一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法
阅读说明：本技术 一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法 (Intelligent control system and method for pit operation of hydraulic excavator ) 是由 潘羽飞 王继新 苏丽达 乔永禄 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法,所述的智能控制系统由交互决策模块、轨迹规划模块以及电液控制执行模块组成；所述的交互决策模块,用于完成参数导入、数值计算、图像处理、数据采集等工作；所述的轨迹规划模块,根据不同阶段的作业工况,组合相应的挖掘参考图像、挖掘轨迹以及运动学方程,完成挖掘机工作装置的运动规划；所述的电液控制执行模块,基于交互决策模块和轨迹规划模块输出的控制信号,复合控制液压执行元件完成决策任务。该系统具有普适性,可安装在任意机型,有效提高圆坑作业的效率及质量,并降低施工成本。(The invention provides an intelligent control system and method for pit operation of a hydraulic excavator, wherein the intelligent control system consists of an interactive decision module, a track planning module and an electro-hydraulic control execution module; the interactive decision module is used for completing the work of parameter import, numerical calculation, image processing, data acquisition and the like; the track planning module combines corresponding excavation reference images, excavation tracks and kinematic equations according to the working conditions of different stages to complete the motion planning of the excavator working device; the electro-hydraulic control execution module compositely controls the hydraulic execution element to complete a decision task based on control signals output by the interactive decision module and the trajectory planning module. The system has universality, can be installed in any machine type, effectively improves the efficiency and the quality of circular pit operation, and reduces the construction cost.)
技术领域
本发明涉及挖掘机作业的控制决策技术，更具体而言，涉及一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法。
背景技术
液压挖掘机作为工程建设领域最主要的工程机械之一，所涉及的作业工况类型极其广泛。虽然目前无人挖掘机技术的研究非常火热，并有一定的成果应用到实际中，但整体来看，挖掘机的操作主要还是依赖人工。作业施工的质量、效率就完全依靠操作人员的熟练程度，同时某些特定的作业环境还存在潜在的危险，可能造成车毁人亡的可怕后果。因此，针对挖掘机特种作业，为提高作业效率和质量，发明一种液压挖掘机作业的控制策略是尤为迫切的。
