挖掘机辅助平地控制方法、控制装置及挖掘机与流程

1.本发明涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种挖掘机辅助平地控制方法、控制装置及挖掘机。


背景技术：

2.挖掘机平地作业是通过控制挖掘机铲斗保持特定的角度和高度进行直线水平运动，对作业面进行整平。
3.传统的挖掘机平地作业主要包括手动控制和自动控制，其中，手动控制是通过操作手操控操作手柄，对动臂、斗杆和铲斗进行复合操作来实现，自动控制是通过相应的控制程序来保证动臂、斗杆和铲斗之间的复合动作以进行辅助平地或自动平地。
4.现有技术中，辅助平地或自动平地过程中，是以挖掘机机体为基准，然后采集挖掘机机体、动臂、斗杆、铲斗等不同部件的姿态数据，建立各个部件之间的相对位置关系，基于相对位置关系规划铲斗轨迹，使铲斗的姿态和位置关系接近于设定的目标值，此种控制方法，铲斗的关联参数较多，因此，相关联的部件参数变化会直接影响铲斗的作业参数变化，且参数计算量较大，计算过程复杂，参数通用性差，影响铲斗的作业精度和效率。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种挖掘机辅助平地控制方法，以解决挖掘机辅助平地控制参数冗杂，参数计算量大，平地作业控制精度和控制效率低的问题。
6.本发明还提供一种挖掘机辅助平地控制装置。
7.本发明还提供一种挖掘机。
8.本发明第一方面实施例提供一种挖掘机辅助平地控制方法，包括：
9.定义铲斗的目标姿态参数；
10.获取所述铲斗作业时的绝对姿态参数，并与所述目标姿态参数比对，确定比对结果；
11.基于所述比对结果，调整所述铲斗的工作参数。
12.根据本发明第一方面实施例提供的挖掘机辅助平地控制方法，通过获取铲斗作业时的绝对姿态参数，并基于绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果来调整铲斗作业姿态，简化了控制参数采集量和计算量。具体地，绝对姿态参数，是以空间中的绝对参考标定物为基准确定的，绝对参考标定物例如有空间中的水平面、海拔基准面，水平面的水平方向高度、海拔基准面的高度都是固定不变的，因此，铲斗的绝对姿态参数的获取过程，无需兼顾挖掘机机体、动臂、斗杆及地形地貌等其他参数的影响、绝对姿态参数中无冗杂的关联参数，对应地，在调整铲斗的工作参数时，计算绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果过程中，相应的计算量也得到简化，可以提高参数计算效率，同时，还可以避免参数过多引起的计算误差，提高计算精度，从而提高平地作业控制精度和控制效率。
13.根据本发明的一个实施例，所述目标姿态参数包括目标倾斜角度及目标海拔高度，其中，所述目标倾斜角度为所述铲斗与水平面之间的目标夹角，所述目标海拔高度为所述铲斗的斗齿的目标海拔高度；
14.所述绝对姿态参数包括实际倾斜角度及实际海拔高度，其中，所述实际倾斜角度为所述铲斗作业时与水平面之间的实际夹角，所述实际海拔高度为所述铲斗作业时所述斗齿的实际海拔高度。
15.根据本发明的一个实施例，所述定义铲斗的目标姿态参数的步骤，包括：
16.定义所述铲斗背离挖掘机机体的一侧的水平面为基准面；
17.所述斗齿垂直于所述基准面时，定义所述铲斗的倾斜角度为0
°
；
18.所述斗齿与所述基准面之间的夹角为钝角时，定义所述铲斗的倾斜角度为大于0
°
；
19.所述斗齿与所述基准面之间的夹角为锐角时，定义所述铲斗的倾斜角度为小于0
°
；
20.将所述铲斗的实际倾斜角度调整至所述目标倾斜角度；
21.保持所述铲斗处于所述目标倾斜角度以确定所述目标海拔高度。
22.根据本发明的一个实施例，所述基于所述比对结果，调整所述铲斗的工作参数的步骤，包括：
23.所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值大于0时，控制铲斗油缸伸长以驱动所述铲斗朝向挖掘机机体转动；
24.所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值等于0时，控制铲斗油缸长度不变；
