动臂浮动的自适应启动方法及装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及动臂浮动的自适应启动方法及装置。

背景技术

挖掘机中一般存在一个动臂浮动功能(即，平地模式)，所述的动臂浮动指动臂随地面及自重自由浮动。以某挖掘机为例，在平地作业模式时，若开启动臂浮动功能，则动臂处于浮动状态，可自由升降，减小机器的振动，防止误支车动作。

现有技术中，动臂浮动功能的开启一般是在利用挖掘机的找平和整地作业时，由驾驶员主动开启。通常情况下，驾驶员需要根据挖掘情况和经验启动该功能，同时，平整作业面判断对操作人员要求较高，需要经过大量工作的积累才能胜任此项工作，可能会存在误操作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种挖掘机动臂浮动的自适应启动方法及装置，以解决挖掘机动臂浮动自适应启动的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种动臂浮动的自适应启动方法，所述方法包括：

获取工程车辆中齿尖的运动轨迹；

当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，开启所述动臂浮动的功能。

本发明实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，由于在不同工况下，齿尖的运动轨迹不同，因此齿尖的运动轨迹能够反映工程车辆的当前工况，通过获取齿尖的实时运动轨迹，就可以确定工程车辆当前是否在进行找平或整地作业，进而自适应开启动臂浮动功能，从而可以简化驾驶员操作，提升工作效率。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述获取齿尖的运行轨迹，包括：

获取所述工程车辆中工作装置的运动参数以及所述工作装置各部件之间的连接关系；

基于所述工作装置的运动参数以及所述连接关系，确定所述齿尖的坐标信息；

利用所述坐标信息确定所述齿尖的运动轨迹。

本发明实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，利用工程车辆工作装置的运动参数以及各部件之间的连接关系，进行齿尖坐标信息的计算，再利用坐标信息确定齿尖的运动轨迹，直接通过测得的运动参数进行计算，简化了数据处理过程，提高了效率。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述工作装置的运动参数包括铲斗油缸位移、斗杆油缸位移以及动臂油缸位移，所述连接关系包括所述各部件连接铰点之间的连接关系，所述基于所述工作装置的运动参数以及所述连接关系，确定所述齿尖的坐标信息，包括：

利用所述铲斗油缸位移、所述斗杆油缸位移、所述动臂油缸位移以及所述各部件连接铰点之间的连接关系，计算所述动臂的水平倾角、所述动臂与所述斗杆的夹角以及所述斗杆与所述铲斗的夹角；

基于所述动臂的水平倾角、所述动臂与所述斗杆的夹角以及所述斗杆与所述铲斗的夹角，确定所述齿尖的坐标信息。

本发明实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，利用工作装置中铲斗、斗杆以及动臂油缸的位移进行坐标信息的确定，其计算直接依赖于各部件的运动，可以保证计算得到的坐标信息的可靠性。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述利用所述坐标信息确定所述齿尖的运动轨迹，包括：

对所述坐标信息进行拟合，确定所述齿尖的运动轨迹。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述预设运动轨迹为线性轨迹，所述开启所述动臂浮动的功能，包括：

当所述运动轨迹为所述线性轨迹时，调整所述工程车辆的动臂油缸的压力，以开启所述动臂浮动的功能。

本发明实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，通过调整动臂油缸的压力的方式开启动臂浮动的功能，控制简单易于实现。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述调整所述工程车辆的动臂油缸的压力，以开启所述动臂浮动的功能，包括：

控制所述动臂油缸对应的电磁阀，以利用所述电磁阀调整所述动臂油缸对应的溢流阀控制口的压力；

或，

控制所述动臂油缸对应的溢流阀控制口的压力。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种动臂浮动的自适应启动装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取工程车辆中齿尖的运动轨迹；

开启模块，用于当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，开启所述动臂浮动的功能。

本发明实施例提供的动臂浮动的自适应启动装置，由于在不同工况下，齿尖的运动轨迹不同，因此齿尖的运动轨迹能够反映工程车辆的当前工况，通过获取齿尖的实时运动轨迹，就可以确定工程车辆当前是否在进行找平或整地作业，进而自适应开启动臂浮动功能，从而可以简化驾驶员操作，提升工作效率。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的动臂浮动的自适应启动方法。

