專利名稱：用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)和方法、挖掘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械控制領(lǐng)域，具體而言，涉及ー種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)和方法、一種挖掘機(jī)。
背景技術(shù)：
挖掘機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)經(jīng)常發(fā)生負(fù)載變化，比如為了降低油耗，新一代電控挖掘機(jī)所采取的控制策略是實(shí)時(shí)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與挖掘機(jī)負(fù)載的精確匹配，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)跟隨負(fù)載變化而發(fā)生較大幅度變化。當(dāng)負(fù)載突然増加吋，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需求也會(huì)陡然升高， 這時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)カ響應(yīng)滯后現(xiàn)象，使挖掘機(jī)操作變得不順暢，并在一定程度上影響挖掘效率。研究挖掘機(jī)工作過(guò)程得知，負(fù)載的突變主要發(fā)生在鏟斗接觸工作面開(kāi)始挖掘的瞬間。為了解決該瞬間由于轉(zhuǎn)速需要突變而導(dǎo)致的動(dòng)カ響應(yīng)滯后，可以通過(guò)挖掘機(jī)姿態(tài)的識(shí)別，對(duì)即將到來(lái)的挖掘動(dòng)作做出預(yù)判斷，提前給發(fā)動(dòng)機(jī)加速，使挖掘開(kāi)始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到較高水平。因此，需要ー種新的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的技木，可以準(zhǔn)確識(shí)別出挖掘機(jī)是否將進(jìn)行挖掘動(dòng)作，從而提前將挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，避免轉(zhuǎn)速過(guò)低導(dǎo)致的動(dòng)カ滯后等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于上述問(wèn)題，提出了ー種新的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的技木， 可以準(zhǔn)確識(shí)別出挖掘機(jī)是否將進(jìn)行挖掘動(dòng)作，從而提前將挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，避免過(guò)低導(dǎo)致的動(dòng)カ滯后等問(wèn)題。有鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取裝置，實(shí)時(shí)獲取挖掘機(jī)的鏟斗與所述挖掘機(jī)履帶所處的履帶地面之間的測(cè)量距離；速度獲取裝置，根據(jù)所述數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的所述測(cè)量距離，實(shí)時(shí)獲取所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，在所述挖掘機(jī)完成一次挖掘動(dòng)作的過(guò)程中，在所述運(yùn)動(dòng)速度為零吋，將所述數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的測(cè)量距離作為歷史測(cè)量距離進(jìn)行存儲(chǔ)；閾值設(shè)定裝置，根據(jù)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的所述歷史測(cè)量距離，設(shè)定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值；挖掘預(yù)判裝置，在所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下、且所述測(cè)量距離達(dá)到所述距離閾值的情況下，確認(rèn)所述挖掘機(jī)將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作。在該技術(shù)方案中，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)挖掘過(guò)程中的自學(xué)習(xí)策略通過(guò)在每次完成一次挖掘動(dòng)作后，保存此時(shí)鏟斗與挖掘機(jī)行駛時(shí)所處的履帶地面之間的距離，從而在下一次挖掘動(dòng)作時(shí)，用于實(shí)時(shí)產(chǎn)生距離閾值。由于每次進(jìn)行挖掘動(dòng)作吋，都使用了實(shí)時(shí)產(chǎn)生的、對(duì)應(yīng)于上一次挖掘動(dòng)作的結(jié)果的距離閾值，從而使得對(duì)挖掘機(jī)的姿態(tài)判斷更為準(zhǔn)確。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)獲取裝置具體包括角度傳感器，測(cè)量動(dòng)臂與水平面之間的第一夾角以及斗桿與水平面之間的第二夾角；距離計(jì)算單元，按照Ii1 = I1Sin θ ^2Sin θ 2+h2進(jìn)行計(jì)算，其中，Ill為所述測(cè)量距離，Ii2為所述動(dòng)臂與所述挖掘機(jī)的連接位置與所述履帶地面之間的距離，Q1為所述第一夾角，θ 2為所述第二夾角。在該技術(shù)方案中，由于在進(jìn)行挖掘動(dòng)作時(shí)，鏟斗需要與挖掘?qū)ο筮M(jìn)行接觸，因此如果直接在鏟斗上安裝測(cè)距儀，則可能由于鏟斗與挖掘?qū)ο蟮慕佑|，導(dǎo)致測(cè)距儀被損壞。因而此處通過(guò)角度傳感器對(duì)角度的測(cè)量，從而獲取鏟斗與水平面之間的距離數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)挖掘機(jī)是否將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作進(jìn)行判斷。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述速度獲取裝置具體包括時(shí)間設(shè)定單元，設(shè)定延
遲時(shí)間；速度計(jì)算單元，按照
權(quán)利要求
1.一種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在干，包括數(shù)據(jù)獲取裝置(10 ，實(shí)時(shí)獲取挖掘機(jī)的鏟斗與所述挖掘機(jī)履帶所處的履帶地面之間的測(cè)量距離；速度獲取裝置(104)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)獲取裝置(10 獲取的所述測(cè)量距離，實(shí)時(shí)獲取所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(106)，在所述挖掘機(jī)完成一次挖掘動(dòng)作的過(guò)程中，在所述運(yùn)動(dòng)速度為零吋，將所述數(shù)據(jù)獲取裝置(102)獲取的測(cè)量距離作為歷史測(cè)量距離進(jìn)行存儲(chǔ)；閾值設(shè)定裝置(108)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(106)存儲(chǔ)的所述歷史測(cè)量距離，設(shè)定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值；挖掘預(yù)判裝置(110)，在所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下、且所述測(cè)量距離達(dá)到所述距離閾值的情況下，確認(rèn)所述挖掘機(jī)將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在干，所述數(shù)據(jù)獲取裝置(10 具體包括角度傳感器(1020)，測(cè)量動(dòng)臂與水平面之間的第一夾角以及斗桿與水平面之間的第二夾角；距離計(jì)算單元(1022)，按照Ill = I1Sin θ rl2sin θ 2+h2進(jìn)行計(jì)算，其中，Ii1為所述測(cè)量距離，h2為所述動(dòng)臂與所述挖掘機(jī)的連接位置與所述履帶地面之間的距離，θェ為所述第一夾角，θ 2為所述第二夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在干，所述速度獲取裝置(104)具體包括時(shí)間設(shè)定單元(1040)，設(shè)定延遲時(shí)間；速度計(jì)算單元(1042)，按照レ=^!