一种挖掘机的挖掘控制系统、方法和挖掘机与流程

本发明实施例涉及挖掘机技术领域，尤其涉及一种挖掘机的挖掘控制系统、方法和挖掘机。

背景技术：

遥控挖掘机通过无线信号(如射频信号、4g/5g移动通讯信号)实现远距离数据信号传输解决了远程操控挖掘的问题，同时也因距离远超出人视野范围或者即使在视野范围内也无法看清楚，需要在挖掘机上增加大量的视频摄像头，将挖掘机现场周围图像回传到遥控操作端显示供操作者观察判断。但是，视频图像由于远距离回传时可能存在延时滞后，二维图像缺少深度信息存在距离感缺失的问题；并且由于摄像头安装位置不合理或者物体遮掩，存在死角盲角的问题；以及多视频图像分屏显示等问题，操作者短时间内根据视频图像很难连贯流畅地操作，容易出现操作动作未到位或过头、定位不准、动作频繁停顿等现象。

目前挖掘机已有采用录制重复回放操作的辅助作业半自动控制方法，但是由于其仅录制动作顺序和比例阀信号无工作装置位置反馈信号无法实现精准挖掘控制，录制过程的好坏直接影响着后续回放重复挖掘，对挖掘经验不足的操作者很难适用。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种挖掘机的挖掘控制系统、方法和挖掘机，以实现挖掘机的精准挖掘，降低挖掘机操作者的操作难度，提高挖掘机的工作效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机的挖掘控制系统，包括：

遥控控制单元，所述遥控控制单元与所述挖掘机的整机控制单元通信连接；所述遥控控制单元用于根据用户操作向所述整机控制单元发送控制指令，所述控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令；

所述整机控制单元用于根据所述预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿，所述整机控制单元还用于根据所述预挖掘指令调节所述挖掘机的位姿至所述预挖掘目标位姿；所述整机控制单元用于根据所述预卸料设置指令储存预卸料目标位姿，所述整机控制单元还用于根据所述预卸料指令调节所述挖掘机的位姿至所述预卸料目标位姿；所述整机控制单元根据所述挖掘方式设置指令储存用户选择的挖掘方式，所述整机控制单元还用于根据所述辅助挖掘指令控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

可选的，所述挖掘机的操作手柄上设置有辅助操作单元，所述辅助操作单元包括预挖掘按键、预卸料按键和挖掘按键；

所述遥控控制单元用于向所述整机控制单元发送根据用户操作所述预挖掘按键触发的所述预挖掘指令；

所述遥控控制单元用于向所述整机控制单元发送根据用户操作所述预卸料按键触发的所述预卸料指令；

所述遥控控制器还用于向所述整机控制单元发送根据用户操作所述挖掘按键触发的所述辅助挖掘指令。

可选的，所述挖掘机的显示器上设置有按键设置页面，所述遥控控制单元用于向所述整机控制单元发送根据用户操作所述按键设置页面触发的所述预挖掘设置指令、所述预卸料设置指令和所述挖掘方式设置指令；

所述控制指令还包括卸料连续性设置指令，所述遥控控制单元还用于向所述整机控制单元发送根据用户操作所述按键设置页面触发的所述挖掘与卸料连续性设置指令。

可选的，所述整机控制单元与传感器单元连接，所述整机控制单元还用于在接收到所述预挖掘设置指令时，储存所述传感器单元的数据为所述预挖掘目标位姿对应的数据；所述整机控制单元还用于在接收到所述预卸料设置指令时，储存所述传感器单元的数据为为所述预卸料目标位姿对应的数据。

可选的，所述传感器单元包括：机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器和回转角度传感器中的至少一种；

所述挖掘控制系统还包括报警单元，所述报警单元包括挖掘机的显示器，所述整机控制单元还用于在所述机体倾角传感器采集到的整机倾斜角度超过设定值时控制所述显示器进行文字和/或图像报警：

所述报警单元还包括蜂鸣器；所述整机控制单元还用于在所述机体倾角传感器采集到的整机倾斜角度超过设定值时控制所述蜂鸣器进行声音报警。

可选的，所述整机控制单元还与电磁阀单元连接，所述电磁阀单元用于控制挖掘机动作；所述挖掘机包括机体、动臂、斗杆、铲斗和回转平台中的至少一种；所述整机控制单元还用于在接收到所述预挖掘指令时，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机至所述预挖掘目标位姿；所述整机控制单元还用于在接收到所述预卸料指令时，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机至所述预卸料目标位姿；所述整机控制单元还用于在接收到所述辅助挖掘指令时，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

可选的，所述电磁阀单元包括：动臂提升或下降电磁阀、斗杆打开或回收电磁阀、铲斗打开或回收电磁阀以及左回转或右回转电磁阀中的至少一种。

第二方面，本发明实施例提供了一种挖掘机的挖掘控制方法，包括：

遥控控制单元根据用户操作向整机控制单元发送控制指令，所述控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令；

