[发明专利]一种用于电铲计算指定装载点的方法

说明书

本发明公开了一种用于电铲计算指定装载点的方法，包括以下步骤：S1.利用倾角传感器和线性位移传感器获取斗杠与水平面的夹角θ₂和斗杆行程位置数据；S3.利用GPS定位模块和惯导定位模块数据，获取车身回转角度θ₀；S3.利用电铲正运动学模型，解算出铲齿相对于车身回转中心的坐标(x,y,z)；S4.建立铲斗的位姿坐标(x，y，z，roll，pitch，yaw)，其中roll是横滚角，pitch是俯仰角，yaw是偏航角；S5.实时追踪铲斗的位姿坐标(x，y，z，roll，pitch，yaw)，铲斗在装货、运行和卸货时会有多次位置和姿态改变，从而判断整个运行流程中铲斗位姿的改变次数，计算出铲斗的装载次数。其优点在于，可实时计算电铲铲齿相对于电铲回转中心坐标系的(x,y,z)坐标，从而监控电铲装载次数。

技术领域

本发明涉及露天矿山开采技术领域，特别是涉及一种用于电铲计算铲斗指定装载点的方法。

背景技术

目前，随着国家开始大力推广露天化矿山智能化，国内露天矿生产中，大部分都是采用电铲-矿卡协同工作的方案。在电铲-矿卡协同工作时，如何确定电铲铲斗在矿卡上的装载点，以确保装载过程中电铲和矿卡正确协同工作，防止电铲铲斗中的矿石砸坏矿车，是一个广泛研究的课题。

现有的确定电铲-矿卡协同工作装载点的方法是在矿卡上安装距离感应器、单片机和指示装置等来确定装载点的位置，该方法需要在每一台矿卡上安装上述传感器，导致成本较高；还有的是在电铲车身安装GPS定位模块和惯性导航定位模块基于深度学习算法来确定铲斗装载点的位置，该方法计算较复杂，需要通过大量采集实时数据不断训练，把运行轨迹计算描述出来，实现电铲实时定位。专利201910889776.6的方案训练出的神经网络系统只能针对给定工况，若要增加新的工况，必须重复进行耗时的训练过程，没有其他定位方法的灵活性。并且，神经网络作为一种统计模型，从原理上就无法保证的控制成功率，有较高潜在的失控风险，这对于安全要求较高的机械系统是不可接受的。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种可实时计算电铲铲齿相对于电铲回转中心坐标系的(x,y,z)坐标，从而监控电铲装载次数的方法。其技术方案为：

1、一种用于电铲计算指定装载点的方法，包括以下步骤：

S1.利用倾角传感器和线性位移传感器获取斗杠与水平面的夹角θ₂和斗杆行程位置数据；

S2.利用GPS定位模块和惯导定位模块数据，获取车身回转角度θ₀；

S3.利用电铲正运动学模型，解算出铲齿相对于车身回转中心的坐标(x,y,z)；

S4.建立铲斗的位姿坐标(x，y，z，roll，pitch，yaw)，其中roll是横滚角，pitch是俯仰角，yaw是偏航角；

S5.实时追踪铲斗的位姿坐标(x，y，z，roll，pitch，yaw)，铲斗在装货、运行和卸货时会有多次位置和姿态改变，从而判断整个运行流程中铲斗位姿的改变次数，计算出铲斗的装载次数。

进一步的，步骤S3中，利用三角函数sinθ和cosθ建立电铲正运动学模型，解算出铲齿相对于车身回转中心的坐标(x,y,z)，计算步骤为；

x＝Δx+cosθ₀*(cosθ₁*L₁+cosθ₂*L₂)

y＝Δy+sinθ₀*(cosθ₁*L₁+cosθ₂*L₂)