[发明专利]一种考虑挖掘突变载荷的矿用电铲自动作业控制方法

权利要求书

1.一种考虑挖掘突变载荷的矿用电铲自动作业控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、在矿用电铲的关节处和双目相机的中心处分别以O₀、O₁、O₂、O₃为原点建立空间坐标系，通过D-H法得到矿用电铲工作装置运动学正解；

步骤S2、通过安装在矿用电铲上的双目相机，对所要挖掘的料堆形貌特征进行三维重现；

步骤S3、通过Matlab中料堆的立体模型，选取合适的挖掘始末位置以及获得挖掘过程所经过的料堆面函数y_L＝f_L(x,t)；

步骤S4、选取函数y_w＝f_w(x,t)作为矿用电铲的一次挖掘轨迹，借助电铲运动学正解和几何关系得到斗杆伸长量d与倾角θ的期望轨迹；

步骤S5、令d_t为矿用电铲铲斗动态挖掘深度，则d_t＝y_L-y_w＝f_L(x,t)-f_w(x,t)，故铲斗内挖掘物料的实时体积其中，t_f是铲斗离开料堆的时刻，ω取决于矿用电铲铲斗宽度；

步骤S6、当通过在传动部安装的力传感器监测到铲斗前方存在大块煤岩时，记录当前铲斗齿尖位置(x₀,y₀)和铲斗内挖掘物料体积V₁，并停止挖掘工作；

步骤S7、结合相机所获挖掘作业实际情况，选取相应的路径规划方案来规避铲斗挖掘前方大块煤岩；

步骤S8、再次通过双目相机获取当前料堆面函数y_L2＝f_L2(x,t)；

步骤S9、计算矿用电铲铲斗剩余可挖掘物料体积V₂，并作为二次挖掘的目标函数；

步骤S10、将规避路径的结束点作为二次挖掘的起始点，重新规划挖掘轨迹继续挖掘从而完成整个挖掘作业。

2.根据权利要求1所述的一种考虑挖掘突变载荷的矿用电铲自动作业控制方法，其特征在于，所述以矿用电铲的关节处和双目相机的中心处为原点的空间坐标系，其中，X₀、Y₀、X₁、Z₁、X₂、Z₂、X₃、Y₃在同一平面上，Z₀、Y₁、Y₂、Z₃与此平面垂直。X₀、X₃坐标轴方向水平向右，Y₀、Y₃坐标轴方向竖直向上，X₁坐标轴与X2坐标轴相平行，方向沿电铲动臂，Z₁坐标轴与Z₂坐标轴相平行，方向沿电铲斗杆。

3.根据权利要求1所述的一种考虑挖掘突变载荷的矿用电铲自动作业控制方法，其特征在于，所述双目相机具体安装位置为矿用电铲动臂前侧中心处。

4.根据权利要求1所述的一种考虑挖掘突变载荷的矿用电铲自动作业控制方法，其特征在于，所述挖掘料堆的形貌特征提取的方法为：

挖掘料堆图像获，通过安装好的双目相机对所要挖掘的料堆进行拍摄获取图像；

图像矫正，对获取的料堆图像进行畸变矫正以及立体校正；

特征提取，对料堆的左右目图像进行特征点检测并提取；

立体匹配，通过提取的特征点完成左右目图像的立体匹配得到料堆的视差图；

空洞填补，通过均值填充法处理因光照不均产生的无效误差；

视差转深度，将处理过的视差图通过几何法转换为深度图；

三维重建，深度图经坐标变换转成点云数据后，导入到Matlab中并以立体图形式呈现。