[实用新型]一种智能挖掘施工机器人

说明书

本实用新型公开了一种智能挖掘施工机器人，属于土方工程机械技术领域，其包括电液挖掘机、挖掘机姿态测量单元、远程通信与定位单元、控制单元；挖掘机姿态测量单元安装在电液挖掘机上，与控制单元连接；远程通信与定位单元安装在电液挖掘机上，与控制单元连接；控制单元安装在电液挖掘机上，用于接收远程控制台的控制指令以及挖掘机姿态测量单元的监测与测量结果控制电液挖掘机的自主行走与自主作业。本实用新型提供的一种智能挖掘施工机器人，体积小，重量较轻，可以在实验室室内环境下进行智能施工算法实验，使用其进行前期算法验证，降低研发人员和工程师的工作强度，提高研发效率，降低研发成本。

技术领域

本实用新型属于土方工程机械技术领域，具体涉及一种智能挖掘施工机器人。

背景技术

目前，沈阳的东北大学研发了一款小型挖掘机器人，在原有小型液压挖掘机的基础上增加了6套电液比例控制阀，实现自动控制功能。电液比例控制阀系统通过电液比例阀与比例放大器，分别控制各个执行器油路的通断、换向与液压油的流量。

北京的清华大学研制了一种自主3D挖掘施工机器人如图1所示，主要利用机器视觉、卫星定位与自动控制装置、3D数字模型等，实现自动化、智能化 3D挖掘施工作业，在指定的非结构化区域内，利用卫星定位系统测量位姿信息、利用机器视觉系统感知与认知作业环境信息，自主决策挖掘机器人行驶路线、行驶速度、铲斗作业位姿等。此外，还有类似的技术，如：小型挖铲机器人、矿用挖掘机器人和管道挖掘机人等。

1.仿真模拟验证：在电脑上将控制算法通过第三方仿真软件(例如： ADAMS、EDEM、ROS Gazebo等)进行仿真，运行仿真软件，使程序算法在搭建的虚拟环境下运行以此验证挖掘机智能施工程序算法。优点是不受周围环境限制，程序参数随时可调，效率高；缺点是在电脑上搭建的仿真虚拟环境与实际环境相差较远，许多影响因素无法引入，导致仿真验证的智能施工控制算法可靠度较低。

2.纯电动模型验证：将控制算法写入工程机械的电动小比例挖掘机模型上，工程师或研发人员通过上位机对电动挖掘机模型发送指令，以此验证挖掘机智能施工程序算法。优点是验证环境为现实环境，在通信、驱动、程序延时等细节问题上可以得到考虑，验证的控制算法可靠度比仿真算法高，纯电动模型体积较小，工程师或研发人员可以室内环境下进行算法验证；缺点是纯电动模型是以电机和电动丝杠作为驱动执行元件，而真实的液压挖掘机是采用液压马达和油缸作为驱动执行元件。电机和电动丝杠的响应速度快、延时低，而液压马达和油缸的响应速度慢、延时高，因此使用纯电动模型对智能施工控制算法进行验证的可靠度依然不高。

3.实机改装验证：对原有的液压挖掘机进行智能化改造，加装多套电液比例控制系统，实现对各个执行器(液压行走马达、回转台、油缸等)的调速控制，并安装控制装置与无线通信设备，将控制算法写入工控机，运转程序并与上位机数据交互，以此验证挖掘机智能施工程序算法。优点是验证环境真实可靠，算法验证的可靠度高；缺点是改装成本高，而且实机体积大，因此只能在室外条件下进行实验，工程师或研发人员的工作强度高。

另外，现有技术中的挖掘施工机器人体积大，重量重，无法满足在实验室室内环境下使用。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案：

一种智能挖掘施工机器人，包括电液挖掘机、挖掘机姿态测量单元、远程通信与定位单元以及控制单元；

所述挖掘机姿态测量单元安装在所述电液挖掘机上，与所述控制单元连接，用于所述电液挖掘机的工作姿态监测与测量，并将监测与测量结果实时反馈给所述控制单元；

所述远程通信与定位单元安装在所述电液挖掘机上，与所述控制单元连接，用于所述电液挖掘机的定位，并负责所述控制单元与远程控制台的通讯连接；

所述控制单元安装在所述电液挖掘机上，用于接收所述远程控制台的控制指令以及所述挖掘机姿态测量单元的监测与测量结果控制所述电液挖掘机的自主行走与自主作业。