一種挖掘機(jī)示教控制系統(tǒng)、方法及挖掘機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種挖掘機(jī)及其示教控制系統(tǒng)、方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化成為各行各業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，挖掘機(jī)領(lǐng)域也是如此。隨之微電子技術(shù)以及機(jī)電一體化的不斷發(fā)展與應(yīng)用、電子控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，通過控制器程序的編寫和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，逐步出現(xiàn)了智能化的無人駕駛的挖掘機(jī)。無人駕駛的挖掘機(jī)是通過數(shù)據(jù)記錄模塊把重復(fù)動(dòng)作的操作過程保存下來。示教功能挖掘機(jī)作為無人駕駛挖掘機(jī)的一種，是通過數(shù)據(jù)記錄模塊把重復(fù)動(dòng)作的操作過程保存下來。在施工過程中，只需要將保存的信息反復(fù)傳輸給挖掘機(jī)，控制挖掘機(jī)在無人操作的情況下進(jìn)行重復(fù)性作業(yè)，把操作人員從重復(fù)、枯燥的作業(yè)過程中解放出來，節(jié)省了人力成本。
[0003]但是現(xiàn)有的無人操作挖掘機(jī)的操作精度較低。而且每次操作，均需要回到起始位置，才能進(jìn)行下一步的繼續(xù)操作，智能化程度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種挖掘機(jī)示教控制系統(tǒng)及方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，具體技術(shù)方案如下:
[0006]—方面，本發(fā)明提供了一種挖掘機(jī)示教控制系統(tǒng)，包括:
[0007]空間姿態(tài)測(cè)量裝置，用于獲取所述挖掘機(jī)的起始狀態(tài)的姿態(tài)信息，并形成采集姿態(tài)信號(hào)輸出；
[0008]存儲(chǔ)裝置，用于保存示范動(dòng)作的操作信息，并輸出所述操作信息；
[0009]控制裝置，分別連接所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置和存儲(chǔ)裝置，用以接收所述采集姿態(tài)信號(hào)和操作信息，根據(jù)所述采集姿態(tài)信號(hào)和操作信息，并將所述挖掘機(jī)的起始狀態(tài)作為起始位置，計(jì)算形成示教指令，并于所述示教指令的作用下，對(duì)所述挖掘機(jī)進(jìn)行示教控制。
[0010]優(yōu)選的:還包括指令輸入裝置，用于接收使用者輸入的控制指令；所述控制裝置包括:
[0011]第一處理單元，分別連接所述指令輸入裝置、所述存儲(chǔ)裝置，用以根據(jù)所述控制指令讀取所述存儲(chǔ)裝置中匹配所述控制指令的操作信息，并處理形成按照預(yù)定傳輸方式傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)和手柄開度信號(hào)；
[0012]第二處理單元，分別連接所述第一處理單元和所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置，用以分別接受所述標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)、所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置反饋的所述采集姿態(tài)信號(hào)，并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)和所述采集姿態(tài)信號(hào)形成姿態(tài)控制信號(hào)輸出；
[0013]計(jì)算單元，分別連接所述第二處理單元和所述第一處理單元，用于接收所述第二處理單元輸出的所述姿態(tài)控制信號(hào)和所述第一處理單元輸出的所述手柄開度信號(hào)，并根據(jù)所述姿態(tài)控制信號(hào)和所述手柄開度信號(hào)計(jì)算形成所述示教指令輸出。
[0014]優(yōu)選的:所述挖掘機(jī)包括電磁閥組，連接所述計(jì)算單元，用以接收所述示教指令，并于所述示教指令的作用下輸出與之相對(duì)應(yīng)的控制邏輯信號(hào)至所述挖掘機(jī)，所述挖掘機(jī)于所述邏輯信號(hào)的作用下執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
[0015]優(yōu)選的，所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置包括復(fù)數(shù)個(gè)傾角傳感器，所述復(fù)數(shù)個(gè)傾角傳感器分別設(shè)置于所述挖掘機(jī)的預(yù)定功能模塊處，用以于所述挖掘機(jī)運(yùn)行過程中獲取所述預(yù)定功能模塊的傾斜角度并輸出。
[0016]優(yōu)選的，所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置包括旋轉(zhuǎn)編碼器，設(shè)置于所述挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)支撐上，用以獲取所述挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)角度，并形成回轉(zhuǎn)角度信號(hào)輸出。
[0017]優(yōu)選的，所述空間姿態(tài)測(cè)量裝置包括第一傾角傳感器，設(shè)置于所述挖掘機(jī)的鏟斗上，用于測(cè)量所述鏟斗的傾斜角度；和/或第二傾角傳感器，設(shè)置于所述挖掘機(jī)的斗桿上，用于測(cè)量所述斗桿的傾斜角度；和/或第三傾角傳感器，設(shè)置于所述挖掘機(jī)的動(dòng)臂上，用于測(cè)量所述動(dòng)臂的傾斜角度。
[0018]優(yōu)選的，所述預(yù)定傳輸方式為CAN總線傳輸。
[0019]優(yōu)選的，還包括通訊模塊，連接于所述指令輸入裝置與所述控制裝置之間，所述通訊模塊用于將所述控制指令傳輸至所述控制裝置。
[0020]優(yōu)選的，所述操作信息包括標(biāo)準(zhǔn)手柄開度和挖掘機(jī)姿態(tài)角度。
[0021]另一方面，提供了一種挖掘機(jī)示教控制方法，用于對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行示教與控制，包括如下步驟:
[0022]步驟1、存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)使用者輸入的示范動(dòng)作的操作信息；
