[發(fā)明專利]一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410075698.3
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN104018676B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾啟;賈劍峰;武利沖
• 申請（專利權(quán)）人: 三一汽車制造有限公司
• 主分類號: E04G21/04
• 分類號: E04G21/04;G05B19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別涉及一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

工程機械臂架，例如混凝土泵車的臂架，一般由4節(jié)臂、5節(jié)臂、6節(jié)臂相互鉸接而成，混凝土通過臂架輸送到目標(biāo)澆注點。對于臂架的控制，目前包括手動控制方法，手動控制方法一般在遙控器上設(shè)置有相應(yīng)的臂節(jié)遙控手柄，如果臂架由4節(jié)臂組成，遙控器上就設(shè)置有4個臂節(jié)遙控手柄，一個臂節(jié)遙控手柄控制一個臂節(jié)動作，操作人員使用遙控器對各臂節(jié)分別進行控制，使臂架的整體從初始姿態(tài)運動到目標(biāo)姿態(tài)，這種方式操作較為復(fù)雜，并且效率較低。

為了解決上述問題，臂架的控制采用智能控制方法，遙控器上包括一個萬向遙控手柄，萬向遙控手柄可以360度方向扳動，臂架控制系統(tǒng)根據(jù)萬向遙控手柄扳動方向和開度，經(jīng)過各臂節(jié)運動規(guī)劃計算，使臂架末端向目標(biāo)移動方向移動。

目前，臂架的控制采用智能控制時，臂架控制系統(tǒng)的坐標(biāo)系，一般是以臂架旋轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)系原點，混凝土泵車車身長度方向為X軸，垂直于混凝土泵車車身長度方向為Y軸。臂架在控制過程中，只有操作人員站在相對混凝土泵車車身某一固定方向上，使遙控器上的坐標(biāo)系與臂架控制系統(tǒng)上的坐標(biāo)系一致時，才能使臂架末端的目標(biāo)移動方向與操作者萬向手柄的扳動方向一致，如圖1所示，當(dāng)操作者站在C位置時，萬向手柄沿箭頭方向扳動，則臂架末端會朝著目標(biāo)移動AB方向移動；操作者若變換站位方向，例如站在E位置，則需朝與臂架末端目標(biāo)移動AB方向相反的方向扳動萬向遙控手柄；如果站在其它D位置，則操作方向與臂架末端目標(biāo)移動AB方向完全不一致，操作者如果移動了其操作位置，則需不斷考慮自身與車身的相對角度，臂架的操作舒適感將大為降低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種工程機械和臂架的控制系統(tǒng)及方法，以解決操作手位置變動后，萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標(biāo)移動方向不一致的問題。

一方面，本發(fā)明提供了一種臂架控制方法，包括智能控制模式，建立用于控制臂架末端移動的第一坐標(biāo)系，在遙控器中建立第二坐標(biāo)系，智能控制模式包括以下幾個步驟：步驟1：在遙控器上打開坐標(biāo)標(biāo)定手柄，萬向遙控手柄向工程機械的固定參照方向扳動，獲得第一角度信號；第一角度信號是在第二坐標(biāo)系的角度信號；步驟2：在遙控器上關(guān)閉坐標(biāo)標(biāo)定手柄，萬向遙控手柄向臂架末端的目標(biāo)移動方向扳動，獲得第二角度信號；第二角度信號是在第二坐標(biāo)系的角度信號；步驟3：臂架控制器接收第一角度信號和第二角度信號，根據(jù)第一角度信號及固定參照方向在第一坐標(biāo)系中的角度，得出第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換角度，根據(jù)轉(zhuǎn)換角度和第二角度信號計算獲得臂架驅(qū)動角度信號，臂架驅(qū)動角度信號是第二角度信號在第一坐標(biāo)系的角度信號；根據(jù)臂架驅(qū)動角度信號控制臂架末端向目標(biāo)移動方向移動。

進一步地，工程機械的固定參照方向為工程機械車身長度方向或者工程機械車身垂直方向。

進一步地，第一坐標(biāo)系的X1軸為工程機械車身長度方向，第一坐標(biāo)系的Y1軸為工程機械車身垂直方向。

進一步地，第一角度信號是萬向遙控手柄向工程機械車身長度方向或者工程機械車身垂直方向扳動在第二坐標(biāo)系的角度信號，第二角度信號是萬向遙控手柄向臂架末端的目標(biāo)移動方向扳動在第二坐標(biāo)系的角度信號。

進一步地，在步驟1中，獲得第一角度信號后，喇叭或指示燈提醒操作者，完成臂架和遙控器信息交互動作。

進一步地，還包括手動控制模式，在手動控制模式下，坐標(biāo)標(biāo)定手柄和萬向手柄和/或萬向遙控手柄用于控制單個臂節(jié)動作。

另一方面還提供了一種臂架控制系統(tǒng)，包括臂架控制器和遙控器，臂架控制器安裝在工程機械上，在臂架控制系統(tǒng)中建立用于控制臂架末端移動的第一坐標(biāo)系，在遙控器中建立第二坐標(biāo)系，遙控器包括萬向遙控手柄和坐標(biāo)標(biāo)定手柄，當(dāng)坐標(biāo)標(biāo)定手柄打開時，萬向遙控手柄向工程機械的固定參照方向扳動，獲得第一角度信號；當(dāng)坐標(biāo)標(biāo)定手柄關(guān)閉時，萬向遙控手柄向臂架末端的目標(biāo)移動方向扳動，獲得第二角度信號；第一角度信號和第二角度信號是第二坐標(biāo)系的角度信號；

臂架控制器接收第一角度信號和第二角度信號，根據(jù)第一角度信號及固定參照方向在第一坐標(biāo)系中的角度，得出第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換角度，根據(jù)轉(zhuǎn)換角度和第二角度信號計算獲得臂架驅(qū)動角度信號，臂架驅(qū)動角度信號是第二角度信號在第一坐標(biāo)系的角度信號；根據(jù)臂架驅(qū)動角度信號控制臂架末端向目標(biāo)移動方向移動。

進一步地，工程機械的固定參照方向為工程機械車身長度方向或者工程機械車身垂直方向。