操作液压挖掘机进行圆坑作业在工程建设中也尤为常见，该特种作业需要操作人员具有丰富的经验。如何快速挖掘提高作业效率、深坑内壁圆形化、圆坑底部平整化，这都需要操作人员能够熟练的协调控制回转马达、动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸动作，而一名具有丰富经验的操作人员的培养又需要大量的时间、人力、物力成本，因此圆坑作业智能化是非常有必要的。
发明内容
为解决现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法，在作业过程中，向系统输入圆坑的相关参数，该系统就可以自动组合挖掘作业模式完成轨迹规划，并控制驱动装置完成既定的挖掘任务，在有效提高作业质量、效率的同时减少人力劳动、降低人力成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统，包括：交互决策模块、轨迹规划模块以及电液控制执行模块；
所述的交互决策模块包括交互界面、数值计算子模块、图像处理子模块、位姿调整子模块、位移传感器、角度传感器以及激光雷达；
所述的交互界面用于参数导入、可视化圆坑边界二维图形和显示图像处理子模块得到的挖掘作业图像；导入的参数包括：挖掘机回转机构中心至圆坑中心的纵向距离L、圆坑半径R和圆坑挖掘深度H；
数值计算子模块用于生成圆坑相对于挖掘机基坐标系的三维坐标、计算挖掘轨迹的变量参数；执行的步骤具体如下：
1)所述的三维坐标为：
圆坑地面边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-d)
圆坑底部边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-(d+H))
其中，L为挖掘机回转机构中心至圆坑中心的距离，R为圆坑半径，d为挖掘机回转机构中心至路面的距离，H为圆坑挖掘深度，α为逆时针方向的圆心夹角。
2)计算挖掘轨迹的变量参数，主要包括挖掘轨迹1的挖掘长度、挖掘深度，挖掘轨迹3的挖掘长度。具体计算如下所示：
快速清土作业轨迹的挖掘长度l：
快速清土作业轨迹的挖掘深度h：
其中，li为第挖掘区域的挖掘长度，(x,y,z)分别为ai+1、ki+1的坐标，hi为第挖掘区域的挖掘深度，V是满斗挖掘物料的体积，B为铲斗宽。若第挖掘区域挖掘目标深度，即圆坑挖掘深度H与累积挖掘深度的差值小于hi，此时挖掘深度为差值深度。
挖掘轨迹3：
挖掘长度l：
其中，矩阵Q是激光雷达扫描坑内堆积物料获取的料堆轮廓节点qij相对于回转机构中心基坐标系的坐标矩阵，Sm为纵向挖掘物料剖面面积，为挖掘起始点所在矩阵Q行数，为挖掘终止点所在矩阵Q行数，Δ为铲斗宽范围内对应矩阵Q列数，B为铲斗宽，V是满斗挖掘时物料体积。
图像处理子模块用于处理圆坑地表边界二维图，得到快速清土作业图像(图像P1)和切边作业图像(图像P2)；具体的处理步骤如下：
图像P1、P2需要对圆坑地表边界二维图中圆坑的目标圆进行分割，其分割线中点距离圆坑中心分割线将圆分为两部分，所占圆面积大的部分偏离挖掘机，称为远车端区域，记为S1，所占圆面积小的部分靠近挖掘机，称为近车端区域，记为S2。其中图像P1根据铲斗宽将S1区域分为若干单一挖掘区域，与边界交点为a1,a2...an，与分割线交点为k1,k2...kn；图像P2以11.25°等角度分割圆，交S1区域边界b1,b2...b25，交S2区域边界b1',b2'...b7'。图像P1、P2中与目标圆边界的交点即为挖掘机每次作业的相应斗齿尖的挖掘起始点位置。
位姿调整子模块用于将传感器实时采集的挖掘机工作装置位姿数据与作业图像中生成的挖掘起始点坐标对比，生成位姿调整信号；
位移传感器用于测量动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸实时长度；
角度传感器用于测量回转机构的旋转角度；
激光雷达用于扫描圆坑内堆积物料，获取料堆的轮廓节点坐标矩阵；
所述的轨迹规划模块包括挖掘轨迹库以及匹配子模块；
