專利名稱：臂架末端的運(yùn)動控制方法、裝置、系統(tǒng)和多節(jié)臂架車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，更具體地，涉及一種臂架末端的運(yùn)動控制方法、裝置、系統(tǒng)和多節(jié)臂架車輛。
背景技術(shù)：
在建筑業(yè)、高鐵等的蓬勃發(fā)展背景下，混凝土機(jī)械行業(yè)這幾年呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的發(fā)展，混凝土機(jī)械設(shè)備向著個性化、智能化方向發(fā)展，出現(xiàn)了泵車智能臂架的概念，以使得臂架操作更為實(shí)用及方便。具有臂架設(shè)備的各種施工車輛被廣泛使用。其中，常見的臂架設(shè)備具有相互連接的多節(jié)臂架，相鄰臂架之間連接設(shè)置有臂架油缸，該臂架油缸可驅(qū)動與該臂架油缸相連的兩個相鄰臂架繞該兩個相鄰臂架的連接軸旋轉(zhuǎn)一定的角度。同時，該臂架設(shè)備整體通過轉(zhuǎn)臺固定在機(jī)座上，臂架設(shè)備整體在轉(zhuǎn)臺的帶動下，可以繞垂直于水平面的豎軸進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)。這種臂架設(shè)備的典型應(yīng)用是作為施工設(shè)備，用于將物體從一個地點(diǎn)移動到另一個地點(diǎn)，以及將物體吊起。例如，應(yīng)用這種臂架設(shè)備進(jìn)行混凝土澆筑以及其他類似的工作。一種典型的具有臂架設(shè)備的施工車輛是混凝土泵車，這種車輛在需要混凝土澆筑的施工現(xiàn)場，按照操控要求進(jìn)行混凝土澆筑施工。當(dāng)臂架設(shè)備用于混凝土澆筑以及其他類似場合時，對其控制具有較高的要求，尤其是對其臂架末端的位置需要進(jìn)行準(zhǔn)確的控制?；诖?，相關(guān)人員提供了一種利用遙控的方法對臂架末端的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動速率進(jìn)行控制的方式，如

圖1所示的遙控器的結(jié)構(gòu)示意圖，操作員使用遙控器101上的操縱桿102分別對每節(jié)臂發(fā)出轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速率控制指令、對臂架轉(zhuǎn)臺發(fā)出旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速率控制指令，上述各運(yùn)動組合得到臂架末端的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動速率。相關(guān)技術(shù)中還提供了一種與上述遙控方法類似的臂架末端控制方式，該方式利用液壓閥的操作手柄代替遙控器發(fā)出上述控制指令，且控制結(jié)果與遙控器相同。為實(shí)現(xiàn)臂架末端按照期望的軌跡和速率運(yùn)動，操作員需要同時操作每節(jié)臂架的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動速率，并同時操作臂架轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的方向和速率。這需要操作員從已知的臂架末端運(yùn)動軌跡和速率解算出每節(jié)臂架的轉(zhuǎn)動方向及速率、臂架轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向及速率。這是一個復(fù)雜的運(yùn)算過程，對操作員技能、工作經(jīng)驗(yàn)和機(jī)敏反映程度要求較高。因此在實(shí)際操作過程中，操作員通常需要通過試錯的方法操作臂架，在試錯過程中經(jīng)常導(dǎo)致臂架末端運(yùn)動軌跡和速率的控制差錯，從而引起危險工況和混凝土浪費(fèi)問題，進(jìn)而導(dǎo)致了工作效率的低下。針對上述操作員利用試錯法分別操控每一節(jié)臂架和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)存在臂架末端運(yùn)動的控制錯誤和不穩(wěn)定的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種臂架末端的運(yùn)動控制方法、裝置、系統(tǒng)和多節(jié)臂架車輛，以提高臂架末端控制的有效性。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種臂架末端的運(yùn)動控制方法，應(yīng)用于多節(jié)臂架上，該方法包括:接收測量攝像裝置發(fā)送的光斑的位置坐標(biāo)和臂架末端在預(yù)先設(shè)定的軌跡所在平面上的投影坐標(biāo)；其中，測量攝像裝置設(shè)置在臂架末端的指定位置處；光斑為操作人員控制發(fā)光裝置在預(yù)先設(shè)定的軌跡或軌跡的延長線上形成的；根據(jù)光斑的位置坐標(biāo)和臂架末端的投影坐標(biāo)，確定光斑與臂架末端的距離和光斑相對于臂架末端的方位角；將上述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤光斑的時長得到的結(jié)果作為臂架末端的運(yùn)動速率；根據(jù)上述運(yùn)動速率和方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使臂架末端沿著軌跡運(yùn)動。優(yōu)選地，上述根據(jù)光斑的位置坐標(biāo)和臂架末端的投影坐標(biāo)，確定光斑與臂架末端的距離和光斑相對于臂架末端的方位角包括:計算光斑與臂架末端的距離
權(quán)利要求
1.一種臂架末端的運(yùn)動控制方法，應(yīng)用于多節(jié)臂架上，其特征在于，包括: 接收測量攝像裝置發(fā)送的光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端在預(yù)先設(shè)定的軌跡所在平面上的投影坐標(biāo)；其中，所述測量攝像裝置設(shè)置在所述臂架末端的指定位置處；所述光斑為操作人員控制發(fā)光裝置在預(yù)先設(shè)定的軌跡或所述軌跡的延長線上形成的； 根據(jù)所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端的投影坐標(biāo)，確定所述光斑與臂架末端的距離和所述光斑相對于所述臂架末端的方位角； 將所述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤所述光斑的時長得到的結(jié)果作為所述臂架末端的運(yùn)動速率； 根據(jù)所述運(yùn)動速率和所述方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使所述臂架末端沿著所述軌跡運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端的投影坐標(biāo)，確定所述光斑與臂架末端的距離和所述光斑相對于所述臂架末端的方位角包括: 計算所述光斑與臂架末端的距離
