一种挖掘机自动安全巡航控制系统及方法与流程

专利2025-12-23  14


本发明属于挖掘机领域,具体涉及挖掘机自动巡航控制系统及方法。


背景技术:

1、液压挖掘机是一种多功能机械,作为一种重要的工程机械,广泛应用于各种土方作业、水利工程等场所。挖掘机的行走,通过液控先导脚踏阀控制行走联主阀芯,进而驱动左右行走马达工作,从而实现挖掘机的行走控制;导致行走过程中始终需要脚或手推动先导脚踏阀,长时间操作会造成驾驶员操作疲劳;

2、为了解决上述技术问题,现有技术中公开了一种挖掘机自动巡航系统及方法(公开号cn111663600a),实现挖掘机自动巡航,避免了长时间操作会造成驾驶员操作疲劳问题,但是现有技术仅根据自动巡航信号的变化,开启和关闭自动巡航模式;对于挖掘机说,在自动巡航过程中,操作其他机具存在较大的安全隐患。


技术实现思路

1、本发明提供了一种挖掘机自动安全巡航控制系统及方法,增设挖掘机巡航的自动解除功能,以提升挖掘机自动巡航安全性。

2、为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:

3、本发明第一方面提供了一种挖掘机自动安全巡航控制系统,包括控制器、电磁阀组以及用于检测挖掘机位姿的传感器组;所述传感器组包括用于检测挖掘机回转角度的回转位姿传感器和用于检测挖掘机倾斜角度的倾角传感器;

4、所述回转位姿传感器和倾角传感器电性连接至所述控制器;所述电磁阀组设置于油泵与挖掘机的行走机构之间的油路上;所述控制器的输出端与所述电磁阀组电性连接;

5、所述控制器内预设有解除条件和执行条件;所述控制器接收到自动巡航指令,根据检测的挖掘机位姿判断挖掘机是否符合执行条件,若挖掘机符合执行条件,所述控制器通过电磁阀组控制挖掘机的行走机构,驱动挖掘机执行自动巡航;

6、所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据回转位姿传感器和倾角传感器的检测信号判断挖掘机是否符合解除条件,若达到解除条件并解除挖掘机自动巡航。

7、进一步的,所述电磁阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀;所述挖掘机的行走机构包括左行走机构和右行走机构;

8、所述第一电磁阀和第二电磁阀设置于油泵与挖掘机的左行走机构之间的油路上;当第一电磁阀导通、第二电磁阀关闭时,所述左行走机构向前行走;当第一电磁阀关闭、第二电磁阀导通时,所述左行走机构向后行走;

9、所述第三电磁阀和第四电磁阀设置于油泵与挖掘机的右行走机构之间的油路上;当第三电磁阀导通、第四电磁阀关闭时,所述右行走机构向前行走;当第三电磁阀关闭、第四电磁阀导通时,所述右行走机构向后行走;

10、所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电性连接至控制器的输出端。

11、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机的档位旋钮和高低速切换开关;所述档位旋钮和高低速切换开关电性连接至控制器;所述控制器通过档位旋钮采集挖掘机的档位信息,通过高低速切换开关采集挖掘机的高低速模式信息;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据档位信息和高低速模式信息判断是否达到解除挖掘机自动导航。

12、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器;所述动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器电性连接至控制器;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器的检测信号判断是否达到解除挖掘机自动导航。

13、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的铲斗位姿传感器和推土铲位姿传感器;

14、铲斗位姿传感器和推土铲位姿传感器电性连接至控制器;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据铲斗位姿传感器和推土铲位姿传感器的检测信号判断是否达到解除挖掘机自动导航。

15、进一步的,所述控制器电性连接有人机交互界面,所述控制器接收由人机交互界面输入的执行条件和解除条件;所述人机交互界面显示挖掘机的工作状态信息和预警提示。

16、同时,通过gps终端将人机交互界面初始设置条件、解除自动巡航的触发条件等上传平台,从而获取多用户关注的安全要素,及其可能影响客户自动巡航操作体验的条件,进一步完善人机交互界面的初始默认设置,修正影响自动巡航操作的设置。