25.所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值小于0时，控制铲斗油缸缩短以驱动所述铲斗背向挖掘机机体转动。
26.根据本发明的一个实施例，所述基于所述比对结果，调整所述铲斗的工作参数的步骤，包括：
27.所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值大于0时，控制动臂油缸缩短以使所述铲斗朝向地面运动；
28.所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值等于0时，控制动臂油缸长度不变；
29.所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值小于0时，控制动臂油缸伸长以使所述铲斗远离地面运动。
30.根据本发明的一个实施例，所述目标倾斜角度设定为0
°
。
31.根据本发明的一个实施例，所述获取所述铲斗作业时的绝对姿态参数的步骤，包括：
32.采用gps定位法、气压计法、大地水准面法中的至少一种测定所述铲斗的实际海拔高度。
33.本发明第二方面实施例提供一种掘机辅助平地控制装置，包括：
34.参数定义模块，适于定义铲斗的目标姿态参数；
35.参数获取模块，适于获取所述铲斗作业时的绝对姿态参数，并与所述目标姿态参
数比对，确定比对结果；
36.作业控制模块，适于基于所述比对结果，调整所述铲斗的工作参数。
37.本发明第三方面实施例提供一种挖掘机，包括：
38.挖掘机机体及处理器，所述处理器执行程序时实现如上所述第一方面任一实施例中的挖掘机辅助平地控制方法。
39.根据本发明的一个实施例，所述挖掘机还包括角度传感器及高度传感器；
40.所述角度传感器及所述高度传感器均设置于铲斗上。
41.本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
42.根据本发明第一方面实施例提供的挖掘机辅助平地控制方法，通过获取铲斗作业时的绝对姿态参数，并基于绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果来调整铲斗作业姿态，简化了控制参数采集量和计算量。具体地，绝对姿态参数，是以空间中的绝对参考标定物为基准确定的，绝对参考标定物例如有空间中的水平面、海拔基准面，水平面的水平方向高度、海拔基准面的高度都是固定不变的，因此，铲斗的绝对姿态参数的获取过程，无需兼顾挖掘机机体、动臂、斗杆及地形地貌等其他参数的影响、绝对姿态参数中无冗杂的关联参数，对应地，在调整铲斗的工作参数时，计算绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果过程中，相应的计算量也得到简化，可以提高参数计算效率，同时，还可以避免参数过多引起的计算误差，提高计算精度，从而提高平地作业控制精度和控制效率。
43.进一步地，根据本发明第二方面实施例提供的挖掘机辅助平地控制装置，通过参数定义模块定义铲斗的目标姿态参数；通过参数获取模块获取所述铲斗作业时的绝对姿态参数，并与所述目标姿态参数比对，确定比对结果；通过作业控制模块基于所述比对结果，调整所述铲斗的工作参数。铲斗的平地作业绝对姿态参数不受挖掘机机体位置参数、控制臂位置参数、作业场景地面平整度等其他因素的影响，简化了铲斗的调整控制参数，减少了参数计算量，提高了平地作业控制精度和控制效率，保证平地作业面的水平性。
44.根据本发明第三方面实施例提供的挖掘机，通过执行上述的挖掘机辅助平地控制方法，使挖掘机在进行平地作业时，铲斗的绝对姿态参数不受挖掘机机体位置参数、控制臂位置参数、作业场景地面平整度等其他因素的影响，简化了铲斗的调整控制参数，减少了参数计算量，提高了平地作业控制精度和控制效率，保证平地作业面的水平性。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
46.图1是本发明实施例提供的挖掘机辅助平地控制方法的流程示意图；
47.图2是本发明实施例提供的挖掘机辅助平地控制装置的结构示意图；
