卸料方法、控制器、挖掘机、卸料系统和存储介质与流程

1.本技术涉及挖掘机技术领域，特别涉及一种卸料方法、控制器、挖掘机、卸料系统和存储介质。


背景技术：

2.挖掘机是一种重要的工程车辆，其能够代替人工进行一些危险、枯燥或高强度的工作，比如能够代替人工将物料挖起，然后卸在传送带上，传送带将物料运至其他位置，整个过程循环作业，从而解放人力，提高工作效率。
3.相关技术中，挖掘机在向传送带上卸料时，直接将物料卸在传送带的一个位置，这种情况下，传送带上的物料堆积在一起，不仅容易掉落，而且容易导致传送带受力不均匀，引发传送带变形以及设备故障问题。可见，相关技术中，挖掘机的卸料过程存在安全流畅性较差的问题。


技术实现要素：

4.本技术所要解决的一个技术问题是：改善挖掘机卸料过程的安全流畅性。
5.为了解决上述技术问题，本技术第一方面提供一种卸料方法，其包括：判断是否需要挖掘机将物料卸至传送带上；和在需要挖掘机将物料卸至传送带上的情况下，使挖掘机的铲斗在传送带上方进行卸料，并使挖掘机的斗杆与铲斗的铰接点在卸料过程中沿传送带的延伸方向移动，以将物料卸至传送带的不同位置。
6.在一些实施例中，使挖掘机的斗杆与铲斗的铰接点在卸料过程中沿传送带的延伸方向移动包括：确定铰接点在卸料过程中沿着传送带的延伸方向移动的运动轨迹；根据所确定的运动轨迹，实时控制斗杆和挖掘机的动臂的角度，使铰接点按照运动轨迹移动。
7.在一些实施例中，根据所确定的运动轨迹，实时控制斗杆和挖掘机的动臂的角度，使铰接点按照运动轨迹移动包括：根据运动轨迹，实时确定在铰接点移动过程中，斗杆和动臂的待转角度值；实时控制斗杆和动臂的角度变化待转角度值，使得铰接点沿传送带的延伸方向移动。
8.在一些实施例中，根据运动轨迹，实时确定在铰接点移动过程中，斗杆和动臂的待转角度值包括：实时检测斗杆和动臂的当前角度值，并根据运动轨迹，实时确定斗杆和动臂在下一位置的目标角度值；基于所检测到的斗杆和动臂的当前角度值，以及所确定的斗杆和动臂在下一位置的目标角度值，确定斗杆和动臂的待转角度值。
9.在一些实施例中，根据运动轨迹，实时确定斗杆和动臂在下一位置的目标角度值包括：根据运动轨迹，实时确定铰接点在下一位置的三维坐标；根据所实时确定的铰接点在下一位置的三维坐标，实时确定斗杆和动臂在下一位置的目标角度值。
10.在一些实施例中，在实时控制斗杆和动臂的角度变化待转角度值的过程中，对斗杆和动臂的角度进行闭环控制。
11.在一些实施例中，在使铰接点沿传送带的延伸方向移动过程中，使铰接点沿传送带的延伸方向匀速移动，或者，使铰接点沿传送带延伸方向的移动速度随传送带的传送速度变化。
12.在一些实施例中，在使铰接点在卸料过程中沿传送带的延伸方向移动过程中，使铰接点与传送带之间的高度差保持不变。
13.在一些实施例中，使挖掘机的铲斗在传送带上方进行卸料包括：使铲斗进行上下摆动，以将铲斗中的物料卸至传送带上。
14.在一些实施例中，在使铲斗进行上下摆动的过程中，对铲斗的角度进行闭环控制。
15.在一些实施例中，在使挖掘机的铲斗在传送带上方进行卸料的过程中，还使铲斗的抖料剧烈程度随物料粘性增大而增大。
16.在一些实施例中，判断是否需要挖掘机将物料卸至传送带上包括：判断传送带是否已将挖掘机上次所卸物料运走；在传送带已将挖掘机上次所卸物料运走的情况下，判断需要挖掘机将物料卸至传送带上。
17.本技术第二方面提供一种控制器，其包括存储器和耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令执行本技术实施例的卸料方法。
18.本技术第三方面提供一种挖掘机，其包括本技术实施例的控制器。
19.本技术第四方面提供一种卸料系统，包括传送带，并且还包括本技术实施例的挖掘机，挖掘机用于将物料卸至传送带上。
20.本技术第五方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行本技术实施例的卸料方法。
21.基于本技术实施例所提供的卸料方法，挖掘机可以将物料卸至传送带的不同位置，不仅可以降低物料的掉落风险，而且可以降低传送带变形以及设备故障风险，因此，有利于改善挖掘机卸料过程的安全顺畅性。
