一种挖掘机器人自主作业控制方法

摘要

本发明提供了一种挖掘机器人自主作业控制方法，所述的系统中的主控计算机与立体激光雷达、操控盒、位置传感器和下位机控制器相连接，下位机控制器与驱动装置、位置传感器和压力传感器相连接。采用本发明能够实现挖掘机的无人自主挖掘作业，满足恶劣环境及不适宜有人参与情况下挖掘作业需求。本发明的智能化程度高、人机交互性好、运行稳定且位置重复精度高。

主权项

一种挖掘机器人自主作业控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a）开机后进行系统初始化和自诊断，各部分功能正常情况下，操控盒（103）进入主界面；若存在工作异常的部件，系统报警并通过操控盒（103）显示故障信息；b）通过操控盒（103）选择系统参数并设置挖掘机器人各工作装置的原点、运动范围和最大运动速度，将设置的信息传输到主控计算机（101）进行保存和处理；c）通过操控盒（103）选择工作模式，根据选择进入步骤d或步骤e或步骤f；d）进入示教操作工作模式，通过示教功能键进行示教操作，或者通过界面编辑示教程序，或者调用存储的程序执行再现功能；e）进入自主作业工作模式，通过操控盒（103）设置挖掘任务和初始信息，输入启动指令，立体激光雷达（102）开始工作，识别挖掘作业面的位置和状态，主控计算机（101）根据挖掘任务和作业面状态进行挖掘轨迹规划，形成铲斗轨迹序列，按控制周期将铲斗轨迹序列转换成各关节位置控制指令发送给下位机控制器（104）；下位机控制器（104）根据各关节位置控制指令和位置传感器（105）反馈的各关节位置信息，采用模糊自适应PID控制策略进行控制解算，将解算得到的控制信号发送到驱动装置（107），通过驱动装置（107）实现对挖掘机器人工作装置的位置和速度控制；在此过程中，主控计算机（101）全程监控自主挖掘过程，通过压力传感器（106）采集各工作装置油缸压力信息，判断负载变化情况，随时可以发送控制信号修正或中断不当的挖掘动作；f）进入遥控操作工作模式，通过操控盒（103）发出遥控操作指令，经主控计算机（101）处理得到控制指令发送至下位机控制器（104），下位机控制器（104）对指令进行解析后发送控制信号，通过驱动装置（107）实现对工作装置的远程遥控；g）主控计算机（101）和下位机控制器（104）同时接收位置传感器（105）检测数据，作为轨迹规划和轨迹跟踪控制的依据；h）下位机控制器（104）实时采集压力传感器信息，经处理后传输至主控计算机（101）；i）主控计算机（101）根据轨迹规划的需要发送启动命令给立体激光雷达（102），立体激光雷达（102）收到启动指令后，对挖掘面进行扫描，基于扫描的数据建立挖掘面的三维物理模型；j）根据所建挖掘面三维物理模型，求取挖掘作业面尺寸、已挖掘的深度、底部平整度和待挖掘面形状，将信息发送至主控计算机（101）；k）完成一次挖掘面扫描后，立体激光雷达（102）停止工作，等待主控计算机（101）下一次发送启动命令；l）操控盒（103）实时接收主控计算机（101）反馈的各类信息，并在界面上进行显示；m）主控计算机（101）具有系统自诊断功能，如果发现与立体激光雷达（102）、下位机控制器（104）的数据交互出现异常，或者接收到立体激光雷达（102）、下位机控制器（104）发送的异常信息，则通过操控盒（103）进行报警和故障显示，并及时进行异常处理；n）立体激光雷达（102）、下位机控制器（104）分别具有系统自诊断功能，如果发现工作异常，则向主控计算机（101）发送异常信息。