48.图3是本发明实施例提供的挖掘机的结构示意图；
49.图4是本发明实施例提供的铲斗的倾斜角度状态示意图一；
50.图5是本发明实施例提供的铲斗的倾斜角度状态示意图二；
51.图6是本发明实施例提供的铲斗的倾斜角度状态示意图三。
52.附图标记：
53.10、挖掘机机体；11、角度传感器；12、高度传感器；
54.20、动臂；21、动臂油缸；
55.30、斗杆；31、斗杆油缸；
56.40、铲斗；401、斗齿；41、铲斗油缸；
57.510、参数定义模块；520、参数获取模块；530、作业控制模块。
具体实施方式
58.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
59.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
60.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
61.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.如图1所示，本发明第一方面实施例提供一种挖掘机辅助平地控制方法，包括：
64.步骤100、定义铲斗40的目标姿态参数；
65.步骤200、获取铲斗40作业时的绝对姿态参数，并与目标姿态参数比对，确定比对结果；
66.步骤300、基于比对结果，调整铲斗40的工作参数。
67.步骤100中，目标姿态参数是指预设的铲斗40的姿态参数，目标姿态参数的定义可
以基于挖掘机的额定工况参数、作业场地或者操作手的操作习惯进行设定，目标姿态参数是使铲斗40发挥最好的平地效果而设定的理论参数。
68.步骤200中，绝对姿态参数是以空间中的绝对参考标定物为基准确定的，绝对参考标定物例如有空间中的水平面、海拔基准面，水平面的水平方向高度、海拔基准面的高度都是固定不变的，因此，铲斗40的绝对姿态参数不包括挖掘机机体10、动臂20、斗杆30及地形地貌等其他参数。
69.步骤300中，铲斗40的工作参数包括铲斗油缸41伸缩、动臂油缸21伸缩、斗杆油缸31伸缩等进行铲斗40姿态控制的参数。
70.根据本发明第一方面实施例提供的挖掘机辅助平地控制方法，通过获取铲斗40作业时的绝对姿态参数，并基于绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果来调整铲斗40作业姿态，简化了控制参数采集量和计算量。具体地，绝对姿态参数，是以空间中的绝对参考标定物为基准确定的，绝对参考标定物例如有空间中的水平面、海拔基准面，水平面的水平方向高度、海拔基准面的高度都是固定不变的，因此，铲斗40的绝对姿态参数的获取过程，无需兼顾挖掘机机体10、动臂20、斗杆30及地形地貌等其他参数的影响、绝对姿态参数中无冗杂的关联参数，对应地，在调整铲斗40的工作参数时，计算绝对姿态参数与目标姿态参数之间的比对结果过程中，相应的计算量也得到简化，可以提高参数计算效率，同时，还可以避免参数过多引起的计算误差，提高计算精度，从而提高平地作业控制精度和控制效率。
71.在本发明的实施例中，目标姿态参数包括目标倾斜角度及目标海拔高度，其中，目标倾斜角度为铲斗40与水平面之间的目标夹角，目标海拔高度为铲斗40的斗齿401的目标海拔高度；绝对姿态参数包括实际倾斜角度及实际海拔高度，其中，实际倾斜角度为铲斗40作业时与水平面之间的实际夹角，实际海拔高度为铲斗40作业时斗齿401的实际海拔高度。
72.姿态的表现形式有很多，例如倾斜角度、抬升高度等，本发明实施例中，将铲斗40的倾斜角度及斗齿401的海拔高度作为衡量铲斗40的作业姿态的重要参数。对应地，目标姿态参数包括目标倾斜角度及目标海拔高度，目标倾斜角度为铲斗40与水平面之间的目标夹角，具体地，可以在铲斗40上选取一个基准部，例如刻画一条水平线，或者选取铲斗40上的一个平面结构件，测定基准部与水平面之间的夹角，即可确定铲斗40的倾斜角度。基准部与水平面之间的目标夹角即为铲斗40的目标倾斜角度。目标海拔高度为铲斗40的斗齿401的目标海拔高度，也等同于铲斗40的目标平地高度。斗齿401，即铲斗40上用于切入地层进行挖掘、平地的尖端部位，斗齿401的数量有多个。海拔高度也称绝对高度，即某地与海平面的高度差，通常以平均海平面做标准来计算，是表示地面某个地点高出海平面的垂直距离。我们计算的海拔高度都是以青岛的黄海海面作为零点算起。对应地，目标海拔高度为铲斗40的斗齿401高出黄海海面的目标垂直距离。绝对姿态参数包括实际倾斜角度及实际海拔高度，结合上述可知，实际倾斜角度即为铲斗40作业时，测定的基准部与水平面之间的实际夹角，实际海拔高度为铲斗40作业时，测定的斗齿401高出黄海海面的实际垂直距离。