~進(jìn)行計(jì)算，其中，ν為所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度，h/為所述數(shù)據(jù)獲取裝置(10 在所述延遲時(shí)間之前獲取的第一測(cè)量距離，h^At為所述數(shù)據(jù)獲取裝置(10 在經(jīng)過(guò)所述延遲時(shí)間之后獲取的第二測(cè)量距離，At為所述延遲時(shí)間，其中， 在所述運(yùn)動(dòng)速度ν為正數(shù)的情況下，所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下，在所述運(yùn)動(dòng)速度ν為負(fù)數(shù)的情況下，所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在干，所述閾值設(shè)定裝置(10 按照ぜ=聞+ズ設(shè)置所述距離閾值，其中，V為所述距離閾值，礦為所述歷史測(cè)量距離，X為對(duì)應(yīng)于所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速速度和所述鏟斗的下降速度的校正值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在干，在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(106)中不存在所述歷史測(cè)量距離や吋，所述歷史測(cè)量距離ゲ1為預(yù)設(shè)距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，其特征在于，還包括命令發(fā)送裝置(112)，在所述挖掘預(yù)判裝置(110)確認(rèn)所述挖掘機(jī)將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作的情況下，向所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置發(fā)送調(diào)速命令，使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速被調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。
7.一種挖掘機(jī)，其特征在干，包括如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)。
8.一種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，包括步驟302，實(shí)時(shí)獲取挖掘機(jī)的鏟斗與所述挖掘機(jī)履帶所處的履帶地面之間的測(cè)量距1 ；步驟304，根據(jù)所述測(cè)量距離，實(shí)時(shí)獲取所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向； 步驟306，利用存儲(chǔ)的歷史測(cè)量距離，設(shè)定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值， 其中，所述歷史測(cè)量距離為所述挖掘機(jī)最近一次完成挖掘動(dòng)作的過(guò)程中，在所述運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)獲取的測(cè)量距離；步驟308，若所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下、且所述測(cè)量距離達(dá)到所述距離閾值， 則確認(rèn)所述挖掘機(jī)將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，所述步驟 302具體包括利用角度傳感器測(cè)量動(dòng)臂與水平面之間的第一夾角、及斗桿與水平面之間的第二夾角；按照
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，所述步驟304具體包括設(shè)定延遲時(shí)間；按照ν =進(jìn)行計(jì)算，其中，ν為所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度，h/為在所述延遲時(shí)間之前At獲取的第一測(cè)量距離，11廣〃為在經(jīng)過(guò)所述延遲時(shí)間之后獲取的第二測(cè)量距離，At為所述延遲時(shí)間，其中，若所述運(yùn)動(dòng)速度ν為正數(shù)，則所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下，若所述運(yùn)動(dòng)速度ν為負(fù)數(shù)，則所述運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，還包括 所述延遲時(shí)間為對(duì)所述第一夾角和所述第二夾角進(jìn)行采集時(shí)的采集周期的整數(shù)倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，步驟 306具體包括按照W =^+ζ設(shè)置所述距離閾值，其中，V1為所述距離閾值，V為所述歷史測(cè)量距離，χ為對(duì)應(yīng)于所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速速度和所述鏟斗的下降速度的校正值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法，其特征在于，在所述步驟308之后，還包括向所述挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置發(fā)送調(diào)速命令，使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速被調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取裝置，實(shí)時(shí)獲取挖掘機(jī)的鏟斗與履帶地面間的測(cè)量距離；速度獲取裝置，根據(jù)測(cè)量距離獲取鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，在挖掘機(jī)完成一次挖掘動(dòng)作的過(guò)程中，若運(yùn)動(dòng)速度為零，存儲(chǔ)歷史測(cè)量距離；閾值設(shè)定裝置，根據(jù)歷史測(cè)量距離，設(shè)定距離閾值；挖掘預(yù)判裝置，在運(yùn)動(dòng)方向在豎直方向上為向下、且測(cè)量距離達(dá)到距離閾值時(shí)，確認(rèn)挖掘機(jī)將要進(jìn)行挖掘動(dòng)作。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種挖掘機(jī)和一種用于判斷挖掘機(jī)的工作姿態(tài)的方法。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以準(zhǔn)確識(shí)別出挖掘機(jī)是否將進(jìn)行挖掘動(dòng)作，從而提前將挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，避免轉(zhuǎn)速過(guò)低導(dǎo)致的動(dòng)力滯后等問(wèn)題。
文檔編號(hào)E02F3/43GK102561445SQ20121000424
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者孫普, 閻智慧 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司