[发明专利]一种挖掘机自动作业控制方法和装置

说明书

本发明公开一种挖掘机自动作业控制方法和装置，方法包括：根据导航定位信号计算挖掘机铲斗的实时作业位置；根据挖掘机所处作业区域的环境信息以及实时作业位置，建立挖掘机作业环境电子地图；根据挖掘机动作执行机构的运行状态信息进行挖掘机的姿态计算；根据所述挖掘机作业环境电子地图以及姿态计算结果，进行挖掘作业任务规划，得到作业任务过程控制参数；基于所述作业任务过程控制参数，输出用于控制挖掘机动作执行机构的控制指令。本发明能够实现挖掘机的全过程自动作业，提升挖掘机的作业效率和作业质量。

技术领域

本发明涉及挖掘机控制技术领域，特别是一种挖掘机自动作业控制方法和装置。

背景技术

挖掘机被广泛应用于在矿山开采、建筑破拆、路桥建设等各种施工领域。现有挖掘机的操作主要还是人工操作，施工作业效率和质量会因为操作人员的水平而存在差异，难以达到统一要求，从而影响挖掘机的施工效率和施工精度。此外，在某些特殊行业的作业环境异常恶劣，比如：毒气废气场合、垃圾清理、抢险救灾、隧道开挖、防爆作业、放射性场合等，这些恶劣的作业环境给作业人员带来极大的困难和不便，会对人体造成伤害，不适合人现场作业。因此，研制一种能够实现远程遥控甚至是无人操控自动作业的挖掘机成为不少用户的需求。

现有挖掘机自动或半自动作业的实现方式有以下几种：

1.每次自主移动作业前通过视觉传感器在作业地面标识出挖掘机可识别的行进路径标记，而且在每完成预定次数的工作循环后，再通过视觉传感器识别出行进路径并重新确定下部机构与行进路径的相对方向。这种方式一方面比较费时，另一方面在多粉尘的作业环境中，视觉传感器的识别效果会受影响，进而会影响施工作业的质量；

2.由人通过操作录制按钮进行挖掘动作的轨迹录制操作，实现一种半自动作业模式。这种作业方式并没有完全把操作人员解放出来；

3.通过视觉传感器获取包括有目标挖掘点的图像，再对图像进行特征分析，识别出目标挖掘点，并通过图像处理进行计算获得目标挖掘点的相对位置。在多粉尘的作业环境中，这种实现方式中视觉传感器的识别效果有待考证。

发明内容

本发明的目的是提供一种挖掘机自动作业控制方法和装置，能够实现挖掘机的全过程自动作业，提升挖掘机的作业效率和作业质量。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种挖掘机自动作业控制方法，包括：

获取导航定位信号，根据导航定位信号计算挖掘机铲斗的实时作业位置；

获取挖掘机所处作业区域的环境信息，根据所述环境信息以及所述实时作业位置，建立挖掘机作业环境电子地图；

实时获取挖掘机动作执行机构的运行状态信息，根据所述运行状态信息进行挖掘机的姿态计算；

根据所述挖掘机作业环境电子地图以及姿态计算结果，进行挖掘作业任务规划，得到作业任务过程控制参数；

基于所述作业任务过程控制参数，输出用于控制挖掘机动作执行机构的控制指令。

可选的，所述导航定位信号包括从安装于挖掘机铲斗上的差分GPS高精度定位系统、惯性导航单元中的一个或多个获取的定位信号，

方法还包括：根据获取的导航定位信号计算挖掘机铲斗的运动速度。运动速度的计算可用于反馈控制的实现，提升控制精度。挖掘机铲斗的实时作业位置主要通过差分GPS高精度定位系统定位获取。

可选的，所述环境信息包括从安装于挖掘机铲斗上的视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达中的一个或多个获取的环境信息；

视觉传感器安装于挖掘机驾驶室顶的前部和后部，以及车身左、右两侧，用于采集车身周围环境信息；激光雷达安装于挖掘机驾驶室顶部，用于对作业环境进行360°的环境信息采集；毫米波雷达安装于下车体前、后、左、右部，用来采集车身周围障碍物信息。