[發明專利]一種臂架設備連桿機構控制裝置、系統、方法和工程機械

有效

• 申請號: 201310083846.1
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103147768A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 梁聰慧;胡敏;陶澤安;曾楊
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E01C19/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

技術領域

本發明涉及工程機械領域，具體地，涉及一種臂架設備連桿機構控制裝置、系統、方法和包括所述系統的工程機械。

背景技術

混凝土噴射機是一種廣泛應用于各種隧道和道路施工的混凝土機械，其中多關節臂架是混凝土噴射機作業的主要工作機構。目前混凝土噴射機臂架的運動控制是通過控制油缸的伸縮，推動臂節之間的連桿機構來調整各個臂節之間的夾角。通常，根據各個臂節之間的幾何運動關系，可以得出臂節夾角與油缸長度之間的算數關系，然后設定一目標夾角，根據該算數關系求解出油缸的長度，然后將油缸伸縮到該長度以控制臂架末端達到目標位置。

例如，圖1A是混凝土泵車臂架油缸、連桿機構與臂節之間的連接關系示意圖。如圖1A所示，混凝土泵車的臂架設備包括相互連接的第一臂節1和第二臂節2，在第一臂節1和第二臂節2之間連接有連桿機構3，在第一臂節1與連桿結構3之間連接有油缸4，由此，通過油缸4的伸縮驅動連桿機構3，來控制第二臂節2運動。圖1B是混凝土泵車臂架油缸、連桿機構與臂節之間的幾何關系示意圖。假設已知臂節夾角∠FOG，可以通過臂節之間的幾何關系推算出油缸4的長度AB。計算步驟如下：

1）∠FCE和∠GDE固定不變且已知，可以求得：∠CED＝∠FCE+∠GDE-∠FOG；

2）在三角形CDE中，可以通過余弦定理求得CD：

CD=CE2+DE2-2CE×DE×cos∠CED]]>

3）由余弦和正弦定理可分別在三角形CBD和三角形CED中求得∠BCD和∠ECD；

4）計算∠BCE＝∠BCD-∠ECD；

5）計算∠ACB＝∠FCE-∠FCA-∠BCE；

6）在三角形ABC中，計算油缸長度AB：

AB=AC2+BC2-2AC×BC×cos∠ACB]]>

通過上面可以看出，利用幾何運算會產生較大的計算量。混凝土噴射機連桿機構的運動關系比混凝土泵車的復雜，因此，在混凝土噴射機中，直接進行幾何計算會非常復雜，很難得到解析解，且計算量龐大，計算效率低。此外，一旦臂架的幾何模型有改動，就要改變相應的控制算法，因此，無法實現僅采用一種控制算法來對不同結構的臂架設備進行控制，適用性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種臂架設備連桿機構控制裝置、系統、方法和包括所述系統的工程機械，以克服現有技術中利用臂架夾角直接進行公式計算得出油缸長度所帶來的計算量大、計算效率低的缺陷。

為了實現上述目的，本發明提供一種臂架設備連桿機構控制裝置，所述臂架設備包括相互連接的多個臂節，相鄰臂節之間連接有所述連桿機構和用于驅動所述連桿機構的油缸，所述裝置包括：接收器，用于接收所述相鄰臂節之間的目標夾角；以及控制器，與所述接收器連接，用于根據所述目標夾角以及目標夾角與油缸長度映射表，得出與所述目標夾角對應的油缸長度，并控制所述油缸伸縮到所述油缸長度。

本發明還提供一種臂架設備連桿機構控制系統，所述臂架設備包括相互連接的多個臂節，相鄰臂節之間連接有所述連桿機構和用于驅動所述連桿機構的油缸，所述系統包括：角度給定裝置，用于給定所述相鄰臂節之間的目標夾角；以及上述臂架設備連桿機構控制裝置，與所述角度給定裝置連接。

本發明還提供一種包括上述系統的工程機械。