挖机动作识别方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及挖掘机技术领域，尤其为一种挖机动作识别方法、装置及系统。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.挖掘机常用作业工况为90
°
装车作业，该作业工况可以拆分为四个动作：挖掘动作、满载提升回转动作、卸料动作、空载返回动作；其中，满载提升回转动作、空载返回动作由于泵压(负载)和电流(排量)稳定，因此发动机转速相对稳定，称为稳态工况，而挖掘动作、卸料动作由于泵压(负载)和电流(排量)变化剧烈，因此发动机转速波动大，称为瞬态工况。
4.为保证油耗，需要在满载提升回转动作时转速尽可能低，为保证挖掘速度和挖掘力量，挖掘动作时转速尽可能高；因此需要准确识别满载提升回转动作和挖掘动作，以分别设置不同的发动机转速，提升动作转换时的瞬态响应，进而解决发动机掉速大和发动机响应性差的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是至少解决发动机掉速大和发动机响应性差的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
6.本发明的第一方面提出了一种挖机动作识别方法，包括：
7.获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数；
8.基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作；
9.获取挖机处于挖掘动作下的特征参数；
10.基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作。
11.根据本发明的挖机动作识别方法，通过首先获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数和挖机处于挖掘动作下的特征参数，当满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作，而当挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作，能够准确识别满载提升回转动作和挖掘动作，并能够根据挖机所处的动作选择合适的发动机转速，进而很好的解决了发动机掉速大和发动机响应性差的问题。
12.另外，根据本发明的挖机动作识别方法，还可具有如下附加的技术特征：
13.在本发明的一些实施例中，所述挖机动作识别方法还包括：基于挖掘动作下的特征参数不满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，维持上一结果，识别挖机仍处于挖掘动作。
14.在本发明的一些实施例中，在所述获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数
的步骤中，所述挖机处于满载提升回转动作下的特征参数包括：动臂提升先导压力、动臂回转先导压力、铲斗内收先导压力以及斗杆内收先导压力。
15.在本发明的一些实施例中，在所述基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作的步骤中包括：
16.获取第一预设条件的第一判定条件，获取第一预设条件的第二判定条件；
17.基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件的第一判定条件或基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件的第二判定条件，识别挖机处于满载提升回转动作。
18.在本发明的一些实施例中，在所述获取第一预设条件的第一判定条件，获取第一预设条件的第二判定条件的步骤中包括：
19.基于动臂提升先导压力大于动臂提升先导阈值，且基于动臂回转先导压力大于动臂回转先导阈值，获取第一预设条件的第一判定条件；
20.基于铲斗内收先导压力小于铲斗内收第一先导阈值，或斗杆内收先导压力小于斗杆内收第一先导阈值，获取第一预设条件的第二判定条件。
21.在本发明的一些实施例中，在所述获取挖机处于挖掘动作下的特征参数的步骤中，所述挖机处于挖掘动作下的特征参数包括：斗杆内收先导压力、铲斗内收先导压力、液压泵压力以及斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间。
22.在本发明的一些实施例中，在基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作的步骤中包括：
23.获取第二预设条件的第三判定条件，获取第二预设条件的第四判定条件；
24.基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件的第三判定条件或基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件的第四判定条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作。
25.在本发明的一些实施例中，在所述获取第二预设条件的第三判定条件，获取第二预设条件的第四判定条件的步骤中包括：
26.基于斗杆内收先导压力大于斗杆内收第二先导阈值，且基于铲斗内收先导压力大于铲斗内收第二先导阈值，获取第二预设条件的第三判定条件；
27.基于斗杆内收先导压力大于斗杆内收第三先导阈值，且基于液压泵压力大于液压泵压力阈值，且基于斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间均大于时间阈值，获取第二预设条件的第四判定条件。
28.本发明第二方面还提供了一种挖机动作识别装置，所述装置用于执行上述的挖机动作识别方法，包括：
29.获取单元，所述获取单元用于获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数，以及用于获取挖机处于挖掘动作下的特征参数；
30.识别单元，所述识别单元用于识别挖机处于满载提升回转动作或者用于识别挖机处于挖掘动作。