73.在本发明的实施例中，定义铲斗40的目标姿态参数的步骤，包括：
74.定义铲斗40背离挖掘机机体10的一侧的水平面为基准面；
75.斗齿401垂直于基准面时，定义铲斗40的倾斜角度为0
°
；
76.斗齿401与基准面之间的夹角为钝角时，定义铲斗40的倾斜角度为大于0
°
；
77.斗齿401与基准面之间的夹角为锐角时，定义铲斗40的倾斜角度为小于0
°
；
78.将铲斗40的实际倾斜角度调整至目标倾斜角度；
79.保持铲斗40处于目标倾斜角度以确定目标海拔高度。
80.如图4至图6所示，以铲斗40所处的位置为基准，在铲斗40背离挖掘机机体10的一侧选取水平面作为基准面，这样，便于定义斗齿401与该基准面之间的角度关系。进一步地，斗齿401垂直于基准面时，铲斗40处于外倾和内倾的临界状态，垂直关系是一种简单且易于定位的几何关系，因此，在铲斗40的斗齿401与基准面垂直的状态下，将铲斗40的倾斜角度定义为0
°
，角度定位精度高。斗齿401与基准面之间的夹角为钝角时，即铲斗40绕其固定铰接点转动使铲斗40外倾，此时铲斗40的倾斜角度为大于0
°
，斗齿401与基准面之间的夹角为锐角时，即铲斗40绕其固定铰接点转动使铲斗40内倾，此时铲斗40的倾斜角度为小于0
°
。由上述可知，通过铲斗40的转动运动状态可以直接确定铲斗40的倾斜角度，且倾斜角度判定误差小，有效保证平地作业的控制精度和控制效率。
81.在确定了倾斜角度的判定方法之后，可以将铲斗40的实际倾斜角度调整至目标倾斜角度，然后使铲斗40保持在该目标倾斜角度进一步确定目标海拔高度。具体地，使铲斗40保持目标倾斜角度，控制铲斗40升降，以使斗齿401与地面接触，此时，斗齿401与地面之间产生接触点，测得此接触点的海拔高度，基于此接触点的海拔高度，可以对目标海拔高度进行定义，例如，一种情况是，由于地面是高低起伏的形貌，定义的目标海拔高度可以低于此接触点的海拔高度，也可以高于此接触点的海拔高度。还可以存在一种情况是，可以使铲斗40的斗齿401与地面上的多个位置接触，获取不同位置的接触点的海拔高度，基于多个接触点的海拔高度的平均值，确定目标海拔高度。
82.在本发明的实施例中，基于比对结果，调整铲斗40的工作参数的步骤，包括：
83.实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值大于0时，控制铲斗油缸41伸长以驱动铲斗40朝向挖掘机机体10转动；
84.实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值等于0时，控制铲斗油缸41长度不变；
85.实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值小于0时，控制铲斗油缸41缩短以驱动铲斗40背向挖掘机机体10转动。
86.下面以铲斗40保持外倾状态执行平地作业为例，对上述控制过程进行说明，定义铲斗40作业时的目标倾斜角度为30
°
，一种情况是，铲斗40的实际倾斜角度为35
°
，此时，实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值大于0，铲斗40处于“过于外倾”的状态，通过控制铲斗油缸41伸长以驱动铲斗40朝向挖掘机机体10转动，以减小铲斗40的外倾趋势，直至铲斗40的倾斜角度为30
°
；一种情况是，铲斗40的实际倾斜角度刚好为30
°
，此时，实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值等于0，铲斗40刚好处于目标倾斜角度的状态，铲斗油缸41无需动作，保持此时的角度即可；一种情况是，铲斗40的实际倾斜角度为15
