[发明专利]一种挖掘机控制方法以及装置

权利要求书

1.一种挖掘机控制方法，其特征在于，所述方法应用于挖掘机的控制装置，包括：

响应于在第一时间点接收到挖斗锁定指令，获得挖斗上沿所处平面相对于地面的被锁定的第一夹角；

响应于在第二时间点、所述挖掘机的大臂和/或小臂被控制为运动状态，获取大臂相对于地面的第二夹角以及小臂与大臂之间的第三夹角；

基于所述大臂的长度、所述小臂的长度、所述第一夹角、所述第二夹角、所述第三夹角、以及挖斗上沿所处平面的坐标系到地面坐标系的空间转换矩阵，计算获得所述挖斗上沿所处平面与所述小臂之间的第四夹角；

基于所述第四夹角，控制所述挖斗运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得挖斗上沿所处平面相对于地面的被锁定的第一夹角，包括：

响应于在第一时间点接收到挖斗锁定指令，基于分别设置于所述大臂、小臂、挖斗的倾角传感器，感应获得所述大臂与水平面之间的第一初始夹角a、所述小臂与水平面之间的第二初始夹角b以及所述挖斗上沿所处平面与水平面之间的第三初始夹角c；

基于所述第一初始夹角a、所述第二初始夹角b、所述第三初始夹角c以及预先构建的转换方程，计算获得在所述第一时间点所述大臂与地面之间的第一目标夹角a1、所述小臂与所述大臂之间的第二目标夹角b1以及所述挖斗上沿所处平面与所述小臂之间的第三目标夹角c1，其中，所述转换方程表征所述初始夹角与所述目标夹角之间的如下转换关系：a1＝k-a；b1＝a-b+m；c1＝b-c+n，其中k、m、n为预先标定的常量；

基于所述大臂的长度、所述小臂的长度、所述第一目标夹角、所述第二目标夹角、所述第三目标夹角求解挖斗上沿所处平面的坐标系到地面坐标系的空间转换矩阵，并从所求解的空间转换矩阵中提取出所述第一夹角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一时间点，所述空间转换矩阵为：

Tg＝T(AB，a1)*T(BC，b1)*T(0，c1)；

其中，AB为大臂的长度，BC为小臂的长度，T(x，y)为4x4空间旋转矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二时间点，所述空间转换矩阵表示为：Tg＝T(AB，a2)*T(BC，b2)*T(0，c2)，其中，T(x，y)为4x4空间旋转矩阵，AB为大臂的长度，BC为小臂的长度，a2为第二时间点大臂相对于地面的第二夹角，b2为第二时间点小臂与大臂之间的第三夹角，c2表征待求解的所述挖斗上沿所处平面与所述小臂之间的第四夹角。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述大臂的长度、所述小臂的长度、所述第一夹角、所述第二夹角、所述第三夹角、以及挖斗上沿所处平面的坐标系到地面坐标系的空间转换矩阵，计算获得所述挖斗上沿所处平面与所述小臂之间的第四夹角，包括：

将所述大臂的长度AB、所述小臂的长度BC、所述第二夹角a2、所述第三夹角b2带入空间转换矩阵Tg＝T(AB，a2)*T(BC，b2)*T(0，c2)，Tg的俯仰角Tg0为被锁定的第一夹角，以所述挖斗上沿所处平面与所述小臂之间的第四夹角c2为被求解值进行求解，得到T(0，c2)＝T^-1(BC，b2)*T^-1(AB，a2)*Tg，并从求解的T(0，c2)矩阵中恢复出c2。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取大臂相对于地面的第二夹角以及小臂与大臂之间的第三夹角，包括：

采用如下转换关系计算获得第二夹角a2以及第三夹角b2：a2＝k-a，b2＝a-b+m；其中，a和b分别为设置于所述大臂、小臂、挖斗的倾角传感器感应获得的所述大臂与水平面之间的第一初始夹角和所述小臂与水平面之间的第二初始夹角，k、m为预先标定的常量。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取大臂相对于地面的第二夹角和/或小臂与大臂之间的第三夹角，包括：

接收挖掘机操作终端发送的第二夹角以及第三夹角，所述第二夹角以及第三夹角为所述挖掘机操作终端基于所述大臂和小臂的运动状态预估获得的目标夹角。