[发明专利]一种挖掘机进行自动修坡的施工方法

权利要求书

1.一种挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在挖掘机的控制系统内设定工作坡面坡度信息；

步骤2、修标准坡面；

步骤3、采集标准坡面的上边缘线、下边缘线；将上边缘线和下边缘线的延长线作为挖掘机下一工作循环的上工作线和下工作线，并结合图纸坡度信息计算出挖掘机铲斗的工作轨迹；

步骤4、采集标准坡度信息作为判断修坡是否工作完成的标准；

步骤5、挖掘机按照设定的工作轨迹开始自动修坡工作；

步骤6、采集挖掘机的吃土量信息以及斜坡固定点的距离判断是否完成修坡，若没有完成则回到步骤五继续工作，若完成则继续步骤七；

步骤7、挖掘机前进一个铲斗的宽度，进行下一个修坡循环，直至完成整个坡面的施工。

2.如权利要求1所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，步骤2中，采用人工修整的方式修标准坡面。

3.如权利要求1所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，在步骤3中，根据标准坡面上下边缘线的延长线推测下一工作循环中的上下边缘线；利用双目相机拍摄并处理上下边缘处的特征点，根据特征点拟合工作直线。

4.如权利要求3所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，针对以上获得的两条直线，采用平均的算法，获得最适合工况的上下精确边缘线；若两条边缘线构建的斜坡与水平地面的角度不符合施工技术要求的坡度，则以上边缘线为标准边缘线，按照施工要求调整下边缘线至符合要求的角度。

5.如权利要求1所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，步骤3中，挖掘机铲斗的工作轨迹计算方法如下：

对挖掘机机械臂中的三个运动关节建立连杆坐标系，其坐标系D-H参数如下：

其中：i₁为动臂关节、i₂为斗杆关节、i₃为铲斗关节；θ₁为动臂公法线与挖掘机底座公法线的夹角，θ₂为动臂公法线与斗杆公法线键的夹角，θ₃为斗杆公法线与铲斗公法线的夹角；a₁为动臂长度；a₂为斗杆长度；a₃为铲斗长度；根据挖掘机D-H参数，根据机器人运动学建立各连杆坐标系之间的变换矩阵，表示为：

根据机器人运动学可知，第i个坐标系用各连续坐标系变换矩阵的乘积表示：

⁰T_i＝⁰A₁¹A₂…^i-1A_i

当挖掘机铲斗斗尖接触斜坡的上工作边缘后，斗尖的位置姿态在基础坐标系中表示为：

可得：

设挖掘机铲斗斗尖的位姿为T₃，令A₁＝⁰A₁,A₂＝¹A₂,A₃＝²A₃,铲斗斗尖的位姿简写为：

对等号两边依次取逆推出：

在以上三个矩阵相等的等式中，求出θ₁、θ₂、θ₃。

6.如权利要求1所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，步骤6中利用双目相机测距的原理，测量相机和斜坡中心点的距离，与标准坡面中心点的距离进行比较，误差在可接受范围内则可判断修坡完成。

7.如权利要求1所述挖掘机进行自动修坡的施工方法，其特征在于，步骤1中的坡面信息包括斜坡的坡度、高度和施工长度。