[发明专利]一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法

说明书

本发明涉及装载机无人驾驶技术领域，具体是一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法，包括以下步骤：标定装载机的滑转阈值，将滑转阈值应用于装载机的控制系统得到相关设定值；监测系统监测物料堆的状态、装载机的状态及相关位置参数；控制系统控制装载机运动进行物料的铲装，根据监测系统的监测数据判断铲斗的载荷，并调整铲斗的姿态，修正滑转阈值后继续铲装以触发运输指令；当铲斗的载荷使装载机触发运输指令后，控制系统控制装载机后退并转移物料。本发明的有益效果是：可实现在不同环境中对同种类物料的自主铲装作业，有效提高作业效率；并能根据装载机与环境的状态进行铲掘作业的动态控制，及时响应意外情况。

技术领域

本发明涉及装载机无人驾驶技术领域，具体是一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法。

背景技术

轮式装载机是集物料铲、装、运、挖等功能为一体的工程机械，由于它的这些功能，现如今轮式装载机的使用越来越广泛，在各类工程施工中都扮演着十分重要的角色。装载机更多的被应用在铲装作业中，铲装作业多为循环作业，通过重复的“铲装-运输-卸载”循环将煤、沙、土等散状物料转移到其他指定位置。开展装载机无人驾驶技术研究在降低驾驶员劳动强度，减少作业事故和提高作业效率等方面具有重要意义。

现有研究成果中实现装载机的自动铲装主要有两种方式：一种为复现驾驶员铲装动作的方法，首先由驾驶员操作装载机进行物料铲装，控制系统录制驾驶员操作下的装载机动作，而后反复进行回放，以此达到自动铲装的目的；另一种方法为在装载机控制系统中存储多种铲装轨迹，在每次作业之前，驾驶员输入物料的种类等信息，装载机依据此信息选择相应的工作模式，进行自动铲装。

上述铲装方式都是以固定的动作来进行铲装作业，而当物料属性发生改变时，以这种方式进行作业将无法得到良好效果。对于以铲装轨迹作为对象的控制方法来说，由于作业环境的变化以及这种变化的随机性，如何实现控制的准确性与实时性也是一个很大的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法，包括以下步骤：

标定装载机的滑转阈值，将滑转阈值应用于装载机的控制系统得到相关设定值；

监测系统监测物料堆的状态、装载机的状态及相关位置参数；

控制系统控制装载机运动进行物料的铲装，根据监测系统的监测数据判断铲斗的载荷，并调整铲斗的姿态，修正滑转阈值后继续铲装以触发运输指令；

当铲斗的载荷使装载机触发运输指令后，控制系统控制装载机后退并转移物料。

作为本发明进一步的方案：所述监测系统包括双目立体相机和激光雷达，所述双目立体相机和激光雷达分别安装在装载机的驾驶室顶部，用于监测和采集物料堆的状态、装载机的状态及相关位置参数。

作为本发明再进一步的方案：所述滑转阈值的标定包括以下步骤：控制系统控制装载机驶向物料堆；当车轮发生滑转时制动，记录发生滑转瞬间的相关信息；根据相关信息得到滑转阈值。

作为本发明再进一步的方案：所述调整铲斗的姿态包括：通过动臂油缸驱动动臂举升铲斗；通过转斗油缸调节铲斗的转动角度。

作为本发明再进一步的方案：通过所述监测系统监测物料铲装时的动臂油缸的压力，防止动臂油缸失速。

作为本发明再进一步的方案：若动臂油缸的压力接近压力阈值，控制系统控制转斗油缸进行转斗动作，以降低动臂油缸的压力。