挖掘机和用于控制挖掘机的方法和装置与流程

1.本公开涉及一种用于控制挖掘机的方法和装置，并且更具体地涉及一种可以基于容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动的方法和装置。


背景技术：

2.通常，在挖掘机中，挖掘工作由操作员手动操作控制，操作是复杂的，操作员的操作技能不同，因此实现的挖掘结果因操作员而异。
3.因此，对可以解决上述问题并准确地确定挖掘轨迹的自主挖掘技术的需求正在增长。


技术实现要素：

4.技术问题
5.本公开涉及提供一种可以基于容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动的方法和装置。
6.本公开还涉及提供一种可以基于铲斗的投影区域与趋势线彼此重叠的点来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动的方法和装置。
7.本公开的目的不限于上述目的，并且未描述的其他目的可以从以下描述中理解。
8.技术方案
9.本公开的一个方面提供了一种控制挖掘机的方法，该方法包括：确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度；移动斗杆使得该斗杆的角度对应于该第一角度；响应于该斗杆的角度对应于该第一角度而使连接到该斗杆的铲斗旋转；以及响应于通过铲斗的旋转铲斗的角度对应于第二角度而移动动臂。
10.确定第一角度可以包括基于根据包括对象的地形的坡度确定的趋势线来确定第一角度。
11.斗杆的移动可以包括旋转斗杆，使得斗杆与重力方向之间的角度对应于第一角度。
12.铲斗的旋转可以包括使铲斗沿其中斗杆与铲斗之间的角度减小的方向旋转。
13.动臂的移动可以包括使动臂旋转，直到铲斗到达的最低高度与和挖掘机相邻的载荷承载器(例如，自卸卡车、料斗和破碎机)的最高高度之间的差值对应于预设值。
14.旋转铲斗可以包括感测施加到斗杆的压力并在施加到斗杆的压力对应于第一压力时使动臂沿其中铲斗在其中维持施加到斗杆和铲斗的液压压力的状态下升高的方向旋转。
15.动臂沿其中铲斗升高的方向旋转可以包括当施加到斗杆的压力对应于第二压力时停止动臂的旋转，并且第二压力可以小于第一压力。
16.斗杆的移动可以包括使所述斗杆在其中斗杆在其中铲斗和动臂停止的状态下接
近挖掘机的车身的方向旋转。
17.铲斗的旋转可以包括使斗杆和铲斗在其中动臂停止的状态下同时旋转。
18.动臂的移动可以包括使斗杆、铲斗和动臂同时旋转。
19.第一角度可以基于铲斗的投影区域与趋势线彼此重叠的点来确定。
20.本公开的另一个方面提供了一种用于控制挖掘机的装置，该装置包括：接收单元，该接收单元获取关于包括对象的地形的信息；以及处理器，该处理器基于关于地形的信息来确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度，移动斗杆使得斗杆的角度对应于第一角度，响应于斗杆的角度对应于第一角度而使连接到斗杆的铲斗旋转，以及响应于通过铲斗的旋转铲斗的角度对应于第二角度而移动动臂。
21.该处理器可以基于根据包括对象的地形的坡度确定的趋势线来确定第一角度。
22.该处理器可以使斗杆旋转使得斗杆与重力方向之间的角度对应于第一角度。
23.该处理器可以使铲斗沿其中斗杆与铲斗之间的角度减小的方向旋转。
24.该处理器可以使动臂旋转直到铲斗到达的最低高度与和挖掘机相邻的载荷承载器的最高高度之间的差值对应于预设值。
25.该处理器可以感测施加到斗杆的压力并在施加到斗杆的压力对应于第一压力时使动臂沿其中铲斗在其中维持施加到斗杆和铲斗的液压压力的状态下升高的方向旋转。
26.当施加到斗杆的压力对应于第二压力时，该处理器可以停止动臂的旋转，并且第二压力可以小于第一压力。
27.该处理器可以使斗杆在其中斗杆在其中铲斗和动臂停止的状态下接近挖掘机的车身的方向旋转。
28.第一角度可以基于铲斗的投影区域与趋势线彼此重叠的点来确定。
29.本公开的再一方面提供了一种挖掘机，该挖掘机包括：动臂；斗杆，该斗杆连接到该动臂；铲斗，该铲斗连接到该斗杆；以及控制器，该控制器确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时该斗杆的角度，控制该斗杆使得该斗杆的角度对应于该第一角度，控制该铲斗使得连接到该斗杆的铲斗响应于该斗杆的角度对应于该第一角度而旋转，以及控制该动臂使得该动臂响应于通过该铲斗的旋转该斗杆与该铲斗之间的角度对应于第二角度而移动。
30.本公开的又一方面提供了一种计算机可读记录介质，其上记录有程序，该程序用于在计算机中执行根据第一方面和第二方面中的任一方面的方法。本公开的又一方面提供了一种计算机程序，其存储在记录介质中以实施根据第一方面和第二方面中的任一方面的方法。
31.有利效果
32.根据本公开的实施方案，可以基于容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动。
33.替代地，根据本公开的实施方案，可以基于铲斗的投影区域与趋势线彼此重叠的点来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动。
34.本公开的效果不限于以上效果并且应当被理解为包括可以从本公开的详细描述或所附权利要求中描述的本公开的配置导出的所有效果。