所述的挖掘轨迹库内置适用于不同工况的挖掘轨迹；匹配子模块用于依据不同阶段的作业状况，组合相应的挖掘作业图像、挖掘轨迹以及运动学方程；
匹配子模块依据不同阶段的作业状况，组合相应的挖掘作业图像、挖掘轨迹以及运动学方程进行匹配的具体步骤如下：
快速清土作业：
中间及其左侧挖掘区域：快速清土作业图像P1+轨迹1+转换矩阵T1；
右侧挖掘区域：快速清土作业图像P1+轨迹1+转换矩阵T3；
切边作业：
对称中心平面左侧区域：切边作业图像P2+轨迹2+转换矩阵T1；
对称中心平面区域：切边作业图像P2+轨迹2+转换矩阵T2；
对称中心平面右侧区域：切边作业图像P2+轨迹2+转换矩阵T3；
S1区域的底边修整作业：
对称中心平面左侧区域：切边作业图像P2+轨迹4+转换矩阵T1；
对称中心平面右侧区域：切边作业图像P2+轨迹4+转换矩阵T3；
S2区域的底边修整作业：
对称中心平面左侧区域：切边作业图像P2+轨迹5+转换矩阵T1；
对称中心平面右侧区域：切边作业图像P2+轨迹5+转换矩阵T3；
坑内物料清除作业：轨迹3+转换矩阵T2。
所述的挖掘轨迹中，轨迹1为快速清土作业轨迹，轨迹2为切边作业轨迹，轨迹3为坑内堆积物料清除轨迹，轨迹4为S1区域底边修整轨迹，轨迹5为S2区域底边修整轨迹。
所述的运动学方程包括最左侧斗齿尖、纵向对称中心平面斗齿尖和最右侧斗齿尖相对于回转机构中心基坐标系的转换矩阵T1、T2和T3，
其中，cijk表示cos(θi+θj+θk)，sijk表示sin(θi+θj+θk)，a0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的纵向距离，d0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的垂向向距离，a1为动臂与机身铰接点到动臂与斗杆铰接点距离，a2为动臂与斗杆铰接点到斗杆与铲斗铰接点距离，a3为斗杆与铲斗铰接点到纵向对称中心平面内斗齿尖距离，d3为斗杆与铲斗铰接点到边齿尖横向距离，θ0为回转机构旋转角度，θ1为动臂与机身铰接点和动臂与斗杆铰接点的连线与水平面的夹角，θ2为斗杆相对于动臂的转角，θ3为铲斗相对于斗杆的转角。
所述的电液控制执行模块，基于交互决策模块和轨迹规划模块输出的控制信号，复合控制液压执行元件完成决策任务。
一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制方法，包括以下步骤：
S1、挖掘机停至距作业目标适当位置，且挖掘机回转机构中心与圆坑中心处于同一平面，调整挖掘机工作装置姿态为预挖掘状态；
S2、交互界面输入挖掘机回转机构中心至圆坑中心的距离L、圆坑半径R和圆坑挖掘深度H；
S3、对可视化的二维图进行处理，得到挖掘作业图像，包括快速清土作业图像(图像P1)和切边作业图像(图像P2)；
S4、数值计算模块生成圆坑相对于挖掘机回转机构中心基坐标系的三维坐标并在交互界面可视化；
S5、匹配模块组合相应的挖掘作业图像、挖掘轨迹、运动学方程，数值计算模块计算挖掘轨迹的变量参数，位姿调整模块对比挖掘机工作装置的实时位姿数据与作业图像生成的挖掘点坐标，最终将挖掘机工作装置位姿调整信号、铲斗齿尖轨迹信号传至电液控制执行模块；
S6、电液控制执行模块根据收到的控制信号驱动回转机构、动臂、斗杆和铲斗完成动作指令；
S7、重复步骤S5和S6，按照圆坑作业顺序完成挖掘任务。
进一步地，所述S3图像P1、P2需要对目标圆进行分割，其分割线中点距离圆坑中心分割线将圆分为两部分，所占圆面积大的部分偏离挖掘机，称为远车端区域，记为S1，所占圆面积小的部分靠近挖掘机，称为近车端区域，记为S2。其中P1图根据铲斗宽将S1区域分为若干单一挖掘区域，与边界交点为a1,a2...an，与分割线交点为k1,k2...kn；P2图以11.25°等角度分割圆，交S1区域边界b1,b2...b25，交S2区域边界b1',b2'...b7'。图像P1、P2中与目标圆边界的交点即为挖掘机每次作业的相应斗齿尖的挖掘起始点位置。
进一步地，所述S4数值计算模块生成的三维坐标可表示为：
圆坑地面边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-d)
