基于位置控制的挖掘机操纵装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种挖掘机操纵装置。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，常规的挖掘机包含六个工作装置，分别为挖斗1、斗杆2、动臂3、回转 装置4、左行走装置5和右行走装置6 ;如图2所示，驾驶员通过操作两个十字手柄和两个脚 踏板分别对上述的六个工作装置进行控制，左十字手柄11的左右倾斜用来控制回转装置4 围绕回转轴7旋转，左十字手柄11的前后倾斜用来控制斗杆2的运动，右十字手柄12的左 右倾斜用来控制挖斗1围绕挖斗较点9运动，右十字手柄12的前后倾斜用来控制动臂3的 运动，左行走踏板13和右行走踏板14的前后倾斜分别用来控制左行走装置5和右行走装 置6在底平面8上运动。目前挖掘机操作手柄和踏板对各工作装置的控制都是基于速度的 控制，即十字手柄或脚踏板在一个方向上倾斜时，十字手柄或脚踏板下方的先导电磁阀就 会打开，十字手柄或脚踏板倾斜的角度越大先导电磁阀打开得就越大，对应支路的多路阀 主阀忍打开面积也就越大，相应被控装置的运动速度就会越快。
[0003] 由于每一个驾驶杆的一个倾斜方向都只对应着一个工作装置的运动，因此如果挖 掘机需要进行一个复杂的动作时，驾驶员需要操作一个驾驶杆的多个方向，或者多个驾驶 杆的多个方向才能完成，例如"扫平"动作时挖掘机的Ξ个机械臂（挖斗、斗杆和动臂）需 要同时协调地前后运动才能将前方的地面整平，即需要协调地操纵两个驾驶杆的Ξ个方向 才能完成。
[0004] 传统的挖掘机操纵方式是左十字手柄的一个操纵方向控制斗杆，右十字手柄两个 操作方向分别控制挖斗和动臂，但是挖斗、斗杆和动臂运Ξ个工作装置实际上是在一个平 面内运动的。运样的操纵方式是将操纵杆的Ξ维运动映射到工作装置的两维运动上去了， 运对于一个初学者来说很不直观：如果只是单一动作时还好说，如果是复合动作时驾驶员 很难将几个动作协调地完成。
[0005] 总上所述，传统的挖掘机操纵方式不直观，驾驶员很难对几个装置同时进行协调 的控制；然而挖掘机几乎所有的动作都是需要几个工作装置复合在一个工作的，运就需要 简化传统的操纵方式。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于位置控制的挖掘机操纵系统，通 过人工选择进入特定工作模式后，驾驶员只需要一个简单的操作就可W对斗杆和动臂进行 复合控制，使得挖斗较点实现水平保持或者纵向保持、或者保持挖斗斗齿与底平面的夹角， 大大简化了挖掘机驾驶员进行复杂动作时的操纵步骤。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括两个具有电反馈信号的十字手 柄、挖斗角位移传感器、斗杆角位移传感器、动臂角位移传感器和显示控制器，所述的挖斗 角位移传感器、斗杆角位移传感器、动臂角位移传感器分别测量挖斗角位移传感器测量角、 斗杆角位移传感器测量角和动臂角位移传感器测量角；所示的显示控制器接收驾驶员选择 的工作模式，并向驾驶员显示十字手柄、挖斗角位移传感器、斗杆角位移传感器、动臂角位 移传感器的位置，计算得到对挖斗、斗杆和动臂的先导电磁阀的控制指令，进而控制相应的 先导电磁阀。
[0008] 当驾驶员通过显示控制器选择水平保持功能时，挖斗较点在水平方向上的速度i 和在纵向的运动速度豹馬足W下矩阵：
[0009]
[0010] 其中，a为动臂长度，b为斗杆长度，α为动臂角位移传感器测量角，β为斗杆 角位移传感器测量角，挖斗较点在纵向的运动速度5'^〇，由于左十字手柄的前后倾斜角度 白。fm范围为0。~20。，杆死区为2。，挖斗较点水平运动速度《的范围为0~500cm/s，则
计算上述矩阵解出气I关于Θ arm的方程，同时象、P与斗杆 和动臂的先导电磁阀控制指令成正比，由Θ得到斗杆和动臂先导电磁阀控制指令。
[0011] 当驾驶员通过显示控制器选择纵向保持功能时，挖斗较点在水平方向上的速度i 和在纵向的运动速度豹馬足W下矩阵：
[0012]
[0013] 其中，挖斗较点在水平方向运动速度-，由于右十字手柄的前后倾斜角度Θ bwm 范围为0°~20°，杆死区为2°，挖斗较点纵向运动速度f的范围为0~500cm/s，则
计算上述矩阵解出敎、P关于θ,。。。的方程，同时&和自与斗 杆和动臂的先导电磁阀控制指令成正比，由Θ b。?得到斗杆和动臂的先导电磁阀控制指令。
[0014] 当驾驶员通过显示控制器选择挖斗保持功能时，通过测量α、β W及挖斗角位移 传感器测量角丫得到挖斗斗齿与挖掘机底平面的夹角A = 2 31 - α - β - 丫，保持Δ不变， 当斗杆和动臂运动时，即α和β在变化时，实时计算得到丫，即挖斗先导电磁阀打开面积 对时间的积分；由此得到挖斗先导电磁阀控制指令。
[0015] 本发明的有益效果是：驾驶员只需要一个简单的操作就可W对斗杆和动臂进行复 合控制，当需要进行"扫平"动作时，驾驶员只需要启动水平保持模式和挖斗保持模式，然后 操纵左十字手柄前后运动就可W完成；当需要进行"修坡"模式时，驾驶员只需要启动纵向 保持模式和挖斗保持模式，然后操纵右十字手柄前后运动就可W完成。大大降低了挖掘机 驾驶员进行复杂动作时的操纵难度。
【附图说明】
[0016] 图1是现有挖掘机的结构示意图；
[0017] 图2是现有挖掘机的操作装置示意图；
[0018] 图3为新型挖掘机操纵系统组成结构
[0019] 图4新型挖掘机操纵系统水平保持功能和纵向保持功能实现效果示意
[0020] 图5新型挖掘机操纵系统水平保持功能和纵向保持功能实现原理分析图
[0021] 图6左十字手柄前后倾角与化的对应关系图
[0022] 图中，1-挖斗；2-斗杆；3-动臂；4-回转装置；5-左行走装置；6-右行走装置； 7-回转轴；8-底平面；9-挖斗较点；11-左先导十字手柄；12-右先导十字手柄；13-左行 走踏板；14-右行走踏板；21-挖斗较点在水平的运动轨迹；22-挖斗较点在纵向的运动轨 迹；23-动臂角位移传感器测量角；24-斗杆角位移传感器测量角；25-动臂较点；26-斗杆 较点；28-动臂长度；29-斗杆长度；30-挖斗角位移传感器测量角；31-挖斗先导电磁阀； 32-斗杆先导比例电磁阀；33-动臂先导比例电磁阀；34-左电十字手柄；35-右电十字手 柄；36-挖斗角位移传感器；37-斗杆角位移传感器；38-动臂角位移传感器；39-显示控制 器；40-巧制器。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施 例。
[0024] 如图3所示，控制器40的作用是采集来自左电十字手柄34、右电十字手柄35、挖