CN102360228B - 一种臂架动作控制***及混凝土泵车 - Google Patents

一种臂架动作控制***及混凝土泵车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混凝土泵车臂架控制技术领域，公开了一种臂架动作控制***，包括不少于两组的臂架组，每组臂架组包括至少两个相邻的臂节，所述臂架组的最后一节臂节的末端为该臂架组的臂架组末端，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作。这种臂架动作控制***，在对臂架***的臂架末端进行控制操作时，可单独对每组臂架组进行单独规划，每组臂架组的臂节数量较少，规划算法较为简单，可较为简单地实现对具有多节臂节的臂架***的臂架末端的控制。本发明还公开了一种具有上述臂架动作控制***的混凝土泵车。

Description

一种臂架动作控制***及混凝土泵车
技术领域
本发明涉及混凝土泵车臂架控制技术领域，尤其涉及一种臂架动作控制***。本发明还涉及一种具有上述臂架动作控制***的混凝土泵车。
背景技术
混凝土泵车是一种常见的建筑施工设备，其通常包括泵车底盘、泵送机构、臂架***。
其中，臂架***通常包括固定台1、多节臂节2、伸缩油缸3、连杆机构4，如图1所示，以具有5节臂节的臂架***为例，各臂节的首尾端依次铰接，第一节臂节的首端与固定台1铰接，最后一节臂节的末端形成臂架***的臂架末端5，混凝土泵车在施工过程中，臂架末端5对准施工区域，对施工区域进行混凝土浇注操作；每节臂节通过伸缩油缸3驱动旋转，伸缩油缸3伸缩时，伸缩油缸3推动与臂节连接的连杆机构，连杆机构推动臂节旋转，每节臂节可在图1所示平面内绕其首端的铰接点旋转，实现臂节的展开和收拢。
现有技术中，通常操作手通过臂架操作遥控器对臂架***的臂架末端的位置进行调节，以5节的臂架***为例，操作手通过臂架操作遥控器的5个手柄，对每节臂节的动作单独进行控制，比如第一个手柄控制第一节臂节的伸缩油缸的伸缩，从而控制第一节臂节的展开和收拢，第二个手柄控制第二节臂节的伸缩油缸的伸缩，从而控制第二节臂节的展开和收拢，依次类推。
这种臂架***调节方法存在以下问题，以下以图2为例进行说明，图2为图1中臂架***第二节臂节动作时的结构示意图。
如图2所示，当臂架操作遥控器控制第二节臂节变化θ角度时，第二节臂架的末端动作d的距离，而臂架末端（即第五节臂架的末端）将会大幅度移动，这就是所谓的“放大”作用，这种“放大”作用导致操作手很难做到对臂架末端的精确调节，如要实现臂架末端进行精确调节，还需同时对其余臂节进行相应位移量的调整，其余臂节的位移量不易确定，臂架末端的平稳移动和精确定位难度较大；操作手需要进行多次操作，劳动强度大，易疲劳。
为了解决上述技术问题，随着臂架技术发展，现有技术中出现了一种臂架末端定位技术（又称为智能臂架技术），其在给定泵车臂架末端位置的情况下，机器自动规划每节臂节的姿态，也就是说，操作手只需通过遥控器给出臂架末端的x、y、z方向的移动速度指令，臂架***每节臂节的姿态就会自动调节，使得臂架末端按照x、y、z方向的速度去运动，这种技术使得混凝土泵车在施工时对臂架的操控更加灵活、更加简单、更加直观形象，大大降低了操作手的劳动强度。
这种臂架末端定位技术，臂架的规划存在不确定性，控制算法复杂，其仅适用于臂节数量较少的臂架***的控制，对于臂架数量较多的臂架***，随着臂节数量的增加，其控制复杂程度越来越高，算法越来越复杂，从而使得这种臂架末端定位技术很难应用在臂架数量较多的臂架***中。
因此，如何降低算法难度、较为简单地实现对具有多节臂节的臂架***的臂架末端的控制，成为领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种臂架动作控制***，该臂架动作控制***，可降低算法难度、较为简单地实现对具有多节臂节的臂架***的臂架末端的控制。
本发明第二个目的是提供一种具有上述臂架动作控制***的混凝土泵车。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了一种臂架动作控制***，包括不少于两组的臂架组，每组臂架组包括至少两个相邻的臂节，所述臂架组的最后一节臂节的末端为该臂架组的臂架组末端，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作；还包括主控制器，所述主控制器接收所述臂架组的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂架组的下一组臂架组的动作指令信号，则控制所述下一组臂架组的姿态与在先姿态始终保持一致。
优选的，所述臂架动作控制子***包括子控制器、子臂节动作信号发射器，所述子臂节动作信号发射器，所述子臂节动作信号发射器的信号发出端与所述子控制器的臂节动作信号接收端连接，所述子控制器的控制信号发出端与所述臂架组的相应臂节的伸缩油缸的控制端连接。
优选的，所述子控制器接收所述臂架组中臂节所对应的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂节的下一节臂节的动作指令信号，则控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。