17、进一步的,所述控制器上电性连接有一键行走开关,所述控制器通过一键行走开关接收自动巡航指令,当一键行走开关导通时,所述控制器控制挖掘机自动巡航;当一键行走开关断开时,所述控制器控制挖掘机解除自动巡航。

18、本发明第二方面提供了一种挖掘机自动安全巡航控制方法,包括:

19、接收到自动巡航指令;获取挖掘机中机械臂总成的高度信息,判断挖掘机是否处于预设的安全区域内;根据回转位姿传感器的检测信号判断挖掘机是否回转角度超限;获取挖掘机的推土铲的高度,判断推土铲高度是否达到安全高度阈值;

20、若挖掘机处于安全区域、回转角度小于设定回转阈值并且推土铲高度达到安全高度阈值,判断挖掘机符合执行条件,通过电磁阀组控制挖掘机的行走机构,驱动挖掘机执行自动巡航;

21、根据回转位姿传感器的检测信号判断是否存在回转操作;若挖掘机存在回转操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在回转操作且未预设为解除条件,根据回转位姿传感器的检测信号判断挖掘机是否回转角度超限,当回转角度超限时控制挖掘机解除自动巡航;

22、根据倾角传感器的检测信号判断是否存在整机倾斜超限;当整机倾斜超限判断达到解除条件,控制挖掘机解除自动巡航。

23、进一步的,通过电磁阀组控制挖掘机的行走机构动作,驱动挖掘机执行自动巡航,包括:

24、所述电磁阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀;所述挖掘机的行走机构包括左行走机构和右行走机构;所述第一电磁阀和第二电磁阀设置于油泵与挖掘机的左行走机构之间的油路上;所述第三电磁阀和第四电磁阀设置于油泵与挖掘机的右行走机构之间的油路上;

25、控制第一电磁阀导通、第二电磁阀关闭时,所述左行走机构向前行走;控制第一电磁阀关闭、第二电磁阀导通时,所述左行走机构向后行走;

26、控制第三电磁阀导通、第四电磁阀关闭时,所述右行走机构向前行走;控制第三电磁阀关闭、第四电磁阀导通时,所述右行走机构向后行走。

27、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机的档位旋钮和高低速切换开关;通过档位旋钮采集挖掘机的档位信息,通过高低速切换开关采集挖掘机的高低速模式信息;

28、根据挖掘机的档位信息判断是否存在换挡操作,若挖掘机存在换挡操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在换挡操作且未预设为解除条件,执行换挡操作保持挖掘机自动巡航;

29、根据挖掘机的高低速模式信息判断是否存在工作模式切换操作,若挖掘机存在工作模式切换操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在工作模式切换操作且未预设为解除条件,执行工作模式切换操作保持挖掘机自动巡航。

30、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的动臂位姿传感器、斗杆位姿传感器和铲斗位姿传感器;

31、利用动臂位姿传感器检测挖掘机的动臂运动信息,利用斗杆位姿传感器检测挖掘机的斗杆运动信息;通过铲斗位姿传感器检测挖掘机的铲斗运动信息;

32、在挖掘机执行自动巡航时,根据挖掘机的动臂运动信息判断是否存在动臂操作,若挖掘机存在动臂操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在动臂操作且未预设为解除条件,根据挖掘机的高度和动臂运动信息计算获得动臂位置,判断动臂位置超出安全区域后控制挖掘机解除自动巡航,判断动臂位置至安全区域的距离处于安全预警范围输出预警提示;

33、根据挖掘机的斗杆运动信息判断是否存在斗杆操作,若挖掘机存在斗杆操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在斗杆操作且未预设为解除条件,根据动臂位置和斗杆运动信息计算获得斗杆位置,判断斗杆位置超出安全区域后控制挖掘机解除自动巡航,判断斗杆位置至安全区域的距离处于安全预警范围输出预警提示;