附图说明
35.图1是示出根据一个实施方案的装置的配置的示意性框图。
36.图2是示出根据实施方案的挖掘机的配置的示意性框图。
37.图3是示出根据实施方案的控制挖掘机的方法的流程图。
38.图4至图6是示出根据实施方案的在第一时间段、第二时间段和第三时间段中移动斗杆、铲斗和动臂的操作的视图。
39.图7和图8是用于描述根据实施方案的其中装置控制动臂的旋转的操作的视图。
40.图9是用于描述根据实施方案的铲斗的投影区域的视图。
41.图10是用于描述根据实施方案的其中该装置基于铲斗的投影区域与趋势线彼此重叠的点来控制斗杆、铲斗和动臂的移动的示例的视图。
具体实施方式
42.在下文中，将参考附图描述本公开。然而，本公开可以以各种不同的形式实施，因此不限于本文描述的实施方案。此外，在附图中，为了清楚地描述本公开，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，类似的附图标记被分配给类似部分。
43.本文使用的术语在考虑本公开中的功能的同时尽可能地选择为当前广泛使用的通用术语，但是可能会根据本领域工程师的意图或先例、新技术的出现等而改变。此外，在特定情况下，术语由申请人任意选择，并且在这种情况下，该术语的含义将在本公开的对应描述中进行详细描述。因此，本文使用的术语应当基于术语的含义和本公开的全部内容而不是术语的简单名称来定义。
44.在整个说明书中，当部分“包括”部件时，除非另有说明，否则这意味着不排除另一个部件，而是可以进一步包括另一个部件。此外，在说明书中描述的术语“单元”、“模块”等是指处理至少一个功能或操作的单元并且可以被实施为硬件或软件或者硬件与软件的组合。
45.在整个说明书中，当第一部分连接到第二部分时，这不仅包括其中第一部分“直接连接”到第二部分的情况，而且还包括其中第一部分“间接连接”到第二部分且第三部分插置在其间的情况。此外，当部分“包括”部件时，除非另有说明，否则这意味着不排除另一个部件，而是可以进一步包括另一个部件。
46.在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方案，使得本公开所属领域的技术人员可以容易地实施本公开。然而，本公开可以以各种不同形式实施，并且不限于本文描述的实施方案。
47.在下文中，将参考附图详细地描述本公开的实施方案。
48.图1是示出根据一个实施方案的装置100的配置的示意性框图。
49.参考图1，装置100可以控制挖掘机200，并且在该实施方案中，可以被实施为通过用于实施说明书中描述的功能的计算机程序进行操作的计算装置。例如，装置100可以被实施为当安装在挖掘机200上时控制挖掘机200的整体操作，当电连接到控制挖掘机200的控制器240时将控制信号传输到控制器240，或者包括在控制器240中。
50.装置100可以包括接收单元110和处理器120。
51.接收单元110可以获取关于包括对象的地形的信息。这里，对象是挖掘机200的挖
掘目标并且可以包括挖掘机200可以装载或运输的所有类型的目标材料，例如，运土作业期间的土壤、建筑物拆除作业期间的建筑物碎片，以及地面清理作业期间的地面碎片。
52.在该实施方案中，接收单元110可以从另一个装置(例如，服务器)或另一个部件(例如，存储器、传感器等)接收关于包括对象的地形的信息并且可以包括例如有线/无线通信装置，该有线/无线通信装置可以在通过网络连接到另一装置时传输或接收整个说明书中描述的各种信息。
53.在另一个实施方案中，接收单元110可以通过感测包括对象的地形来生成关于地形的信息，可以包括例如一个或多个地形检测传感器模块，诸如相机、雷达和激光雷达，并且可以实时感测关于地形的信息，该信息包括周围地形的位置、大小、类型、对象与周围地形之间的角度以及目标区域内的对象(例如，土壤)的类似信息，该信息随着挖掘机200的斗杆210、铲斗220或动臂230的移动而实时变化。
54.处理器120可以基于关于地形的信息来确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗220中的对象的体积是预设值时斗杆210的角度，可以移动斗杆210使得斗杆210的角度对应于第一角度，可以当斗杆210的角度对应于第一角度时，使连接到斗杆210的铲斗220旋转，并且可以当通过铲斗220的旋转斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度时移动动臂230。然而，可以有多种方法来确定第一角度，并且容纳在铲斗220中的对象的体积、铲斗220的投影区域与趋势线彼此重叠的点(将在下面的图9和图10中描述)等可以用于确定第一角度。
55.下面将参考图3至图8详细描述上述一系列操作。
56.在该实施方案中，处理器120可以执行用于控制挖掘机200的一系列操作，可以被实施为用于控制装置100的整体操作的中央处理单元(cpu)或控制器240，并且可以电连接到接收单元110和其他部件以控制其间的数据流。
57.图2是示出根据该实施方案的挖掘机200的配置的示意性框图。
58.参考图2，挖掘机200是挖掘对象的装置，并且可以包括可以在土壤移动作业、建筑物拆除作业和地面清理作业中以各种方式执行挖掘操作的各种类型的挖掘机。
