挖掘机的挖掘斗控制方法及装置技术领域
本发明涉及挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种挖掘机的挖掘斗控制方法及装
置。
背景技术
挖掘机是矿场较为常用的设备，发挥着重要作用。请参考图1，图1是一种典型的挖
掘机的结构示意图，该挖掘机包括起重臂01、挖掘斗02、推压机构03和升降机构04，升降机
构04为起吊钢丝绳，起吊钢丝绳绕过起重臂01(与起重臂顶端的滑轮)连接在挖掘斗02上，
挖掘斗在升降机构的作用下升降，进而使得挖掘斗02绕推压机构铰接于起重臂01的后端转
动，在挖掘的过程中，挖掘斗02在推压机构03的推动下进退，从而实现掘料操作。挖掘斗02
通过斗杆连接筒031连接在推压机构03的的前端上，斗杆连接筒031的运动会带动挖掘斗一
起运动。
在工作的过程中，推压机构03推动挖掘斗02前进或后退，升降机构04实现挖掘斗
02的上升或下降，也就说挖掘斗02的运动轨迹是由升降方向的起吊钢丝绳上下运动与沿着
推压机构03的进退方向运动组合而成，相对应的，与挖掘斗02连接的斗杆连接筒031的运动
轨迹也是由升降方向的起吊钢丝绳上下运动与沿着推压机构03的进退方向运动组合而成。
当设备正常工作时，现有的提升限位和推压限位只能分别对提升机构04和推压机
构03进行限位保护。然而在提升、推压未达到限位值情况下，斗杆连接筒031仍有可能碰撞
起重臂01。如果经常碰撞起重臂01，挖掘机的使用寿命会大大缩短，因此需要司机谨慎操
作，以避免此类情况发生，这就对司机的安全操作会造成了一定的难度。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种挖掘机的挖掘斗的控制方法及装置，以解决目前挖掘
机工作的过程中斗杆连接筒较容易碰撞起重臂导致挖掘机的使用寿命缩短的问题。
为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：
挖掘机的挖掘斗控制方法，所述挖掘机包括起重臂、挖掘斗、推压机构和升降机
构，所述挖掘斗通过斗杆连接筒连接于所述推压机构，所述升降机构为起吊钢丝绳，起吊钢
丝绳绕过所述起重臂，且与所述挖掘斗相连；包括如下步骤：
11)获取所述斗杆连接筒的第一运动限位曲线和第二运动限位曲线，所述第一运
动限位曲线与所述第二运动限位曲线在同一高度所对应的限位点为所述斗杆连接筒在该
高度处的进退极限点，所述第一运动限位曲线与所述第二运动限位曲线之间的区域为安全
运动区域；
12)控制所述挖掘斗运动以确保所述斗杆连接筒的运动空间处于所述安全运动区
域。
优选的，上述控制方法中，步骤11)包括：
21)按照所述挖掘斗的升降控制精度划分所述挖掘斗的提升高度节点；
22)依次确定每一个提升高度节点所对应的所述斗杆连接筒的前进极限点和后退
极限点；
23)根据所述前进极限点和所述后退极限点确定所述第一运动限位曲线和第二运
动限位曲线。
优选的，上述控制方法中，步骤12)包括：
31)采用提升行程编码器和推压行程编码器分别检测所述斗杆连接筒的当前高度
和当前水平位置；
32)根据所述当前高度确定其与所述第一运动限位曲线和所述第二运动限位曲线
对应的进退极限点；
33)控制所述斗杆连接筒使其当前水平位置处于所述当前高度所确定的所述进退
极限点区域内。
优选的，上述控制方法中，步骤33)包括：
判断所述当前水平位置距相对应的所述进退极限点之间的距离；
控制所述挖掘斗减速靠近所述进退极限点。
挖掘机的挖掘斗控制装置，所述挖掘机包括起重臂、挖掘斗、推压机构和升降机
构，所述挖掘斗通过斗杆连接筒连接于所述推压机构，所述升降机构为起吊钢丝绳，起吊钢
丝绳绕过所述起重臂，且与所述挖掘斗相连；包括：
获取单元，用于获取所述斗杆连接筒的第一运动限位曲线和第二运动限位曲线，
所述第一运动限位曲线与所述第二运动限位曲线在同一高度所对应的限位点为所述斗杆
