[发明专利]轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统的控制方法，包括：控制支腿油缸，确定挖掘机移动距离L，控制4自由度工作装置动臂、斗杆、铲斗、伸缩臂共4个油缸，复合垂直直线运动，将车体撑起，计算每个控制节拍内工作装置油缸的位移量，计算每个控制节拍内行走马达的旋转角度，控制工作装置斗杆、伸缩臂油缸复合运动，横向、纵向姿态调整，消除横向、纵向误差，控制行走状态到工作状态转换；本控制方法在无人工干预的情况下，通过对轮腿复合式挖掘机的挖掘装置和底盘机构复合控制方式，实现轮腿复合式挖掘机的整机移位，以及变换位置后的姿态调整。

技术领域

本发明属于挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种轮腿复合式挖掘机连续移位挖掘作业过程中的自主移位控制系统的姿态调整控制方法。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，无人化装备已逐渐从实验室走向了战场，无人化工程机械已成为工程机械发展的一个重要方向。挖掘机作为一种结构、机构较为复杂的典型工程机械，其无人化技术具有一定代表性、示范性和可移植性。轮腿复合式挖掘机，因其越障能力强、可在大坡度上作业，而被广泛应用，主要用于工事构筑、道路抢修等场合。挖掘任务作业面一般纵向距离较长，远远超出挖掘机的作业范围，一个工位挖掘作业完毕后，需要挖掘机移动位置，到达下一个工位继续挖掘，移动位置后，需保证后续作业的作业面与前序作业面的衔接和方向一致性，同时要保证挖掘机的姿态满足作业平稳性和安全性要求，因此整车移位控制是挖掘机连续挖掘作业自主控制的关键环节。本发明的应用对象为轮腿复合式挖掘机，其挖掘装置结构如附图1所示，包括动臂、斗杆、伸缩臂、铲斗、液压系统。该挖掘机的轮腿复合式底盘为柔性底盘，其如附图2所示，包括前爪、前臂关节、前轮、前腿关机、前铰节、底座、后铰节、后腿关节、后轮毂和后轮。较普通挖掘机的刚性底盘，轮腿复合式底盘包括12个自由度，整车移位控制难度增大，急需一种自主移位控制系统及控制方法，实现挖掘机自主移位控制，为长作业面移位、连续挖掘作业自主控制奠定基础。

目前，以轮腿复合式挖掘机为控制对象，通过挖掘装置和底盘机构复合控制的方式，实现挖掘机自主移位控制，在国内尚属空白。在控制对象方面，目前国内挖掘机自主移位控制系统的控制对象主要是两类挖掘机：轮式底盘挖掘机和履带底盘挖掘机，基本为刚性底盘；在自主移位控制方式方面，目前的控制方法，主要是通过底盘行走机构控制前进或后退，实现挖掘机移位，通过工作装置和底盘协同实现自主移位控制的尚属空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统的控制方法，在无人工干预的情况下，实现轮腿复合式挖掘机的整机移位，以及变换位置后的姿态调整。

为实现上述发明的目的，本发明的技术方案是，包括以下步骤：

步骤一：控制支腿油缸，收起支腿，通过调整底盘各关节油缸，控制挖掘机底盘与地面处于平行状态，以保证挖掘机平稳；

步骤二：确定挖掘机移动距离L；

步骤三：控制4自由度工作装置动臂、斗杆、铲斗、伸缩臂共4个油缸，复合垂直直线运动，将车体撑起，使前轮离开地面，车体抬高距离为D，即前轮中心与地面距离为D；

步骤四：计算每个控制节拍内工作装置油缸的位移量，前轮抬高后，车体的移动主要靠工作装置油缸和行走马达配合，完成挖掘机移动控制，具体实现时，需要计算出每个控制节拍相关油缸的位移量，根据移动速度v、节拍周期T，计算出下一节拍挖掘机的位移量x，根据空间几何变换方法计算下一节拍斗杆和伸缩臂的目标位移量Dd和Ds，循环计算，依次得出斗杆和伸缩臂油缸后续节拍内的位移量，直至到达目标位置；

步骤五：计算每个控制节拍内行走马达的旋转角度，根据挖掘机位移量x，计算出行走马达每个节拍的旋转角度Rm，直至到达目标位置；

步骤六：以铲斗与地面的接触点为支点，控制工作装置斗杆、伸缩臂油缸复合运动，每个控制节拍斗杆和伸缩臂的位移量分别为Dd和Ds；同时控制行走马达旋转角度Rm，直至挖掘机移位到目标位置；