本發(fā)明涉及煤礦開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
：無運(yùn)輸?shù)苟压に囀锹短扉_采的主流工藝，其核心設(shè)備拉斗鏟集采、運(yùn)、排功能于一體，斗容最大可達(dá)168m3，作業(yè)半徑最大達(dá)120m，倒堆厚度最大可達(dá)60m。實踐表明該工藝生產(chǎn)成本僅為其他工藝的1/2-2/3，生產(chǎn)效率超過其他工藝40％-60％。經(jīng)研究表明，拉斗鏟操作技術(shù)水平是影響倒堆效率的關(guān)鍵因素，但由于工況條件復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集難度大等原因，目前，拉斗鏟操作司機(jī)只能憑借積累的經(jīng)驗操作拉斗鏟，作業(yè)效率不高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法及裝置，能夠提高操作人員操作拉斗鏟的作業(yè)效率。第一方面，本發(fā)明提供一種拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法，包括：獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ；計算預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度a1和減速過程中的第二平均角加速度a2，以及在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度a3和減速過程中的第四平均角加速度a4；根據(jù)所述第一平均角加速度a1和第二平均角加速度a2以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)所述第三平均角加速度a3和第四平均角加速度a4以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點；在下一次挖掘時，分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點向操作人員發(fā)出提示，提示操作人員從加速過程切換至減速過程?？蛇x地，所述獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ包括：根據(jù)角速度傳感器采集的數(shù)據(jù)序列，按照如下公式計算拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ：θ=Σi=1j(Wi+Wi+1)(ti+1-ti)2]]>其中，Wi為ti時刻拉斗鏟的轉(zhuǎn)動角速度，t1為滿載旋轉(zhuǎn)開始時刻，tj為滿載旋轉(zhuǎn)結(jié)束時刻。可選地，所述根據(jù)所述第一平均角加速度a1和第二平均角加速度a2以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點包括：按照如下公式計算滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W1和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W2：W1＝[a2/(a1+a2)]Xθ；W2＝θ-W1；將拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W1的位置作為第一轉(zhuǎn)折點?？蛇x地，所述根據(jù)所述第三平均角加速度a3和第四平均角加速度a4以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點包括：按照如下公式計算空載返回環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W3和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W4：W3＝[a4/(a3+a4)]Xθ；W4＝θ-W3；將拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W3的位置作為第二轉(zhuǎn)折點。可選地，所述分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點向操作人員發(fā)出提示包括：分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點通過聲音或震動的方式向操作人員發(fā)出提示。第二方面，本發(fā)明提供一種拉斗鏟智能化輔助作業(yè)裝置，包括：獲取單元，用于獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ；計算單元，用于計算預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度a1和減速過程中的第二平均角加速度a2，以及在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度a3和減速過程中的第四平均角加速度a4；確定單元，用于根據(jù)所述第一平均角加速度a1和第二平均角加速度a2以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)所述第三平均角加速度a3和第四平均角加速度a4以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點；提示單元，用于在下一次挖掘時，分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點向操作人員發(fā)出提示，提示操作人員從加速過程切換至減速過程。可選地，所述獲取單元，用于根據(jù)角速度傳感器采集的數(shù)據(jù)序列，按照如下公式計算拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ：θ=Σi=1j(Wi+Wi+1)(ti+1-ti)2]]>其中，Wi為ti時刻拉斗鏟的轉(zhuǎn)動角速度，t1為滿載旋轉(zhuǎn)開始時刻，tj為滿載旋轉(zhuǎn)結(jié)束時刻?？蛇x地，所述確定單元，用于按照如下公式計算滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W1和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W2：W1＝[a2/(a1+a2)]Xθ；W2＝θ-W1；將拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W1的位置作為第一轉(zhuǎn)折點?？