圆坑底部边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-(d+H))
其中，L为挖掘机回转机构中心至圆坑中心的距离，R为圆坑半径，d为挖掘机回转机构中心至路面的距离，H为圆坑挖掘深度，α为逆时针方向的圆心夹角。
进一步地，所述S4数值计算模块计算挖掘轨迹变量参数如下：
挖掘轨迹1：
挖掘长度l：
挖掘深度h：
其中，li为第挖掘区域的挖掘长度，(x,y,z)分别为ai+1、ki+1的坐标，hi为第挖掘区域的挖掘深度，V是满斗挖掘物料的体积，B为铲斗宽。若第挖掘区域挖掘目标深度H与累积挖掘深度的差值小于hi，此时挖掘深度为差值深度。
挖掘轨迹3：
挖掘长度l：
其中，矩阵Q是激光雷达扫描坑内堆积物料获取的料堆轮廓相对于回转机构中心基坐标系的节点坐标矩阵，Sm为纵向挖掘物料剖面面积，为挖掘起始点所在矩阵Q行数，为挖掘终止点所在矩阵Q行数，Δ为铲斗宽范围内对应矩阵Q列数，V是满斗挖掘时物料体积。
其余挖掘轨迹2、4、5根据所输入的参数以及作业图像的交点坐标即可完成变量参数的赋值，其中轨迹2的侧移距离e设定为1/3R。
进一步地，所述S5挖掘作业图像、挖掘轨迹、运动学方程的组合模式如下：
快速清土作业：
中间及其左侧挖掘区域：图像P1+挖掘轨迹1+转换矩阵T1；
右侧挖掘区域：图像P1+轨迹1+转换矩阵T3；
切边作业：
对称中心平面左侧区域：图像P2+挖掘轨迹2+转换矩阵T1；
对称中心平面区域：图像P2+挖掘轨迹2+转换矩阵T2；
对称中心平面右侧区域：图像P2+挖掘轨迹2+转换矩阵T3；
底边修整作业(S1区域)：
对称中心平面左侧区域：图像P2+挖掘轨迹4+转换矩阵T1；
对称中心平面右侧区域：图像P2+挖掘轨迹4+转换矩阵T3；
底边修整作业(S2区域)：
对称中心平面左侧区域：图像P2+挖掘轨迹5+转换矩阵T1；
对称中心平面右侧区域：图像P2+挖掘轨迹5+转换矩阵T3；
坑内物料清除作业：挖掘轨迹3+转换矩阵T2。
挖掘轨迹1为快速清土作业轨迹，挖掘轨迹2为切边作业轨迹，挖掘轨迹3为坑内堆积物料清除轨迹，挖掘轨迹4为S1区域底边修整轨迹，挖掘轨迹5为S2区域底边修整轨迹。
进一步地，所述的转换矩阵T1、T2、T3如下所示：
其中，cijk表示cos(θi+θj+θk)，sijk表示sin(θi+θj+θk)，a0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的纵向距离，d0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的垂向向距离，a1为动臂与机身铰接点到动臂与斗杆铰接点距离，a2为动臂与斗杆铰接点到斗杆与铲斗铰接点距离，a3为斗杆与铲斗铰接点到纵向对称中心平面内斗齿尖距离，d3为斗杆与铲斗铰接点到边齿尖横向距离，θ0为回转机构旋转角度，θ1为动臂与机身铰接点和动臂与斗杆铰接点的连线与水平面的夹角，θ2为斗杆相对于动臂的转角，θ3为铲斗相对于斗杆的转角。
进一步地，所述S7圆坑作业顺序为S1区域快速清土作业→S1区域切边作业→S1区域底边修整作业→S2区域切边作业→S2区域底边修整作业→坑内堆积物料清除作业。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统及方法，该系统具有普适性，可以安装在任意机型，仅需要在安装时将机型的几何参数输入交互界面作为固定参数即可。依据不同的作业阶段，组合相应的挖掘作业图像、特定挖掘轨迹和运动学模型，规范化作业保证了施工的高效高质量，其中特定挖掘轨迹的使用省略了挖掘机自主轨迹规划的过程，在保证作业质量的同时降低技术的复杂性，使得系统的成本相较于市面上复杂系统更低，具有更好的推广性。
附图说明
图1为本发明提供的控制系统示意图；
图2为挖掘机工作装置D-H坐标系模型
图3为铲斗D-H坐标系模型；
图4为快速清土作业图像；
图5为切边作业图像；
图6为挖掘轨迹1；
图7为挖掘轨迹2；
图8为挖掘轨迹3；
图9为挖掘轨迹4；
图10为挖掘轨迹5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细介绍。