所述整机控制单元根据所述预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿；

所述整机控制单元根据所述预卸料设置指令储存预卸料目标位姿；

所述整机控制单元根据所述挖掘方式设置指令储存用户选择的挖掘方式；

所述整机控制单元根据所述预挖掘指令调节所述挖掘机的位姿至所述预挖掘目标位姿；

所述整机控制单元根据所述辅助挖掘指令控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘；

所述整机控制单元根据所述预卸料指令调节所述挖掘机的位姿至所述预卸料目标位姿。

可选的，所述整机控制单元根据所述预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿包括：

所述整机控制单元在接收到所述预挖掘设置指令时，储存传感器单元的数据为所述预挖掘目标位姿对应的数据；

所述整机控制单元根据所述预卸料设置指令储存预卸料目标位姿，包括：

所述整机控制单元在接收到所述预卸料设置指令时，储存所述传感器单元的数据为所述预卸料目标位姿对应的数据；

所述整机控制单元根据所述预挖掘指令调节所述挖掘机的位姿至所述预挖掘目标位姿，包括：

所述整机控制单元在接收到所述预挖掘指令时，根据当前采集到的所述传感器单元的数据和储存的所述预挖掘目标位姿对应的数据，通过控制电磁阀单元以控制挖掘机至所述预挖掘目标位姿；

所述整机控制单元根据所述辅助挖掘指令控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘，包括：

所述整机控制单元接收到辅助挖掘指令时，按照设置的挖掘方式结合传感器单元反馈数据，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘；

所述整机控制单元根据所述预卸料指令调节所述挖掘机的位姿至所述预卸料目标位姿，包括：

所述整机控制单元在接收到所述预卸料指令时，根据当前采集到的所述传感器单元的数据和储存的所述预卸料目标位姿对应的数据，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机至所述预卸料目标位姿。

第三方面，本发明实施例提供了一种挖掘机，包括第一方面任一所述的挖掘机的挖掘控制系统。

本发明实施例提供了一种挖掘机的挖掘控制系统、方法和挖掘机，包括：遥控控制单元，遥控控制单元与挖掘机的整机控制单元通信连接；遥控控制单元用于根据用户操作向整机控制单元发送控制指令，控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令；整机控制单元用于根据预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿，整机控制单元还用于根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至预挖掘目标位姿；整机控制单元用于根据预卸料设置指令储存预卸料目标位姿，整机控制单元还用于根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至预卸料目标位姿；所述整机根据所述挖掘方式设置指令储存用户选择的挖掘方式，所述整机控制单元还用于根据所述辅助挖掘指令控制所述挖掘机按照选择的挖掘方式进行辅助挖掘。本发明实施例提供的技术方案通过将挖掘机的整机控制单元与遥控控制单元通信连接，通过接收预挖掘指令和预卸料指令，分别触发挖掘机的辅助预挖掘和辅助预卸料操作，使整机自动完成挖掘前和卸料前基本位姿的初步调整，避免操作者操作遥控挖掘机时因视频图像延时滞后、二维图像位置距离感缺失和观察视野受限等因素影响导致操作动作未到位或过头、定位不准、动作频繁停顿等现象，辅助操作者进一步做精准定位操作。通过接收辅助挖掘指令触发不同的辅助挖掘方式以实现辅助挖掘操作，不依赖于操作者的熟练程度与经验，进一步的降低了人工挖掘的难度，提高了挖掘机的工作效率。。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种挖掘机的挖掘控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的另一种挖掘机的挖掘控制系统的结构框图；

图3是本发明实施例提供的一种按键设置页面的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种挖掘机的预挖掘位姿示意图；

图5是本发明实施例提供的一种挖掘机的预卸料位姿示意图；

图6是本发明实施例提供的一种挖掘机的挖掘控制方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的一种斗杆切削挖掘方法示意图；

图8是本发明实施例提供的一种动臂提削挖掘方法示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种挖掘机的挖掘控制方法的流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种挖掘机的挖掘控制系统，图1是本发明实施例提供的一种挖掘机的挖掘控制系统的结构框图，控制系统包括：

遥控控制单元10，遥控控制单元10与挖掘机的整机控制单元20通信连接；遥控控制单元10用于根据用户操作向整机控制单元20发送控制指令，控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令；

整机控制单元20用于根据预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿，整机控制单元20还用于根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至预挖掘目标位姿；整机控制单元20用于根据预卸料设置指令储存预卸料目标位姿，整机控制单元20还用于根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至预卸料目标位姿；整机控制单元20根据挖掘方式设置指令储存用户选择的挖掘方式，整机控制单元20还用于根据辅助挖掘指令控制挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

