[发明专利]一种基于视觉指引的工程机械的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于，包括：

视觉模块，用于跟踪工程机械的工作部件的工作进程，获取工程机械周边环境以及工作目标位置；

动作记录模块，用于对工程机械工作部件工作的动作进行描绘并记录最终停留位置，其中，在出现对工作部件的工作位置进行调整的动作时，将调整的动作记为冗余操作过程，并单独进行记录；

数据库模块，储存动作记录模块记录的冗余操作过程、工作部件相对于工程机械的工作位置、工程机械的回转速度、工作部件初始位置和目标位置关系，并根据机型以及储存的机型相对应的数据对工作动作进行分类；

视觉引导模块，用于引导工程机械的工作部件向工作位置移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于：针对工程机械本体，设定参数包括：空间三维坐标系、回转中心轴以及工作部件的工作坐标系；

其中，所述空间三维坐标系为空间直角坐标系、所述工作部件的工作坐标系为极坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于：所述工作部件的工作坐标系与所述回转中心轴关联，所述工作部件的工作坐标系的极点位于所述回转中心轴上。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于：所述空间三维坐标系用于指引工程机械的工作部件的收放运动，所述工作部件的工作坐标系用于指引工程机械的回转运动。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于：所述视觉模块用于建立工程机械所在的空间三维坐标系，工程机械的所述回转中心轴所在的垂直位置为xy平面的中心点、工作目标位置与回转中心轴的连线为x轴；所述视觉模块用于建立工程机械的工作部件的工作坐标系。

6.一种基于视觉指引的工程机械的控制方法，采用权利要求5所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S01：根据视觉模块生成工程机械所在的空间三维坐标系，并确认工程机械的回转中心轴以及工作目标的工作位置；

S02：根据工作目标的工作位置以及工程机械的回转中心轴确认工程机械的工作部件的尾端至回转中心轴的距离，记为工作距离；

S03：根据工作距离引导工作部件调整至相应的长度；

S04：在当前环境下生成工作部件的工作坐标系；

S05：根据工作目标的工作位置确认工程机械的回转角度；

S06：根据工程机械的回转角度控制工作部件回转；

S07：根据视觉模块对工作部件的跟踪控制工作部件进行微调。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制方法，其特征在于：所述S07，在进行微调时，采用视觉引导跟踪算法，且符合以下数学模型：

其中，Lp：工作部件末端初始位置，local position；

T：作业目标位置，target；

Lp*T：工作部件末端运动关系；

θ：挖掘机回转维度；

u，v：某一回转维度下的直角坐标系y，z维度；

m，n，φ：三维度试错域边界。

8.根据权利要求7所述的一种基于视觉指引的工程机械的控制方法，其特征在于：对于所述S07中的微调，一次微调完成的判断标准为：

其中：g：预想运动理想真值，ground truth；

n：运动过程试错总次数。