[0023]步驟2、控制空間姿態(tài)測(cè)量裝置獲取所述挖掘機(jī)的起始狀態(tài)的姿態(tài)信息，并形成采集姿態(tài)信號(hào)反饋至所述控制裝置；
[0024]步驟3、控制裝置根據(jù)所述操作信息和采集姿態(tài)信號(hào)，并將所述挖掘機(jī)的起始狀態(tài)作為起始位置，形成示教指令輸出；
[0025]步驟4、控制所述挖掘機(jī)于所述示教指令的作用下執(zhí)行與之相匹配的動(dòng)作。
[0026]另一方面，提供了一種挖掘機(jī)，包括上述的挖掘機(jī)示教控制系統(tǒng)。
[0027]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)有:
[0028](1)控制信號(hào)通過空間姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的采集姿態(tài)信號(hào)而形成，相當(dāng)于實(shí)時(shí)檢測(cè)挖掘機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制信號(hào)，提高了操控的準(zhǔn)確度；
[0029](2)因?yàn)榭刂菩盘?hào)是根據(jù)采集姿態(tài)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)形成，使得姿態(tài)控制信號(hào)為現(xiàn)有的采集姿態(tài)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)的差值，在差值的基礎(chǔ)之上形成控制信號(hào)，使得挖掘機(jī)在動(dòng)作操作過程中，不需要從固定的起始位置開始操作，也不需要先返回至固定的起始位置，可以從任意位置開始操作，提高效率，提高智能化程度；
[0030](3)只需要在現(xiàn)有的挖掘機(jī)上安裝控制姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)即可，不改變挖掘機(jī)原有挖掘機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)，安裝方便，且成本低廉。
【附圖說明】
[0031]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0032]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的流程的示意圖。
[0034]其中，1為指令輸入裝置、2為空間姿態(tài)測(cè)量裝置、3為存儲(chǔ)裝置、4為控制裝置、5為挖掘機(jī)、41為第一處理單元、42為第二處理單元、43為計(jì)算單元、51為電磁閥組。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0037]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做具體闡釋。
[0038]如圖1所示，一種挖掘機(jī)示教控制系統(tǒng)，其中，包括，
[0039]指令輸入裝置1，用于接收使用者輸入的控制指令。
[0040]空間姿態(tài)測(cè)量裝置2，用于獲取挖掘機(jī)5的姿態(tài)信息，并形成采集姿態(tài)信號(hào)輸出。
[0041]存儲(chǔ)裝置3，與控制裝置4連接，用于保存示范動(dòng)作的操作信息，并輸出操作信息，操作信息包括標(biāo)準(zhǔn)手柄開度和挖掘機(jī)5姿態(tài)角度。
[0042]控制裝置4，分別連接指令輸入裝置1、空間姿態(tài)測(cè)量裝置2、存儲(chǔ)裝置3，用以接收控制指令、采集姿態(tài)信號(hào)、操作信息，根據(jù)控制指令、采集姿態(tài)信號(hào)、操作信息計(jì)算形成示教指令，并于示教指令的作用下對(duì)挖掘機(jī)5進(jìn)行示教控制。
[0043]本發(fā)明的工作原理是:存儲(chǔ)裝置3預(yù)先保存有示范動(dòng)作的操作信息，使用者通過指令輸入裝置1輸入的控制指令?？臻g姿態(tài)測(cè)量裝置2實(shí)時(shí)獲取挖掘機(jī)5的姿態(tài)信息，并形成采集姿態(tài)信號(hào)輸出，控制裝置4，用以接收控制指令，于控制指令的作用下讀取存儲(chǔ)裝置3中讀取與控制指令相匹配的操作信息，根據(jù)采集姿態(tài)信號(hào)、操作信息，根據(jù)控制指令、采集姿態(tài)信號(hào)、操作信息計(jì)算形成示教指令，并于示教指令的作用下對(duì)挖掘機(jī)5進(jìn)行示教控制。
[0044]挖掘機(jī)作為本發(fā)明的實(shí)施方式，并沒有限定為某種特定挖掘機(jī)，可以是液壓挖掘機(jī)、電動(dòng)挖掘機(jī)、混合動(dòng)力挖掘機(jī)、燃?xì)馔诰驒C(jī)等。
[0045]在本發(fā)明的實(shí)施例中，示教指令通過空間姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的采集姿態(tài)信號(hào)而形成，相當(dāng)于實(shí)時(shí)檢測(cè)挖掘機(jī)5的動(dòng)作狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制信號(hào)，提高了操控的準(zhǔn)確度。
[0046]同時(shí)，因?yàn)槭窘讨噶钍歉鶕?jù)采集姿態(tài)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)形成，使得姿態(tài)控制信號(hào)為現(xiàn)有的采集姿態(tài)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信號(hào)的差值，在差值的基礎(chǔ)之上形成控制信號(hào)，使得挖掘機(jī)5在動(dòng)作操作過程中，不需要從固定的起始位置開始操作，也不需要先返回至固定的起始位置，可以從任意位置開始操作。因?yàn)楸４媪耸痉秳?dòng)作的起始位置，使得挖掘機(jī)在示教過程中，不需要從固定的起始位置開始示范操作，也可以從任意位置自動(dòng)返回示教起始位置。因此，提高效率，提高智能化程度。且在使用過程中，只需要在現(xiàn)有的挖掘機(jī)5上安裝控制姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)即可，不改變挖掘機(jī)5原有挖掘機(jī)5的安裝結(jié)構(gòu)，安裝方便，且成本低廉。
[0047]作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，控制裝置4包括第一處理單元41，分別連接指令輸入裝置1、存儲(chǔ)裝置3，用以根據(jù)控制