具体的，挖掘机的挖掘控制系统包括遥控控制单元10和整机控制单元20。遥控控制单元10可以为遥控控制器，整机控制单元20可以为整机控制器。遥控控制单元10安装在遥控操作端，整机控制单元20安装在挖掘机内。遥控控制单元10与整机控制单元20通过无线信号进行实时通讯。无线信号可以是射频信号，也可以是4g/5g移动通讯信号。遥控控制单元10可以根据用户操作挖掘机遥控操作端100向整机控制单元20发送控制指令，其中，控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令以及预卸料指令。整机控制单元20根据控制指令控制挖掘机执行端200动作。用户通过遥控操作端的操作手柄控制挖掘机处于预挖掘的位姿后，触发预挖掘设置指令。遥控控制单元10用于将产生的预挖掘设置指令发送给安装在挖掘机上的整机控制单元20。整机控制单元20在接收到预挖掘设置指令后，储存此时的位姿为预挖掘目标位姿。用户通过遥控操作端的操作手柄控制挖掘机处于预卸料的位姿后，触发预卸料设置指令。遥控控制单元10用于将产生的预卸料设置指令发送给安装在挖掘机上的整机控制单元20。整机控制单元20在接收到预卸料设置指令后，储存此时的位姿为预卸料目标位姿。遥控控制单元10用于根据用户的预挖掘操作向整机控制单元20发送预挖掘指令后，整机控制单元20还用于根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至储存的预挖掘目标位姿。遥控控制单元10用于根据用户的预卸料操作向整机控制单元20发送预卸料指令后，整机控制单元20还用于根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至储存的预卸料目标位姿。挖掘机可以根据物料种类和软硬程度采用不同的挖掘方法实现挖掘操作，挖掘方式可以包括斗杆切削和动臂提削两种，当整机控制单元接收到辅助挖掘指令后，可以根据辅助挖掘指令控制挖掘机按照选择的挖掘方式进行辅助挖掘，不依赖于操作者的熟练程度与经验，降低了人工挖掘的难度。

本发明实施例提供的技术方案通过将挖掘机的整车控制单元整机控制单元与遥控控制单元通信连接，通过预挖掘指令和预卸料指令，分别触发挖掘机的辅助预挖掘和辅助预卸料操作，使整机自动完成挖掘前和卸料前基本位姿的初步调整，避免操作者操作遥控挖掘机时因视频图像延时滞后、二维图像位置距离感缺失和观察视野受限等因素影响导致操作动作未到位或过头、定位不准、动作频繁停顿等现象，辅助操作者进一步做精准定位操作。通过辅助挖掘指令触发不同的辅助挖掘方式以实现辅助挖掘操作，不依赖于操作者的熟练程度与经验，进一步的降低了人工挖掘的难度，提高了挖掘机的工作效率。。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种挖掘机的挖掘控制系统的结构框图，参考图2，挖掘机的操作手柄101上设置有辅助操作单元，辅助操作单元包括预挖掘按键102和预卸料按键103；

遥控控制单元10用于向整机控制单元20发送根据用户操作预挖掘按键102触发的预挖掘指令；

遥控控制单元10用于向整机控制单元20发送根据用户操作预卸料按键103触发的预卸料指令。

具体的，挖掘机的操作手柄101上设置有辅助操作单元，辅助操作单元包括预挖掘按键102和预卸料按键103。整机控制器带有存储单元，可存储设置数据和程序运行参数。用户按下预挖掘按键102后触发预挖掘命令，遥控控制单元10将产生的预挖掘命令发送至整机控制单元20，整机控制单元20根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至储存的预挖掘目标位姿。用户按下预卸料按键103后触发预卸料命令，遥控控制单元10将产生的预卸料命令发送至整机控制单元20，整机控制单元20根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至储存的预卸料目标位姿。将预挖掘按键102和预卸料按键103设置在操作手柄101上，可以方便用户的操作。辅助操作单元还包括挖掘按键104，控制指令还包括辅助挖掘指令，遥控控制单元10还用于向整机控制单元20发送根据用户操作挖掘按键104触发的挖掘指令。通过挖掘按键104触发挖掘指令，挖掘机可以根据物料种类和软硬程度采用不同的挖掘方法实现挖掘操作，不依赖于操作者的熟练程度与经验，降低了人工挖掘的难度。

可选的，图3是本发明实施例提供的一种按键设置页面示意图，参考图2-3，挖掘机的显示器105上设置有按键设置页面，遥控控制单元10用于向整机控制单元20发送根据用户操作按键设置页面触发的预挖掘设置指令、预卸料设置指令和挖掘方式设置指令；