根据第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行本发明第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的动臂浮动的自适应启动方法。

根据第五方面，本发明实施例还提供了一种工程车辆，包括：

车辆本体；

工作装置，包括齿尖以及动臂，所述工作装置与所述车辆本体连接；

电子设备，与所述工作装置连接，所述电子设备用于获取所述齿尖的运动轨迹，并当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，开启动臂浮动的功能。

本发明实施例提供的工程车辆，由于在不同工况下，齿尖的运动轨迹不同，因此齿尖的运动轨迹能够反映工程车辆的当前工况，通过获取齿尖的实时运动轨迹，就可以确定工程车辆当前是否在进行找平或整地作业，进而自适应开启动臂浮动功能，从而可以简化驾驶员操作，提升工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的挖掘机平地模式示意图；

图2是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的挖掘机的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的齿尖坐标信息计算的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动装置的结构框图；

图8是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中踢动的动臂浮动的自适应启动方法可以应用任意类型的工程车辆中，例如挖掘机等等，在此对其具体应用场景并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行相应的设置即可。

本发明实施例提供了一种工程车辆，包括车辆本体、工作装置以及电子设备。其中，所述的工作装置与车辆本体连接，驾驶员在车辆本体中控制工作装置的动作，以完成相应的工作需求。其中，工作装置包括齿尖以及动臂。

所述的电子设备可以设置在车辆本体内，也可以设置在工作装置上，在此对其设置位置并不做任何限制。电子设备用于实时获取齿尖的运动轨迹，并将获取到的运动轨迹与预设运动轨迹进行比较，若两者匹配时，则开启动臂浮动功能。

在本发明实施例下文的描述中，以挖掘机为例进行详细。图1示出了挖掘机平地模式示意图，在平地模式时，理想状态下齿尖的运动轨迹为直线，所述的平地模式用于找平和整地作业。若在这种情况下不开启动臂浮动功能的话，由于齿尖向靠近车辆本体的方向运动，将会造成车辆本体的前端抬起，从而造成误支车动作。因此，在平地模式时就需要开启动臂浮动功能，以避免误支车的发生。

根据本发明实施例，提供了一种动臂浮动的自适应启动方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种动臂浮动的自适应启动方法，可用于电子设备，如控制器等，图2是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

S11，获取工程车辆中齿尖的运动轨迹。

齿尖的运动轨迹为一段时间段内齿尖的运动，例如，可以设置时间段为30S，或1分钟等等，对这段时间段内齿尖的运动轨迹进行分析。

其中，电子设备可以是从外界获取到齿尖的运动轨迹的，也可以是实时对齿尖的运动进行分析，确定出运动轨迹的。例如，可以在工程车辆上设置图像采集设备，实时采集齿尖的图像，对采集到的图像帧进行分析，就可以确定出齿尖的运动轨迹；或者，对工程车辆中工作装置的运动情况进行分析，得到工作装置中各部件的位移或角位移等等，再利用工作装置的运动情况确定齿尖的运动轨迹。

在本实施例中确定齿尖运动轨迹的方式并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行相应的设置即可。

S12，判断工程车辆齿尖的运动轨迹是否满足预设运动轨迹。

如上文所述，在平地模式下，理想状态下齿尖的运动轨迹为直线。因此，电子设备可以将上述S11中获取到的齿尖的运动轨迹与预设运动轨迹进行匹配，判断两者是否匹配。

当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，执行S13；否则，执行其他操作。所述的其他操作可以是返回执行S11，也可以是间隔一段时间之后再执行S11，或者也可以执行其他操作，在此对其并不做任何限制。

S13，开启动臂浮动的功能。

电子设备在确定出齿尖的运动轨迹满足预设运动轨迹时，电子设备自动开启动臂浮动功能。其中，动臂浮动功能的开启方式可以是通过调整动臂油缸的压力实现，也可以是通过其他方式实现，在此对其并不做任何限制。

