[实用新型]轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统

说明书

本实用新型公开了一种轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统，包括主控制器、定位导航装置、轮速计、下位机控制器、液压系统、执行机构、传感器系统；所述主控制器负责规划和逻辑控制，根据的接收下位机信息，形成目标控制量；所述定位导航装置实现挖掘机航向、姿态和位置检测；所述轮速计由霍尔传感器和感应装置组成，实现挖掘机的行驶速度检测；本系统及方法在无人工干预的情况下，通过对轮腿复合式挖掘机的挖掘装置和底盘机构复合控制方式，实现轮腿复合式挖掘机的整机移位，以及变换位置后的姿态调整。

技术领域

本实用新型属于挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种轮腿复合式挖掘机连续移位挖掘作业过程中的自主移位控制系统。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，无人化装备已逐渐从实验室走向了战场，无人化工程机械已成为工程机械发展的一个重要方向。挖掘机作为一种结构、机构较为复杂的典型工程机械，其无人化技术具有一定代表性、示范性和可移植性。轮腿复合式挖掘机，因其越障能力强、可在大坡度上作业，而被广泛应用，主要用于工事构筑、道路抢修等场合。挖掘任务作业面一般纵向距离较长，远远超出挖掘机的作业范围，一个工位挖掘作业完毕后，需要挖掘机移动位置，到达下一个工位继续挖掘，移动位置后，需保证后续作业的作业面与前序作业面的衔接和方向一致性，同时要保证挖掘机的姿态满足作业平稳性和安全性要求，因此整车移位控制是挖掘机连续挖掘作业自主控制的关键环节。本实用新型的应用对象为轮腿复合式挖掘机，其挖掘装置结构如附图1所示，包括动臂、斗杆、伸缩臂、铲斗、液压系统。该挖掘机的轮腿复合式底盘为柔性底盘，其如附图2所示，包括前爪、前臂关节、前轮、前腿关机、前铰节、底座、后铰节、后腿关节、后轮毂和后轮。较普通挖掘机的刚性底盘，轮腿复合式底盘包括12个自由度，整车移位控制难度增大，急需一种自主移位控制系统及控制方法，实现挖掘机自主移位控制，为长作业面移位、连续挖掘作业自主控制奠定基础。

目前，以轮腿复合式挖掘机为控制对象，通过挖掘装置和底盘机构复合控制的方式，实现挖掘机自主移位控制，在国内尚属空白。在控制对象方面，目前国内挖掘机自主移位控制系统的控制对象主要是两类挖掘机：轮式底盘挖掘机和履带底盘挖掘机，基本为刚性底盘；在自主移位控制方式方面，目前的控制方法，主要是通过底盘行走机构控制前进或后退，实现挖掘机移位，通过工作装置和底盘协同实现自主移位控制的尚属空白。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统和控制方法，在无人工干预的情况下，实现轮腿复合式挖掘机的整机移位，以及变换位置后的姿态调整。

为实现上述实用新型的目的，本实用新型的技术方案是：

轮腿复合式挖掘机自主移位控制系统，包括主控制器、定位导航装置、轮速计、下位机控制器、液压系统、执行机构、传感器系统，所述主控制器、定位导航装置、轮速计、下位机控制器，通过CAN总线连接；

作为优选，所述主控制器，主CPU为i7-2655UE处理器，操作系统为Windows CE，负责规划和逻辑控制，接收下位机信息，形成目标控制量；

作为优选，所述定位导航装置，选型货架产品，实现挖掘机航向、姿态和位置检测；

作为优选，所述轮速计，由霍尔传感器和感应装置组成，位于挖掘机轮的后毂上，实现挖掘机的行驶速度检测；

作为优选，所述下位机控制器，由可编程控制器和调理电路组成，接收主控制器指令并解算成电信号，控制液压阀开口尺寸；

作为优选，所述液压系统，由泵、阀、马达、液压油缸等组成，液压系统接收下位机控制器的电信号，驱动执行机构；

作为优选，所述执行机构，包括4自由度工作装置和底盘机构，4自由度工作装置包括动臂、斗杆、伸缩臂、铲斗，底盘机构包括前爪、前臂关节、前轮、前腿关节、前铰节、底座、后铰节、后腿关节、后轮毂、后轮等；