[发明专利]一种挖掘机的位姿标定方法及其系统、挖掘机

说明书

本申请提供了一种挖掘机的位姿标定方法及其系统、挖掘机，解决了现有技术中挖掘机的位姿的反馈精度低的技术问题。本申请提供的挖掘机的位姿标定方法在挖掘机进行正式施工之前，先对挖掘机进行校验以及辨识，充分考虑到了挖掘机的设计以及安装误差、惯性传感器的安装方式以及检测造成的检测误差以及挖掘机施工时施工环境所造成的误差。因此，经过校验和辨识后的挖掘机在正式施工时，回转关节的角度数据输入至运动学机理模型中计算挖掘机的齿尖信息时，将误差以补偿的方式输入至运行学机理模型，提高了位姿确定的精准性。另外，整个位姿确定过程中并没有用到摄像装置等需要高度计算的检测设备，因此降低了计算难度。

技术领域

本申请涉及工程机械领域，具体涉及一种挖掘机的位姿标定方法及其系统、挖掘机。

背景技术

目前，随着现代施工建设作业任务和类型的日益繁多，挖掘机在各种工程领域中的应用日益广泛，同时各项工程对工程质量和施工工期的要求也越来越高。这对挖掘机的施工精度和用户的熟练程度提出了较高要求。因此，为了提高挖掘机的工作效率以及降低操作人员的劳动强度，挖掘机的智能化应运而生。目前智能化的挖掘机，操作人员只需发出指令，给出挖掘点及其挖掘任务，控制系统根据实时反馈的机体定位信息、工作装置的姿态信息，控制挖掘机中的驱动系统从而实现自动挖掘操作，实现挖掘机的智能化的重点在于挖掘机的位姿的自动检测。但是由于挖掘机的结构件的生产、安装，零件之间的配合间隙以及在使用过程中更换结构件都可能给挖机本身带来一定误差，因此，降低了挖掘机的位姿的反馈精度。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种挖掘机的位姿标定方法及其系统、挖掘机，解决了现有技术中挖掘机的位姿的反馈精度低的技术问题。

根据本申请的一个方面，本申请提供了一种挖掘机的位姿标定方法，其特征在于，包括：根据挖掘机的产品设计数据、惯性传感器在所述挖掘机上的安装方式以及所述惯性传感器检测的所述挖掘机的回转关节的校验角度数据，对所述挖掘机进行校验，确定所述回转关节的校验角度误差；

根据经过所述校验的挖掘机的多组测试数据以及所述校验角度误差对所述挖掘机进行误差辨识，确定所述回转关节的辨识角度误差，其中，每组所述测试数据包括预设姿态数据以及所述挖掘机位于所述预设姿态时所述挖掘机的回转关节的测试角度数据；

当所述辨识角度误差与所述校验角度误差之差小于第一预设数值时，确定所述辨识误差为补偿角度误差；以及

获取经过所述误差辨识后的所述挖掘机在施工过程中，所述惯性传感器检测的回转关节的实际角度数据，并将回转关节的实际角度数据以及所述补偿角度误差输入至运动学机理模型进行计算，输出所述挖掘机的位姿数据。

在一种可能的实现方式中，根据挖掘机的产品设计数据、惯性传感器在所述挖掘机上的安装方式以及所述惯性传感器检测的所述挖掘机的回转关节的校验角度数据，对所述挖掘机进行校验，确定所述回转关节的校验角度误差，包括：

根据挖掘机的产品设计数据、惯性传感器在所述挖掘机上的安装方式对所述挖掘机进行初始校验，确定第一校验角度误差；

当所述第一校验角度误差在第一预设范围内时，根据经过所述初始校验的挖掘机的多组校验姿态数据确定第二校验角度误差；其中，每组校验姿态数据包括预设极限姿态以及所述挖掘机位于所述预设极限姿态时所述挖掘机的回转关节的极限角度数据；

根据所述第一校验角度误差以及所述第二校验角度误差确定所述校验角度误差。

在一种可能的实现方式中，根据挖掘机的产品设计数据、惯性传感器在所述挖掘机上的安装方式对所述挖掘机进行初始校验，确定第一校验角度误差，包括：

构建第一运动学正逆变模型，所述第一运动学正逆变模型反应驱动空间、回转关节空间以及工作空间之间的运动学；

输入所述挖掘机的产品设计数据至所述第一运动学正逆变模型进行计算，确定所述挖掘机的回转关节的理论活动角度范围；