蛇x地，所述確定單元，用于按照如下公式計算空載返回環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W3和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W4：W3＝[a4/(a3+a4)]Xθ；W4＝θ-W3；將拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W3的位置作為第二轉(zhuǎn)折點?？蛇x地，所述提示單元，用于分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點通過聲音或震動的方式向操作人員發(fā)出提示。本發(fā)明實施例提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法及裝置，獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度和減速過程中的第二平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度和減速過程中的第四平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點，在下一次挖掘時，分別在第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點提示操作人員從加速過程切換至減速過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)多次操作實驗結(jié)果分別確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的轉(zhuǎn)折點，并在該轉(zhuǎn)折點向用戶發(fā)出提示，從而可以提高操作人員操作拉斗鏟的作業(yè)效率。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例提供一種拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法，如圖1所示，所述方法包括：S11、移動終端獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ。具體地，帶有角速度傳感器的移動終端水平固定在拉斗鏟駕駛室內(nèi)，拉斗鏟旋轉(zhuǎn)時，移動終端內(nèi)的角速度傳感器能夠感知到旋轉(zhuǎn)動作，并采集旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)據(jù)。拉斗鏟正常倒堆作業(yè)時，每次挖掘區(qū)域、排棄區(qū)域與前一次相比，相對位置變化可忽略不計，每次作業(yè)的旋轉(zhuǎn)角度由前次作業(yè)確定。因此，拉斗鏟首次運(yùn)行時需要進(jìn)行一個完整的作業(yè)循環(huán)操作，移動終端自動判斷作業(yè)旋轉(zhuǎn)角度。其中，所述角速度傳感器可以為陀螺儀，但不僅限于此。根據(jù)移動終端內(nèi)部的角速度傳感器采集的數(shù)據(jù)序列，按照如下公式計算拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ：θ=Σi=1j(Wi+Wi+1)(ti+1-ti)2]]>其中，Wi為ti時刻拉斗鏟的轉(zhuǎn)動角速度，t1為滿載旋轉(zhuǎn)開始時刻，tj為滿載旋轉(zhuǎn)結(jié)束時刻。S12、移動終端計算預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度a1和減速過程中的第二平均角加速度a2，以及在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度a3和減速過程中的第四平均角加速度a4。具體地，根據(jù)拉斗鏟單次回轉(zhuǎn)作業(yè)循環(huán)過程，可以確定其回轉(zhuǎn)過程近似于勻加速運(yùn)動，Wi為i時刻機(jī)體轉(zhuǎn)動角速度，則在某環(huán)節(jié)中t0至tj時刻的平均角加速度a為：a=1nΣi=0jWi+1-Witi+1-ti]]>S13、移動終端根據(jù)所述第一平均角加速度a1和第二平均角加速度a2以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)所述第三平均角加速度a3和第四平均角加速度a4以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點。其中，滿載旋轉(zhuǎn)或空載返回中，拉斗鏟加速、減速過程中的最大速度是相同的，滿足：Vmax＝a1t1＝a2t2其中a1、a2為拉斗鏟在某轉(zhuǎn)動環(huán)節(jié)時的角加速度、角減速度，t1、t2為拉斗鏟在某轉(zhuǎn)動環(huán)節(jié)的加速時間、減速時間。因此，加速、減速過程的轉(zhuǎn)動角度之比為：W1W2=a1t12a2t22=a2a1]]>具體地，按照如下公式計算滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W1和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W2：W1＝[a2/(a1+a2)]Xθ；W2＝θ-W1；將拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W1的位置作為第一轉(zhuǎn)折點。按照如下公式計算空載返回環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W3和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W4：W3＝[a4/(a3+a4)]Xθ；W4＝θ-W3；將拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W3的位置作為第二轉(zhuǎn)折點。例如：統(tǒng)計100組作業(yè)循環(huán)的拉斗鏟角速度數(shù)據(jù)序列，得到設(shè)備全功率轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的平均加速度如表1所示。表1項目滿載旋轉(zhuǎn)空載返回加速過程平均角加速度rad/s20.00960.0145減速過程平均角加速度rad/s20.01440.0117則滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W1為：W1＝[0.0144/(0.0096+0.0144)]Xθ＝3θ/5；空載返回環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W3為：W3＝[0.0177/(0.0145+0.0177)]Xθ＝4θ/9；進(jìn)而確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為3θ/5的位置作為第一轉(zhuǎn)折點，確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為4θ/9的位置作為第二轉(zhuǎn)折點。