控制指令还包括挖掘与卸料连续性设置指令，遥控控制单元10还用于向整机控制单元20发送根据用户操作按键设置页面触发的挖掘与卸料连续性设置指令。

具体的，挖掘机的显示器105上设置有按键设置页面，用户通过按键设置页面可以触发预挖掘设置指令和预卸料设置指令。用户通过操作手柄101控制整机回转平台回转到挖掘区并调整好动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿后，通过显示器105进入按键显示页面，可以设置预挖掘的动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，即触发预挖掘设置指令。遥控控制单元10发送预挖掘设置指令给整机控制单元20，整机控制单元20接收到预挖掘设置指令后存储当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿。图4是本发明实施例提供的一种挖掘机的预挖掘位姿示意图，参考图4，当前机体、动臂301、斗杆302和铲斗303挖掘前的位姿即为预挖掘目标位姿。用户通过操作手柄101控制整机回转平台回转到卸料区并调整好动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿后，通过显示器105进入按键显示页面，可以设预卸料的动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，即触发预卸料设置指令。遥控控制单元10发送预卸料设置指令给整机控制单元20，整机控制单元20接收到预卸料设置指令后存储当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿。图5是本发明实施例提供的一种挖掘机的预卸料位姿示意图，参考图5，当前机体、动臂301、斗杆302和铲斗303挖掘前的位姿即为预卸料目标位姿。

为了防止误动作，设置预挖掘和预卸料时具有互斥功能，即当预挖掘设置为右回转时预卸料不允许也设置成右回转。同时增加铲斗角度作为判断。参考图4-5，铲斗斗杆铰点c和动臂斗杆铰点d连线并延长其连接线，铲斗斗尖a与c点连线形成夹角β。当夹角β在cd线远离驾驶室侧为负角度，反之则为正角度。预卸料时夹角为正角度，并且预挖掘时的夹角小于预卸料时的夹角时设置才有效。

另外，参考图2-3，按键设置页面还可以设置挖掘方式，以及设置挖掘与卸料的连续性。控制指令还包括挖掘方式设置指令和/或挖掘与卸料连续性设置指令，遥控控制单元10还用于向整机控制单元20发送根据用户操作按键设置页面触发的挖掘方式设置指令和/或挖掘与卸料连续性设置指令。根据物料种类和软硬程度不同，挖掘方法可以分为斗杆切削和动臂提削两种方法。斗杆切削适用于软质粘土自由挖掘，动臂提削适用硬质碎石刮层挖掘。在按键设置页面可以设置挖掘方式为斗杆切削或动臂提削，按确认键后，整机控制单元20存储挖掘按键触发的挖掘指令对应的挖掘方式。例如，在按键设置页面设置的挖掘方式为动臂提削。当整车控制器接收到挖掘按键触发的挖掘指令后，自动按照动臂提削的方式控制挖掘机动作。挖掘动作结束后，操作者按下预卸料按键103，遥控控制单元10发送预卸料指令给整机控制单元20，整机控制单元20接收到预卸料指令后控制动臂、斗杆和铲斗动作到预卸料设置的位姿后停止，然后再控制回转平台按预卸料设置的左回转或右回转方向回转到预卸料设置的位置后停止，完成辅助预卸料动作。可以在按键设置页面设置挖掘与卸料的连续性，若设置挖掘与卸料之间连续，则挖掘动作结束后，整机控制单元20自动控制动臂、斗杆和铲斗完成上述预卸料的动作，无需再通过手动按压预卸料按键103触发预卸料指令。

需要说明的是，在按键触发挖掘机的辅助预挖掘、辅助挖掘和辅助预预料的操作时，操作手柄101全程处于中位(无需要操作者进行任何手柄操作)。在辅助预挖掘、辅助挖掘和辅助预卸料过程中，当操作者操作操作手柄101时，将自动退出并结束本次辅助的预挖掘、挖掘或预卸料的动作。在按下预挖掘按键102、挖掘按键104和预卸料按键103整机开始执行和以及在结束辅助预挖掘、辅助挖掘或辅助预卸料动作时，显示器105及蜂鸣器106上可以有相应的辅助功能图标和蜂鸣声音提示。

可选的，参考图2，整机控制单元20与传感器单元210连接，整机控制单元20还用于在接收到预挖掘设置指令时，储存传感器单元210的数据为预挖掘目标位姿对应的数据；整机控制单元20还用于在接收到预卸料设置指令时，储存传感器单元210的数据为预卸料目标位姿对应的数据。

具体的，传感器单元210可以包括：机体倾角传感器211、动臂倾角传感器212、斗杆倾角传感器213、铲斗油缸位移传感器214和回转角度传感器215中的至少一种。整机控制单元20与各个传感器连接。整机控制单元20可以实时的接收机体倾角传感器211、动臂倾角传感器212、斗杆倾角传感器213、铲斗油缸位移传感器214、回转角度传感器215和主泵压力传感器216的信号，以实时获得整机位姿和主泵工作负载反馈。用户通过操作手柄101控制整机回转平台回转到挖掘区并调整好动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿后，通过显示器105进入按键显示页面，可以设置预挖掘动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，触发预挖掘设置指令。遥控控制单元10发送预挖掘设置指令给整机控制单元20，整机控制单元20接收到预挖掘设置指令后存储当前机体倾角传感器211、动臂倾角传感器212、斗杆倾角传感器213、铲斗油缸位移传感器214和回转角度传感器215的信号，以保存当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿，即预挖掘目标位姿。用户通过操作手柄101控制整机回转平台回转到卸料区并调整好动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿后，通过显示器105进入按键显示页面，可以设置预卸料动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，触发预卸料设置指令。遥控控制单元10发送预卸料设置指令给整机控制单元20，整机控制单元20接收到预卸料设置指令后，储存当前机体倾角传感器211、动臂倾角传感器212、斗杆倾角传感器213、铲斗油缸位移传感器214和回转角度传感器215的信号，以存储当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿，即预卸料目标位姿。

