CN112392080B - 主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机，涉及工程车辆技术领域。包括：采集挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角和操作杆的状态信息；确定操作杆的操作信息，并判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内；根据判断结果控制挖掘机的电控主阀和主泵的运行状态。能够减小操作时产生的冲击和振动，从而降低故障率，提升使用寿命和工作效率。

Description

主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机
技术领域
本发明涉及工程车辆技术领域，具体而言，涉及一种主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机。
背景技术
通常情况下，挖掘机的工作装置是通过操作杆进行驱动的。熟练的挖掘机操作手能够精确且平稳的操作工作装置，从而能够减轻对工作装置的冲击。然而，对于操作经验不足的操作手，不容易细微的操纵操作杆，而是容易不平稳的操纵操作杆，从而在工作装置运动到极限位置或突然操纵操作杆使工作装置停止运动时，产生由于工作装置惯性所引起的强烈冲击，从而可能造成设备的损坏并降低工作效率。
另外，在操作手需要快速操纵挖掘机提升工作效率的情况下，在快速操纵操作杆执行操作动作时，由于工作装置的快速启动或快速停止对工作装置的冲击造成挖掘机自身的强烈的振动，振动会增加操作手的工作疲劳，从而降低工作效率，也会增加工作装置的故障率，并影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机，能够减小操作时产生的冲击和振动，从而降低故障率，提升使用寿命和工作效率。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面，提供一种主动降低挖掘机动作冲击的方法，包括：
采集挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角和操作杆的状态信息；确定操作杆的操作信息，并判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内；根据判断结果控制挖掘机的电控主阀和主泵的运行状态。
可选地，所述判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，包括：
判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间；判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间；判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间。
可选地，所述判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，还包括：
判断动臂实时角度变化率是否满足α1/Δt＞Δα或者操作杆在控制动臂运动方向位移变化率是否满足LA/Δt＞ΔVA；判断斗杆实时角度变化率是否满足β1/Δt＞Δβ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LB/Δt＞ΔVB；判断铲斗实时角度变化率是否满足γ1/Δt＞Δγ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LC/Δt＞ΔVC；其中，Δα为动臂角度变化率临界值，Δβ为斗杆角度变化率临界值，Δγ为铲斗角度变化率临界值，ΔVA为操作杆在控制动臂运动方向位移变化率临界值，ΔVB为操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率临界值，ΔVC为操作杆在控制铲斗运动方向位移变化率临界值。
可选地，判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间还包括：若动臂实时角度α1处于动臂运动角度设定值α2与α3之外，则判断动臂实时角度α1与αMin之差的绝对值是否小于或等于α2或者α1与αMax之差的绝对值是否满足小于或等于α3；其中，αMax为动臂运动的最大角度，αMin为动臂运动的最小角度。
可选地，判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间还包括：若斗杆实时角度β1处于斗杆运动角度设定值β2与β3之外，则判断斗杆实时角度β1与βMin之差的绝对值是否小于或等于β2或者β1与βMax之差的绝对值是否小于或等于β3，其中，βMax为斗杆运动的最大角度，βMin为斗杆运动的最小角度。
可选地，判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间还包括：若铲斗实时角度γ1处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之外，则判断铲斗实时角度γ1与γMin之差的绝对值是否小于或等于γ2或者γ1与γMax之差的绝对值是否小于或等于γ3，其中，γMax为铲斗运动的最大角度，γMin为铲斗运动的最小角度。