59.在该实施方案中，挖掘机200可以被实施为包括通过用于实施本说明书中描述的功能的计算机程序操作的计算装置，并且在另一个实施方案中，挖掘机200可以连接到装置100并根据装置100的控制信号进行控制。
60.挖掘机200可以包括斗杆210、铲斗220、动臂230和控制器240。
61.斗杆210可以连接到铲斗220和动臂230中的每一者，并且在该实施方案中，动臂230、斗杆210和铲斗220可以按顺序通过关节连接，并且关节可以通过液压气缸移动。例如，斗杆210可以在其一端连接到动臂230，该动臂连接到挖掘机200的上车身，并且在另一端连接到铲斗220，斗杆210、铲斗220和动臂230可以通过斗杆气缸、铲斗气缸和动臂气缸围绕一个或多个轴线旋转，铲斗220可以根据旋转容纳地面上的对象(例如，土壤)，并且控制器240可以控制整体操作。
62.根据实施方案的控制器240可以确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗220中的对象的体积是预设值时斗杆210的角度，可以控制斗杆210使得斗杆210的角度对应于第一角度，可以控制铲斗220使得当斗杆210的角度对应于第一角度时，连接到斗杆210的铲斗220旋转，并且可以控制动臂230使得当通过铲斗220的旋转斗杆210与铲斗220之间的角度
对应于第二角度时，动臂230移动。
63.下面将参考图3至图8详细描述上述一系列操作。
64.在整个说明书中，控制器240和处理器120是不同的概念，在该实施方案中控制器240可以被实施为包括处理器120的功能并且在另一个实施方案中由处理器120控制。
65.此外，本领域技术人员可以理解，除了图1和图2中所示的部件之外的其他通用部件可以进一步包括在装置100或挖掘机200中。例如，装置100或挖掘机200还可以包括用于斗杆210、铲斗220和动臂230的移动的各种类型的驱动器、用于详细控制驱动器的驱动控制模块、管道、下车身、用于存储在整体操作中使用的数据的存储器、用于接收用户输入或输出信息的输入/输出接口等。
66.图3是示出根据实施方案的控制挖掘机200的方法的流程图，并且图4至图6是示出根据实施方案的分别在第一时间段、第二时间段和第三时间段移动斗杆210、铲斗220和动臂230的操作的视图。在下文中，将主要描述装置100控制挖掘机200的实施方案，但是可以包括控制器240以相同或类似方式控制挖掘机200的实施方案。
67.参考图3至图6，装置100可以随时间推移按顺序控制(a)斗杆210、(b)斗杆210和铲斗220，以及(c)斗杆210、铲斗220和动臂230的移动。具体地，随着挖掘操作的开始，在第一时间段期间可以只控制斗杆210移动，在第一时间段之后的第二时间段期间可以控制斗杆210和铲斗220一起移动，并且在第二时间段之后的第三时间段期间可以控制所有斗杆210、铲斗220和动臂230移动。
68.在操作s310中，装置100可以确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗220中的对象的体积是预设值时斗杆210的角度。在该实施方案中，装置100可以获得关于包括对象的地形的信息，可以基于关于地形的信息来确定第一角度，并且例如可以使用关于地形的位置、大小、类型、高度、坡度、对象与周围地形之间的角度，以及包括在关于地形的信息中的对象(例如，土壤)的类似信息来计算第一角度，该第一角度是具有预定体积或更大体积的对象(例如，土壤)容纳在铲斗220中时斗杆210的角度。
69.在该实施方案中，第一角度包括斗杆210与水平面之间的角度，但是本公开不限于此，并且第一角度例如可以是相对于各种参考面的角度，诸如斗杆210与动臂230之间的角度、相对于地面的角度、相对于竖直表面的角度以及相对于重力的角度。作为另一个示例，第一角度可以是移动的角度相对于斗杆210第一次开始移动时的角度的变化量以及每单位时间斗杆210的角度的变化量。可以应用上述各种方式。
70.在该实施方案中，装置100可以基于根据包括对象的地形的坡度确定的趋势线710来确定第一角度。这里，趋势线710指示挖掘机200与地形坡度之间的倾斜线，并且在该实施方案中，可以表示从挖掘机200来看相对于土地坡度的平均倾斜线。例如，装置100可以通过计算斗杆210的总旋转角度(第一角度)、每单位时间的旋转角度、旋转持续时间(第一时间段)和旋转路径来确定第一角度，使得具有预设体积的土壤可以在考虑地形的高度、相对于水平面的地形坡度之间的倾斜度以及包括在关于地形的预先获得的信息中的对象(例如，土壤)的类型的情况下移动到铲斗220中。
71.在该实施方案中，预设体积可以基于趋势线710进行更新。例如，当挖掘机200与土地坡度之间的平均角度大于或等于预设值时，容纳在铲斗220中的对象的体积的参考值可以通过将预设体积减小预设比率或通过反映与平均角度成反比的调整因子来进行调整。
72.在操作s320中，装置100可以移动斗杆210使得斗杆210的角度对应于第一角度，并且例如可以使斗杆210旋转直到斗杆210与动臂230之间的角度等于第一角度或以预设差值接近第一角度。
73.在该实施方案中，移动包括旋转，但是本公开不限于此，并且根据典型的实施方案，该移动可以旋转方式被控制，但是也可以包括以除旋转之外的方式移动。