°
，此时，实际倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值小于0，铲斗40处于“外倾不足”的状态，通过控制铲斗油缸41缩短以驱动铲斗40背向挖掘机机体10转动，以增大铲斗40的外倾趋势，直至铲斗40的倾斜角度为30
°
。
87.将铲斗40的作业倾斜角度控制直接和铲斗油缸41伸缩相对应，避免了基于挖掘机机体10的姿态或者其他部件的姿态来对铲斗40的作业倾斜角度进行复杂计算，减少了计算量，也大大降低了对控制器算力的要求。
88.在本发明的实施例中，基于比对结果，调整铲斗40的工作参数的步骤，包括：
89.实际海拔高度与目标海拔高度之间的差值大于0时，控制动臂油缸21缩短以使铲斗40朝向地面运动；
90.实际海拔高度与目标海拔高度之间的差值等于0时，控制动臂油缸21长度不变；
91.实际海拔高度与目标海拔高度之间的差值小于0时，控制动臂油缸21伸长以使铲斗40远离地面运动。
92.下面以铲斗40的目标海拔高度为100米为例，对上述控制过程进行说明。一种情况是，作业过程中，测得铲斗40的实际海拔高度为100.5米，此时，实际海拔高度与目标海拔高度之间的差值大于0，铲斗40的斗齿401高于目标平地高度，通过控制动臂油缸21缩短以使铲斗40降低高度；一种情况是，作业过程中，测得铲斗40的实际海拔高度为100米，此时，实际海拔高度与目标海拔高度吻合，铲斗40的斗齿401刚好位于目标平地高度，动臂油缸21可以保持现有状态；一种情况是，作业过程中，测得铲斗40的实际海拔高度为99.5米，此时，实际海拔高度与目标海拔高度之间的差值小于0，铲斗40的斗齿401低于目标平地高度，通过控制动臂油缸21伸长以使铲斗40抬高。
93.将铲斗40的作业海拔高度控制和动臂油缸21的伸缩相对应，避免了基于挖掘机机体10的姿态或者其他部件的姿态来对铲斗40的作业海拔高度进行复杂计算，减少了计算量，也大大降低了对控制器算力的要求。
94.如图4所示，在本发明的实施例中，目标倾斜角度设定为0
°
。铲斗40的目标倾斜角度设定为0
°
的时候，铲斗40的斗齿401垂直于水平面，此时，铲斗40前推或后刨，都不会影响实际的平地效果。
95.在本发明的实施例中，获取铲斗40作业时的绝对姿态参数的步骤，包括：
96.采用gps定位法、气压计法、大地水准面法中的至少一种测定铲斗40的实际海拔高度。
97.如图2所示，本发明第二方面实施例提供一种挖掘机辅助平地控制装置，包括参数定义模块510、参数获取模块520及作业控制模块530。参数定义模块510适于定义铲斗40的目标姿态参数；参数获取模块520适于获取铲斗40作业时的绝对姿态参数，并与目标姿态参数比对，确定比对结果；作业控制模块530适于基于比对结果，调整铲斗40的工作参数。
98.根据本发明第二方面实施例提供的挖掘机辅助平地控制装置，通过参数定义模块510定义铲斗40的目标姿态参数；通过参数获取模块520获取铲斗40作业时的绝对姿态参数，并与目标姿态参数比对，确定比对结果；通过作业控制模块530基于比对结果，调整铲斗40的工作参数。铲斗40的平地作业绝对姿态参数不受挖掘机机体10位置参数、控制臂位置参数、作业场景地面平整度等其他因素的影响，简化了铲斗40的调整控制参数，减少了参数计算量，提高了平地作业控制精度和控制效率，保证平地作业面的水平性。
99.如图3至图6所示，本发明第三方面实施例提供一种挖掘机，包括挖掘机机体10及处理器，处理器执行程序时实现上述第一方面任一实施例中的挖掘机辅助平地控制方法。
100.挖掘机机体10，即挖掘机的整车车架，其上安装有驾驶室、转动台、动臂组件、斗杆组件及铲斗组件等结构部件。
101.在本发明的实施例中，挖掘机还包括角度传感器11及高度传感器12；角度传感器11及高度传感器12均设置于铲斗40上。