本发明实施例的另一方面，提供一种主动降低挖掘机动作冲击的装置，包括控制器组件，以及分别与所述控制器组件电连接的传感器组件和执行组件；所述传感器组件包括分别与所述控制器组件连接的操作杆、设置于动臂上的动臂倾角传感器、设置于斗杆上的斗杆倾角传感器以及设置于铲斗上的铲斗倾角传感器；所述执行组件包括分别与所述控制器组件连接的主泵和电控主阀；所述控制器组件用于根据采集到的传感器组件和操作杆的信息控制主泵的输出流量以及电控主阀输送到各支路的流量和压力。
可选地，所述主动降低挖掘机动作冲击的装置还包括动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸，所述动臂油缸与所述动臂驱动连接，所述斗杆油缸与所述斗杆驱动连接，所述铲斗油缸与所述铲斗驱动连接，且所述动臂油缸、所述斗杆油缸和所述铲斗油缸分别与所述电控主阀连接。
可选地，所述主动降低挖掘机动作冲击的装置还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器组件电连接。
本发明实施例的再一方面，提供一种挖掘机，包括如上所述任意一项所述的主动降低挖掘机动作冲击的装置。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机，通过采集动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，可以获知动臂的位置、斗杆的位置以及铲斗的位置，并根据位置姿态获知是否处于极限位置，或者是否处于运动状态突然变换等情况。获知上述情况后，可根据操作杆的状态信息，获知当前操作者的操作指令，并结合当前动臂、斗杆和铲斗的姿态信息确定实际的控制指令。通过该控制指令来控制电控主阀和主泵的运行状态。从而减小操作时产生的冲击和振动，降低故障率，提升使用寿命和工作效率。
附图说明
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。
图1为本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的方法流程示意图之一；
图2为本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的方法流程示意图之二；
图3为本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的方法流程示意图之三；
图4为本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的装置结构示意图；
图5为本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的装置电连接示意图。
图标：100－主动降低挖掘机动作冲击的装置；110－控制器组件；120－传感器组件；121－操作杆；122－动臂倾角传感器；124－斗杆倾角传感器；126－铲斗倾角传感器；130－执行组件；132－主泵；134－电控主阀；140－动臂；142－动臂油缸；150－斗杆；152－斗杆油缸；160－铲斗；162－铲斗油缸。
具体实施方式
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。
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。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”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。
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”、“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。
请参照图1，本申请实施例提供一种主动降低挖掘机动作冲击的方法，包括：
S100、采集挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角和操作杆的状态信息。
具体的，通过采集挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角和操作杆的状态信息，可以得知挖掘机工作时是否运动到极限位置，或者是否处于运动状态的突然变换，如是否从静止突然启动、是否从运动状态突然停止或者是否是运动方向的突然切换等。从而便于根据采集到的状态信息得知当前的操作，从而优化对应的操作控制。
S200、确定操作杆的操作信息，并判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内。
具体的，在操纵操作杆时，可以根据操作杆的状态信息获知驾驶员的控制指令，如是否处于无操作作态、是否控制动臂动作、是否控制斗杆动作或者是否控制铲斗动作等。此时，结合动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内则可以判断操作杆的操作信息与动臂、斗杆或铲斗当前的状态信息是否匹配，以便于控制器根据上述信息进行对应的控制操作。