74.在该实施方案中，装置100可以使斗杆210旋转，使得斗杆210与重力方向之间的角度对应于第一角度，并且例如，可以使斗杆210旋转直到斗杆210与竖直表面之间的角度是第一角度。
75.在该实施方案中，装置100可以使斗杆210沿其中铲斗220在其中铲斗220和动臂230停止的状态下接近挖掘机200的车身的方向旋转，并且例如可以执行控制使得铲斗220和动臂230不旋转，只有斗杆210朝向挖掘机200的车身旋转，连接到斗杆210的铲斗220一起移动，因此土壤容纳在铲斗220中，如图4所示。
76.参考图4，斗杆210可以从第(1-1)点410移动，在该点处，斗杆210在第一时间段期间首先开始沿着第(1-1)移动路径420移动到第(1-2)点430，该第一时间段指示在斗杆210的角度对应于第一角度之前的时间。在这种情况下，铲斗220和动臂230不旋转，并且只有斗杆210可以旋转。在该实施方案中，第(1-1)
点
410与第(1-2)
点
420之间相对于斗杆210的旋转轴的角度可以对应于第一角度。在这种情况下，斗杆210在第一时间段期间以第一转速旋转，使得可以生成等于第一角度的角度变化量和等于第(1-1)移动路径420的位置移动量。
77.在操作s330中，当斗杆210的角度对应于第一角度时，装置100可以使连接到斗杆210的铲斗220旋转。例如，连接到斗杆210的斗杆气缸被旋转驱动以仅使斗杆210旋转直到斗杆210的角度达到第一角度。从斗杆210的角度达到第一角度的时间点开始，斗杆气缸和连接到铲斗220的铲斗气缸可以被旋转驱动以使斗杆210和铲斗220一起旋转。
78.在该实施方案中，装置100可以使铲斗220沿其中斗杆210与铲斗220之间的角度减小的方向旋转。即，斗杆210和铲斗220可以一起旋转，使得铲斗220沿向内方向旋转。在该实施方案中，装置100可以以第(2-1)转速移动斗杆210并且以大于第(2-1)转速的第(2-2)转速移动铲斗220。作为示例，可以控制铲斗220的转速，使得初始移动速度可以被确定比第(2-1)转速大预设比率或更大比率的第(2-2)转速，并且随着时间推移，移动速度变为等于第(2-1)转速。
79.在该实施方案中，装置100可以使斗杆210和铲斗220在其中动臂230停止的状态下旋转。例如，如图5所示，装置100可以执行控制，使得由于动臂230不旋转并且只有斗杆210和铲斗220朝向挖掘机200的车身旋转，因此铲斗220中容纳具有预定体积或更大体积的土壤。
80.参考图5，在指示从斗杆210的角度对应于第一角度的时间直到斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度的时间的第二时间段期间，铲斗220可以从第(2-1)点510移动，在该点处，斗杆220首先开始沿着第(2-1)
路径520
移动到第(2-2)
点
530。在该实施方案中，在同一时间段期间，斗杆210可以从
第
(1-2)点430(在该点处，斗杆210的角度对应于第一角度)开始沿着第(1-2)
移动
路径440移动到第(1-3)
点
450，或者可以朝向第(1-3)
点
450移动。在这种情况下，动臂230不旋转并且只有斗杆210和铲斗220旋转，因此斗杆210与铲斗220之间的角度可随着时间推移而减小。在另一个实施方案中，在同一时间段期间，只有铲斗220可以旋转，
并且斗杆210和动臂230可以不旋转。
81.在该实施方案中，斗杆210与铲斗220之间相对于铲斗220的旋转轴的倾斜度可以对应于第二角度。例如，斗杆210的角度是第一角度时的时间点指示第一时间段与第二时间段之间的边界时间点。在第二时间段期间，斗杆210以第(2-1)
转速
旋转以生成一定的角度变化量，该角度变化量等于第(2-1)
角度
和位置移动量，该位置移动量等于第(1-2)
移动
路径440。铲斗220以第(2-2)转速旋转以生成一定的角度变化量，该角度变化量等于第(2-2)角度和位置移动量，该位置移动量等于第(1-2)移动路径520。斗杆210与铲斗220可以旋转直到第(2-2)
角度
与
第
(2-1)角度之间的差对应于预设第二角度。
82.通过这种方式，装置100可以预先通过计算来确定第一角度，然后在其中第一角度被确定的状态下，根据第一角度依次控制斗杆210和铲斗220的旋转。因此，当斗杆210移动时，装置100可以在不实时测量容纳在铲斗220中的土壤的体积的情况下操作。因此，可以减少在实时测量土壤的体积的过程中所需要的大量资源消耗，由此实现高效操作，同时可以基于关于地形的信息来计算第一角度，使得准确地执行对挖掘机200的挖掘操作的控制。
83.在该实施方案中，可以基于第一角度、预设体积和趋势线710中的至少一者来确定第二角度。例如，在操作s310中，当第一角度被确定时，可以通过从第一角度应用预设比率来计算第二角度，用户的设定值可以应用于第二角度，或者第二角度可以通过在设定值上反映从挖掘机200观察的土地坡度的平均角度来进行调整。
