述電液挖掘機(jī)包括動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、履帶行走底盤(pán)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與所述履帶行走底盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述鏟斗與所述斗桿的第一端鉸接，所述斗桿的第二端與所述動(dòng)臂的第一端鉸接，所述動(dòng)臂的第二端與固定在所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的固定座鉸接；所述鏟斗油缸的驅(qū)動(dòng)端與所述鏟斗鉸接，所述鏟斗油缸的固定端與所述斗桿靠近第二端端部位置鉸接，所述鏟斗油缸用于驅(qū)動(dòng)改變所述鏟斗與所述斗桿之間的相對(duì)角度；所述斗桿油缸的驅(qū)動(dòng)端與所述斗桿的第二端鉸接，所述斗桿油缸的固定端與所述動(dòng)臂的非端部位置鉸接，所述斗桿油缸用于驅(qū)動(dòng)改變所述斗桿與所述動(dòng)臂之間的相對(duì)角度；所述動(dòng)臂油缸的驅(qū)動(dòng)端與所述動(dòng)臂的非端部位置鉸接，所述動(dòng)臂油缸的固定端與所述固定座鉸接，所述動(dòng)臂油缸用于驅(qū)動(dòng)改變所述動(dòng)臂與所述固定座之間的相對(duì)角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，所述電液挖掘機(jī)還包括安裝在所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的直流電動(dòng)液壓動(dòng)力組、電磁換向閥組和電池，所述直流電動(dòng)液壓動(dòng)力組通過(guò)所述電磁換向閥組與所述鏟斗油缸、所述斗桿油缸和所述動(dòng)臂油缸連接，所述電池與所述直流電動(dòng)液壓動(dòng)力組、所述電磁換向閥組電連接，用于所述直流電動(dòng)液壓動(dòng)力組和所述電磁換向閥組的供電。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，所述遠(yuǎn)程通信與定位單元包括安裝在所述電液挖掘機(jī)的機(jī)載WiFi通信模塊、UWB超帶寬定位模塊，以及多個(gè)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)的固定位UWB超帶寬定位基站，所述控制單元、所述機(jī)載WiFi通信模塊、所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)與遠(yuǎn)端WiFi通信模塊構(gòu)成整個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的WIFI局域通信網(wǎng)絡(luò)，用于傳輸挖掘機(jī)器人的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并發(fā)送指令；所述UWB超帶寬定位模塊接收多個(gè)固定位UWB超帶寬定位基站所發(fā)送的信號(hào)，并構(gòu)成定位網(wǎng)絡(luò)，以使所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)獲取挖掘機(jī)器人的相對(duì)地圖坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，所述挖掘機(jī)姿態(tài)測(cè)量單元包括機(jī)載攝像頭、鏟斗油缸位置傳感器、斗桿油缸位置傳感器、動(dòng)臂油缸位置傳感器，以及安裝所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)頂部的工作臺(tái)慣導(dǎo)與陀螺儀模塊，所述鏟斗油缸位置傳感器、斗桿油缸位置傳感器、動(dòng)臂油缸位置傳感器分別對(duì)應(yīng)固定安裝在所述鏟斗油缸、所述斗桿油缸和所述動(dòng)臂油缸上，用于監(jiān)測(cè)所述鏟斗油缸、所述斗桿油缸和所述動(dòng)臂油缸的長(zhǎng)度變化量；所述機(jī)載攝像頭安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)頂部的固定位置；所述機(jī)載攝像頭用于測(cè)量周?chē)鷪?chǎng)景信息，建立作業(yè)場(chǎng)地地圖，并根據(jù)導(dǎo)航地圖規(guī)劃行走路徑；所述工作臺(tái)慣導(dǎo)與陀螺儀模塊用于監(jiān)測(cè)所述挖掘機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和狀態(tài)變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能挖掘施工機(jī)器人，其特征在于，所述控制單元包括安裝所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工控機(jī)以及設(shè)置在安裝所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)頂部的機(jī)載人機(jī)交互界面，所述工控機(jī)包括主控制器、串口通信總線、電磁閥控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器和直流電機(jī)控制器，所述主控制器、串口通信總線、電磁閥控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器和直流電機(jī)控制器構(gòu)成挖掘機(jī)器人的行走與作業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)挖掘施工機(jī)器人的自主行走與自主作業(yè)；所述機(jī)載人機(jī)交互界面用于所述主控制器的控制指令輸入。