S300、根据判断结果控制挖掘机的电控主阀和主泵的运行状态。
具体的，根据判断结果可以获知驾驶员对操作杆的操作信息与动臂、斗杆或铲斗当前的状态信息的匹配状态，从而控制主泵输出流量和电控主阀输出到液压油缸的液压流体流量和压力，进而调节各执行机构(动臂、斗杆和铲斗)的运动速度，使其按照预期的动作和速度进行运动，减轻其对液压油缸和工作装置的冲击和振动。
本发明实施例提供的主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机，通过采集动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，可以获知动臂的位置、斗杆的位置以及铲斗的位置，并根据位置姿态获知是否处于极限位置，或者是否处于运动状态突然变换等情况。获知上述情况后，可根据操作杆的状态信息，获知当前操作者的操作指令，并结合当前动臂、斗杆和铲斗的姿态信息确定实际的控制指令。通过该控制指令来控制电控主阀和主泵的运行状态。从而减小操作时产生的冲击和振动，降低故障率，提升使用寿命和工作效率。
如图2所示，判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，包括：
S210、判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间。
具体的，α2与α3可以认为是动臂运动的安全区，在此区间内时，动臂未临近极限位置，控制器组件可以根据该位置控制主泵输出流量和电控主阀输出到控制动臂动作的液压油缸的液压流体流量，从而确保动臂的稳定高效运行。
S220、判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间。
具体的，β2与β3可以认为是斗杆运动的安全区，在此区间内时，斗杆未临近极限位置，控制器组件可以根据该位置控制主泵输出流量和电控主阀输出到控制斗杆动作的液压油缸的液压流体流量，从而确保斗杆的稳定高效运行。
S230、判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间。
具体的，γ2与γ3可以认为是铲斗运动的安全区，在此区间内时，铲斗未临近极限位置，控制器组件可以根据该位置控制主泵输出流量和电控主阀输出到控制铲斗动作的液压油缸的液压流体流量，从而确保铲斗的稳定高效运行。
通过对动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间的判断，可以使控制器组件根据该区间分别控制动臂、斗杆、铲斗按照预定速率运动，便于根据挖掘机自身的设计参数和操作手的意图主动的调节供给到工作装置对应液压油缸的液压流体的流量，减小了操作时对工作装置和液压油缸造成的冲击和振动。
如图3所示，判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，还包括：
S240、判断动臂实时角度变化率是否满足α1/Δt＞Δα或者操作杆在控制动臂运动方向位移变化率是否满足LA/Δt＞ΔVA。
若满足上述条件，则说明动臂出现突然运动的情况，控制器组件可根据该情况下的预设指令做出对应的控制操作。
S250、判断斗杆实时角度变化率是否满足β1/Δt＞Δβ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LB/Δt＞ΔVB。
若满足上述条件，则说明斗杆出现突然运动的情况，控制器组件可根据该情况下的预设指令做出对应的控制操作。
S260、判断铲斗实时角度变化率是否满足γ1/Δt＞Δγ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LC/Δt＞ΔVC。
若满足上述条件，则说明铲斗出现突然运动的情况，控制器组件可根据该情况下的预设指令做出对应的控制操作。
其中，Δα为动臂角度变化率临界值，Δβ为斗杆角度变化率临界值，Δγ为铲斗角度变化率临界值，ΔVA为操作杆在控制动臂运动方向位移变化率临界值，ΔVB为操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率临界值，ΔVC为操作杆在控制铲斗运动方向位移变化率临界值。
具体的，控制器组件还可根据上述的差值确定工作装置出现的突然运动的部件及运动的激烈程度，基于挖掘机当前的工作模式，控制器组件内部利用模糊PID控制算法计算并输出控制信号到电控主泵和电控主阀，电控主阀和主泵输出满足需求的流体压力和流量，进而控制工作装置按照预定的速率运动。
可选地，判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间还包括：若动臂实时角度α1处于动臂运动角度设定值α2与α3之外，则判断动臂实时角度α1与αMin之差的绝对值是否小于或等于α2或者α1与αMax之差的绝对值是否满足小于或等于α3；其中，αMax为动臂运动的最大角度，αMin为动臂运动的最小角度。
若满足上述条件，则动臂运动到接近极限位置，控制器组件基于挖掘机当前的工作模式和以上参数计算并输出预设的控制信号到电控主阀和主泵，控制动臂按照预定的速率运动到极限位置。
可选地，判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间还包括：若斗杆实时角度β1处于斗杆运动角度设定值β2与β3之外，则判断斗杆实时角度β1与βMin之差的绝对值是否小于或等于β2或者β1与βMax之差的绝对值是否小于或等于β3，其中，βMax为斗杆运动的最大角度，βMin为斗杆运动的最小角度。