84.在该实施方案中，装置100可以感测施加到斗杆210的压力，可以在施加到斗杆210的压力对应于第一压力时停止斗杆210和铲斗220的移动，并且可以使动臂230沿其中铲斗220在其中维持施加到斗杆210和铲斗220的液压压力的状态下升高的方向旋转。然而，在这种情况下，即使在斗杆210和铲斗220中维持液压压力，但是在一些情况下，斗杆210和铲斗220也可能由于从外部施加的压力而看起来是停止的。在挖掘操作期间，特别是在第二时间段中，可以检测到指示载荷过大因此斗杆210和铲斗220不能移动的状态的卡住状态。在这种情况下，斗杆210和铲斗220可以通过移动动臂230的动臂上升操作从卡住状态释放。例如，装置100可以通过内置压力传感器实时感应施加到斗杆210的压力，并在斗杆210和铲斗220旋转时检测到斗杆210的压力大于或等于第一压力(例如，280巴)时，执行旋转并向上移动动臂230的动臂上升操作。
85.在该实施方案中，当施加到斗杆210的压力对应于第二压力时，装置100可以停止动臂230的旋转，并且第二压力可以小于第一压力。例如，当检测到在执行动臂上升操作使得斗杆210和铲斗220从卡住状态释放时斗杆210的压力低于或等于第二值(例如，250巴)时，释放动臂上升操作，随后可以执行仅使斗杆210和铲斗220旋转的剩余操作，直到斗杆210与铲斗220之间的角度变为第二角度。即，只有当压力足够低时，才可以停止动臂上升操作。
86.在该实施方案中，第二值可以比第一值小预定值或比率，并且第二值可以被确定为比第一值小一倍的值或比第一值小基于导致卡住状态的统计数据的预定比率或更大比率的值。即，可以将第二值设定为小于第一值，在某种程度上具有足够的余量，以阻止移动不必要地频繁停止。
87.在该实施方案中，可以基于趋势线710来调整第二值。例如，当挖掘机200与地面之间的平均角度比预设值大很多时，将第二值更新为小于预设比率的值，因此在非常倾斜的
区域中，可以设定更充足的余量。
88.在该实施方案中，由于施加到斗杆210的压力对应于第一压力，因此在执行动臂上升操作的过程中，装置100可以基于第一压力来确定动臂230的速度。例如，装置100可以通过反映与第一压力成反比的调整因子来将动臂230的转速调整在设定水平内。当在斗杆210上检测到非常大的压力时，动臂230可以缓慢移动，并且当检测到相对小的压力时，动臂可以快速移动，因此执行动臂上升操作。
89.在操作s340中，当由于铲斗220的旋转斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度时，装置100可以移动动臂230。例如，斗杆210和铲斗220一起旋转，直到斗杆210与铲斗220之间的角度达到第二角度。随着斗杆210和铲斗220旋转，斗杆210与铲斗220之间的角度减小，并且当斗杆210与铲斗220之间的角度达到第二角度时，动臂230可以旋转。替代地，根据另一个实施方案，铲斗220的移动达到预设目标角度的预设比率(例如，0.8倍)或更多，然后动臂230可以移动，使得斗杆210的移动量变为预设值(例如，第一角度*1.5)。
90.在该实施方案中，装置100可以同时旋转斗杆210、铲斗220和动臂230。例如，斗杆210、铲斗220和动臂230的旋转可以如下方式按顺序触发：当斗杆210的角度达到第一角度的预设比率(例如，70％)时铲斗220额外旋转，并且当斗杆210与铲斗220之间的角度达到第二角度的预设比率(例如，80％)时，动臂230额外旋转。
91.参考图6，在指示从斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度的时间直到铲斗220的一端的高度对应于预设高度的时间的第三时间段期间，动臂230可以从第(3-1)点610移动，在该点处，动臂230首先开始沿着第三移动路径620移动到第三点630。在该实施方案中，在同一时间段期间，斗杆210可以从斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度的第(1-2)
点
430沿着第(1-2)移动路径440移动到第(1-3)
点
450。铲斗220可以从斗杆210和铲斗220之间的角度对应于第二角度的第(2-2)点530沿着
第
(2-2)移动路径540移动到第(2-3)点550。在这种情况下，所有斗杆210、铲斗220和动臂230旋转，因此斗杆210与铲斗220之间的角度可随着时间推移而进一步减小。在另一个实施方案中，在同一时间段期间，只有动臂230可以旋转，并且斗杆210和铲斗220中的至少一者可以不旋转。
92.例如，斗杆210与铲斗220之间的角度是第二角度时的时间点指示第二时间段与第三时间段之间的边界时间点。装置100可以通过内置高度传感器执行向上移动动臂230的动臂上升操作，直到铲斗220的最低高度达到基于与挖掘机200相邻的载荷承载器(例如，自卸卡车、料斗和破碎机)的最高高度的确定的目标高度。
93.内置高度传感器可以包括在挖掘机200中，可以包括在载荷承载器中，或者可以包括在另一个第三装置(例如，相邻装置)中。传感器的类型和操作方法(例如，紫外线法、红外线法、超声波法)不受限制。
94.通过这种方式，装置100使斗杆210旋转并使铲斗220在斗杆210的角度对应于第一角度的触发时间点开始旋转。装置100使斗杆210和铲斗220一起旋转并使动臂230在斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度的触发时间点开始旋转。装置100可以有效地控制以使斗杆210、铲斗220和动臂230一起旋转并在铲斗220的高度对应于预设高度使得具有目标体积的土壤容纳在铲斗220中的触发时间点通过挖掘操作终止动臂230的旋转。