在本实施例的一些可选实施方式中，在电子设备自动开启动臂浮动功能之后，驾驶员也可以手动关闭自动开启的动臂浮动功能，以保证工程车辆工作的可靠性。

本实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，由于在不同工况下，齿尖的运动轨迹不同，因此齿尖的运动轨迹能够反映工程车辆的当前工况，通过获取齿尖的实时运动轨迹，就可以确定工程车辆当前是否在进行找平或整地作业，进而自适应开启动臂浮动功能，从而可以简化驾驶员操作，提升工作效率。

在本实施例中提供了一种动臂浮动的自适应启动方法，可用于电子设备，如控制器等，图3是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

S21，获取工程车辆中齿尖的运动轨迹。

以挖掘机为例，从结构上所述的挖掘机可以划分为工作装置、车体部分以及底盘部分。其中，工作装置部分包括有动臂、斗杆、铲斗及相应的油缸和管路，齿尖属于铲斗的一部分。车体部分包括发动机、液压泵、控制阀、回转机构、驾驶室、回转平台、油箱及配重等等。底盘部分包括履带架及四轮一带。

具体地，上述S21可以包括如下步骤：

S211，获取工程车辆中工作装置的运动参数以及工作装置各部件之间的连接关系。

工作装置的运动参数可以是通过在工作装置中设置角度传感器，就可以在工作过程中获取到工作装置各部件的角位移；工作装置的运动参数也可以是通过在工作装置中设置位移传感器，就可以在工作过程中获取到工作装置各部件的位移，等等。具体在工作装置中设置何种类型的传感器可以根据实际情况进行相应的设置，在此对其并不做任何限制。

由于工作装置各部件之间的铰点位置都是固定的，因此，可以将连接关系事先存储在电子设备中。

S212，基于工作装置的运动参数以及连接关系，确定齿尖的坐标信息。

电子设备在获取到工作装置的运动参数以及连接关系之后，就可以在工作过程中，利用获取到的数据计算齿尖的坐标信息。

例如，如图4所示，所述工作装置的运动参数是利用设置在工作装置上的铲斗油缸位移传感器1、斗杆油缸位移传感器2以及动臂油缸位移传感器3对各个部件进行位移的测量得到。相应地，所测得的运动参数包括铲斗油缸位移、斗杆油缸位移以及动臂油缸位移，所述连接关系包括所述各部件连接铰点之间的连接关系。

电子设备利用上述三个油缸的位移传感器信号，计算油缸的位移(即，动臂油缸位移L1、斗杆油缸位移L2、铲斗油缸位移L3)，根据油缸位移和挖掘机工作装置各铰点的坐标，从而计算出齿尖的坐标信息。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述S212可以包括如下步骤：

(1)利用铲斗油缸位移、斗杆油缸位移、动臂油缸位移以及各部件连接铰点之间的连接关系，计算动臂的水平倾角、动臂与斗杆的夹角以及斗杆与铲斗的夹角。

例如，如图5所示，计算过程中所采用的坐标系是以A点为原点O，水平横向X轴，竖直向上为Y轴。具体地，结合图5所示，采用如下公式计算动臂的水平倾角α、动臂与斗杆的夹角β以及斗杆与铲斗的夹角γ：

α＝arccos((L

β＝2π-∠ABD-∠HBG-arccos((L

∠KNG＝∠ENG-arccos((L

∠NGK＝arccos((L

∠KGL＝arccos((L

γ＝2π-∠NGB-∠LGJ-∠NGK-∠KGL；

其中，A为车辆本体与动臂的连接铰点；B为动臂与斗杆的连接铰点；C为动臂油缸与斗杆油缸的连接铰点；D为斗杆油缸座与斗杆油缸的连接铰点；E为斗杆与铲斗油缸的连接铰点；F为动臂油缸与车辆本体的固定点；G为斗杆与铲斗的连接铰点；H为斗杆油缸的活塞杆与斗杆的连接铰点；J为铲斗齿尖所在位置；K为连杆与摇杆的连接铰点，L为摇杆与铲斗之间的连接铰点；L