若满足上述条件，则斗杆运动到接近极限位置，控制器组件基于挖掘机当前的工作模式和以上参数计算并输出预设的控制信号到电控主阀和主泵，控制斗杆按照预定的速率运动到极限位置。
可选地，判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间还包括：若铲斗实时角度γ1处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之外，则判断铲斗实时角度γ1与γMin之差的绝对值是否小于或等于γ2或者γ1与γMax之差的绝对值是否小于或等于γ3，其中，γMax为铲斗运动的最大角度，γMin为铲斗运动的最小角度。
若满足上述条件，则铲斗运动到接近极限位置，控制器组件基于挖掘机当前的工作模式和以上参数计算并输出预设的控制信号到电控主阀和主泵，控制铲斗按照预定的速率运动到极限位置。
如图4和图5所示，本申请实施例还提供一种主动降低挖掘机动作冲击的装置100，包括控制器组件110，以及分别与控制器组件110电连接的传感器组件120和执行组件130；传感器组件120包括分别与控制器组件110连接的操作杆121、设置于动臂140上的动臂倾角传感器122、设置于斗杆150上的斗杆倾角传感器124以及设置于铲斗160上的铲斗倾角传感器126；执行组件130包括分别与控制器组件110连接的主泵132和电控主阀134；控制器组件110用于根据采集到的传感器组件120和操作杆121的信息控制主泵132的输出流量以及电控主阀134输送到各支路的流量和压力。
具体的，控制器组件110包括传感器信号采集组件、数据预处理组件、计算组件和控制组件。控制器通过各个组件的相互配合完成所需的功能操作。动臂倾角传感器122可以设置在动臂140的侧面，用于检测动臂140的实时角度、陀螺和加速度信息，并与传感器信号采集组件连接，以便于控制器组件110采集动臂倾角传感器122检测到的信息。同样的，斗杆倾角传感器124可以设置在斗杆150的侧面，用于检测斗杆150的实时角度、陀螺和加速度信息，并与传感器信号采集组件连接，以便于控制器组件110采集斗杆倾角传感器124检测到的信息。铲斗倾角传感器126可设置在转动销轴的位置，用于检测铲斗160的实时角度、陀螺和加速度信息，并与传感器信号采集组件连接，以便于控制器组件110采集斗杆倾角传感器124检测到的信息。
操作杆121可采用电控比例操作杆121，用于当操作手操纵操作杆121时，将操作杆121操纵信号和状态信号通过CAN总线发送到控制器组件110。控制器组件110根据操作杆121输出的操作杆121动作及状态信号和各个倾角传感器的输出的工作装置的角度、陀螺、加速度信号，然后对接收的信息进行数据解析、转换、滤波和算法运算，输出控制信号到电控主阀134和主泵132，从而控制主泵132输出流量和电控主阀134输出到液压油缸的液压流体流量和压力，进而调节各执行机构的运动速度，使其按照预期的动作和速度进行运动，减轻其对液压油缸和工作装置的冲击和振动。
如图4所示，主动降低挖掘机动作冲击的装置100还包括动臂油缸142、斗杆油缸152和铲斗油缸162，动臂油缸142与动臂140驱动连接，斗杆油缸152与斗杆150驱动连接，铲斗油缸162与铲斗160驱动连接，且动臂油缸142、斗杆油缸152和铲斗油缸162分别与电控主阀134连接。
采用上述方式，控制器组件110根据采集到的各个倾角传感器的信息，可以获知到动臂140、斗杆150和铲斗160的状态信息，并结合操作杆121的操作信息，通过控制器组件110控制电控主泵132和电控主阀134的流量，以及电控主阀134各支路的流量，从而实现控制动臂油缸142、斗杆油缸152和铲斗油缸162动作，以达到控制动臂140、斗杆150和铲斗160的目的。其中，控制器组件110也可以设置多模式操作，实例的，可以具有效率、节能和正常三种工作模式，以适应不同的工况和人员操作。需要说明的是，效率模式在采集到相同的状态数据后，控制主控和电控主阀134的开度略大于正常模式。而节能模式在采集到相同的状态数据后，控制主控和电控主阀134的开度略小于正常模式。
本申请的主动降低挖掘机动作冲击的装置100，基于倾角传感器信号和操作杆121信号作为控制器组件110的控制依据，以发出电控信号，控制电控主阀134和主泵132的输出压力和流量，有利于挖掘机的电动化和智能化升级。同时，该装置能够根据挖掘机自身的设计参数和操作手的意图主动的调节供给到各个油缸的液压流体的流量，不仅减缓了挖掘机工作装置突然启动和停止时对工作装置和液压油缸造成的冲击和振动，并且有利于降低工作装置运动到极值点位置的对工作装置和液压油缸的冲击和振动。这样一来，能够使不熟练的挖掘机操作手轻松的操纵工作装置，有效保护各执行机构的液压油缸和相关部件，延长相关设备的使用寿命，降低设备的故障率。另外，也可以降低挖掘机工作场所产生的噪音并使设备工作时更加稳定，并能够提高工作效率，改善操作手的舒适性体验。
可选地，主动降低挖掘机动作冲击的装置100还包括显示屏，显示屏与控制器组件110电连接。这样一来，通过人机交互界面，使当前的操作更加直观，有利于提升操作体验。