S14、在下一次挖掘時，移動終端分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點向操作人員發(fā)出提示，提示操作人員從加速過程切換至減速過程。具體地，移動終端可以通過聲音或震動的方式向操作人員發(fā)出提示。本發(fā)明實施例提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法，獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度和減速過程中的第二平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度和減速過程中的第四平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點，在下一次挖掘時，分別在第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點提示操作人員從加速過程切換至減速過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)多次操作實驗結(jié)果分別確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的轉(zhuǎn)折點，并在該轉(zhuǎn)折點向用戶發(fā)出提示，從而可以提高操作人員操作拉斗鏟的作業(yè)效率。通過現(xiàn)場實驗結(jié)果顯示，采用上述拉斗鏟智能化輔助作業(yè)方法后，操作人員操作過程中出現(xiàn)提前減速、滯后減速失誤的情況大幅度降低，90％左右的作業(yè)循環(huán)達(dá)到了較高的操作水平，平均作業(yè)循環(huán)時間縮短1-3s。同時，還可以減少雨、雪、低氣壓等惡劣天氣狀況下設(shè)備低功率慢速轉(zhuǎn)動操作行為，實現(xiàn)設(shè)備全天候高效、安全作業(yè)。本發(fā)明實施例還提供一種拉斗鏟智能化輔助作業(yè)裝置，如圖2所示，所述裝置包括：獲取單元11，用于獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ；計算單元12，用于計算預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度a1和減速過程中的第二平均角加速度a2，以及在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度a3和減速過程中的第四平均角加速度a4；確定單元13，用于根據(jù)所述第一平均角加速度a1和第二平均角加速度a2以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)所述第三平均角加速度a3和第四平均角加速度a4以及所述旋轉(zhuǎn)角度θ確定拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點；提示單元14，用于在下一次挖掘時，分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點向操作人員發(fā)出提示，提示操作人員從加速過程切換至減速過程。本發(fā)明實施例提供的拉斗鏟智能化輔助作業(yè)裝置，獲取拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程中的第一平均角加速度和減速過程中的第二平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第一轉(zhuǎn)折點，以及根據(jù)計算出的預(yù)定次數(shù)內(nèi)拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)的加速過程中的第三平均角加速度和減速過程中的第四平均角加速度以及旋轉(zhuǎn)角度確定空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的第二轉(zhuǎn)折點，在下一次挖掘時，分別在第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點提示操作人員從加速過程切換至減速過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)多次操作實驗結(jié)果分別確定滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和空載返回環(huán)節(jié)的加速過程和減速過程之間的轉(zhuǎn)折點，并在該轉(zhuǎn)折點向用戶發(fā)出提示，從而可以提高操作人員操作拉斗鏟的作業(yè)效率?？蛇x地，所述獲取單元11，用于根據(jù)角速度傳感器采集的數(shù)據(jù)序列，按照如下公式計算拉斗鏟在挖掘點與排棄點之間的旋轉(zhuǎn)角度θ：θ=Σi=1j(Wi+Wi+1)(ti+1-ti)2]]>其中，Wi為ti時刻拉斗鏟的轉(zhuǎn)動角速度，t1為滿載旋轉(zhuǎn)開始時刻，tj為滿載旋轉(zhuǎn)結(jié)束時刻?？蛇x地，所述確定單元13，用于按照如下公式計算滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W1和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W2：W1＝[a2/(a1+a2)]Xθ；W2＝θ-W1；將拉斗鏟在滿載旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W1的位置作為第一轉(zhuǎn)折點?？蛇x地，所述確定單元13，用于按照如下公式計算空載返回環(huán)節(jié)的加速過程的旋轉(zhuǎn)角度W3和減速過程的旋轉(zhuǎn)角度W4：W3＝[a4/(a3+a4)]Xθ；W4＝θ-W3；將拉斗鏟在空載返回環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度為W3的位置作為第二轉(zhuǎn)折點?？蛇x地，所述提示單元14，用于分別在所述第一轉(zhuǎn)折點和第二轉(zhuǎn)折點通過聲音或震動的方式向操作人員發(fā)出提示。其中，所述拉斗鏟智能化輔助作業(yè)裝置可以位于移動終端中，所述移動終端水平固定在拉斗鏟駕駛室內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-OnlyMemory，ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(RandomAccessMemory，RAM)等。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3