3.一種臂架末端的運(yùn)動控制裝置，應(yīng)用于多節(jié)臂架上，其特征在于，包括: 控制參數(shù)接收模塊，用于接收測量攝像裝置發(fā)送的光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端在預(yù)先設(shè)定的軌跡所在平面上的投影坐標(biāo)，其中，所述測量攝像裝置設(shè)置在所述臂架末端的指定位置處；所述光斑為操作人員控制發(fā)光裝置在預(yù)先設(shè)定的軌跡或所述軌跡的延長線上形成的； 控制參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述控制參數(shù)接收模塊接收的所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端的投影坐標(biāo)，確定所述光斑與臂架末端的距離和所述光斑相對于所述臂架末端的方位角； 運(yùn)動速率確定模塊，用于將所述控制參數(shù)確定模塊確定的所述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤所述光斑的時長得到的結(jié)果作為所述臂架末端的運(yùn)動速率； 臂架末端控制模塊，用于根據(jù)所述運(yùn)動速率確定模塊確定的所述運(yùn)動速率和所述控制參數(shù)確定模塊接收的所述方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使所述臂架末端沿著所述軌跡運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述控制參數(shù)確定模塊包括: 距離計算單元，用于計算所述光斑與臂架末端的距離i = -X2)2 +(I1-F2)2: 方位角計算單元，用于計算所述光斑相對于所述臂架末端的方位角
5.一種臂架末端的運(yùn)動控制系統(tǒng)，應(yīng)用于多節(jié)臂架上，其特征在于，包括: 發(fā)光裝置，用于接收操作人員的控制指示，在預(yù)先設(shè)定的軌跡或所述軌跡的延長線上形成光斑； 設(shè)置在多節(jié)臂架的臂架末端的指定位置處的測量攝像裝置，用于識別所述光斑，并確定所述光斑的位置坐標(biāo)；以及向控制器發(fā)送所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端在所述軌跡所在平面上的投影坐標(biāo)； 控制器，用于接收所述測量攝像裝置發(fā)送的所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端的投影坐標(biāo)，根據(jù)所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端的投影坐標(biāo)確定所述光斑與臂架末端的距離和所述光斑相對于所述臂架末端的方位角，將所述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤所述光斑的時長得到的結(jié)果作為所述臂架末端的運(yùn)動速率；根據(jù)所述運(yùn)動速率和所述方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使所述臂架末端沿著所述軌跡運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述臂架末端上的卡具，用于固定所述測量攝像裝置。
7.一種臂架末端的運(yùn)動控制系統(tǒng)，應(yīng)用于多節(jié)臂架上，其特征在于，包括: 發(fā)光裝置，用于接收操作人員的控制指示，在預(yù)先設(shè)定的軌跡或所述軌跡的延長線上形成光斑； 設(shè)置在多節(jié)臂架的臂架末端的指定位置處的測量攝像裝置，用于識別所述光斑，并確定所述光斑的位置坐標(biāo)；以及根據(jù)所述光斑的位置坐標(biāo)和所述臂架末端在所述軌跡所在平面上的投影坐標(biāo)，確定所述光斑與臂架末端的距離和所述光斑相對于所述臂架末端的方位角，并發(fā)送所述距離和所述方位角； 控制器，用于接收所述測量攝像裝置發(fā)送的所述距離和所述方位角，將所述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤所述光斑的時長得到的結(jié)果作為所述臂架末端的運(yùn)動速率；根據(jù)所述運(yùn)動速率和所述方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使所述臂架末端沿著所述軌跡運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述臂架末端上的卡具，用于固定所述測量攝像裝置。
9.一種多節(jié)臂架車輛，其特征在于，所述多節(jié)臂架車輛包括權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多節(jié)臂架車輛，其特征在于，所述多節(jié)臂架車輛為泵車。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種臂架末端的運(yùn)動控制方法、裝置、系統(tǒng)和多節(jié)臂架車輛。其中，該方法應(yīng)用于多節(jié)臂架上，包括:接收測量攝像裝置發(fā)送的光斑的位置坐標(biāo)和臂架末端在預(yù)先設(shè)定的軌跡所在平面上的投影坐標(biāo);其中，該光斑為操作人員控制發(fā)光裝置在預(yù)先設(shè)定的軌跡或軌跡的延長線上形成的;根據(jù)該位置坐標(biāo)和該投影坐標(biāo)確定該光斑與臂架末端的距離和該光斑相對于臂架末端的方位角;將上述距離除以預(yù)先設(shè)置的臂架末端跟蹤光斑的時長得到的結(jié)果作為臂架末端的運(yùn)動速率;根據(jù)該運(yùn)動速率和上述方位角控制各節(jié)臂架的旋轉(zhuǎn)速度和大臂的回轉(zhuǎn)速度，使臂架末端沿著軌跡運(yùn)動。本發(fā)明提高了設(shè)備的工作效率。
文檔編號E04G21/04GK103195251SQ20131010487
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者王岳宇, 羅建利 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司