1.一种用于挖掘沟渠的挖掘设备,挖掘设备包括可移动主体(1)、可转动地设在所述可移动主体(1)上的挖掘装置(2)和控制装置(3),其特征在于:所述挖掘装置(2)包括可枢转连接可移动主体(1)的第一臂(4)、可枢转连接在所述第一臂(4)的第二臂(5)和可枢转连接所述第二臂(5)的挖斗(6),所述可移动主体(1)和第一臂(4)之间设有第一液压缸(7)和测量第一臂(4)相对可移动主体(1)的位置和角度的第一传感器(8),所述第一臂(4)和第二臂(5)之间设有第二液压缸(9)和测量第二臂(5)相对第一臂(4)的位置和角度的第二传感器(10)、所述第二臂(5)和挖斗(6)之间设有第三液压缸(11)和测量挖斗(6)相对第二臂(5)的位置和角度的第三传感器(12),所述挖斗(6)包括固定体(13)和可拆卸地固定连接所述固定体(13)的挖掘体(14),所述固定体(13)包括上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面,所述挖掘体(14)包括底壁、后壁、左侧壁和右侧壁,所述左侧壁和右侧壁分别在其上端设有向内弯曲的可固定在上表面的第一固定部分(15)和第二固定部分(16),所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁分别经由可调节尺寸的支撑部(17)固定在下表面、后表面、左侧面和右侧面,所述前表面和底壁上分别设有用于挖掘的第一斗齿(18)和第二斗齿(19),所述控制装置(3)包括在挖掘过程中提供地理位置信息的GIS模块(20)和用于控制挖掘过程的处理模块(21),连接第一、第二和第三传感器(8、10、12)以及GIS模块(20)的所述处理模块(21)生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述GIS模块(20)包括输入挖掘信息的输入单元(22)、用于测量沟渠施工面和挖斗实时距离信息的测距单元(23)、提供位置信息的导航单元(24)和用于在电子地图上实时显示挖掘信息的显示界面(25),其中,所述GIS模块(20)基于输入单元输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线。
3.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述处理模块(21)包括将位置信息转换成以导航单元为原点的三维坐标的坐标转换部(26)和连接所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的计算单元(27),所述计算单元(27)基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号。
4.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述固定体(13)的上表面、前表面、后表面、左侧面、右侧面和下表面上分别设有连续分布的第一固定孔,所述底壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内壁上设有和第一固定孔对应的第二固定孔、所述第一固定孔经由所述支撑部(17)可调节尺寸地固定连接第二固定孔。
5.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述底壁、左侧壁和右侧壁分别在靠近挖斗口的侧边上设有倾斜角度的切削刃,所述第一固定部分(15)和第二固定部分(16)经由螺栓贴靠地固定在上表面的第一固定孔中。
6.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述固定体(13)和/或挖掘体(14)一体成型,所述挖掘体(14)的外形尺寸和待挖掘沟渠的外形尺寸大致一致,所述固定体(13)上设有测量挖斗(6)的尺寸的位置传感器。
7.根据权利要求1所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述GIS模块(20)基于测距单元(23)测量的沟渠路线、沟渠形状尺寸以及所述距离信息和位置信息在三维电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线并将所述挖掘路线实时显示在显示界面(25)中。
8.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述测距单元(23)为布置在第二臂(5)上的激光测距仪,激光测距仪向施工面的角度方向照射仰角以预定周期变化的激光束,所述导航单元(24)为GPS导航设备或北斗导航设备,所述第一、第二和第三传感器(8、10、12)分别包括位移传感器和角度传感器。
9.根据权利要求2所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备,其特征在于:所述测距单元(23)为布置在可移动主体上(1)的双目视觉成像测量单元,所述处理模块(21)是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC,现场可编程门阵列FPGA、模拟电路或数字电路,所述处理模块(21)包括存储器,所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的用于挖掘沟渠的挖掘设备的挖掘方法,其步骤包括:将挖掘体(14)固定可调节地连接在所述固定体(13)上且外形尺寸和待挖掘的沟渠外形和尺寸相适应;在输入单元(22)中输入的待挖掘的沟渠路线及沟渠形状尺寸,GIS模块(20)在电子地图上生成待挖掘沟渠的带有沟渠形状尺寸的挖掘路线;计算单元(27)基于所述挖掘路线和实时距离信息生成驱动所述第一、第二和第三液压缸(7、9、11)的驱动信号,挖斗开挖沟渠直到完成所述挖掘路线。