可选的，挖掘控制系统还包括报警单元，报警单元包括挖掘机的显示器，整机控制单元还用于在机体倾角传感器采集到的整机倾斜角度超过设定值时控制显示器进行文字和/或图像报警：报警单元还包括蜂鸣器；整机控制单元还用于在所述机体倾角传感器采集到的整机倾斜角度超过设定值时控制所述蜂鸣器进行声音报警。

具体的，整机控制单元20将机体倾角传感器211的角度数据发送给遥控控制单元10，遥控控制器接收到数据后可以在显示器105上实时显示当前整机倾斜角度。当倾斜角度超过设置的角度时，整机控制单元20发送提示指令给遥控控制单元10，遥控控制单元10可以控制显示器105显示整机倾斜超限图标常见，以及控制蜂鸣器106进行长鸣的声音提示，若此时正在进行设置的辅助预挖掘、辅助挖掘和辅助预卸料动作过程中，则动作停止并自动结束本次辅助操作。从而提高了挖掘机动作的安全性，保证了用户的安全。

可选的，请继续参考图2和图4，整机控制单元20还与电磁阀单元220连接，电磁阀单元220用于控制挖掘机的动作；挖掘机包括机体、动臂301、斗杆302、铲斗303和回转平台304中的至少一种；请继续参考图2和图5，整机控制单元20还用于在接收到预挖掘指令时，通过控制电磁阀单元以控制挖掘机至所述预挖掘目标位姿；整机控制单元20还用于在接收到预卸料指令时，通过控制所述电磁阀单元220以控制挖掘机至预卸料目标位姿；整机控制单元还用于在接收到辅助挖掘指令时，通过控制所述电磁阀单元以控制挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

具体的，挖掘机包括机体、动臂301、斗杆302、铲斗303和回转平台304中的至少一种，对应的，电磁阀单元220包括：动臂提升/下降电磁阀221、斗杆打开/回收电磁阀222、铲斗打开/回收电磁阀223以及左回转/右回转电磁阀224中的至少一种。整机控制单元20根据遥控控制单元10的指令结合内部程序逻辑运算后输出控制动臂提升/下降电磁阀221、斗杆打开/回收电磁阀222、铲斗打开/回收电磁阀223和左回转/右回转电磁阀224的指令，从而实现整机回转平台304、动臂301、斗杆302和铲斗303的动作。整机控制单元20还用于在接收到预挖掘指令时，通过控制动臂提升/下降电磁阀221、斗杆打开/回收电磁阀222、铲斗打开/回收电磁阀223以及左回转/右回转电磁阀224中的至少一种以控制挖掘机至预挖掘目标位姿。整机控制单元20还用于在接收到预卸料指令时，通过控制动臂提升/下降电磁阀221、斗杆打开/回收电磁阀222、铲斗打开/回收电磁阀223以及左回转/右回转电磁阀224中的至少一种以控制挖掘机至预卸料目标位姿。整机控制单元20还用于在接收到预卸料指令时，通过控制动臂提升/下降电磁阀221、斗杆打开/回收电磁阀222、铲斗打开/回收电磁阀223以及左回转/右回转电磁阀224中的至少一种以控制挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

本发明实施例通过按键触发辅助预挖掘和辅助预卸料操作，整机自动完成挖掘前和卸料前基本位姿的初步调整，避免操作者操作遥控挖掘机时因视频图像延时滞后、二维图像位置距离感缺失和观察视野受限等因素影响导致操作动作未到位或过头、定位不准、动作频繁停顿等现象，辅助操作者进一步做精准定位操作。从而实现了挖掘机的精准挖掘，降低了挖掘机操作者的操作难度，提高了挖掘机的工作效率。根据物料种类和软硬程度，通过按键触发不同的辅助挖掘方式以实现辅助挖掘操作，不依赖于操作者的熟练程度与经验，进一步的降低了人工挖掘的难度。同时可以实现对机体倾斜角度进行显示和报警，提示用户进行安全操作，保证了用户的安全作业。

本发明实施例还提供了一种挖掘机的挖掘控制方法，通过上述任意实施例所述的挖掘机的挖掘控制装置执行，图6是本发明实施例提供的一种挖掘机的挖掘控制方法的流程图，参考图6，方法包括：

s110、遥控控制单元根据用户操作向整机控制单元发送控制指令，控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令。