102.角度传感器11可以采集铲斗40的实际倾斜角度，高度传感器12可以采集铲斗40的实际海拔高度，角度传感器11可以为水平角度传感器，当铲斗40的斗齿401与水平面垂直时，水平角度传感器刚好呈水平状态，高度传感器12可以与角度传感器11布置在铲斗40上的同一区域，高度传感器12可以采用gps定位法、气压计法、大地水准面法中的至少一种测定铲斗40的实际海拔高度。平地作业过程中，动臂组件、斗杆组件及铲斗组件互相协调，维持铲斗40的目标倾斜角度及目标海拔高度。
103.在本发明的实施例中，动臂组件包括动臂20及动臂油缸21，斗杆组件包括斗杆30及斗杆油缸31，铲斗组件包括铲斗40及铲斗油缸41；动臂20连接于挖掘机机体10，动臂20、斗杆30及铲斗40依次连接；动臂油缸21的第一端连接于挖掘机机体10，动臂油缸21的第二端连接于动臂20，斗杆油缸31的第一端连接于动臂20，斗杆油缸31的第二端连接于斗杆30，铲斗油缸41的第一端连接于斗杆30，铲斗油缸41的第二端连接于铲斗40。动臂油缸21采用液压驱动，动臂油缸21的伸缩可以调整动臂20的姿态，斗杆油缸31采用液压驱动，斗杆油缸31的伸缩可以调整斗杆30的姿态，铲斗油缸41采用液压驱动，铲斗油缸41的伸缩可以调整铲斗40的姿态。
104.平地作业过程中，可以仅操作斗杆30的操纵手柄，手柄信号进入控制器，通过处理，输出主阀控制信号，对斗杆油缸31的油路进行控制，实现斗杆30的运动。在操纵斗杆30运动的瞬间，铲斗40随斗杆30运动，铲斗40的实际倾斜角度和实际海拔高度会偏离设定值，此时触发铲斗40作业倾斜角度和作业海拔高度自动调整程序，执行上述第一方面任一实施例中的挖掘机辅助平地控制方法，以使铲斗40回位至目标倾斜角度和目标海拔高度。
105.进一步地，挖掘机执行平地作业的最终目的是保证平地后的地面的海拔高度与目标海拔高度一致，且要保证地面的平整度。因此，铲斗40的作业海拔高度的重要性大于铲斗40的作业倾斜角度的重要性。具体来说，在对铲斗40的作业倾斜角度和作业海拔高度调整时，动臂20、铲斗40均是以转动方式调整作业状态，此种情况下，铲斗40的作业倾斜角度和作业海拔高度中的任何一个参数产生变化，均会导致另外一个参数产生变化，这样会进入无限次的调整中，增加参数计算的复杂性。考虑到上述情况，本发明实施例中，在保证铲斗40的作业海拔高度与目标海拔高度一致的情况下，允许铲斗40的作业倾斜角度与目标倾斜角度之间存在一定的误差，即，虽然调整铲斗40的作业海拔高度会使作业倾斜角度产生变化，但只要铲斗40的作业倾斜角度与目标倾斜角度之间的差值在允许的误差范围内，自动调整程序就可以判定铲斗40调整到位，进而执行平地作业。
106.根据本发明第三方面实施例提供的挖掘机，通过执行上述的挖掘机辅助平地控制方法，使挖掘机在进行平地作业时，铲斗40的绝对姿态参数不受挖掘机机体10位置参数、控制臂位置参数、作业场景地面平整度等其他因素的影响，简化了铲斗40的调整控制参数，减少了参数计算量，提高了平地作业控制精度和控制效率，保证平地作业面的水平性。
107.另外，本发明实施例中的挖掘机执行的挖掘机辅助平地控制方法，因铲斗40的实际倾斜角度、实际海拔高度、目标倾斜角度及目标海拔高度与挖掘机机体10、动臂20、斗杆30之间没有产生一一对应的计算关系，可以使匹配于该控制方法的计算程序适用于不同吨位、不同工作装置的挖掘机机型，通用性好，可以使挖掘机适应更多的应用场景。
108.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，包括：定义铲斗(40)的目标姿态参数；获取所述铲斗(40)作业时的绝对姿态参数，并与所述目标姿态参数比对，确定比对结果；基于所述比对结果，调整所述铲斗(40)的工作参数。2.根据权利要求1所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述目标姿态参数包括目标倾斜角度及目标海拔高度，其中，所述目标倾斜角度为所述铲斗(40)与水平面之间的目标夹角，所述目标海拔高度为所述铲斗(40)的斗齿(401)的目标海拔高度；所述绝对姿态参数包括实际倾斜角度及实际海拔高度，其中，所述实际倾斜角度为所述铲斗(40)作业时与水平面之间的实际夹角，所述实际海拔高度为所述铲斗(40)作业时所述斗齿(401)的实际海拔高度。3.根据权利要求2所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述定义铲斗(40)的目标姿态参数的步骤，包括：定义所述铲斗(40)背离挖掘机机体(10)的一侧的水平面为基准面；所述斗齿(401)垂直于所述基准面时，定义所述铲斗(40)的倾斜角度为0
