一种无人挖掘机的制作方法

1.本发明涉及挖掘机技术领域，具体而言，涉及一种无人挖掘机。


背景技术：

2.挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。现在的挖掘机都是人工进行操作的，并且利用液压系统进行驱动。这样一来，在一些恶劣的工况下，对驾驶员的操作要求很高，且具有一定的危险性，人力成本较高，并且液压系统的能耗较大，动力传递效率较低，运行成本较高。
3.有鉴于此，设计制造出一种电力驱动的无人挖掘机特别是在挖掘机生产中显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种无人挖掘机，能够实现无人挖掘作业功能，降低人力成本，安全性强，并且采用电力驱动，降低能耗，提高动力传递效率，降低运行成本。
5.本发明是采用以下的技术方案来实现的。
6.一种无人挖掘机，包括行走装置、支撑平台、工作装置、回转装置、供电装置和控制系统，工作装置、供电装置和控制系统均安装于支撑平台上，支撑平台通过回转装置与行走装置连接，供电装置用于进行供电作业，控制系统同时与行走装置、工作装置和回转装置连接，行走装置用于带动支撑平台发生位移，工作装置用于进行挖掘作业，回转装置用于带动支撑平台相对于行走装置转动。
7.可选地，工作装置包括动臂、斗杆、铲斗、第一电缸、第二电缸和第三电缸，动臂可转动地安装于支撑平台上，斗杆的一端与动臂铰接，另一端与铲斗铰接，第一电缸安装于支撑平台上，且与动臂连接，第二电缸安装于动臂上，且与斗杆连接，第三电缸安装于斗杆上，且与铲斗连接。
8.可选地，第一电缸包括第一驱动电机、丝杆、螺母、缸体和推杆，第一驱动电机与丝杆连接，螺母套设于丝杆外，且与丝杆螺纹配合，并与推杆固定连接，推杆与缸体滑动配合，且与动臂连接。
9.可选地，供电装置包括供电电池和增程器，增程器与供电电池连接，供电电池同时与行走装置、工作装置、回转装置和控制系统连接。
10.可选地，增程器包括液化天然气增程发动机和发电机，液化天然气增程发动机与发电机连接，发电机与供电电池连接。
11.可选地，回转装置包括第二驱动电机和减速器，第二驱动电机和减速器均安装于支撑平台上，减速器的输入端与第二驱动电机连接，减速器的输出端与行走装置连接。
12.可选地，行走装置包括第三驱动电机、主动轮、履带和行走架，第三驱动电机安装于行走架上，且与主动轮连接，主动轮可转动地安装于行走架上，且与履带配合。
13.可选地，控制系统包括工作状态监测模块、行驶状态监测模块和控制器，工作状态
监测模块和行驶状态监测模块均与控制器连接，工作状态监测模块用于获取工作装置的工作状态信息，并将工作状态信息发送给控制器，行驶状态监测模块用于获取行走装置的行驶状态信息，并将行驶状态信息发送给控制器。
14.可选地，控制系统还包括环境感知模块和导航模块，环境感知模块和导航模块均与控制器连接，环境感知模块用于获取周围环境信息，并将周围环境信息发送给控制器，导航模块用于获取定位导航信息，并将定位导航信息发送给控制器。
15.可选地，无人挖掘机还包括能量回收装置，能量回收装置同时与工作装置、回转装置和行走装置连接，能量回收装置用于进行能量的回收以及再利用。
16.本发明提供的无人挖掘机具有以下有益效果：
17.本发明提供的无人挖掘机，工作装置、供电装置和控制系统均安装于支撑平台上，支撑平台通过回转装置与行走装置连接，供电装置用于进行供电作业，控制系统同时与行走装置、工作装置和回转装置连接，行走装置用于带动支撑平台发生位移，工作装置用于进行挖掘作业，回转装置用于带动支撑平台相对于行走装置转动。与现有技术相比，本发明提供的无人挖掘机由于采用了安装于支撑平台上的供电装置以及与行走装置、工作装置和回转装置连接的控制系统，所以能够实现无人挖掘作业功能，降低人力成本，安全性强，并且采用电力驱动，降低能耗，提高动力传递效率，降低运行成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明实施例提供的无人挖掘机一个视角的结构示意图；
20.图2为本发明实施例提供的无人挖掘机另一个视角的结构示意图；
21.图3为图2中第一电缸的结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的无人挖掘机中行走装置的结构示意图；
23.图5为本发明实施例提供的无人挖掘机中控制系统的结构框图。
24.图标：100
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无人挖掘机；110
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行走装置；111
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第三驱动电机；112
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主动轮；113
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履带；114
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行走架；120
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支撑平台；130
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工作装置；131
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动臂；132
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斗杆；133
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铲斗；134
