[发明专利]一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统及轨迹规划方法

权利要求书

1.一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：包括上位机(1)、下位机(2)、伸缩量传感器(3)、压力传感器(4)和驱动装置(5)；

所述上位机(1)用于挖掘机轨迹规划并将其转换为油缸期望长度值和压力值实时传输至下位机(2)、挖掘机位姿实时显示、接收伸缩量传感器(3)实时油缸长度信息和压力传感器(4)实时油缸压力信息；

所述下位机(2)用于接收上位机(1)传来的信号并控制驱动装置(5)动作；

所述伸缩量传感器(3)采用激光测距传感器，分别安装在动臂油缸(6)、斗杆油缸(7)、铲斗油缸(8)上，用于检测动臂油缸(6)、斗杆油缸(7)和铲斗油缸(8)实时长度，并将油缸长度值实时传到上位机(1)；

所述压力传感器(4)用来监测油缸两腔的压力，并将油缸压力值实时传到上位机；

所述驱动装置(5)采用电液比例阀，通过控制电液比例阀的开口大小及方向来控制工作装置液压缸的伸缩长度、所需压力和流量。

2.根据权利要求1所述的一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：所述上位机、下位机、伸缩量传感器、压力传感器间信号传输均通过无线传输模块(9)进行无线传输。

3.根据权利要求1所述的一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：所述激光测距传感器包括激光发射及接收器(10)和反射块(11)，所述激光发射及接收器(10)用于发出激光信号至反射块并接收反射块的反射激光信号，并将接收的反射激光信号与发射的激光信号进行比较并换算为发射点距反射点的距离；所述反射块(11)用于反射激光束。

4.根据权利要求3所述的一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：所述激光发射及接收器(10)安装于油缸缸筒中间段外侧，所述反射块(11)安装于活塞杆远离油缸端端头部；则任意时刻油缸长度：l＝l_min+s-s_min，式中l_min为油缸最短长度；s为激光发射及接收器(10)和反射块(11)之间的距离；s_min为油缸最短长度时对应的激光发射及接收器(10)和反射块(11)之间的距离。

5.根据权利要求3所述的一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：所述激光测距传感器的激光发射及接收器(10)及反射块(11)上设置有保护罩(12)，所述保护罩随液压缸伸缩而伸缩。

6.根据权利要求1所述的一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，其特征在于：所述压力传感器安装于主控制阀组上对应的油缸的进出油路上。

7.一种反铲液压挖掘机轨迹规划方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、将反铲液压挖掘机参数导入上位机(1)，上位机(1)绘制挖掘机包络图，同时实时显示其包络图；

S2、在上位机(1)中输入反铲液压挖掘机挖掘参数，包括挖掘层数、分层厚度、平面倾角、挖掘长度、取点间距、铲斗斗底后角参数；

S3、通过伸缩量传感器(3)分别检测动臂油缸(6)、斗杆油缸(7)、铲斗油缸(8)长度，并将长度参数传输到上位机(1)；压力传感器(4)分别检测动臂油缸(6)、斗杆油缸(7)、铲斗油缸(8)油缸两腔的压力，并将压力参数传输到上位机(1)；

S4、上位机(1)将S3中数据分析计算后以二维图像的形式显示挖掘机工作装置位姿；

S5、上位机(1)根据S2与S3中参数比对计算挖掘轨迹，将挖掘轨迹转换为动臂油缸(6)、铲斗油缸(7)、斗杆油缸(8)的长度，通过与实际油缸长度比较确定三组油缸伸缩量，经无线传输模块(9)将命令传到下位机(2)，下位机(2)通过控制驱动装置(5)进而控制挖掘机工作装置动作；

S6、挖掘机开始挖掘，伸缩量传感器(3)收集动臂油缸(6)、斗杆油缸(7)、铲斗油缸(8)瞬时长度并将其实时传输至上位机(1)，上位机(1)根据实时数据确定油缸伸缩量，并以二维图像的形式实时显示挖掘机位姿。