22.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例进行详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例中卸料系统的结构简图。
25.图2为本技术实施例中控制系统的逻辑框图。
26.图3为本技术实施例中控制器的结构简图。
27.图4为本技术实施例中卸料方法的流程示意图。
28.附图标记说明：10、挖掘机；20、传送带；1、车体；2、执行机构；21、转台；22、动臂；23、斗杆；24、铲斗；25、动臂油缸；26、斗杆油缸；27、铲斗油缸；28、铰接点；29、铲尖；3、角度检测装置；4、控制器；41、存储器；42、处理器；43、通信接口；44、总线；5、先导阀；6、编码器；7、开关。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
32.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.目前，挖掘机已经在建筑工程、矿山开采、垃圾填埋、农田水利建设等场景中广泛应用。
34.图1大致示出了挖掘机的基本结构。
35.参见图1，挖掘机10包括车体1和执行机构2。执行机构2设置于车体1上，并在车体1的带动下行走。执行机构2包括转台21、动臂22、斗杆23、铲斗24、动臂油缸25、斗杆油缸26和铲斗油缸27。转台21可转动地设置于车体1上。动臂22铰接于转台21上，并由动臂油缸25驱动，进行转动。动臂油缸25的两端分别连接于车体1和动臂22，以在伸缩时，驱动动臂22绕铰接轴转动。斗杆23铰接于动臂22和铲斗24之间，并由斗杆油缸26驱动，进行转动。斗杆油缸26的两端分别连接于动臂22和铲斗24，以在伸缩时，驱动斗杆23绕铰接轴转动。铲斗24铰接于斗杆23的末端，并由铲斗油缸27驱动，进行转动。铲斗油缸27的两端分别连接于斗杆23和铲斗24，以在伸缩时，驱动铲斗24绕铰接轴转动。铲斗24与斗杆23之间的铰点称为铰接点
28。
36.工作时，动臂22和斗杆23动作，使铲斗24挖掘物料（例如土壤、煤、泥沙或岩石），或倾卸物料。其中，动臂22和斗杆23的动作，由液压系统控制。液压系统包括主回路和先导回路。先导回路上设有先导阀5。主回路上设有主阀（未示出）。先导阀5通过控制主阀，来控制执行机构2的动作。其中，先导阀5动作，控制主阀动作，从而控制主回路的液压油流入动臂油缸25和斗杆油缸26，进而控制动臂22和斗杆23的角度，实现对铲斗24位姿的控制。一些实施例中，先导阀5为电磁阀，此时，通过控制先导阀5的电流，能够实现对先导阀5动作的控制。其中，动臂22和斗杆23的角度，影响铲斗24与斗杆23的铰接点28的位置，进而影响铲斗24的位置。可以理解，动臂22的角度是指动臂22两端铰点（即动臂22与转台21之间的铰点以及动臂22与斗杆23之间的铰点）的连线与水平面的夹角；斗杆23的角度是指斗杆23与动臂22之间的夹角。
37.为了节约人力，并提高效率，一些情况下，挖掘机10与传送带20配合工作。参见图1，挖掘机10将挖起的物料卸在传送带20上，由传送带20将物料运至其他地方，实现循环作业的卸料过程。
38.相关技术中，在采用挖掘机10与传送带20配合卸料方式时，挖掘机10直接将物料卸在传送带20的一个位置，这种情况下，传送带20上的物料堆积在一起，不仅容易掉落，而且容易导致传送带20受力不均，引发传送带20变形，甚至设备故障问题。
39.并且，相关技术中，挖掘机10在将物料卸至传送带20上时，不会根据物料的粘性特点对卸料动作做出相应调整，这种情况下，容易出现铲斗24内余料卸不干净的情况，影响卸料量的控制精准性。
40.针对上述情况，本技术提供一种卸料方法、控制器、挖掘机、卸料系统和计算机可读存储介质。
41.图1-图4示例性地示出了本技术的卸料系统、卸料方法和控制器。
42.参见图1，卸料系统包括挖掘机10和传送带20，挖掘机10用于将物料卸至传送带20上。
43.参见图4，基于挖掘机10和传送带20的配合，本技术所提供的卸料方法包括：s100、判断是否需要挖掘机10将物料卸至传送带20上；和s200、在需要挖掘机10将物料卸至传送带20上的情况下，使挖掘机10的铲斗24在传送带20上方进行卸料，并使挖掘机10的斗杆23与铲斗24的铰接点28在卸料过程中沿传送带20的延伸方向x移动，以将物料卸至传送带20的不同位置。