连接筒在该高度处的进退极限点，所述第一运动限位曲线与所述第二运动限位曲线之间的
区域为安全运动区域；
控制单元，用于控制所述挖掘斗运动以确保所述斗杆连接筒的运动空间处于所述
安全运动区域。
优选的，上述控制装置中，所述获取单元包括包括：
划分子单元，用于按照所述挖掘斗的升降控制精度划分所述挖掘斗的提升高度节
点；
第一确定子单元，用于依次确定每一个提升高度节点所对应的所述斗杆连接筒的
前进极限点和后退极限点；
第二确定子单元，用于根据所述前进极限点和所述后退极限点确定所述第一运动
限位曲线和第二运动限位曲线。
优选的，上述控制装置中，所述控制单元包括：
提升行程编码器和推压行程编码器，分别用于检测所述斗杆连接筒的当前高度和
当前水平位置；
第三确定子单元，用于根据所述当前高度确定其与所述第一运动限位曲线和所述
第二运动限位曲线对应的进退极限点；
控制子单元，用于控制所述斗杆连接筒使其当前水平位置处于所述当前高度所确
定的所述进退极限点区域内。
优选的，上述控制装置中，所述控制子单元包括：
判断子单元，用于判断所述当前水平位置距相对应的所述进退极限点之间的距
离；
减速移动控制模块，用于控制所述挖掘斗减速靠近所述进退极限点。
本发明公开的挖掘机的挖掘斗的控制方法具有以下有益效果：
本发明公开的控制方法中，通过获取第一运动限位曲线和第二运动限位曲线确定
斗杆连接筒所能运动的安全区域，斗杆连接筒在此安全区域内运行时，无论出于其工作高
度范围中的何种高度，都会受到进退极限点的制约，进而确保斗杆连接筒不会触碰挖掘机
的起重臂，因此控制挖掘斗运动以确保斗杆连接筒的运动空间处于安全区域内则能避开起
重臂，可见，本发明实施例公开的控制方法能解决目前挖掘机工作的过程中斗杆连接筒较
容易碰撞起重臂导致挖掘机的使用寿命缩短的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背
景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种典型的挖掘机的部分结构示意图；
图2是本发明实施例公开的挖掘机的斗杆连接筒的控制方法流程图；
图3是本发明实施例公开的获取斗杆连接筒的第一运动限位曲线和第二运动限位
曲线的一种具体方式的流程示意图；
图4是本发明实施例公开的控制挖掘斗运动以确保斗杆连接筒的运动空间处于安
全区域内的一种具体方式的流程示意图；
图5是本发明实施例公开的挖掘机的斗杆连接筒的控制装置结构示意图；
图6是本发明实施例公开的获取单元的一种具体结构示意图；
图7是本发明实施例公开的控制单元的一种具体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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
例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普
通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保
护的范围。
本发明实施例公开挖掘机的挖掘斗控制方法，通过控制挖掘斗的运动来达到控制
与挖掘斗连接的斗杆连接筒的运动的目的，以避免斗杆连接筒在运动过程中碰撞挖掘机的
起重臂。
与背景技术部分所描述的相同，本发明实施例所公开的控制方法所涉及到的挖掘
机包括起重臂、挖掘斗、推压机构和升降机构。挖掘斗通过斗杆连接筒连接于推压机构，升
降机构为起吊钢丝绳，起吊钢丝绳绕过起重臂，且与挖掘斗相连。在挖掘斗工作的过程中，
挖掘斗的运动轨迹由升降机构和推压机构决定，具体的，挖掘斗在不同的高度下，推压机构
都可以作用使其前进或者后退。
请参考图2，本发明实施例公开的挖掘机的挖掘斗控制方法，包括如下步骤：
S100、获取斗杆连接筒的第一运动限位曲线和第二运动限位曲线。