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第一电缸；1341
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第一驱动电机；1342
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丝杆；1343
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螺母；1344
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缸体；1345
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推杆；135
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第二电缸；136
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第三电缸；140
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回转装置；141
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第二驱动电机；142
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减速器；150
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供电装置；151
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供电电池；152
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增程器；160
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控制系统；161
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工作状态监测模块；162
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行驶状态监测模块；163
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控制器；164
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环境感知模块；165
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导航模块；170
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能量回收装置。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
31.请参照图1，本发明实施例提供了一种无人挖掘机100，用于进行挖掘作业。其能够实现无人挖掘作业功能，降低人力成本，安全性强，并且采用电力驱动，降低能耗，提高动力传递效率，降低运行成本。
32.无人挖掘机100包括行走装置110、支撑平台120、工作装置130、回转装置140、供电装置150、控制系统160和能量回收装置170。工作装置130、供电装置150和控制系统160均安装于支撑平台120上，支撑平台120通过回转装置140与行走装置110连接。供电装置150同时与行走装置110、工作装置130、回转装置140和控制系统160连接，供电装置150用于进行供电作业。控制系统160同时与行走装置110、工作装置130和回转装置140连接，控制系统160能够控制行走装置110、工作装置130和回转装置140运行。行走装置110用于带动支撑平台120发生位移，以使整个无人挖掘机100发生位移。工作装置130用于进行挖掘作业，以实现无人挖掘功能。回转装置140用于带动支撑平台120相对于行走装置110转动，以调整支撑平台120以及工作装置130的朝向，便于工作装置130进行挖掘作业。
33.需要说明的是，能量回收装置170同时与工作装置130、回转装置140和行走装置110连接，能量回收装置170用于进行能量的回收以及再利用，以进一步地降低无人挖掘机100的运行成本，节能环保。
34.本实施例中，控制系统160通过对行走装置110、工作装置130和回转装置140的控制，以实现行走装置110、工作装置130和回转装置140协同工作，使得无人挖掘机100能够实现无人驾驶和无人挖掘的功能，在此过程中，供电装置150持续输出电能，以保证无人驾驶作业和无人挖掘作业顺利进行。这样一来，降低了人力成本，提高了安全性，降低了能耗，提高了动力传递效率，降低了运行成本。
35.请参照图2，工作装置130包括动臂131、斗杆132、铲斗133、第一电缸134、第二电缸
135和第三电缸136。动臂131可转动地安装于支撑平台120上，动臂131能够相对于支撑平台120转动。斗杆132的一端与动臂131铰接，另一端与铲斗133铰接，斗杆132能够相对于动臂131转动，铲斗133能够相对于斗杆132转动。第一电缸134安装于支撑平台120上，且与动臂131连接，第一电缸134能够带动动臂131转动。第二电缸135安装于动臂131上，且与斗杆132连接，第二电缸135能够带动斗杆132转动。第三电缸136安装于斗杆132上，且与铲斗133连接，第三电缸136能够带动铲斗133转动。第一电缸134、第二电缸135和第三电缸136协同作用，以使铲斗133能够灵活地进行挖掘作业。