(2)基于动臂的水平倾角、动臂与所述斗杆的夹角以及斗杆与铲斗的夹角，确定齿尖的坐标信息。

具体地，可以采用如下公式计算齿尖的坐标信息：

XJ＝L

YJ＝L

其中，XJ为铲斗齿尖的X坐标，YJ为铲斗齿尖的Y坐标。因此，电子设备可以确定出齿尖的坐标信息为(XJ，YJ)。

利用工作装置中铲斗、斗杆以及动臂油缸的位移进行坐标信息的确定，其计算直接依赖于各部件的运动，可以保证计算得到的坐标信息的可靠性。

S213，利用坐标信息确定齿尖的运动轨迹。

对所述坐标信息。

电子设备在计算得到齿尖的坐标信息之后，可以对所获得的所有坐标信息进行拟合，确定齿尖的运动轨迹。具体采用何种方式进行拟合在此对其并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行相应的设置。

S22，判断工程车辆齿尖的运动轨迹是否满足预设运动轨迹。

当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，执行S23；否则，执行其他操作。

详细请参见图2所示实施例的S12，在此不再赘述。

S23，开启动臂浮动的功能。

详细请参见图2所示实施例的S13，在此不再赘述。

本实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，利用工程车辆工作装置的运动参数以及各部件之间的连接关系，进行齿尖坐标信息的计算，再利用坐标信息确定齿尖的运动轨迹，直接通过测得的运动参数进行计算，简化了数据处理过程，提高了效率。

在本实施例中提供了一种动臂浮动的自适应启动方法，可用于电子设备，如控制器等，图6是根据本发明实施例的动臂浮动的自适应启动方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：

S31，获取工程车辆中齿尖的运动轨迹。

详细请参见图3所示实施例的S21，在此不再赘述。

S32，判断工程车辆齿尖的运动轨迹是否满足预设运动轨迹。

当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，执行S33；否则，执行S31。

S33，开启动臂浮动的功能。

具体地，可以通过调整所述工程车辆的动臂油缸的压力，例如，将压力值由37MPa降至17MPa，以开启动臂浮动的功能。

例如，当溢流阀无自带的控制系统时，电子设备可以控制动臂油缸对应的电磁阀，以利用所述电磁阀调整所述动臂油缸对应的溢流阀控制口的压力。当溢流阀自带控制系统时，就无须电磁阀进行中间控制，直接控制器控制溢流阀，即控制动臂油缸对应的溢流阀控制口的压力。

本实施例提供的动臂浮动的自适应启动方法，通过调整动臂油缸的压力的方式开启动臂浮动的功能，控制简单易于实现。

本实施例提供了一种挖掘机自动判定找平和整地作业，并自动启动动臂浮动功能的方法和装置，它包括动臂油缸位移传感器、斗杆油缸位移传感器、铲斗油缸位移传感器，控制器等。实施方式为：

1)利用三个油缸的位移传感器信号，通过控制器计算油缸的长度及位移，通过计算确定齿尖运行轨迹；

2)在电子设备中预设平地模式的齿尖运行轨迹，对齿尖运行轨迹进行判断，若符合预设的平地模式的齿尖运行轨迹，则自动启动动臂浮动功能。

在本实施例中还提供了一种动臂浮动的自适应启动装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种动臂浮动的自适应启动装置，如图7所示，包括：

获取模块41，用于获取工程车辆中齿尖的运动轨迹；

开启模块42，用于当所述运动轨迹满足预设运动轨迹时，开启所述动臂浮动的功能。

本实施例提供的动臂浮动的自适应启动装置，由于在不同工况下，齿尖的运动轨迹不同，因此齿尖的运动轨迹能够反映工程车辆的当前工况，通过获取齿尖的实时运动轨迹，就可以确定工程车辆当前是否在进行找平或整地作业，进而自适应开启动臂浮动功能，从而可以简化驾驶员操作，提升工作效率。

本实施例中的动臂浮动的自适应启动装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图7所示的动臂浮动的自适应启动装置。

请参阅图8，图8是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器51，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图7所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。

其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图2、3以及6实施例中所示的动臂浮动的自适应启动方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的动臂浮动的自适应启动方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。