44.由于基于步骤s100和s200，铲斗24可以边相对于传送带20在传送带20的延伸方向x上移动，边进行卸料，将物料洒在传送带20的不同位置，避免物料集中在传送带20的同一位置，因此，可以防止因物料堆积于同一位置而引发的物料掉落，以及传送带受力不均，传送带变形，以及设备故障问题，从而可以有效改善挖掘机卸料过程的安全流畅性。
45.其中，在一些实施例中，步骤s100判断是否需要挖掘机10将物料卸至传送带20上包括：判断传送带20是否已将挖掘机10上次所卸物料运走；在传送带20已将挖掘机10上次所卸物料运走的情况下，判断需要挖掘机10将物料卸至传送带20上。
46.在上述方式中，挖掘机10只在传送带20已将上次所卸物料运走的情况下，才进行下一次卸料，这样，可以防止物料堆叠在上次所卸物料之上，影响卸料过程的安全流畅性。如果传送带20速度较慢，尚未将上次所卸的物料运走，则挖掘机10可以等待，待传送带20将挖掘机10上次所卸物料运走之后，再进行卸料，这种情况下，可以根据传送带20的传送速度，来确定挖掘机10卸料之前是否需要等待，以及需要等待的时间长度。其中，传送带20的传送速度可以检测得到。例如，参见图2，一些实施例中，卸料系统包括编码器6，编码器6设置于传送带20的电机（图中未示出）上，通过检测电机的转速，来实现对传送带20传送速度的检测。
47.另外，在一些实施例中，步骤s200中使挖掘机10的铲斗24在传送带20上方进行卸料包括：使铲斗24进行上下摆动，以将铲斗24中的物料卸至传送带20上。
48.通过使铲斗24沿上下方向在一定范围内进行往复摆动，可以将铲斗24中的物料倒至传送带20上，实现卸料，这样，铲斗24边移动，边上下摆动，即可将物料洒在传送带20的沿延伸方向x的不同位置，实现在传送带20不同位置的卸料。
49.其中，在使铲斗24进行上下摆动的过程中，可以对铲斗24的角度进行闭环控制。可以理解，铲斗24的角度（或称为铲斗24的绝对角度）是指铲斗24的与斗杆23铰接的铰接点28和铲斗24的铲尖29的连线与水平面之间的夹角。铲斗24的角度随铲斗24的上下摆动而变化。对铲斗24的角度进行闭环控制，也就是对铲斗24上下摆动过程中各高度处实际角度与目标角度之间的偏差进行纠正，这样能够更精准地控制铲斗24的上下摆动，实现更加精准的卸料过程。例如，一些实施例中，对铲斗24的角度进行pid控制。pid控制是一种常见的闭环控制方法，pid是proportional（比例）、integral（积分）和differential（微分）的缩写。采用pid控制方式，来对铲斗24的角度进行跟踪，实现对铲斗角度的闭环控制，能够更精准地对铲斗24的角度偏差进行纠正。
50.通常，在卸料过程中，传送带20和挖掘机10正常摆放于地面上，传送带20的延伸方向x（也是传送带20的长度方向）沿着水平方向，此时，铲斗24与斗杆23的铰接点28在延伸方向x上的移动即为铰接点28在水平方向上的移动。
51.铰接点28在延伸方向x上移动时，铰接点28的移动方向既可以与传送带20的传送方向相同，也可以与传送带20的传送方向相反。当铰接点28的移动方向与传送带20的传送方向相反时，更有利于提高物料传送效率。可以理解，传送带20的传送方向，即为传送带20运转时，将物料传送至其他位置的方向。
52.在挖掘机10卸料过程中，传送带20既可以运转，也可以不运转，这两种情况下，均可以通过使铰接点28在延伸方向x上移动，来实现铲斗24相对于传送带20在延伸方向x上的移动，进而实现在传送带20不同位置上的卸料。一些实施例中，传送带20在挖掘机10卸料过程中运转，但传送速度较慢，这样，便于在传送带20传送物料的过程中，更加充分地对物料进行辅助处理，例如对物料进行烘干或燃烧处理，使得物料更加干燥，满足下一环节对物料的使用需求。
53.另外，在使铰接点28沿传送带20的延伸方向x移动过程中，铰接点28可以匀速移动，或者变速移动。例如，一些实施例中，铰接点28沿传送带20的延伸方向x匀速移动，这种匀速移动方式，尤其适用于传送带20匀速传送物料的情况，能够将物料更加均匀地卸至传
送带20的不同位置，从而进一步改善卸料过程的安全流畅性。再例如，另一些实施例中，铰接点28沿传送带20延伸方向x的移动速度随传送带20的传送速度变化，这样，便于实现铰接点28移动速度（与铲斗24的移动速度相应）与传送带20传送速度的匹配，使得铰接点28移动速度能随传送速度的加快而加快，从而将物料更加均匀地卸至变速传送的传送带20的不同位置。