°
；所述斗齿(401)与所述基准面之间的夹角为钝角时，定义所述铲斗(40)的倾斜角度为大于0
°
；所述斗齿(401)与所述基准面之间的夹角为锐角时，定义所述铲斗(40)的倾斜角度为小于0
°
；将所述铲斗(40)的实际倾斜角度调整至所述目标倾斜角度；保持所述铲斗(40)处于所述目标倾斜角度以确定所述目标海拔高度。4.根据权利要求3所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述基于所述比对结果，调整所述铲斗(40)的工作参数的步骤，包括：所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值大于0时，控制铲斗油缸(41)伸长以驱动所述铲斗(40)朝向挖掘机机体(10)转动；所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值等于0时，控制铲斗油缸(41)长度不变；所述实际倾斜角度与所述目标倾斜角度之间的差值小于0时，控制铲斗油缸(41)缩短以驱动所述铲斗(40)背向挖掘机机体(10)转动。5.根据权利要求3所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述基于所述比对结果，调整所述铲斗(40)的工作参数的步骤，包括：所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值大于0时，控制动臂油缸(21)缩短以使所述铲斗(40)朝向地面运动；所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值等于0时，控制动臂油缸(21)长度不变；所述实际海拔高度与所述目标海拔高度之间的差值小于0时，控制动臂油缸(21)伸长以使所述铲斗(40)远离地面运动。6.根据权利要求2至5中任一项所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述目标倾斜角度设定为0
°
。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的挖掘机辅助平地控制方法，其特征在于，所述获取所述铲斗(40)作业时的绝对姿态参数的步骤，包括：采用gps定位法、气压计法、大地水准面法中的至少一种测定所述铲斗(40)的实际海拔高度。8.一种挖掘机辅助平地控制装置，其特征在于，包括：参数定义模块(510)，适于定义铲斗(40)的目标姿态参数；参数获取模块(520)，适于获取所述铲斗(40)作业时的绝对姿态参数，并与所述目标姿态参数比对，确定比对结果；作业控制模块(530)，适于基于所述比对结果，调整所述铲斗(40)的工作参数。9.一种挖掘机，其特征在于，包括：挖掘机机体(10)及处理器，所述处理器执行程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的挖掘机辅助平地控制方法。10.根据权利要求9所述的挖掘机，其特征在于，所述挖掘机还包括角度传感器(11)及高度传感器(12)；所述角度传感器(11)及所述高度传感器(12)均设置于铲斗(40)上。

技术总结
本发明提供一种挖掘机辅助平地控制方法、控制装置及挖掘机，涉及作业机械技术领域。方法包括：定义铲斗的目标姿态参数；获取铲斗作业时的绝对姿态参数，并与目标姿态参数比对，确定比对结果；基于比对结果，调整铲斗的工作参数。本发明提供的挖掘机辅助平地控制方法，可以解决挖掘机辅助平地控制参数冗杂，参数计算量大，平地作业控制精度和控制效率低的问题。题。题。


技术研发人员：季明君 陆健
受保护的技术使用者：上海三一重机股份有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/16