本申请实施例还提供一种挖掘机，包括前述实施例中的主动降低挖掘机动作冲击的装置100。该挖掘机包含与前述实施例中的主动降低挖掘机动作冲击的装置100相同的结构和有益效果。主动降低挖掘机动作冲击的装置100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
以上所述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。

Claims (9)

1.一种主动降低挖掘机动作冲击的方法，其特征在于，
采集挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角和操作杆的状态信息；
确定操作杆的操作信息，并判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内；
根据判断结果控制挖掘机的动臂、斗杆、铲斗按照预定速率运动、控制主泵输出流量和电控主阀输出到控制动臂、斗杆、铲斗动作的液压油缸的液压流体流量；
其中，所述判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，包括：
判断动臂实时角度变化率是否满足α1/Δt＞Δα或者操作杆在控制动臂运动方向位移变化率是否满足LA/Δt＞ΔVA；若满足，则说明动臂出现突然运动的情况；
判断斗杆实时角度变化率是否满足β1/Δt＞Δβ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LB/Δt＞ΔVB；若满足，则说明斗杆出现突然运动的情况；
判断铲斗实时角度变化率是否满足γ1/Δt＞Δγ或者操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率是否满足LC/Δt＞ΔVC；则说明铲斗出现突然运动的情况；
且，Δα为动臂角度变化率临界值，Δβ为斗杆角度变化率临界值，Δγ为铲斗角度变化率临界值，ΔVA为操作杆在控制动臂运动方向位移变化率临界值，ΔVB为操作杆在控制斗杆运动方向位移变化率临界值，ΔVC为操作杆在控制铲斗运动方向位移变化率临界值。
2.根据权利要求1所述的主动降低挖掘机动作冲击的方法，其特征在于，所述判断动臂倾角、斗杆倾角、铲斗倾角是否位于设定区间内，包括：
判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间；判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间；判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间。
3.根据权利要求2所述的主动降低挖掘机动作冲击的方法，其特征在于，判断动臂实时角度α1是否处于动臂运动角度设定值α2与α3之间还包括：
若动臂实时角度α1处于动臂运动角度设定值α2与α3之外，则判断动臂实时角度α1与αMin之差的绝对值是否小于或等于α2或者α1与αMax之差的绝对值是否满足小于或等于α3；
其中，αMax为动臂运动的最大角度，αMin为动臂运动的最小角度。
4.根据权利要求2所述的主动降低挖掘机动作冲击的方法，其特征在于，判断斗杆实时角度β1是否处于斗杆运动角度设定值β2与β3之间还包括：
若斗杆实时角度β1处于斗杆运动角度设定值β2与β3之外，则判断斗杆实时角度β1与βMin之差的绝对值是否小于或等于β2或者β1与βMax之差的绝对值是否小于或等于β3，其中，βMax为斗杆运动的最大角度，βMin为斗杆运动的最小角度。
5.根据权利要求2所述的主动降低挖掘机动作冲击的方法，其特征在于，判断铲斗实时角度γ1是否处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之间还包括：
若铲斗实时角度γ1处于铲斗运动角度设定值γ2与γ3之外，则判断铲斗实时角度γ1与γMin之差的绝对值是否小于或等于γ2或者γ1与γMax之差的绝对值是否小于或等于γ3，其中，γMax为铲斗运动的最大角度，γMin为铲斗运动的最小角度。
6.一种主动降低挖掘机动作冲击的装置，应用于权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，包括控制器组件，以及分别与所述控制器组件电连接的传感器组件和执行组件；
所述传感器组件包括分别与所述控制器组件连接的操作杆、设置于动臂上的动臂倾角传感器、设置于斗杆上的斗杆倾角传感器以及设置于铲斗上的铲斗倾角传感器；所述执行组件包括分别与所述控制器组件连接的主泵和电控主阀；
所述控制器组件用于根据采集到的传感器组件和操作杆的信息控制主泵的输出流量以及电控主阀输送到各支路的流量和压力。
7.根据权利要求6所述的主动降低挖掘机动作冲击的装置，其特征在于，还包括动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸，所述动臂油缸与所述动臂驱动连接，所述斗杆油缸与所述斗杆驱动连接，所述铲斗油缸与所述铲斗驱动连接，且所述动臂油缸、所述斗杆油缸和所述铲斗油缸分别与所述电控主阀连接。
8.根据权利要求6所述的主动降低挖掘机动作冲击的装置，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器组件电连接。
