[发明专利]一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法

说明书

本发明提出了一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，属于电传挖掘机智能控制技术；第一步定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正；第二步，通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标；第三步，设定理论扫平高度h；第四步，设定理论斗杆运动角速度指令第五步，设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，第六步，扫平；本发明能够简化挖掘机扫平作业的操作方式，减轻机手工作负担，提高作业精度和效率。

技术领域

本发明属于电传挖掘机智能控制技术，涉及一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法。

背景技术

挖掘机扫平作业在修筑公路、整平沟渠等工程施工作业中较为常见，其目的是控制挖掘机铲斗齿尖保持期望高度的直线水平运动，对作业面进行整平。挖掘机扫平作业的精度和效率直接关系到施工的质量和经济效益。

传统的挖掘机扫平作业主要依靠机手的技能和经验进行操作，机手的双手分别控制一个十字手柄，对铲斗、斗杆和动臂三个工作装置进行复合操作，控制铲斗齿尖按照期望高度的直线水平运动，对作业面进行整平。这种挖掘机扫平作业方法需要凭借机手的视觉、感觉和测量人员配合工作，操作复杂且难度较大，对机手的操作技能要求很高，精度无法得到保证，综合效率较低。

发明内容

发明目的：提供一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，能够简化挖掘机扫平作业的操作方式，提高精度和效率。

技术方案：一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法，包括：

步骤1：定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY，原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影，X轴为水平方向，指向铲斗方向为正，Y轴为竖直方向，向上为正。

步骤2：通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角，计算该时刻铲斗齿尖位置坐标。

计算方法为：机身与水平面夹角θ₁、动臂与机身夹角θ₂和斗杆与动臂夹角θ₃，以及动臂与机身铰接点O₁的坐标(0,y₁)，动臂长度a₂，斗杆长度a₃，铲斗长度a₄，根据公式(1)计算该时刻铲斗齿尖位置坐标，所述公式(1)如下：

步骤3：设定理论扫平高度h，操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动，使铲斗与斗杆保持一条直线，即铲斗与斗杆夹角为180度，使得扫平范围最大，且铲斗齿尖接触待修整平面，即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h；

步骤4：设定理论斗杆运动角速度指令根据公式(2)计算扫平过程中理论的斗杆与动臂夹角θ_3c，所述公式(2)如下：

步骤5：设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止，假定扫平过程中机身与水平面夹角θ₁保持不变，根据公式(1)～(2)，计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ_2c；

步骤6：扫平过程中，操作斗杆手柄产生扫平指令。分别将测量到的实际的工作装置姿态角θ_2d、θ_3d与期望的理论工作装置姿态角θ_2c、θ_3c作差，产生相应工作装置控制指令如下：

1)θ_2dθ_2c，动臂下降，θ_2dθ_2c，动臂上升；

2)θ_3dθ_3c，斗杆回收，θ_3dθ_3c，斗杆外扬。