如图1所示，一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制系统，包括交互决策模块、轨迹规划模块以及电液控制执行模块；
所述的交互决策模块包括交互界面、数值计算子模块、图像处理子模块、位姿调整子模块、位移传感器、角度传感器以及激光雷达；
所述的交互界面用于参数导入、可视化圆坑边界二维图形和显示图像处理子模块得到的挖掘作业图像；
数值计算子模块用于生成圆坑相对于挖掘机回转机构基坐标系的三维坐标、计算位姿调整子模块的姿态误差和挖掘轨迹的变量参数；
图像处理子模块用于处理圆坑边界二维图形，得到快速清土作业图像(图像P1)和切边作业图像(图像P2)；
位姿调整子模块用于将传感器实时采集的挖掘机工作装置位姿数据与作业图像中生成的挖掘起始点坐标对比，通过数值计算模块计算位姿误差，生成位姿调整控制信号；
位移传感器用于测量动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸实时长度；
角度传感器用于测量回转机构的旋转角度；
激光雷达用于扫描圆坑内堆积物料，获取料堆的轮廓节点相对于挖掘机回转机构基坐标系的坐标矩阵；
所述的轨迹规划模块包括挖掘轨迹库以及匹配子模块；
所述的挖掘轨迹库内置适用于不同工况的挖掘轨迹，辅以图像处理、数值计算、激光雷达获取某一作业状况下挖掘轨迹的变量参数；
匹配子模块用于根据不同阶段的作业状况，组合相应的挖掘作业图像、挖掘轨迹以及运动学方程；
所述的电液控制执行模块，基于交互决策模块和轨迹规划模块输出的控制信号，复合控制液压执行元件完成决策任务。
所述的交互界面导入的参数包括：挖掘机回转机构中心至圆坑中心的纵向距离L、圆坑半径R和圆坑挖掘深度H。
进一步地，所述的挖掘轨迹包括快速清土作业轨迹1、切边作业轨迹2、坑内堆积物料清除轨迹3、S1区域底边修整轨迹4以及S2区域底边修整轨迹5，挖掘轨迹图像具体如图6-10所示。所述的运动学方程包括最左侧斗齿尖、纵向对称中心平面斗齿尖、最右侧斗齿尖相对于回转机构中心基坐标系的转换矩阵T1、T2、T3，获取这三种运动学方程所需的挖掘机工作装置D-H坐标系模型如图2所示，其中基坐标系位于挖掘机回转机构中心，末端执行器为铲斗的左、中、右侧斗齿尖，图3为固连在斗齿尖的坐标系做了进一步说明。
一种液压挖掘机圆坑作业的智能控制方法，包括以下步骤：
S1、挖掘机停至距作业目标适当位置，且挖掘机回转机构中心与圆坑中心处于同一平面，调整挖掘机工作装置姿态为预挖掘状态；
S2、交互界面输入参数L、R、H，
S3、对可视化的二维图进行处理，得到快速清土作业图像(图像P1)和切边作业图像(图像P2)；
S4、数值计算模块生成圆坑相对于挖掘机回转机构中心基坐标系的三维坐标并在交互界面可视化；
S5、匹配模块组合相应的挖掘作业图像、挖掘轨迹、运动学方程，数值计算模块计算挖掘轨迹的变量参数，位姿调整模块对比挖掘机工作装置的实时位姿数据与作业图像生成的挖掘起始点坐标，最终将挖掘机工作装置位姿调整信号、铲斗齿尖轨迹信号传至电液控制执行模块；
S6、电液控制执行模块根据收到的控制信号驱动回转机构、动臂、斗杆和铲斗完成动作指令；
S6、重复步骤S5和S6，按照圆坑作业顺序完成挖掘任务。
进一步地，所述S2数值计算模块生成的三维坐标可表示为：
圆坑地面边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-d)
圆坑地底边界坐标：(L+R sinα,-R cosα,-(d+H))
其中，L为挖掘机回转机构中心至圆坑中心的距离，R为圆坑半径，d为挖掘机回转机构中心至地面的距离，H为圆坑挖掘深度，α为逆时针方向的圆心夹角。
进一步地，如图4-5所示，所述S3图像P1、P2需要对目标圆进行分割，其分割线中点距离圆坑中心分割线将圆分为两部分，所占圆面积大的部分偏离挖掘机，称为远车端区域，记为S1，所占圆面积小的部分靠近挖掘机，称为近车端区域，记为S2。。其中P1图根据铲斗宽将S1区域分为若干单一挖掘区域，与边界交点为a1,a2...a6，与分割线交点为k1,k2...k6；P2图以11.25°等角度分割圆，交S1区域边界b1,b2...b25，交S2区域边界b1',b2'...b7'。根据S2三维坐标的计算方法，记录并储存P1、P2图像中所有交点位于地面、地底的三维坐标，其中与目标圆边界的交点即为挖掘机每次作业的相应斗齿尖的挖掘起始点位置。