31.根据本发明实施例的挖机动作识别装置与上述挖机动作识别方法具有相同的优势，此处不再赘述。
32.本发明第三方面还提供了一种挖机动作识别系统，所述系统包括上述的挖机动作识别装置，还包括存储器，所述存储器内的程序存储有上述的挖机动作识别方法。
33.根据本发明实施例的挖机动作识别系统与上述挖机动作识别装置具有相同的优势，此处不再赘述。
附图说明
34.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
35.图1示意性地示出了根据本发明实施方式中挖机动作识别方法的流程示意图；
36.图2示意性地示出了根据本发明实施方式中挖机动作识别方法的逻辑示意图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
39.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
40.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
41.需要说明的是，先导手柄为挖机工作装置，司机通过操作先导手柄来实现挖掘、卸
料、满载提升回转动作等复合动作，先导手柄输出各复合动作所产生的先导信号(包括铲斗内收先导信号、铲斗外翻先导信号、斗杆内收先导信号、斗杆外摆先导信号、动臂提升先导信号、动臂下落先导信号、动臂回转先导信号)给挖机动作识别装置的获取单元，获取单元根据各先导信号识别并得到各先导压力；另外，各个条件的阈值(动臂提升先导阈值、动臂回转先导阈值、铲斗内收第一先导阈值、铲斗内收第二先导阈值、斗杆内收第一先导阈值、斗杆内收第二先导阈值、斗杆内收第三先导阈值、液压泵压力阈值等)并不相同，而阈值均是本领域技术人员通过大量的实际操作而得出的判定数据，例如：动臂提升先导阈值为35bar，动臂回转先导阈值为25bar，铲斗内收第一先导阈值为10bar，铲斗内收第二先导阈值为20bar，斗杆内收第一先导阈值为10bar，斗杆内收第二先导阈值为20bar，斗杆内收第三先导阈值为35bar，液压泵压力阈值为320bar，时间阈值为1s。
42.参阅图1-图2所示，本发明的第一方面提出了一种挖机动作识别方法，主要用于准确识别挖机的满载提升回转动作和挖掘动作，其包括：获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数；基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作；获取挖机处于挖掘动作下的特征参数；基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作。
43.根据本发明的挖机动作识别方法，通过首先获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数和挖机处于挖掘动作下的特征参数，当满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作，而当挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作，能够准确识别满载提升回转动作和挖掘动作，并能够根据挖机所处的动作选择合适的发动机转速，进而很好的解决了发动机掉速大和发动机响应性差的问题。
44.在本发明的一些实施例中，所述挖机动作识别方法还包括：基于挖掘动作下的特征参数不满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，维持上一结果，识别挖机仍处于挖掘动作。
45.需要说明的是，不同的司机在进行挖掘动作的同时，所采取的动作不同，当挖掘动作下的特征参数不满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，此时表明司机在挖掘途中停止操作，此时应维持上一结果，即识别挖机仍处于挖掘动作，不可识别为满载提升回转动作。
46.显然，只有当挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，才能识别挖机处于挖掘动作，这是由于只有在满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件时，识别挖机处于满载提升回转动作，此时才表明挖掘动作结束。
47.另外，对于挖掘动作下的特征参数不满足第二预设条件，且满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件时，这种情况并不存在。
48.具体而言，对于满载提升回转动作，根据对大量司机操作行为的分析，挖掘动作完成后，基本都是动臂提升和动臂回转同时操作，且伴随铲斗内收或斗杆内收先导压力逐渐减小，区别在于动臂提升的幅度不同(动臂提升先导压力大小不同)，特征参数表现为：动臂提升先导压力很大且动臂回转先导压力很大，且斗杆内收先导压力逐渐降低或铲斗内收先
导压力逐渐降低。
49.可理解的，在本发明的一些实施例中，在所述获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数的步骤中，所述挖机处于满载提升回转动作下的特征参数包括：动臂提升先导压力、动臂回转先导压力、铲斗内收先导压力以及斗杆内收先导压力。
50.由于识别满载提升回转动作包括多种方式，因此，在本发明的一些实施例中，在所述基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件，识别挖机处于满载提升回转动作的步骤中包括：
51.获取第一预设条件的第一判定条件，获取第一预设条件的第二判定条件；
52.基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件的第一判定条件或基于满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件的第二判定条件，识别挖机处于满载提升回转动作。
53.进一步的，在所述获取第一预设条件的第一判定条件，获取第一预设条件的第二判定条件的步骤中包括：