54.此外，一些实施例中，在使铰接点28在卸料过程中沿传送带20的延伸方向x移动过程中，使铰接点28与传送带20之间的高度差保持不变。这样，便于减少卸至传送带20不同位置的物料之间的高度差，实现更加均匀的卸料过程。
55.在前述各实施例中，步骤s200中使挖掘机10的斗杆23与铲斗24的铰接点28在卸料过程中沿传送带20的延伸方向x移动可以进一步包括：确定铰接点28在卸料过程中沿着传送带20的延伸方向x移动的运动轨迹；根据所确定的运动轨迹，实时控制斗杆23和挖掘机10的动臂22的角度，使铰接点28按照运动轨迹移动。
56.由于斗杆23和动臂22的角度，直接影响铰接点28的位置，因此，根据所确定的运动轨迹，实时控制斗杆23和挖掘机10的动臂22的角度，可以较为方便准确地控制铰接点28按照所需要的运动轨迹移动，实现符合需求的移动卸料过程。
57.其中，斗杆23和动臂22的角度，可以检测得到。例如，一些实施例中，挖掘机10包括角度检测装置3，角度检测装置检测斗杆23和动臂22的角度，以便于通过控制斗杆23和动臂22的角度，来使铰接点28按照所需要的运动轨迹移动。作为示例，角度检测装置3包括角度传感器。例如，一些实施例中，角度检测装置3包括分别设置于动臂22、斗杆23、铲斗24和转台21上的角度传感器。设置在动臂22上的角度传感器检测得到动臂22的角度。设置在斗杆23上的角度传感器检测得到斗杆23的角度。设置在铲斗24上的角度传感器检测铲斗24的角度。设置在转台21上的角度传感器检测转台21的角度。基于角度检测装置3的检测结果，可以确定铰接点28的三维坐标，以及铲尖29的三维坐标。具体地，基于检测得到的动臂22和斗杆23的角度，以转台21的回转中心为笛卡尔坐标系原点，进行三维空间姿态解算，可以得到铰接点28的三维坐标。基于检测得到的动臂22、斗杆23、铲斗24和转台21的角度，以转台21的回转中心为笛卡尔坐标系原点，进行三维空间姿态解算，可以得到铲尖29的三维坐标。
58.在一些实施例中，根据所确定的运动轨迹，实时控制斗杆23和挖掘机10的动臂22的角度，使铰接点28按照运动轨迹移动包括：根据运动轨迹，实时确定在铰接点28移动过程中，斗杆23和动臂22的待转角度值；实时控制斗杆23和动臂22的角度变化待转角度值，使得铰接点28沿传送带20的延伸方向x移动。
59.由于待转角度值是根据运动轨迹确定的，所以，通过实时控制斗杆23和动臂22的角度变化相应的待转角度值，也就是，通过实时控制斗杆23和动臂22在铰接点28由当前位置移动到下一位置的过程中所需转动的角度值，可以控制铰接点28沿运动轨迹运动，实现铰接点28沿延伸方向x的移动。
60.其中，在一些实施例中，根据运动轨迹，实时确定在铰接点28移动过程中，斗杆23和动臂22的待转角度值进一步包括：实时检测斗杆23和动臂22的当前角度值，并根据运动轨迹，实时确定斗杆23和动
臂22在下一位置的目标角度值；基于所检测到的斗杆23和动臂22的当前角度值，以及所确定的斗杆23和动臂22在下一位置的目标角度值，确定斗杆23和动臂22的待转角度值。
61.斗杆23和动臂22的待转角度值等于各自在一下位置的目标角度值与各自在当前位置的当前角度值之差。所以，基于上述步骤，可以确定斗杆23和动臂22的待转角度值，以便通过控制斗杆23和动臂22转动，来控制铰接点28的移动。其中，如前所述，斗杆23和动臂22的当前角度值可以由角度检测装置3检测得到；斗杆23和动臂22在下一位置的目标角度值则可以根据所确定的运动轨迹，计算得到。
62.具体来说，在一些实施例中，根据运动轨迹，实时确定斗杆23和动臂22在下一位置的目标角度值包括：根据运动轨迹，实时确定铰接点28在下一位置的三维坐标；根据所实时确定的铰接点28在下一位置的三维坐标，实时确定斗杆23和动臂22在下一位置的目标角度值。
63.铰接点28的三维坐标与斗杆23和动臂22的角度相应，因此，可以通过确定铰接点28在下一位置的三维坐标，来确定斗杆23和动臂22在下一位置的目标角度值。