具体的，遥控操作端的遥控控制单元与挖掘机的整机控制单元通过无线信号进行实时通讯。无线信号可以是射频信号，也可以是4g/5g移动通讯信号。遥控控制单元可以根据用户操作向整机控制单元发送控制指令，其中，控制指令包括预挖掘设置指令、预挖掘指令、预卸料设置指令、预卸料指令、挖掘方式设置指令以及辅助挖掘指令。挖掘机的操作手柄上设置有辅助操作单元，辅助操作单元包括预挖掘按键、预卸料按键和挖掘按键。用户通过可以通过预挖掘按键触发预挖掘指令，通过预卸料按键触发预卸料指令。挖掘机的显示器上设置有按键设置页面，用户通过按键设置页面可以触发预挖掘设置指令、预卸料设置指令和挖掘方式设置指令。

s120、整机控制单元根据预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿。

具体的，用户通过遥控操作端的操作手柄控制挖掘机处于预挖掘的位姿后，可以触发预挖掘设置指令。遥控控制单元将产生的预挖掘设置指令发送给安装在挖掘机上的整机控制单元。整机控制单元在接收到预挖掘设置指令后，储存此时的位姿为预挖掘目标位姿。

可选的，整机控制单元根据所述预挖掘设置指令储存预挖掘目标位姿包括：

所述整机控制单元在接收到预挖掘设置指令时，储存传感器单元的数据为所述预挖掘目标位姿对应的数据。

具体的，挖掘机包括机体、动臂、斗杆、铲斗和回转平台中的至少一种，对应的，传感器单元可以包括：机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器和回转角度传感器中的至少一种。整机控制单元与各个传感器连接。整机控制单元可以实时的接收机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器和回转角度传感器和主泵压力传感器的信号，以实时获得整机位姿的反馈。传感器单元还可以包括主泵压力传感器，以实时获得主泵工作负载反馈。用户通过操作手柄控制整机回转平台回转到挖掘区并调整好动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿后，通过显示器进入按键显示页面，可以设置预挖掘动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，触发预挖掘设置指令。遥控控制单元发送预挖掘设置指令给整机控制单元，整机控制单元接收到预挖掘设置指令后存储当前机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器和回转角度传感器的信号，以保存当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿，即预挖掘目标位姿。

s130、整机控制单元根据挖掘方式设置指令储存用户选择的挖掘方式。

具体的，在按键设置页面可以设置挖掘方式为斗杆切削或动臂提削，按确认键后，整车控制单元整机控制单元存储挖掘按键触发的挖掘指令对应的挖掘方式。

s140、整机控制单元根据预卸料设置指令储存预卸料目标位姿。

用户通过遥控操作端的操作手柄控制挖掘机处于预卸料的位姿后，可以触发预卸料设置指令。遥控控制单元将产生的预挖掘设置指令发送给安装在挖掘机上的整机控制单元。整机控制单元在接收到预挖掘设置指令后，储存此时的位姿为预挖掘目标位姿。

可选的，整机控制单元根据所述预卸料设置指令储存预卸料目标位姿，包括：

整机控制单元在接收到预卸料设置指令时，储存传感器单元的数据为预卸料目标位姿对应的数据。

具体的，用户通过操作手柄控制整机回转平台回转到卸料区并调整好动臂、斗杆和铲斗卸料前的位姿后，通过显示器进入按键显示页面，可以设置预卸料动作为右回转或左回转方式，在按键显示页面按确认键后，触发预卸料设置指令。遥控控制单元发送预卸料设置指令给整机控制单元，整机控制单元接收到预卸料设置指令后，储存当前机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器和回转角度传感器的信号，以存储当前机体、动臂、斗杆和铲斗挖掘前的位姿，即预卸料目标位姿。

s150、整机控制单元根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至预挖掘目标位姿。

具体的，用户按下预挖掘按键后触发预挖掘命令，遥控控制单元将产生的预挖掘命令发送至整机控制单元，整机控制单元根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至储存的预挖掘目标位姿。

可选的，整机控制单元根据预挖掘指令调节挖掘机的位姿至预挖掘目标位姿，包括：

整机控制单元在接收到预挖掘指令时，根据当前采集到的传感器单元的数据和储存的预挖掘目标位姿对应的数据，通过控制电磁阀单元以控制挖掘机至预挖掘目标位姿；

具体的，挖掘机包括动臂、斗杆、铲斗和回转平台中的至少一种，对应的，电磁阀单元包括：动臂提升或下降电磁阀、斗杆打开或回收电磁阀、铲斗打开或回收电磁阀以及左回转或右回转电磁阀中的至少一种。整机控制单元根据遥控控制单元的指令结合内部程序逻辑运算后输出控制动臂提升/下降电磁阀、斗杆打开/回收电磁阀、铲斗打开/回收电磁阀和左回转/右回转电磁阀的指令，从而实现整机回转平台、动臂、斗杆和铲斗的动作。整机控制单元在接收到预挖掘指令时，根据当前采集到的传感器单元的数据和储存的预挖掘目标位姿对应的数据，通过控制动臂提升或下降电磁阀、斗杆打开或回收电磁阀、铲斗打开或回收电磁阀以及左回转或右回转电磁阀中的至少一种以控制挖掘机至预挖掘目标位姿。