34、根据挖掘机的铲斗位置信息判断是否存在铲斗操作,若挖掘机存在铲斗操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;若挖掘机存在铲斗操作且未预设为解除条件,根据斗杆位置信息和铲斗运动信息计算获得铲斗位置,判断铲斗位置信息超出安全区域控制挖掘机解除自动巡航,判断铲斗位置信息至安全区域的距离处于安全预警范围输出预警提示。

35、进一步的,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的推土铲位姿传感器;

36、在挖掘机执行自动巡航时,通过推土铲位姿传感器检测挖掘机的推土铲运动信息;根据挖掘机的推土铲运动信息判断是否存在推土铲操作,若挖掘机存在推土铲操作且为预设的解除条件,控制挖掘机解除自动巡航;

37、若挖掘机存在推土铲操作且未预设为解除条件,根据推土铲运动信息计算获得推土铲位置,判断推土铲位置低于安全高度阈值,控制挖掘机解除自动巡航,判断推土铲位置高于安全高度阈值的距离在预警高度范围内输出预警提示。

38、与现有技术相比,本发明的有益效果:

39、本发明中控制器可以自动保持当前的行走方向、速度自动行走,解放驾驶员手脚,降低操作强度;同时根据自定义设置,增加机具操作、整机姿态等解除自动巡航,以提升自动巡航安全性。


技术特征:

1.一种挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,包括:控制器、电磁阀组以及用于检测挖掘机位姿的传感器组;所述传感器组包括用于检测挖掘机回转角度的回转位姿传感器和用于检测挖掘机倾斜角度的倾角传感器;

2.根据权利要求1所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述电磁阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀;所述挖掘机的行走机构包括左行走机构和右行走机构;

3.根据权利要求1所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机的档位旋钮和高低速切换开关;所述档位旋钮和高低速切换开关电性连接至控制器;所述控制器通过档位旋钮采集挖掘机的档位信息,通过高低速切换开关采集挖掘机的高低速模式信息;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据档位信息和高低速模式信息判断是否达到解除挖掘机自动导航。

4.根据权利要求1所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器;所述动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器电性连接至控制器;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据动臂位姿传感器和斗杆位姿传感器的检测信号判断是否达到解除挖掘机自动导航。

5.根据权利要求4所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的铲斗位姿传感器和推土铲位姿传感器;

6.根据权利要求1所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述控制器电性连接有人机交互界面,所述控制器接收由人机交互界面输入的执行条件和解除条件;所述人机交互界面显示挖掘机的工作状态信息和预警提示。

7.根据权利要求1所述的挖掘机自动安全巡航控制系统,其特征在于,所述控制器上电性连接有一键行走开关,所述控制器通过一键行走开关接收自动巡航指令,当一键行走开关导通时,所述控制器控制挖掘机自动巡航;当一键行走开关断开时,所述控制器控制挖掘机解除自动巡航。

8.根据权利要求1至7任一项所述的挖掘机自动安全巡航控制系统的控制方法,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,通过电磁阀组控制挖掘机的行走机构动作,驱动挖掘机执行自动巡航,包括:

10.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机的档位旋钮和高低速切换开关;通过档位旋钮采集挖掘机的档位信息,通过高低速切换开关采集挖掘机的高低速模式信息;

11.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的动臂位姿传感器、斗杆位姿传感器和铲斗位姿传感器;

12.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述传感器组还包括设置于挖掘机上的推土铲位姿传感器;


技术总结
本发明公开了一种挖掘机自动安全巡航控制系统及方法,系统包括控制器,控制器接收到自动巡航指令,根据回转位姿传感器的检测信号判断挖掘机是否符合执行条件,若挖掘机符合执行条件,所述控制器通过电磁阀组控制挖掘机的行走机构,驱动挖掘机执行自动巡航;所述控制器控制挖掘机自动巡航时,根据回转位姿传感器和倾角传感器的检测信号判断挖掘机是否符合解除条件,若达到解除条件并解除挖掘机自动巡航;本发明增设挖掘机巡航的自动解除功能,以提升挖掘机自动巡航安全性。

技术研发人员:郭会会,李亚东,马立国,李效鹏,王文奇,刘家林,于书敏,周威,韩领军,刘文龙
受保护的技术使用者:徐州徐工挖掘机械有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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