进一步地，所述S5挖掘作业图像、挖掘轨迹、运动学方程的组合模式结合图4-5具体说明：
快速清土作业：
区域：图像P1+轨迹1+转换矩阵T1；
区域：图像P1+轨迹1+转换矩阵T3；
切边作业：
b13b'4左侧区域：图像P2+轨迹2+转换矩阵T1；
b13、b'4这两点位置：图像P2+轨迹2+转换矩阵T2；
b13b'4右侧区域：图像P2+轨迹2+转换矩阵T3；
底边修整作业(S1区域)：
b13b'4左侧区域：图像P2+轨迹4+转换矩阵T1；
b13b'4右侧区域：图像P2+轨迹4+转换矩阵T3；
底边修整作业(S2区域)：
b13b'4左侧区域：图像P2+轨迹5+转换矩阵T1；
b13b'4右侧区域：图像P2+轨迹5+转换矩阵T3；
坑内物料清除作业：轨迹3+转换矩阵T2。
进一步地，所述S4数值计算模块计算挖掘轨迹变量参数如下：
挖掘轨迹1如图6所示：
挖掘长度l：
挖掘深度h：
其中，li为第挖掘区域的挖掘长度，(x,y,z)分别为ai+1、ki+1的坐标，hi为第挖掘区域的挖掘深度，V是满斗挖掘物料的体积，B为铲斗宽。若第挖掘区域目标挖掘深度H与累积挖掘深度的差值小于hi，此时挖掘深度为差值深度；
挖掘轨迹3如图8所示：
挖掘长度l：
其中，矩阵Q是激光雷达扫描坑内堆积物料获取的料堆轮廓节点相对于回转机构中心基坐标系的坐标矩阵，Sm为纵向挖掘物料剖面面积，其中两节点包络的图形近似看做是梯形，为挖掘起始点所在矩阵Q的行数，为挖掘终止点所在矩阵Q的行数，Δ为铲斗宽范围内对应矩阵Q列数，V是满斗挖掘时物料体积；
挖掘轨迹2的主要变量参数为斗齿下压深度H和铲斗侧移距离e，具体如图7所示，其中下压深度为圆坑目标挖掘深度，是交互界面导入的参数，铲斗侧移距离是用于将切下来的土转移到圆坑中部，便于后续坑内堆积物料的快速清除工作，设置e＝1/3R；挖掘轨迹4、5如图9、10所示，图中轨迹的起、止点(如b13→b1)位于圆坑底部的边界，根据所示轨迹对应的圆坑底部边界三维坐标完成轨迹规划。
进一步地，所述的转换矩阵T1、T2、T3如下所示：
其中，cijk表示cos(θi+θj+θk)，sijk表示sin(θi+θj+θk)，a0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的纵向距离，d0为回转机构中心到动臂与机身铰接点的垂向距离，a1为动臂与机身铰接点到动臂与斗杆铰接点距离，a2为动臂与斗杆铰接点到斗杆与铲斗铰接点距离，a3为斗杆与铲斗铰接点到纵向对称中心平面内斗齿尖距离，d3为斗杆与铲斗铰接点到边齿尖横向距离，θ0为回转机构旋转角度，θ1为动臂与机身铰接点和动臂与斗杆铰接点的连线与水平面的夹角，θ2为斗杆相对于动臂的转角，θ3为铲斗相对于斗杆的转角。
进一步地，所述S6圆坑作业顺序为S1区域快速清土作业→S1区域切边作业→S1区域底边修整作业→S2区域切边作业→S2区域底边修整作业→坑内堆积物料清除作业。
在本实施例中，以切边作业b8点为例做具体说明：
由于b8点是切边作业中位于对称中心平面左侧区域，因此采用“图像P2+轨迹2+转换矩阵T1”的组合模式。位移传感器采集动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的实时长度数据，角度传感器采集回转机构的旋转角度数据，将传感器数据转换为挖掘机工作装置位姿，利用该位姿与b8点地面三维坐标进行对比，计算位姿误差，生成位姿调整信号传至电液控制执行模块，驱动工作装置使铲斗左侧斗齿尖置于b8点位置，完成挖掘预动作。调用挖掘轨迹2，计算变量参数，其中下压深度为H，即步骤S2向交互界面输入的参数H，侧移距离e＝1/3R，完成轨迹规划并向电液控制执行模块发送信号，驱动工作装置完成动作指令。其余挖掘作业过程与上述相似。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均包括在本发明的专利保护范围内。
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