9.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求6-8任意一项所述的主动降低挖掘机动作冲击的装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112392080B (zh) * 2020-11-25 2022-07-29 三一重机有限公司 主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机
CN113605484B (zh) * 2021-08-06 2023-02-03 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种挖掘机电控方法及***
CN114892744A (zh) * 2022-05-23 2022-08-12 徐州徐工矿业机械有限公司 一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486491A1 (en) * 1989-08-17 1992-05-27 Caterpillar Inc AUTOMATIC EXCAVATION CONTROL SYSTEM.
EP0546154A1 (en) * 1991-06-24 1993-06-16 Halliburton Nus Environmental APPARATUS AND METHODS FOR CUTTING THE GROUND AND IN SITU CONSTRUCTION OF CONTAINMENT BARRIERS UNDER THE GROUND SURFACE.
CN102140807A (zh) * 2011-01-11 2011-08-03 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种提高挖掘机挖掘操纵特性和平整作业特性的方法
CN111042245A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 潍柴动力股份有限公司 一种挖掘机辅助作业控制方法及***

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004100814A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の油圧回路制御装置
CN100464036C (zh) * 2005-03-28 2009-02-25 广西柳工机械股份有限公司 用于液压挖掘机工作装置的轨迹控制***及方法
CN100557150C (zh) * 2006-03-17 2009-11-04 中南大学 机电一体化挖掘机及控制方法
US9249556B2 (en) * 2011-03-08 2016-02-02 Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and method for controlling shovel
US10161112B2 (en) * 2015-05-22 2018-12-25 Philip Paull Valve systems and method for enhanced grading control
KR101855970B1 (ko) * 2015-11-19 2018-05-09 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법
CN110409546B (zh) * 2019-07-25 2021-12-14 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种挖掘机的电控***及正流量***挖掘机
CN112392080B (zh) * 2020-11-25 2022-07-29 三一重机有限公司 主动降低挖掘机动作冲击的装置、方法及挖掘机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486491A1 (en) * 1989-08-17 1992-05-27 Caterpillar Inc AUTOMATIC EXCAVATION CONTROL SYSTEM.
EP0546154A1 (en) * 1991-06-24 1993-06-16 Halliburton Nus Environmental APPARATUS AND METHODS FOR CUTTING THE GROUND AND IN SITU CONSTRUCTION OF CONTAINMENT BARRIERS UNDER THE GROUND SURFACE.
CN102140807A (zh) * 2011-01-11 2011-08-03 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种提高挖掘机挖掘操纵特性和平整作业特性的方法
CN111042245A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 潍柴动力股份有限公司 一种挖掘机辅助作业控制方法及***

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