如上文所述，挖掘机在工作的过程中，斗杆连接筒会随着挖掘斗一起运动，在升降
和进退的运动中，斗杆连接筒在每一个高度都有进退极限点，即前进极限点和后退极限点，
所有的前进极限点连成的运动轨迹曲线为第一运动限位曲线，所有的后退极限点连成的运
动轨迹曲线为第二运动限位曲线。基于此，步骤S100中，第一运动限位曲线和第二运动限位
曲线在同一高度所对应的限位点为斗杆连接筒在该高度的进退极限点，第一运动限位曲线
与第二运动限位曲线之间的区域为安全区域，挖掘斗在运动的过程中，斗杆连接筒在此安
全区域内运动不会碰撞挖掘机的起重臂。
S200、控制挖掘斗运动以确保斗杆连接筒的运动空间处于安全区域。
本步骤的目的在于，控制挖掘斗运动的过程中确保斗杆连接筒在安全区域内运
动，此种情况下，斗杆连接筒则不会触碰挖掘机的起重臂，也就不会存在损坏起重臂的问
题。通常情况下，步骤S200可以由控制设备来实现自动控制，控制设备根据安全区域的范围
来调整挖掘斗的运动，进而确保斗杆连接筒的活动区域。
本发明实施例公开的控制方法中，通过获取第一运动限位曲线和第二运动限位曲
线确定斗杆连接筒所能运动的安全区域，斗杆连接筒在此安全区域内运行时，无论出于其
工作高度范围中的何种高度，都会受到进退极限点的制约，进而确保斗杆连接筒不会触碰
挖掘机的起重臂，因此控制挖掘斗运动以确保斗杆连接筒的运动空间处于安全区域内则能
避开起重臂，可见，本发明实施例公开的控制方法能解决目前挖掘机工作的过程中斗杆连
接筒较容易碰撞起重臂导致挖掘机的使用寿命缩短的问题。
请参考图3，步骤S100可以包括如下步骤：
S110、划分挖掘斗的提升高度节点。
不同的挖掘机中，挖掘斗的升降控制精度不同，相对应地，其停留的高度位置不
同，例如某台挖掘机，其依次控制结束，挖掘斗至少上升或下降0.2m，那从最低位置(例如地
面)上升的过程中，挖掘斗在0m，0.2m，0.4m等位置停留，为此，根据挖掘斗的升降控制精度
来划分挖掘斗的提升高度节点才有意义，斗杆连接筒在这些提升高度节点对应的位置前进
或后退才会发生与起重臂的碰撞。
S120、确定斗杆连接筒的前进极限点和后退极限点。
本步骤在步骤S110之后，依次确定每一个提升高度节点所对应的斗杆连接筒的前
进极限点和后退极限点，具体的，前进极限点和后退极限点是斗杆连接筒在某一提升高度
节点上所能移动的极限位置，该极限位置以不触碰挖掘机的起重臂为准。
S130、确定第一运动限位曲线和第二运动限位曲线。
本步骤根据步骤S120中的所有前进极限点和后退极限点确定第一运动限位曲线
和第二运动限位曲线。
上述第一运动限位曲线和第二运动限位曲线的获取方式能够根据挖掘机的升降
控制精度来确定进退极限点，进而能较为有效，且高效地确定第一运动限位曲线和第二运
动限位曲线。
请参考图4，步骤S200可以包括如下步骤：
S210、检测斗杆连接筒的当前高度和当前水平位置。
本步骤可以采用提升行程编码器和推压行程编码器来分别检测斗杆连接筒的当
前高度和当前水平位置。
S220、根据当前高度确定其与第一运动限位曲线和第二运动限位曲线对应的进退
极限点。
S230、控制斗杆连接筒使其当前水平位置处于当前高度所确定的进退极限点所对
应的区域内。
上述方案通过具体检测的方式能来确定斗杆连接筒的当前高度和当前水平位置，
进而根据当前高度来确定当前水平位置，进而能够控制其移动的距离，最终确保斗杆连接
筒在安全区域内运动。
具体的，步骤S230可以包括如下步骤：
步骤A、判断当前水平位置距相对应的进退极限点之间的距离。
步骤B、控制挖掘斗减速靠近进退极限点，以确保斗杆连接筒的当前位置处于当前
高度所确定的进退极限点所对应的区域内。
基于本发明实施例公开的控制方法，本发明实施例还公开一种挖掘机的挖掘斗控
制装置，同样，挖掘机包括起重臂、挖掘斗、推压机构和升降机构，挖掘斗通过斗杆连接筒连
接于推压机构，升降机构为起吊钢丝绳，起吊钢丝绳绕过起重臂，且与挖掘斗相连。