54.基于动臂提升先导压力大于动臂提升先导阈值，且基于动臂回转先导压力大于动臂回转先导压力阈值，获取第一预设条件的第一判定条件；
55.基于铲斗内收先导压力小于铲斗内收第一先导阈值，或斗杆内收先导压力小于斗杆内收第一先导阈值，获取第一预设条件的第二判定条件。
56.因此，当动臂提升先导压力大于动臂提升先导阈值，且基于动臂回转先导压力大于动臂回转先导阈值，或者铲斗内收先导压力小于铲斗内收第一先导阈值，或者斗杆内收先导压力小于斗杆内收第一先导阈值，只要满足以上任一条件，即可识别挖机处于满载提升回转动作。
57.具体而言，对于挖掘动作而言，通过对不同应用场景司机操作的大数据分析，综合考虑不同应用场景，挖掘动作如下：对于松散物料，如土方、石料等，不需要很大的挖掘力，司机一般操作方式都是铲斗和斗杆一起操作，这样可以保证最大的挖掘效率，表现为斗杆内收信号和铲斗内收信号同时存在且挖掘动作开始时这两个信号的压力比较高；而对于坚硬物料，如硬土地、石堆等，需要很大的挖掘力，司机一般都是操作斗杆，直到铲斗深入地下(这个过程阻力会让液压泵压力憋到很高的水平)后才开始操作铲斗，实现挖掘动作，表现为斗杆内收压力信号更高且液压泵压力比较高；并且由于铲斗需要深入地下，因此，斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间较长。
58.可理解的，在本发明的一些实施例中，在所述获取挖机处于挖掘动作下的特征参数的步骤中，所述挖机处于挖掘动作下的特征参数包括：斗杆内收先导压力、铲斗内收先导压力、液压泵压力以及斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间。
59.由于识别挖掘动作包括多种方式，因此，在本发明的一些实施例中，在基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作的步骤中包括：
60.获取第二预设条件的第三判定条件，获取第二预设条件的第四判定条件；
61.基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件的第三判定条件或基于挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件的第四判定条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，识别挖机处于挖掘动作。
62.进一步的，在所述获取第二预设条件的第三判定条件，获取第二预设条件的第四判定条件的步骤中包括：
63.基于斗杆内收先导压力大于斗杆内收第二先导阈值，且基于铲斗内收先导压力大于铲斗内收第二先导阈值，获取第二预设条件的第三判定条件；
64.基于斗杆内收先导压力大于斗杆内收第三先导阈值，且基于液压泵压力大于液压泵压力阈值，且基于斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间均大于时间阈值，获取第二预设条件的第四判定条件。
65.需要说明的是，由于对于松散物料或者坚硬物料，实际对于斗杆的操作不同，当挖掘的为松散物料时，斗杆内收先导阈值表现为斗杆内收第二先导阈值，且斗杆内收第二先导阈值为20bar；当挖掘的为坚硬物料时，斗杆内收先导阈值表现为斗杆内收第三先导阈值，且斗杆内收第三先导阈值为35bar。
66.因此，当斗杆内收先导压力大于斗杆内收第二先导阈值，且基于铲斗内收先导压力大于铲斗内收第二先导阈值，或者斗杆内收先导压力大于斗杆内收第三先导阈值，且基于液压泵压力大于液压泵压力阈值，且基于斗杆内收先导压力的持续时间和液压泵压力的持续时间均大于时间阈值，只要满足以上两种条件中的一种，并在满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，即识别挖机处于挖掘动作。
67.同时需要说明的是，当基于挖掘动作下的特征参数不满足第二预设条件，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，维持上一结果，识别挖机仍处于挖掘动作。这是由于获取单元的获取频率很高，在一个动作过程中，获取单元会频繁读取多次先导信号，因此，当获取单元获取某特征参数不满足第一预设条件，获取单元维持上一特征参数，也即，此时识别挖机仍然处于挖掘动作。
68.另外，只有满载提升回转动作下的特征参数满足第一预设条件时，才识别挖机处于满载提升回转动作，只有挖掘动作下的特征参数满足第二预设条件时，且基于满载提升回转动作下的特征参数不满足第一预设条件，才识别挖机处于挖掘动作；对于各个特征参数(动臂提升先导压力、动臂回转先导压力、铲斗内收先导压力以及斗杆内收先导压力等)不满足各个条件的阈值(动臂提升先导阈值、动臂回转先导阈值、铲斗内收第一先导阈值、铲斗内收第二先导阈值、斗杆内收第一先导阈值、斗杆内收第二先导阈值、斗杆内收第三先导阈值、液压泵压力阈值等)之间的关系，则表明挖机既不处于满载提升回转动作，也不处于挖掘动作，其中就包括相等或者相反的情况，例如动臂提升先导压力小于和/或等于动臂提升先导阈值。
69.本发明第二方面还提供了一种挖机动作识别装置，所述装置用于执行上述的挖机动作识别方法，包括：
70.获取单元，所述获取单元用于获取挖机处于满载提升回转动作下的特征参数，以及用于获取挖机处于挖掘动作下的特征参数；
71.识别单元，所述识别单元用于识别挖机处于满载提升回转动作或者用于识别挖机处于挖掘动作。
72.需要说明的是，获取单元主要用于获取动臂提升先导压力、动臂回转先导压力、斗杆内收先导压力以及铲斗内收先导压力，同时还用于获取液压泵压力、斗杆内收先导压力的持续时间以及液压泵压力的持续时间。
73.根据本发明实施例的挖机动作识别装置与上述挖机动作识别方法具有相同的优势，此处不再赘述。
74.本发明第三方面还提供了一种挖机动作识别系统，所述系统包括上述的挖机动作识别装置，还包括存储器，所述存储器内的程序存储有上述的挖机动作识别方法。
75.根据本发明实施例的挖机动作识别系统与上述挖机动作识别装置具有相同的优势，此处不再赘述。
76.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。