[发明专利]一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统和方法

说明书

本发明适用于智能挖掘机控制技术领域，提供了一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统和方法，包括：RTK接收机、定向天线、定位天线、基站、下位机PLC控制器和上位机计算机；所述RTK接收机与下位机PLC控制器通信连接，所述RTK接收机和下位机PLC控制器均安装在电铲上，所述定向天线和定位天线均与RTK接收机连接，所述下位机PLC控制器和上位机计算机连接。定向天线和定位天线接收卫星的电磁波信号并转成电流，之后对电流信号进行放大和变频处理，RTK接收机对经过放大和变频处理的信号进行跟踪、处理和测量，获取电铲的实时位置坐标信息、航向角信息、速度信息以及RTK的解状态信息，基站接收卫星信号，并将观测的数据实时发送给接收机。

技术领域

本发明属于智能挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统和方法。

背景技术

大型矿用机械正铲式挖掘机是指在露天固体资源开采中使用，单斗容量大于12立方米，集“挖掘”和“装载”两大职能的机械正铲式挖掘机，其综合性能决定着整个矿山的开采效率。由于全球露天固体资源年采量达几十亿吨，大型电铲需求量巨大，未来十年约150台，价值约200亿，将拉动相关投入3000亿元。

目前我国大型电铲的自主化设计制造成绩掩盖不了大型电铲“缺核少智”的窘境。据了解，我国大型电铲在智能化方面落后严重，较卡特彼勒等国际先进水平相差10年以上。为了打破“引进一代、消化一代、落后一代、再引进”的窠臼，无人操作的大型电铲的研究迫在眉睫。

在实现电铲的自动化挖掘过程中需要考虑到复杂机电系统动力学特性的重型履带轨迹跟踪。电铲重型履带行走装置具有复杂的机电耦合特性和独特的转向行驶机理，在履带行驶路径规划过程中忽略轨迹偏移必然会导致实际轨迹与规划路径的偏差。因此，如何提供一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统和方法是本领域技术人员急需解决的关键问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统和方法，旨在解决在履带行驶路径规划过程中因为轨迹偏移导致实际轨迹与规划路径有偏差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种大型智能电铲的无人控制自适应行走系统，包括：

RTK接收机、定向天线、定位天线、基站、下位机PLC控制器和上位机计算机；

所述RTK接收机与下位机PLC控制器通信连接，所述RTK接收机和下位机PLC控制器均安装在电铲上，所述定向天线和定位天线均与RTK接收机连接，所述下位机PLC控制器和上位机计算机连接，所述定向天线和定位天线间隔安装在电铲上，所述基站与RTK接收机连接；

所述定向天线和定位天线用于接收卫星的电磁波信号并转成电流，且所述定向天线和定位天线用于对电流信号进行放大和变频处理，所述RTK接收机通过对放大和变频处理的信号进行跟踪、处理和测量，进而获取电铲的实时位置坐标信息、航向角信息、速度信息以及RTK的解状态信息，所述基站用于接收卫星信号，且所述基站将接收的数据实时发送给RTK接收机；

所述上位机计算机通过RTK接收机和下位机PLC控制器实时读取电铲的实时位置坐标、航向角和速度，从而得到电铲左右两侧的电机转速，所述上位机计算机将电机转速传输至下位机PLC控制器中，所述下位机PLC控制器用于控制电铲自适应行走。

进一步的技术方案，所述的下位机PLC控制器包括信息读取模块和电机控制模块，所述信息读取模块通过RTK接收机读取电铲当前位置的实时坐标信息、航向角和速度信息，所述电机控制模块通过控制电铲左右两侧履带的运动对电铲的行驶速度进行调整。

进一步的技术方案，所述上位机计算机包括信息处理模块和自适应模糊PID控制模块；所述信息处理模块用于读取下位机PLC控制器中实时存储的信息并根据当前的路径轨迹计算成信息，且所述信息处理模块将信息输入自适应模糊PID控制模块中。