36.请参照图3，第一电缸134包括第一驱动电机1341、丝杆1342、螺母1343、缸体1344和推杆1345。第一驱动电机1341与丝杆1342连接，第一驱动电机1341能够带动丝杆1342转动。螺母1343套设于丝杆1342外，且与丝杆1342螺纹配合，并与推杆1345固定连接，丝杆1342在转动过程中能够带动螺母1343沿丝杆1342的轴向发生位移，以使推杆1345沿丝杆1342的轴向发生位移。推杆1345与缸体1344滑动配合，且与动臂131连接，推杆1345能够伸出或者缩进缸体1344，以带动动臂131运动，使得动臂131相对于支撑平台120转动。
37.本实施例中，第二电缸135和第三电缸136的具体结构与第一电缸134的具体结构相同，在此不再赘述。
38.请继续参照图1，供电装置150包括供电电池151和增程器152。增程器152与供电电池151连接，增程器152用于进行发电，并将电能储存于供电电池151内，以提高无人挖掘机100的工作时长。供电电池151同时与行走装置110、工作装置130、回转装置140和控制系统160连接，以向行走装置110、工作装置130、回转装置140和控制系统160供电。本实施例中，增程器152包括液化天然气增程发动机(图未示)和发电机(图未示)，液化天然气增程发动机与发电机连接，发电机与供电电池连接，节能环保。
39.回转装置140包括第二驱动电机141和减速器142。第二驱动电机141和减速器142均安装于支撑平台120上，减速器142的输入端与第二驱动电机141连接，减速器142的输出端与行走装置110连接。第二驱动电机141能够通过减速器142带动支撑平台120相对于行走装置110转动，以实现工作装置130转向的功能。本实施例中，支撑平台120能够沿顺时针或者逆时针转动，且支撑平台120的转动角度最大能够达到370度，以便于进行挖掘作业。
40.请参照图4，行走装置110包括第三驱动电机111、主动轮112、履带113和行走架114。第三驱动电机111安装于行走架114上，且与主动轮112连接，第三驱动电机111能够带动主动轮112转动。主动轮112可转动地安装于行走架114上，且与履带113配合，主动轮112在转动过程中能够带动履带113转动，从而实现无人挖掘机100的行走功能。
41.请参照图5，控制系统160包括工作状态监测模块161、行驶状态监测模块162、控制器163、环境感知模块164和导航模块165。工作状态监测模块161和行驶状态监测模块162均与控制器163连接；工作状态监测模块161用于获取工作装置130的工作状态信息，并将工作状态信息发送给控制器163；行驶状态监测模块162用于获取行走装置110的行驶状态信息，并将行驶状态信息发送给控制器163。环境感知模块164和导航模块165均与控制器163连接；环境感知模块164用于获取周围环境信息，并将周围环境信息发送给控制器163；导航模块165用于获取定位导航信息，并将定位导航信息发送给控制器163。
42.需要说明的是，控制器163用于接收工作状态信息、行驶状态信息、周围环境信息和定位导航信息，并根据工作状态信息、行驶状态信息、周围环境信息和定位导航信息对行
走装置110、工作装置130和回转装置140进行实时控制，使得行走装置110、工作装置130和回转装置140能够协同工作，完成用户下达的控制指令，从而实现规划作业路径、智能避障以及智能工作的功能，进而实现对无人挖掘机100的智能控制。
43.值得注意的是，工作状态监测模块161包括检测电缸行程的传感器(如编码器或者旋转变压器)以及监测工作装置130的工作状态的传感器(如压力传感器)。具体地，编码器安装于第一驱动电机1341的轴端，编码器与控制器163通信连接，以将采集到的电机旋转信号传输到控制器163，以计算出电缸行程以及工作装置130的工作状态，从而获取工作装置130的位置。压力传感器安装在工作装置130受负载压力的部位，且与控制器163通信连接，以监测工作装置130工作时的负载信息。
44.环境感知模块164包括工业相机、激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达。在无人挖掘机100的顶部安装激光雷达和工业相机，利用激光雷达空间分辨率高、测距精度高等优点，结合工业相机分辨率高、识别色彩信息等优点，进行工程机械作业环境感知及3d地图构建。在无人挖掘机100的前后端面以及侧面等需监控区域安装毫米波雷达、超声波雷达，进行无人挖掘机100作业目标以及障碍物的监测，毫米波雷达用于监测1
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200m的障碍物，超声波雷达用于监测近距离障碍物，同时可以辅以摄像头实现障碍物识别功能。
45.导航模块165包括全球定位系统、北斗卫星导航系统和惯性导航系统，可采用全球定位系统与惯性导航系统组合进行导航，或者北斗卫星导航系统与惯性导航系统组合进行导航，以解决由于工作环境暂时没有信号而导致无法导航的问题。导航模块165能够将定位导航信息发送给控制器163，以对无人挖掘机100进行定位以及根据指令实施路径规划。
46.本发明实施例提供的无人挖掘机100，工作装置130、供电装置150和控制系统160均安装于支撑平台120上，支撑平台120通过回转装置140与行走装置110连接，供电装置150用于进行供电作业，控制系统160同时与行走装置110、工作装置130和回转装置140连接，行走装置110用于带动支撑平台120发生位移，工作装置130用于进行挖掘作业，回转装置140用于带动支撑平台120相对于行走装置110转动。与现有技术相比，本发明提供的无人挖掘机100由于采用了安装于支撑平台120上的供电装置150以及与行走装置110、工作装置130和回转装置140连接的控制系统160，所以能够实现无人挖掘作业功能，降低人力成本，安全性强，并且采用电力驱动，降低能耗，提高动力传递效率，降低运行成本。
47.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。