[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

说明书

本发明提供了一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统及轨迹规划方法，包括上位机、下位机、伸缩量传感器、压力传感器、驱动装置和无线传输模块。通过传感器采集动臂、斗杆、铲斗三组液压缸的长度传至上位机计算后得出液压挖掘机实时位姿，在上位机上以二维图像形式体现。在水平面和坡面挖掘工况下规划铲斗齿尖轨迹，经上位机计算后转换为三组油缸的实时长度和压力，通过与实际油缸长度和压力比较后发出控制信号，实现反铲液压挖掘机水平面或坡面的自动挖掘。该系统无需设计专用机型，可在任意机型上加装，可有效提高坡面挖掘和平整场地时的施工效率和质量、简化操作并降低施工成本。

技术领域

本发明涉及液压挖掘机水平面和坡面挖掘工况下的轨迹规划及远程智能控制系统领域，更具体而言，涉及一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统及轨迹规划方法。

背景技术

液压挖掘机作为一种用途广泛的工程机械，在各种施工领域起着不可替代的作用。现有液压挖掘机的操作主要还是人工操作，操作者要达到一定的熟练程度才能够较好的协调配合完成作业，施工质量和效率也因人而异，甚至有些工作环境会对人体造成伤害，不适合人现场作业。诸多因素均会影响挖掘机的施工效率和施工精度，因此研发一种高效率、高精度、智能化、人性化的液压挖掘机成为越来越多用户的迫切需求。

运用液压挖掘机进行平整场地、坡面挖掘及修坡作业是液压挖掘机的重要作业工况之一，也是体现驾驶员操作水平及整机性能的重要指标之一。然而，就目前国内外的技术水平，运用液压挖掘机进行平面作业时需要驾驶员同时操作动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸，其作业效果即挖掘后场地或坡面的平整程度主要依赖于驾驶员的操作技能和熟练程度，同时还与挖掘机的控制精度有很大关系。这不仅影响作业效果和效率，还容易造成驾驶员的疲劳，同时也会影响整机的使用寿命和安全性。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种在水平面及设定角度坡面挖掘工况下可自动规划轨迹并且可远程遥控的反铲液压挖掘机轨迹控制系统及轨迹规划方法，本系统可完成水平面及设定角度坡面挖掘工况下的挖掘机工作装置轨迹规划、远程遥控及实时显示工作装置位姿，在提高了作业效率和作业精度的同时减轻驾驶员的操作疲劳程度。

一种反铲液压挖掘机轨迹控制系统，包括上位机、下位机、伸缩量传感器、压力传感器和驱动装置；

所述上位机用于挖掘机轨迹规划并将其转换为油缸期望长度和压力实时传输至下位机、挖掘机位姿实时显示、接收伸缩量传感器实时油缸长度信息和压力传感器实时油缸压力信息；

所述下位机用于接收上位机传来的信号并控制驱动装置动作；

所述伸缩量传感器采用激光测距传感器，分别安装在动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸上，用于检测动臂、斗杆和铲斗的液压油缸实时长度，并将油缸长度值实时传到上位机；

所述压力传感器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。

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进行无线传输。所述无线传输模块分别与上位机、下位机、伸缩量传感器、压力传感器电性连接，所述无线传输模块设置为多个。

所述激光测距传感器包括激光发射及接收器和反射块，所述激光发射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；所述反射块用于反射激光束。