95.图7和图8是用于描述根据实施方案的其中装置100控制动臂230的旋转的操作的视图。
96.参考图7，装置100可以基于关于包括对象的地形的信息来根据地形坡度确定趋势线710，可以基于预先存储的环境识别算法(参见标识号720)的桩形趋势线来分析将具有预设体积或更大体积的对象(例如，土壤)容纳在铲斗220中所需要的铲斗220的移动，可以根据分析结果来确定斗杆210的第一角度以及斗杆210和铲斗220的第二角度以用于将具有预设体积或更大体积的对象(例如，土壤)容纳在铲斗220中，并且可以通过内置高度传感器感测关于铲斗220的底部点与设置在载荷承载器的上端处的自卸货厢之间的高度的信息来计算动臂230的目标角度。
97.在该实施方案中，装置100可以分析斗杆210的移动量以及用于将具有预设体积或更大体积的对象(例如，土壤)容纳在斗杆210的铲斗220中的铲斗220的移动量，可以根据分析来计算第一角度和第二角度，并且可以仅旋转斗杆210直到斗杆210的角度达到第一角度(参见标识号730)。此外，当斗杆210的角度达到第一角度时，直到斗杆210的总角度变化量达到预设值(例如，斗杆210的分析量*1.5)并且铲斗220的角度达到第二角度的某个水平(例如，80％)，斗杆210和铲斗220可以以不同的转速一起旋转(参见标识号740和750)。当斗杆210与铲斗220之间的角度达到目标值时，动臂230开始旋转，并且可以执行动臂上升操作，直到铲斗220的底部点与载荷承载器的最上端之间的高度差对应于预设值(参见标识号860)。
98.此外，如上所述，在斗杆210和铲斗220一起旋转的过程中，当实时感测到施加到斗杆210和铲斗220中的至少一者的压力时，检测到具有预设值或更大值的腔室压力或相互相等的压力，因此确定斗杆210和铲斗220处于卡住状态(或失速状态)，装置100可以执行激活动臂230的动臂上升操作，使得斗杆210和铲斗220从对应状态被释放。
99.参考图8，装置100可以使动臂230旋转，直到铲斗220可以到达的最低高度与和挖掘机200相邻的载荷承载器的最高高度之间的差值对应于预设值。这里，铲斗220的最下端指示当考虑铲斗220的旋转时铲斗220的端点可以到达的最低高度。图8示出了自卸货厢810，该自卸货厢设置在与挖掘机200相邻的载荷承载器的上端处并且容纳在铲斗220中的对象可以装载在其上。装置100可以感测第一高度820，该第一高度是地面与自卸货厢810的最高位置之间的距离，可以设定第二高度830(该第二高度是铲斗220可以到达的最低高度)的目标值，使得第二高度830具有比第一高度820大预设值(例如，50cm)或更大值的余量，并且可以在使动臂230旋转的过程中实时感测第二高度830并执行动臂上升操作直到第二高度830与第一高度820之间的差值840达到预设值(例如，50cm)。
100.在该实施方案中，装置100可以基于第一高度820与第二高度830之间的差值840、铲斗220的宽度850和自卸货厢810的中心位置中的至少一者来确定铲斗220的到达点860。例如，如图8所示，确定铲斗220要到达的最低高度，使得第二高度830与第一高度820之间的差值840达到预设值(例如，50cm)，并且到达点860的高度zr可以通过将铲斗220的宽度850加到确定的最低高度来确定，使得铲斗220可以在将对象装载到载荷承载器上的过程中充分旋转预设角度(例如，90度)或更大角度。此外，沿x轴方向和y轴方向检测自卸货厢810的中心位置(xd和yd)，到达点860的水平宽度xr和竖直宽度yr根据自卸货厢810的中心位置(xd和yd)来确定或被确定为使得到达点860位于距其预设距离余量内，因此可以确定到达点860的位置坐标xr、yr和zr，这些位置坐标对应于铲斗220的旋转轴最终到达的目标位置。
101.在该实施方案中，到达点860的位置坐标xr、yr、zr可以基于方程式1和方程式2中
的至少一者来确定，但是本公开不限于此。
102.[方程式1]
[0103]
x1＝wb+xm
[0104]
xr＝(xd/2)
–
x1
[0105]
z1＝wb+zm
[0106]
zr＝zd+z1
[0107]
[方程式2]
[0108]
yr＝yd+ym
[0109]
(这里，xm、ym和zm表示沿x轴方向的预设第一余量、沿y轴方向的预设第二余量和沿z轴方向的预设第三余量，wb表示铲斗220的宽度850，并且xd和yd表示自卸货厢810沿x轴方向和y轴方向的中心位置)。
[0110]
通过这种方式，装置100可以在铲斗220的最下端与自卸货厢810的最上端之间的差值是特定余量(例如，50cm)或更大余量时将动臂230的角度设定为目标角度，可以执行控制以免在动臂上升操作仅被执行到目标角度之后执行动臂上升操作，并且因此可以执行控制使得尽可能根据需要实现有效移动。
[0111]
在该实施方案中，装置100可以在操作s310、s320和s330中以不同方式确定斗杆210的速度和铲斗220的速度中的至少一者。例如，斗杆210的转速被确定为使得速度按照操作s310、s320和s330的顺序降低。在执行粗糙工作的初始阶段中，斗杆210可以快速移动，而在需要精细工作的后期，斗杆210可以缓慢移动。作为另一个示例，在相应操作中，斗杆210的速度可以被控制为随着时间推移按照第一速度、第二速度(比第一速度快)和第一速度的顺序连续变化并且可以被确定为使得后期速度比初期速度小。
