一种无人驾驶推土机自动作业监控方法及系统

本发明涉及推土机设备，更具体地说，特别涉及一种无人驾驶推土机自动作业监控方法及系统。

背景技术：

1、作为铲土运输机械，推土机工作环境往往较为恶劣，经常存在落物、倾翻风险，威胁操作者人身安全，加之作业过程中，整机振动、噪声大，冬夏季节的气温变化大等，影响操作者的劳动强度和工作环境舒适性，甚至某些场合下，不适合人员进入等，因此，应用无人驾驶相关技术的推土机应运而生。但不论是遥控驾驶推土机，还是真正自动化作业的无人驾驶推土机，由于缺少驾驶人员，缺乏直接的操作反馈，对推土机的操作控制不够准确、及时，可能导致存推土机前工作装置切土深度不足，铲刀未能满负荷工作，或由于作业介质不同，铲刀完全达到设计切土深度后，一直处于过载情况下作业，影响机器使用寿命。以上两种情况下，要么影响推土机作业效率，降低经济性能，要么可能因为过载导致结构受力过大，超过设计强度而导致结构断裂等破坏。

2、为解决以上无人驾驶推土机负载不足或者过载而不能及时准确调整的问题，本发明提出一种无人驾驶推土机作业自监控系统的动态监测、控制的逻辑算法及系统等，适合无人驾驶推土机在作业环境下负载情况的监测及相应的自动控制操作等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可以有效避免无人驾驶推土机前工作装置出现空载、负载不充分等问题，提高无人驾驶推土机的作业效率及经济性能，同时可自动逻辑运算判定推土机是否存在过载现象，避免受力过大导致结构破坏等问题，提升无人驾驶推土机作业安全性能的无人驾驶推土机自动作业监控方法及系统。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种无人驾驶推土机自动作业监控方法，包括以下步骤：

3、s1、在推土机铲刀的各油缸的压力测点安装油缸压力传感器及行程传感器等，采集所测量工况下各油缸的压力值、行程位置的数据，作为油缸的实时输入数据；

4、s2、在推土机铲刀的各受力杆件的合适位置安装销轴力测量装置，利用杆件的沿杆轴线方向受力特点，得到各杆件的受力情况数据，作为杆件的实时输入数据；

5、s3、根据工作需要，在输入界面输入设定推土机需要达到的作业平面的深度信息，确定推土机需要的切土深度和工作长度；

6、s4、在推土机上安装卫星导航装置的接收装置，实时采集卫星导航装置返回的数据，作为推土机整机的作业位置信息的实时输入数据；

7、s5、利用机构运动学及动力学分析，获取0至满载载荷作用下推土机铲刀各个油缸不同行程位置对应的姿态信息及各油缸压力、各受力杆件的受力数值，形成受力连续曲线数据库；

8、s6、发动机转速传感器采集发动机转速信息，作为发动机信息的实时输入数据；

9、s7、通过上述数据编辑逻辑算法流程；

10、s8、通过动态采集各个油缸压力及行程数据、杆件铰接受力数据、推土机实时位置、发动机转速信息，根据逻辑算法流程，实现无人驾驶推土机自动化作业控制。

11、优选地，所述逻辑算法流程的步骤如下：

12、读取受力曲线数据库进行对比；

13、若油缸压力及杆件受力处于数据库范围内，则检测发动机转速信号和卫星导航装置的位置信息，并增加发动机转速，若转速信息正常，位置信息变化，则继续增加发动机转速并记录转速信息；若转速信息正常，位置信息不变，则判定发动机大负荷作业，若无位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至初始出发位置，若有位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至记录位置信息的位置，同时删除位置信息记录；

14、若油缸压力及杆件受力处于数据范围外，判定推土机铲刀处于过载状态，控制电池阀动作，减小油缸伸出量而减小切土深度，直至油缸压力及杆件受力处于数据库范围内，并记录推土机整机位置信息。

15、优选地，所述逻辑算法流程以ecu可识别命令语句写入逻辑控制模块。

16、一种无人驾驶推土机自动作业监控系统，包括推土机整机和推土机铲刀，推土机铲刀上设有用于控制姿态动作的提升油缸、倾斜油缸、水平支撑杆、推杆和斜支撑杆，还包括接收装置、ecu、控制模块和逻辑控制模块，所述接收装置安装在推土机整机上，所述提升油缸、倾斜油缸、推杆和斜支撑杆上分别设有提升油缸形成及压力测点、倾斜油缸形成及压力测点、推杆铰接力测点和斜支撑杆铰接力测点，所述提升油缸形成及压力测点和倾斜油缸形成及压力测点处均安装油缸行程及内部压力测量传感器，所述推杆铰接力测点和斜支撑杆铰接力测点处均安装铰接力测量传感器，所述ecu接收油缸行程及内部压力测量传感器、铰接力测量传感器和接收装置发送的油缸的压力值、行程位置数据、杆件受力数据和推土机整机的作业位置信息，所述逻辑控制模块根据逻辑算法流程对推土机铲车和推土机整机的负载情况逻辑判断，并控制提升油缸、倾斜油缸和推土机整机发动机的动作，所述ecu、控制模块及逻辑控制模块之间相互连接。

17、优选地，所述存储模块用于存储利用机构运动学及动力学分析，获取0至满载载荷作用下推土机铲刀各个油缸不同行程位置对应的姿态信息及各油缸压力、各受力杆件的受力数值，形成的受力连续曲线数据库。

