一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法及系统与流程

本申请涉及自动化控制相关领域，尤其涉及一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法及系统。

背景技术：

1、随着现代工程建设的复杂度不断提高，挖掘机在各种场景下的应用需求也日益多样化。通过自动控制挖掘机铲斗，可以显著提高挖掘机的作业效率、精度和安全性，降低操作难度，并适应各种复杂和动态的作业环境，因此相关研究变得尤为重要。现有技术中，挖掘机铲斗轨迹控制主要采用基于规则的控制方法，由于基于规则的控制方法是基于预先设定的规则对铲斗轨迹进行控制，当环境变化时，规则的调整和更新较为繁琐，难以满足动态变化的挖掘需求。

2、现阶段相关技术中，挖掘机铲斗轨迹控制存在环境适应性差，进而导致轨迹控制的性能受限的技术问题。

技术实现思路

1、本申请通过提供一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法及系统，采用布设多元传感模组，利用虚拟施工场景规划初始铲斗控制轨迹，实时获取多元传感数据，进行轨迹偏离分析，生成轨迹补偿，修正铲斗控制轨迹等技术手段，达到了更好地适应各种复杂和动态的挖掘环境，从而提高挖掘机铲斗轨迹控制的精度的技术效果。

2、本申请提供一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，包括：

3、基于目标挖掘机的结构信息和功能信息，布设多元传感模组；

4、读取目标作业任务，并基于所述目标作业任务，获取作业区域基础数据，构建虚拟施工场景；

5、根据所述目标作业任务和所述虚拟施工场景，规划初始铲斗控制轨迹；

6、参照所述初始铲斗控制轨迹，进行所述目标作业任务执行，并通过所述多元传感模组获取多元实时传感数据；

7、基于所述多元实时传感数据，进行轨迹偏离分析，并根据轨迹偏离结果，生成轨迹补偿；

8、采用所述轨迹补偿，进行所述初始铲斗控制轨迹的修正补偿，生成修正铲斗控制轨迹；

9、通过所述修正铲斗控制轨迹，进行智能挖掘机铲斗轨迹控制。

10、在可能的实现方式中，基于目标挖掘机的结构信息和功能信息，布设多元传感模组，执行以下处理：

11、获取目标挖掘机的结构信息和性能信息；

12、基于所述结构信息和功能信息，进行传感需求分析，获得目标铲斗传感需求；

13、根据所述目标铲斗传感需求、所述结构信息，进行传感节点提取，获得多个关键传感节点；

14、针对所述多个关键传感节点，参照所述目标铲斗传感需求，布设多元传感模组。

15、在可能的实现方式中，读取目标作业任务，并基于所述目标作业任务，获取作业区域基础数据，构建虚拟施工场景，执行以下处理：

16、交互获取目标作业任务，所述目标作业任务内包含任务类型、任务规模、任务要求数据；

17、基于所述目标作业任务，获取作业区域基础数据，其中，所述作业区域基础数据包括地形数据、地质数据、环境数据、障碍物数据；

18、利用所述作业区域基础数据，通过三维仿真技术构建所述虚拟施工场景。

19、在可能的实现方式中，根据所述目标作业任务和所述虚拟施工场景，规划初始铲斗控制轨迹，执行以下处理：

20、基于所述目标作业任务，获取目标作业任务类型，所述目标作业任务类型包括挖掘作业、装载作业和平整作业；

21、根据所述目标作业任务类型，确定目标作业任务需求；

22、通过所述虚拟施工场景，参照所述目标作业任务需求，进行施工作业模拟规划，获得所述初始铲斗控制轨迹，所述初始铲斗控制轨迹包括多段子轨迹。

23、在可能的实现方式中，执行以下处理：

24、基于所述初始铲斗控制轨迹，获取所述多段子轨迹的多组铲斗控制参数，包括获取铲斗运动速度、加速度、挖掘力以及铲斗姿态角；

25、根据所述多组铲斗控制参数，进行作业效率、作业精度和机械安全评估，获得控制评估结果；

26、根据所述控制评估结果，进行所述初始铲斗控制轨迹的优化调整。

27、在可能的实现方式中，执行以下处理：

28、基于所述控制评估结果，识别获取多个待调整子轨迹参数；

29、根据所述多个待调整子轨迹参数，参照参数调整步长，获得多个子轨迹参数调整方案；

30、针对所述多个子轨迹参数调整方案，进行方案效率、精度和安全性评估，并根据评估结果获得最佳调整方案，对所述初始铲斗控制轨迹进行优化。

31、在可能的实现方式中，基于所述多元实时传感数据，进行轨迹偏离分析，并根据轨迹偏离结果，生成轨迹补偿，执行以下处理：