请参考图5，本发明实施例公开的控制装置包括：
获取单元100，用于获取斗杆连接筒的第一运动限位曲线和第二运动限位曲线。
如上文所述，挖掘机在工作的过程中，斗杆连接筒会随着挖掘斗一起运动，在升降
和进退的运动中，斗杆连接筒在每一个高度都有进退极限点，即前进极限点和后退极限点，
所有的前进极限点连成的运动轨迹曲线为第一运动限位曲线，所有的后退极限点连成的运
动轨迹曲线为第二运动限位曲线。基于此，第一运动限位曲线和第二运动限位曲线在同一
高度所对应的限位点为斗杆连接筒在该高度的进退极限点，第一运动限位曲线与第二运动
限位曲线之间的区域为安全区域，挖掘斗在运动的过程中，斗杆连接筒在此安全区域内运
动不会碰撞挖掘机的起重臂。
控制单元200，用于控制挖掘斗运动以确保斗杆连接筒的运动空间处于安全区域。
控制单元200的作用在于，控制挖掘斗运动的过程中确保斗杆连接筒在安全区域
内运动，此种情况下，斗杆连接筒则不会触碰挖掘机的起重臂，也就不会存在损坏起重臂的
问题。通常情况下，控制单元200可以由控制设备来实现自动控制，控制设备根据安全区域
的范围来调整挖掘斗的运动，进而确保斗杆连接筒的活动区域。
请参考图6，获取单元100可以包括：
划分子单元110，用于划分挖掘斗的提升高度节点。
不同的挖掘机中，挖掘斗的升降控制精度不同，相对应地，其停留的高度位置不
同，例如某台挖掘机，其依次控制结束，挖掘斗至少上升或下降0.2m，那从最低位置(例如地
面)上升的过程中，挖掘斗在0m，0.2m，0.4m等位置停留，为此，根据挖掘斗的升降控制精度
来划分挖掘斗的提升高度节点才有意义，斗杆连接筒在这些提升高度节点对应的位置前进
或后退才会发生与起重臂的碰撞。
第一确定子单元120，用于确定斗杆连接筒的前进极限点和后退极限点。
第一确定子单元120，用于依次确定每一个提升高度节点所对应的斗杆连接筒的
前进极限点和后退极限点，具体的，前进极限点和后退极限点是斗杆连接筒在某一提升高
度节点上所能移动的极限位置，该极限位置以不触碰挖掘机的起重臂为准。
第二确定子单元130，用于确定第一运动限位曲线和第二运动限位曲线。
第二确定子单元130根据第一确定子单元120确定的所有前进极限点和后退极限
点确定第一运动限位曲线和第二运动限位曲线。
上述第一运动限位曲线和第二运动限位曲线的获取方式能够根据挖掘机的升降
控制精度来确定进退极限点，进而能较为有效，且高效地确定第一运动限位曲线和第二运
动限位曲线。
请参考图7，控制单元200可以包括：
提升行程编码器210和推压行程编码器220，用于分别检测斗杆连接筒的当前高度
和当前水平位置。
第三确定子单元230，用于根据当前高度确定其与第一运动限位曲线和第二运动
限位曲线对应的进退极限点。
控制子单元240，用于控制斗杆连接筒使其当前水平位置处于当前高度所确定的
进退极限点所对应的区域内。
上述方案通过具体检测的方式能来确定斗杆连接筒的当前高度和当前水平位置，
进而根据当前高度来确定当前水平位置，进而能够控制其移动的距离，最终确保斗杆连接
筒在安全区域内运动。
具体的，控制子单元240可以包括：
判断子单元，用于判断当前水平位置距相对应的进退极限点之间的距离。
减速移动控制模块，用于控制挖掘斗减速靠近进退极限点，以确保斗杆连接筒的
当前位置处于当前高度所确定的进退极限点所对应的区域内。
本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要
不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到
文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发
明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。