s160、整机控制单元根据辅助挖掘指令控制挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。

具体的，整机控制单元接收到辅助挖掘指令时，按照设置的挖掘方式结合传感器单元反馈数据，通过控制所述电磁阀单元以控制所述挖掘机按照确定的挖掘方式进行辅助挖掘。在按键设置页面可以设置挖掘方式为斗杆切削或动臂提削，按确认键后，整车控制单元整机控制单元存储挖掘按键触发的挖掘指令对应的挖掘方式。按下挖掘按键触发挖掘指令时，整车控制单元整机控制单元根据挖掘指令控制挖掘机按照设置的挖掘方式进行动作。根据物料种类和软硬程度不同，可以设置挖掘方式分为斗杆切削和动臂提削两种方法。斗杆切削适用于软质粘土自由挖掘，动臂提削适用硬质碎石刮层挖掘。通过按键触发挖掘指令，挖掘机可以根据物料种类和软硬程度采用不同的挖掘方法实现挖掘操作，不依赖于操作者的熟练程度与经验，降低了人工挖掘的难度。

示例性的，图7是本发明实施例提供的一种斗杆切削挖掘方法示意图，参考图7和图2，在按键设置页面上挖掘方法设置为斗杆切削时，动臂301、斗杆302和铲斗303的辅助挖掘动作如图7所示。挖掘机的整机位姿从卸料位置400经预挖掘按键102触发的预挖掘动作进行初步调整挖掘机的位姿后，为了进一步的提高挖掘位置的精确性，用户可以通过操作手柄101手动进行二次调整。辅助预挖掘和手动调整挖掘机到达挖掘位置401，在挖掘位置401按下挖掘按键104后，铲斗303先调整挖掘切入角度θ1，使ad连线与斗底ab相切如402位置，然后以动臂斗杆的铰点d为圆心，控制斗杆302进行回收。斗杆302回收过程中通过检测主泵压力传感器206的压力值判断是否碰触到物料。在位置403碰触到物料后斗杆302继续回收，当铲斗斗尖a运动到第一距离s1时(如位置404)，铲斗303开始回收。当铲斗斗尖a运动到第二距离s2时(如位置405)，斗杆302停止回收。当铲斗斗底b比铲斗斗尖a低时(如位置406),动臂301开始提升。当铲斗斗尖a与铲斗斗杆铰点c等高时(如位置407)，动臂301和铲斗303停止，辅助挖掘结束。

图8是本发明实施例提供的一种动臂提削挖掘方法示意图，参考图2和图8，在设置显示页面上挖掘方法设置为动臂提削时，动臂301、斗杆302和铲斗303的自动挖掘动作如图8所示。挖掘机的整机位姿从卸料位置500经预挖掘按键104触发的预挖掘动作和用户通过操作手柄101手动微调整后到达挖掘位置501，在挖掘位置501按下挖掘按键104后，铲斗303先调整挖掘切入角度θ2，使斗底ab水平如502位置，然后以动臂提升和斗杆回收同时进行挖掘。在挖掘过程中通过检测主泵压力传感器216的压力值判断是否碰触到物料。在502位置碰触到物料后当铲斗斗尖运动到距离s1时(如位置503)，铲斗303开始回收。当铲斗斗尖a运动到距离s2时(如位置504)，斗杆302停止回收。当铲斗斗尖a与铲斗斗杆铰点c等高时(如位置505)，动臂301和铲斗303停止，辅助挖掘结束。

s170、整机控制单元根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至预卸料目标位姿。

具体的，用户按下预卸料按键后触发预卸料命令，遥控控制单元将产生的预卸料命令发送至整机控制单元，整机控制单元根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至储存的预挖掘目标位姿。将预挖掘按键和预卸料按键设置在操作手柄上，可以方便用户的操作。

可选的，整机控制单元根据预卸料指令调节挖掘机的位姿至预卸料目标位姿，包括：

所述整机控制单元在接收到所述预卸料指令时，根据当前采集到的传感器单元的数据和储存的预卸料目标位姿对应的数据，通过控制电磁阀单元以控制所述挖掘机至预卸料目标位姿。

具体的，整机控制单元在接收到预卸料指令时，根据当前采集到的传感器单元的数据和储存的预卸料目标位姿对应的数据，通过控制动臂提升或下降电磁阀、斗杆打开或回收电磁阀、铲斗打开或回收电磁阀以及左回转或右回转电磁阀中的至少一种以控制挖掘机至预卸料目标位姿。

需要说明的是，步骤s120～步骤s140的顺序不做限定，可根据实际需要进行执行。

可选的，可以在按键设置页面设置挖掘与卸料的连续性，若设置挖掘与卸料之间连续，则挖掘动作结束后，整机控制单元自动控制动臂、斗杆和铲斗完成上述预卸料的动作，无需再通过手动按压预卸料按键触发预卸料指令。