18、优选地，所述逻辑控制模块读取发动机转速信息、油缸的压力值、行程位置数据、杆件受力数据和推土机整机的作业位置信息并与受力连续曲线数据库进行对比。

19、优选地，所述逻辑控制模块检测到若油缸压力及杆件受力处于数据库范围内，则检测发动机转速信号和卫星导航装置的位置信息，并增加发动机转速，若转速信息正常，位置信息变化，则继续增加发动机转速并记录转速信息；若转速信息正常，位置信息不变，则判定发动机大负荷作业，若无位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至初始出发位置，若有位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至记录位置信息的位置，同时删除位置信息记录；

20、若油缸压力及杆件受力处于数据范围外，判定推土机铲刀处于过载状态，控制电池阀动作，减小油缸伸出量而减小切土深度，直至油缸压力及杆件受力处于数据库范围内，并记录推土机整机位置信息。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、本发明系统可根据逻辑算法，自动判定无人驾驶推土机是否处于过载范围，如未过载，则可自动调节至推土机发动机大负荷满载作业下的转速，提高推土机作业效率；

23、系统判定无人驾驶推土机处于过载情况时，会自动调整作业深度，达到发动机大负荷满载而不过载作业，且自动记录作业深度调整位置，并在完成作业长度后，重新返回至该调整位置，作业至初始设定深度，以上控制操作，既能避免无人驾驶推土机过载导致结构破坏，影响使用寿命，又能自动调整作业过程，达到作业要求；

24、能够解决目前无人驾驶推土机应用过载中的负载不足及过载作业的识别及逻辑控制调整的问题，且简单实用，无需改变现有无人驾驶推土机的结构设计，对任何功率推土机、任何作业工况均适用，应用前景广，能显著提升经济效益。

技术特征：

1.一种无人驾驶推土机自动作业监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶推土机自动作业监控方法，其特征在于，所述逻辑算法流程的步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶推土机自动作业监控方法，其特征在于：所述逻辑算法流程以ecu可识别命令语句写入逻辑控制模块。

4.一种无人驾驶推土机自动作业监控系统，包括推土机整机和推土机铲刀，推土机铲刀上设有用于控制姿态动作的提升油缸、倾斜油缸、水平支撑杆、推杆和斜支撑杆，其特征在于：还包括接收装置、ecu、控制模块和逻辑控制模块，所述接收装置安装在推土机整机上，所述提升油缸、倾斜油缸、推杆和斜支撑杆上分别设有提升油缸形成及压力测点、倾斜油缸形成及压力测点、推杆铰接力测点和斜支撑杆铰接力测点，所述提升油缸形成及压力测点和倾斜油缸形成及压力测点处均安装油缸行程及内部压力测量传感器，所述推杆铰接力测点和斜支撑杆铰接力测点处均安装铰接力测量传感器，所述ecu接收油缸行程及内部压力测量传感器、铰接力测量传感器和接收装置发送的油缸的压力值、行程位置数据、杆件受力数据和推土机整机的作业位置信息，所述逻辑控制模块根据逻辑算法流程对推土机铲车和推土机整机的负载情况逻辑判断，并控制提升油缸、倾斜油缸和推土机整机发动机的动作，所述ecu、控制模块及逻辑控制模块之间相互连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶推土机自动作业监控系统，其特征在于：所述存储模块用于存储利用机构运动学及动力学分析，获取0至满载载荷作用下推土机铲刀各个油缸不同行程位置对应的姿态信息及各油缸压力、各受力杆件的受力数值，形成的受力连续曲线数据库。

6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶推土机自动作业监控系统，其特征在于：所述逻辑控制模块读取发动机转速信息、油缸的压力值、行程位置数据、杆件受力数据和推土机整机的作业位置信息并与受力连续曲线数据库进行对比。

7.根据权利要求6所述的一种无人驾驶推土机自动作业监控系统，其特征在于：所述逻辑控制模块检测到若油缸压力及杆件受力处于数据库范围内，则检测发动机转速信号和卫星导航装置的位置信息，并增加发动机转速，若转速信息正常，位置信息变化，则继续增加发动机转速并记录转速信息；若转速信息正常，位置信息不变，则判定发动机大负荷作业，若无位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至初始出发位置，若有位置信息，则控制推土机铲刀工作至设定长度，并使推土机整机返回至记录位置信息的位置，同时删除位置信息记录；

技术总结本发明公开了一种无人驾驶推土机自动作业监控方法，在推土机铲刀的各油缸的压力测点安装油缸压力传感器及行程传感器，在推土机铲刀的各受力杆件的合适位置安装销轴力测量装置，推土机上安装卫星导航装置的接收装置，发动机转速传感器采集发动机转速信息，作为发动机信息的实时输入数据，通过上述数据编辑逻辑算法流程，根据逻辑算法流程，实现无人驾驶推土机自动化作业控制。本发明系统可根据逻辑算法，自动判定无人驾驶推土机是否处于过载范围，如未过载，则可自动调节至推土机发动机大负荷满载作业下的转速，提高推土机作业效率，能够解决目前无人驾驶推土机应用过载中的负载不足及过载作业的识别及逻辑控制调整的问题。技术研发人员：石秀君,宋娅菲,李鹏浩,朱立敬,孙萌,田天,岳璐受保护的技术使用者：济宁职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/9/17