[0112]
在该实施方案中，在装置100中，可以基于对象的类型、工作的重要性和趋势线710来更新斗杆210的速度和铲斗220的速度中的至少一者。例如，当挖掘机200相对于地面以预设水平或更大水平倾斜，通过用户输入接收到的工作的重要性是正常，或者对象的类型是一般土壤时，可以将速度设定为快，或者可以逐步增加速度之间的差异程度。此外，当挖掘机200急剧地倾斜、工作的重要性为高或对象的类型是有害材料时，可以将速度设定为慢或者可以逐步减小速度之间的差异程度。此外，可以将不同权重分配给相应元件，并且例如，可以按照对象的类型、工作的重要性和趋势线710的顺序分配高权重。通过这种方式，可以根据考虑了执行挖掘操作的阶段、坡度情况、对象的类型等的情况快速且准确地执行挖掘操作。
[0113]
图9是用于描述根据该实施方案的铲斗220的投影区域910的视图。参考图9，可以根据铲斗220的形状来标识铲斗220的虚拟投影区域910。当装置100控制斗杆210、铲斗220和动臂230的移动时，可以使用投影区域910。
[0114]
详细地，图10示出了其中根据该实施方案的装置100基于铲斗220的投影区域910与趋势线710彼此重叠的点1110来控制斗杆210、铲斗220和动臂230的移动的示例。
[0115]
参考图10，装置100可以基于投影区域910与趋势线710彼此重叠的点1110来确定第一角度，可以移动斗杆210使得斗杆210的角度对应于第一角度，可以在斗杆210的角度对应于第一角度时使连接到斗杆210的铲斗220旋转，并且可以在通过铲斗220的旋转斗杆210与铲斗220之间的角度对应于第二角度时移动动臂230。
[0116]
例如，装置100可以基于根据重叠点1110确定的第一高度1130和第二高度1120的比率来确定第一角度。作为示例，当“第一高度1130/第二高度1120＝0.9”时，装置100可以通过预先确定第一角度来控制斗杆210的旋转。这里，0.9是任意数，并且该数字可以被预先确定为1或以下的任意数。
[0117]
根据该实施方案，装置100可以根据重叠点1110来确定容纳在铲斗220中的对象的体积是预设值时斗杆210的角度。详细地，装置100可以基于第一高度1130与第二高度1120的比率来确定容纳在铲斗220中的对象的体积并且可以相应地确定第一角度。
[0118]
根据对第一角度的确定的装置操作可以参考上面参考图1至图8所描述的细节。
[0119]
根据本公开的实施方案，可以基于容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度来有效地控制斗杆、铲斗和动臂的移动。
[0120]
上述操作的顺序和组合是实施方案，并且可以看出在不脱离说明书中描述的相应部件的基本特征的情况下，顺序、组合、分支、功能及其执行主题可以通过不同方式以添加的形式、省略的形式或修改形式实施。
[0121]
同时，上述方法可以被编写为计算机可执行程序并且可以在使用计算机可读记录介质操作该程序的通用数字计算机中实施。此外，在上述方法中使用的数据的结构可以通过各种手段记录在计算机可读记录介质上。计算机可读记录介质包括诸如磁性存储介质(例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、通用串行总线(usb)、软盘、硬盘等)和光学读取介质(例如，只读光盘存储器(cd-rom)、数字通用光盘(dvd)等)的存储介质。
[0122]
对本公开的上述描述仅仅是示例性的，并且本公开所属领域的技术人员可以理解，在不改变本公开的技术精神或本质特征的情况下，可以以其他特定形式容易地修改本公开。因此，应当理解，上述实施方案在所有方面都是示例性的而不是限制性的。例如，被描述为单一类型的部件可以以分布式方式实施，并且同样地，被描述为分布式方式的部件也可以以耦合形式实施。
[0123]
本公开的范围由所附权利要求指示，并且从所附权利要求及其等同概念的含义和范围导出的所有改变或修改应当被解释为包括在本公开的范围内。

技术特征：
1.一种控制挖掘机的方法，所述方法包括：确定第一角度，所述第一角度是容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度；移动所述斗杆，使得所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度；响应于所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度，使连接到所述斗杆的铲斗旋转；以及响应于通过所述铲斗的所述旋转所述铲斗的角度对应于第二角度，移动动臂。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一角度包括基于根据包括所述对象的地形的坡度确定的趋势线来确定所述第一角度。3.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述斗杆包括旋转所述斗杆，使得所述斗杆与重力方向之间的角度对应于所述第一角度。4.根据权利要求1所述的方法，其中旋转所述铲斗包括使所述铲斗沿其中所述斗杆与所述铲斗之间的角度减小的方向旋转。5.