32、基于所述多元实时传感数据，结合所述初始铲斗控制轨迹，获取标准子轨迹作业信息；

33、根据所述标准子轨迹作业信息，与所述多元实时传感数据进行轨迹偏离分析，获得轨迹偏离结果，包括位置偏离量、姿态偏离量和时间偏离量；

34、基于所述轨迹偏离结果，生成所述轨迹补偿。

35、本申请还提供了一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制系统，包括：

36、多元传感模组布设模块，所述多元传感模组布设模块用于基于目标挖掘机的结构信息和功能信息，布设多元传感模组；

37、虚拟施工场景构建模块，所述虚拟施工场景构建模块用于读取目标作业任务，并基于所述目标作业任务，获取作业区域基础数据，构建虚拟施工场景；

38、初始铲斗控制轨迹规划模块，所述初始铲斗控制轨迹规划模块用于根据所述目标作业任务和所述虚拟施工场景，规划初始铲斗控制轨迹；

39、目标作业任务执行模块，所述目标作业任务执行模块用于参照所述初始铲斗控制轨迹，进行所述目标作业任务执行，并通过所述多元传感模组获取多元实时传感数据；

40、轨迹偏离分析模块，所述轨迹偏离分析模块用于基于所述多元实时传感数据，进行轨迹偏离分析，并根据轨迹偏离结果，生成轨迹补偿；

41、修正补偿模块，所述修正补偿模块用于采用所述轨迹补偿，进行所述初始铲斗控制轨迹的修正补偿，生成修正铲斗控制轨迹；

42、铲斗轨迹控制模块，所述铲斗轨迹控制模块用于通过所述修正铲斗控制轨迹，进行智能挖掘机铲斗轨迹控制。

43、拟通过本申请提出的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法及系统，首先基于目标挖掘机的结构信息和功能信息布设多元传感模组，然后读取目标作业任务并获取作业区域基础数据构建虚拟施工场景，规划初始铲斗控制轨迹，参照初始铲斗控制轨迹，进行目标作业任务执行，执行任务时通过多元传感模组获取多元实时传感数据，对多元实时传感数据进行轨迹偏离分析和补偿，生成修正铲斗控制轨迹，并进行铲斗轨迹控制，达到了更好地适应各种复杂和动态的挖掘环境，从而提高挖掘机铲斗轨迹控制的精度的技术效果。

技术特征：

1.一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，基于目标挖掘机的结构信息和功能信息，布设多元传感模组，包括：

3.如权利要求1所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，读取目标作业任务，并基于所述目标作业任务，获取作业区域基础数据，构建虚拟施工场景，包括：

4.如权利要求1所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，根据所述目标作业任务和所述虚拟施工场景，规划初始铲斗控制轨迹，包括：

5.如权利要求4所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求5所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求1所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，其特征在于，基于所述多元实时传感数据，进行轨迹偏离分析，并根据轨迹偏离结果，生成轨迹补偿，包括：

8.一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制系统，其特征在于，所述系统用于实施权利要求1-7任一项所述的一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法，所述系统包括：

技术总结本发明公开了一种智能挖掘机铲斗轨迹自动控制方法及系统，涉及自动化控制相关领域，该方法包括：基于目标挖掘机的结构信息和功能信息，布设多元传感模组；读取目标作业任务，获取作业区域基础数据，构建虚拟施工场景；规划初始铲斗控制轨迹；进行目标作业任务执行，并获取多元实时传感数据；进行轨迹偏离分析，生成轨迹补偿；进行初始铲斗控制轨迹的修正补偿，生成修正铲斗控制轨迹；进行智能挖掘机铲斗轨迹控制。解决了现有挖掘机铲斗轨迹控制存在的环境适应性差，进而导致轨迹控制的性能受限的技术问题，达到了更好地适应各种复杂和动态的挖掘环境，从而提高挖掘机铲斗轨迹控制的精度的技术效果。技术研发人员：黄岑宇,蒋修定,崔守娟,陈蓉,尹悦悦,张雷,蔡婷婷受保护的技术使用者：镇江高等职业技术学校技术研发日：技术公布日：2024/5/27