64.为了提高对铰接点28移动过程的控制精度，一些实施例中，在实时控制斗杆23和动臂22的角度变化待转角度值的过程中，对斗杆23和动臂22的角度进行闭环控制，例如，一些实施例中，对斗杆23和动臂22的角度进行pid控制。通过在控制斗杆23和动臂22的角度变化待转角度值后，相应检测变化后斗杆23和动臂22的实际角度，并与之前根据运动轨迹确定的斗杆23和动臂22在相应位置的目标角度进行比较，对实际角度与目标角度之间的偏差进行纠正，能够更精准地控制铰接点28的移动，实现更加精准的卸料过程。
65.基于上述各步骤，挖掘机10能够将物料卸至传送带20的不同位置，不仅可以降低物料的掉落风险，而且可以降低传送带20变形以及设备故障风险，因此，有利于改善卸料过程的安全顺畅性，提高卸料效率以及设备结构可靠性。
66.另外，针对相关技术中挖掘机10卸料不净的问题，一些实施例中，在使挖掘机10的铲斗24在传送带20上方进行卸料的过程中，还使铲斗24的抖料剧烈程度随物料粘性增大而增大。基于此，卸料动作可以根据物料粘性进行调整。由于铲斗24抖料越剧烈，物料越容易掉落，因此，通过对铲斗抖料强度进行控制，使铲斗24抖料剧烈程度随物料粘性增大而增大，可以有效降低铲斗24内余料卸不干净的风险，使得即使粘性较大的物料，也可以卸得较为干净，提高卸料量的控制精准性。其中，铲斗24抖料的剧烈程度，与铲斗24所受冲击的大小相关，铲斗24所受冲击越大，铲斗24抖料越剧烈，因此，可以通过使铲斗24所受冲击随物料粘性增大而增大，来使得铲斗24的抖料剧烈程度随物料粘性增大而增大。具体地，对铲斗24冲击大小的调节，可以通过在对铲斗24角度进行pid控制过程中，对pid参数以及电流进行调节，来实现。
67.前述各实施例的卸料方法，可以由控制器4控制完成。
68.图3示例性地示出了控制器4的结构。参见图3，控制器4包括存储器41和耦接至存储器的处理器42，处理器42被配置为基于存储在存储器41中的指令执行本技术实施例的卸料方法。
69.具体地，参照图3，一些实施例中，控制器4包括存储器41、处理器42、通信接口43以
及总线44。存储器41用于存储指令。处理器42耦合到存储器41，并被配置为基于存储器41存储的指令执行实现前述各实施例的卸料方法。存储器41、处理器42以及通信接口43之间通过总线44连接。
70.存储器41可以为高速ram存储器或非易失性存储器(non-volatile memory)等。存储器41也可以是存储器阵列。存储器41还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器42可以为中央处理器cpu，或专用集成电路asic（application specific integrated circuit），或者是被配置成实施本技术卸料方法的一个或多个集成电路。
71.一些实施例中，控制器4为挖掘机10的主控制器。参见图2，一些实施例中，控制器4与前面提到的角度检测装置3、编码器6和先导阀5均信号连接，具体地，角度检测装置3与控制器4通过总线44连接；编码器6与控制器4通过模拟量端口连接；各先导阀5与控制器4通过信号线连接。角度检测装置3所检测到的角度值，以及编码器6所检测到的电机的转速值，均传送至控制器4。控制器4根据角度检测装置3和编码器6的检测结果，对各先导阀5进行控制，进而实现对挖掘机10卸料过程的控制。其中，控制器4根据角度检测装置3所检测到的角度值，来确定挖掘机10的姿态和动作规划，获得斗杆23、动臂22和铲斗24的角度以及铰接点28的三维坐标，以便准确控制铰接点28在卸料过程中沿延伸方向x进行移动。另外，控制器4根据编码器6所检测到的电机的转速值，确定传送带20的传送速度，以便确定卸料之前是否需要等待以及需要等待的时间长短，或调节铰接点28的移动速度，使得卸料速度与传送速度相匹配。
72.继续参见图2，一些实施例中，控制器4还与挖掘机10的自动作业开关7信号连接。自动作业开关7为用于控制挖掘机10进入自动作业模式的开关。自动作业开关7打开后，挖掘机10进入自动作业模式，控制器4控制执行前述各实施中的各步骤。
73.另外，本技术还提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行本技术实施例的卸料方法。
74.以上所述仅为本技术的示例性实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。