[发明专利]一种轮式装载机铲装作业轨迹采集方法和系统

说明书

一种轮式装载机铲装作业轨迹采集方法和系统，包括如下步骤：1)根据装载机工作装置的反转六连机构设置坐标系及各个铰接点坐标，根据装载机工作装置固定设计参数设置相对坐标；2)实时采集举升油缸位移、转斗油缸位移及车速大小和空间方位；3)将采集得到的数据预处理，并通过从初始位置装载机中心到铲斗齿尖的D‑H坐标系总变换矩阵，计算并显示出实时装载机工作装置的作业轨迹。本发明基于运动学原理计算装载机的实时作业轨迹；采集装置数据传输高效、实时，该采集方法及装置经过实车测试，可靠性高，数据稳定性良好。保证了装载机作业时作业轨迹的有效性，为装载机未来自主作业提供了稳定可靠的数据支持。

技术领域

本发明涉及轮式装载机领域，特别是指一种轮式装载机铲装作业轨迹采集方法和系统。

背景技术

装载机在人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术以及混合动力、新能源等推动下，未来将会向高效、节能、自主化、智能化的方向发展。新一代工程机械需要实现单机智能化操作和自主控制，而作业轨迹作为自主作业的关键研究点，通过自主控制工作轨迹达到提高装载机在项目上的工作效率以及降低能耗的目的。因此，作业轨迹对于装载机提升能耗以及作业效率至关重要，而作业轨迹则是实现装载机自主作业、智能化的前提。

实现装载机的作业轨迹采集对未来实现装载机的自主作业非常关键，而现有的其他专利，对于装载机作业轨迹的采集方法研究还很欠缺，大多研究并非针对采集环节而是对于采集之后的作业轨迹的匹配和控制作了方法论述。例如：中国发明申请CN201180030686.3提出一种建筑机械的作业轨迹控制装置及其方法,主要描述作业轨迹通过重力补偿从而控制的工作方法：在选择自动作业时，能够在选择时刻，以最适当的作业轨迹来进行自动作业；以及在选择播放以追踪示教轨迹时，对作业开始点和轨迹追踪进行控制，以补偿位置误差，对由作业装置的姿势变化引起的重力进行补偿而实现位置误差的最小化。

中国发明申请CN202010984698.0提出了一种装载机最佳铲装轨迹匹配方法,主要描述通过现有装载机姿态与数据库作业轨迹进行对比，匹配最优轨迹曲线并选择驱动方式的工作方法：：S1：建立物料最佳铲装轨迹数据库：以最小作业阻力为目标，得到待处理物料的最佳作业轨迹曲线，同时存储到物料最佳铲装轨迹数据库中；S2：铲斗姿态判断：获取装载机铲斗的运动姿态轨迹曲线，根据所述步骤S1得到的最佳作业轨迹曲线判断所述装载机铲斗底部的姿态；S3：动力分配：根据所述步骤S3得到的所述装载机铲斗底部的姿态选择驱动方式；S4：判断装载机的铲斗与其它构件是否发生干涉，完成铲装作业；本发明具有精确度高、成本低的优点。

可知，现有的研究跳过了对作业轨迹采集环节研究匹配和控制，针对作业轨迹的采集研究较少。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中缺少针对作业轨迹的采集的缺陷，提出一种轮式装载机铲装作业轨迹采集方法和系统，基于D-H坐标系分析法对装载机的运行学进行分析，探究作业轨迹关键采集参数，实现装载机工作时作业轨迹的实时获取。

本发明采用如下技术方案：

一种轮式装载机铲装作业轨迹采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据装载机工作装置的反转六连机构设置坐标系及各个铰接点坐标，根据装载机工作装置固定设计参数设置相对坐标；

2)实时采集举升油缸位移、转斗油缸位移及车速大小和空间方位；

3)将采集得到的数据预处理，并通过从初始位置装载机中心到铲斗齿尖的D-H坐标系总变换矩阵，计算并显示出实时装载机工作装置的作业轨迹。