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述动臂包括旋转所述动臂，直到所述铲斗到达的最低高度与和所述挖掘机相邻的载荷承载器的最高高度之间的差值对应于预设值。6.根据权利要求1所述的方法，其中旋转所述铲斗包括：感测施加到所述斗杆的压力；以及当施加到所述斗杆的所述压力对应于第一压力时，使所述动臂沿其中所述铲斗在其中维持施加到所述斗杆和所述铲斗的液压压力的状态下升高的方向旋转。7.根据权利要求6所述的方法，其中使所述动臂沿其中所述铲斗升高的所述方向旋转包括当施加到所述斗杆的所述压力对应于第二压力时停止所述动臂的所述旋转，并且所述第二压力小于所述第一压力。8.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述斗杆包括使所述斗杆在其中所述斗杆在其中所述铲斗和所述动臂停止的状态下接近所述挖掘机的车身的方向旋转。9.根据权利要求1所述的方法，其中旋转所述铲斗包括使所述斗杆和所述铲斗在其中所述动臂停止的状态下同时旋转。10.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述动臂包括使所述斗杆、所述铲斗和所述动臂同时旋转。11.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一角度基于所述铲斗的投影区域与所述趋势线彼此重叠的点来确定。12.一种用于控制挖掘机的装置，所述装置包括：接收单元，所述接收单元被配置为获取关于包括对象的地形的信息；以及处理器，所述处理器被配置为基于关于所述地形的所述信息来确定第一角度，所述第一角度是容纳在铲斗中的所述对象的体积是预设值时斗杆的角度，移动所述斗杆，使得所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度，响应于所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度，使连接到所述斗杆的所述铲斗旋转；并且响应于通过所述铲斗的所述旋转所述铲斗的角度对应于第二角度，移动动臂。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器基于根据包括所述对象的所述地形
的坡度确定的趋势线来确定所述第一角度。14.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器旋转所述斗杆，使得所述斗杆与重力方向之间的角度对应于所述第一角度。15.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器使所述铲斗沿其中所述斗杆与所述铲斗之间的角度减小的方向旋转。16.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器使所述动臂旋转直到所述铲斗到达的最低高度与和所述挖掘机相邻的载荷承载器的最高高度之间的差值对应于预设值。17.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器感测施加到所述斗杆的压力并在施加到所述斗杆的所述压力对应于第一压力时使所述动臂沿其中所述铲斗在其中维持施加到所述斗杆和所述铲斗的液压压力的状态下升高的方向旋转。18.根据权利要求17所述的装置，其中当施加到所述斗杆的所述压力对应于第二压力时，所述处理器停止旋转所述动臂，并且所述第二压力小于所述第一压力。19.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器使所述斗杆在其中所述斗杆在其中所述铲斗和所述动臂停止的状态下接近所述挖掘机的车身的方向旋转。20.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一角度基于所述铲斗的投影区域与所述趋势线彼此重叠的点来确定。21.一种挖掘机，其包括：动臂；斗杆，所述斗杆连接到所述动臂；铲斗，所述铲斗连接到所述斗杆；以及控制器，所述控制器被配置为确定第一角度，所述第一角度是容纳在所述铲斗中的对象的体积是预设值时所述斗杆的角度，控制所述斗杆使得所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度，控制所述铲斗使得连接到所述斗杆的所述铲斗响应于所述斗杆的所述角度对应于所述第一角度而旋转，以及控制所述动臂使得所述动臂响应于通过所述铲斗的所述旋转所述斗杆与所述铲斗之间的角度对应于第二角度而移动。22.一种计算机可读记录介质，其上记录有程序，所述程序用于在计算机中执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

技术总结
根据一个实施方案，提供了一种用于控制挖掘机的方法，该方法包括：确定第一角度，该第一角度是容纳在铲斗中的对象的体积是预设值时斗杆的角度；移动该斗杆使得该斗杆的角度对应于该第一角度；根据斗杆的角度对应于该第一角度，使连接到该斗杆的铲斗旋转；以及当根据该铲斗的旋转该铲斗的角度对应于第二角度时，移动动臂。动动臂。动动臂。


技术研发人员：金知伦
受保护的技术使用者：沃尔沃建筑设备公司
技术研发日：2020.12.23
技术公布日：2023/8/16