本发明实施例还提供了一种挖掘机的挖掘控制方法，通过上述任意实施例所述的挖掘机的挖掘控制装置执行，图9是本发明实施例提供的一种挖掘机的挖掘控制方法的流程图，参考图9，方法包括：

s210、通过操作手柄控制回转平台到挖掘位置并调整动臂、斗杆、铲斗挖掘前的位姿，以及通过按键设置页面进行预挖掘左右回转设置后，遥控控制单元发送预挖掘设置指令给整机控制单元，以存储当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器的数值。

s220、通过操作手柄控制回转平台到挖掘位置并调整动臂、斗杆、铲斗卸料前的位姿，以及通过按键设置页面进行预卸料左右回转设置后，遥控控制单元发送预卸料设置指令给整机控制单元，以存储当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器的数值。

s230、通过按键设置页面设置挖掘方式和/或挖掘卸料的连续性，遥控控制单元发送指令给整机控制单元存储当前设置内容。

s240、判断操作手柄是否触发控制指令；若是，则执行步骤s250，若否，则执行步骤s260。

s250、遥控控制单元向整机控制单元发送手柄操作指令，整机控制单元根据手柄操作指令控制各电磁阀动作，以控制回转平台左回转或右回转、动臂提升或下降、斗杆打开或回收以及铲斗打开或回收。

s260、判断预挖掘按键是否触发控制指令；若是，则执行步骤s270，若否，则执行步骤s280。

s270、遥控控制单元向整机控制单元发送预挖掘指令，整机控制单元根据当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器的数值与预挖掘设置的存储值比较运算，控制各电磁阀动作，以控制回转平台左回转或右回转、动臂提升或下降、斗杆打开或回收以及铲斗打开或回收。

s280、判断预卸料按键是否触发控制指令；若是，则执行步骤s290，若否，则执行步骤s2100。

s290、遥控控制单元向整机控制单元发送预卸料指令，整机控制单元根据当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器的数值与预卸料设置的存储值比较运算，控制各电磁阀动作，以控制回转平台左回转或右回转、动臂提升或下降、斗杆打开或回收以及铲斗打开或回收。

s2100、判断挖掘按键是否触发控制指令；若是，则执行步骤s2110，若否，则执行步骤s2120。

s2110、遥控控制单元向整机控制单元发送挖掘指令，整机控制单元根据当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器的数值结合设置的挖掘方法控制各电磁阀动作，以控制回转平台左回转或右回转、动臂提升或下降、斗杆打开或回收以及铲斗打开或回收。

s2120、控制挖掘机暂停动作。

具体的，遥控控制单元采集操作手柄、预挖掘按键、挖掘按键和预卸料按键的信号并发送给整机控制单元，整机控制实时采集机体倾角传感器、动臂倾角传感器、斗杆倾角传感器、铲斗油缸位移传感器、回转角度传感器和主泵压力传感器信号。用户通过操作手柄控制回转平台到挖掘位置并调整动臂、斗杆、铲斗挖掘前的位姿后，进行预挖掘设置并通过遥控控制单元发送预挖掘设置指令给整机控制单元，整机控制单元根据预挖掘设置指令存储当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器值。用户通过操作手柄控制回转平台到卸料位置并调整动臂、斗杆、铲斗卸料前的位姿后，进行预卸料设置并通过遥控控制单元发送预卸料设置指令给整机控制单元，整机控制单元根据预卸料设置指令存储当前机体、动臂、斗杆、回转和铲斗油缸各传感器值。根据物料种类和软硬程度不同设置挖掘方法，设置完成后整机控制器存储设置挖掘方法内容。根据操作需要设置挖掘卸料方式，设置完成后整机控制器存储设置挖掘卸料内容。遥控控制单元根据操作发送相应指令给整机控制单元，操作检测的优先顺序如下：手柄手柄的操作、预挖掘按键的操作、预卸料按键的操作和挖掘按键的操作。整机控制单元根据接收到指令执行相应的辅助控制程序控制各电磁阀动作，最终实现整机动作。

由于每次挖掘的位置不一样，辅助预挖掘的操作可以自动完成挖掘前的初步调整。在初步调整的基础上，操作者可根据情况手动进行轻微的二次挖掘调整，二次调整后按键触发辅助挖掘，整机按预设的辅助挖掘方式进行自动挖掘。自动挖掘结束后，按预卸料键后整机自动运动到卸料位置，完成卸料前初步位姿调整。在初步卸料的基础上，操作者可根据卸料位置的变化手动进行轻微的卸料位置调整，最后手动卸料。卸料后，按下预挖掘键，整机自动运动到挖掘位置，完成挖掘前初步位姿调整。从而实现了挖掘机的精准挖掘，降低了挖掘机操作者的操作难度，提高了挖掘机的工作效率。

本发明实施例还提供了一种挖掘机，包括上述任意所述的挖掘机的挖掘控制系统，具有相同的技术效果，这里不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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