优选的，还包括子姿态检测装置，所述子姿态检测装置实时检测所述臂架组中臂节的下一节臂节的姿态；所述子控制器根据所述子姿态检测装置所检测所述下一节臂节的姿态，控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。
优选的，所述子姿态检测装置为用于检测所述下一节臂节与水平面夹角的倾角传感器，所述倾角传感器的夹角信号输出端与所述子控制器的姿态信号接收端连接。
优选的，所述子臂节动作信号发射器为臂节操作遥控器。
优选的，还包括臂节操作遥控器，所述臂节操作遥控器包括不少于两个的万向手柄，每个万向手柄对应于一组臂架组。
本发明提供的臂架动作控制***，将臂架***的所有臂节分成不少于两组的臂架组，每组臂架组包括至少两个相邻的臂节，所述臂架组的最后一节臂节的末端为该臂架组的臂架组末端，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作。
这种臂架动作控制***，将臂架***的所有臂节分成不少于两组的臂架组，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作。在对臂架***的臂架末端进行控制操作时，可单独对每组臂架组进行单独规划，每组臂架组的臂节数量较少，规划算法较为简单，可较为简单地实现对具有多节臂节的臂架***的臂架末端的控制。
臂架***的臂架末端需要在小范围施工区域内施工时，只需动作靠近臂架末端的臂架组，即可完成小范围施工区域内的直线平铺等臂架动作；当小范围施工区域施工完成后，再动作靠近固定台的臂架组，便可将臂架***移动到另一处新的场地，再动作靠近臂架末端的臂架组完成小范围施工区域的施工。因为小范围作业时，只需要动作靠近臂架末端的臂架组，控制灵活，能耗小；当需要大范围转移时，则动作靠近固定台的臂架组，因此，这种臂架动作操作方法，施工效率较高，能耗较低。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了一种具有上述臂架动作控制***的混凝土泵车，由于上述的臂架动作控制***具有上述技术效果，具有该臂架动作控制***的混凝土泵车也应具备相应的技术效果。
附图说明
图1为一种典型的臂架***的结构示意图；
图2为图1中臂架***第二节臂节动作时的结构示意图；
图3为本发明所提供的臂架动作控制***的一种具体实施方式的原理框图；
图4为图3中臂节操作遥控器的一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明所提供的臂架动作控制***的工作原理示意图；
其中，图1-图5中：
固定台1、臂节2、第一节臂节21、第二节臂节22、第三节臂节23、第四节臂节24、第五节臂节25、伸缩油缸3、连杆机构4、臂架末端5；
主控制器10、第一子控制器101、第二子控制器102、第一子臂节动作信号发射器111、第二子臂节动作信号发射器112、第一臂架组121、第二臂架组122。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参看图3、图5，图3为本发明所提供的臂架动作控制***的一种具体实施方式的原理框图，图5为本发明所提供的臂架动作控制***的工作原理示意图。
如图3所示，本发明提供的臂架动作控制***，包括不少于两组的臂架组，每组臂架组包括至少两个相邻的臂节，所述臂架组的最后一节臂节的末端为该臂架组的臂架组末端，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作。
如图5所示，以具有五节臂节的臂架***为例，可以将第一节臂节21、第二节臂节22设定为第一臂架组121，将第三节臂节23、第四节臂节24、第五节臂节25设定为第二臂架组122，第一臂架组121采用第一臂架动作控制子***来控制，第二臂架组122采用第二臂架动作控制子***来控制。
进一步的方案中，所述第一臂架动作控制子***包括第一子控制器101、第一子臂节动作信号发射器111，所述第一子臂节动作信号发射器111，所述第一子臂节动作信号发射器111的信号发出端与所述第一子控制器101的臂节动作信号接收端连接，所述第一子控制器101的控制信号发出端与所述第一臂架组121的相应臂节的伸缩油缸的控制端连接。
所述第二臂架动作控制子***包括第二子控制器102、第二子臂节动作信号发射器112，所述第二子臂节动作信号发射器112，所述第二子臂节动作信号发射器112的信号发出端与所述第二子控制器102的臂节动作信号接收端连接，所述第二子控制器102的控制信号发出端与所述第二臂架组122的相应臂节的伸缩油缸的控制端连接。
这种臂架动作控制***，将臂架***的所有臂节分成不少于两组的臂架组，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作。在对臂架***的臂架末端进行控制操作时，可单独对每组臂架组进行单独规划，每组臂架组的臂节数量较少，规划算法较为简单，可较为简单地实现对具有多节臂节的臂架***的臂架末端的控制。
如图5所示，具有阴影的区域为小范围施工区域，臂架***的臂架末端需要在小范围施工区域内施工时，只需动作靠近臂架末端的第二臂架组122，即可完成小范围施工区域内的直线平铺等臂架动作；当小范围施工区域施工完成后，再动作靠近固定台的第一臂架组121，便可将臂架***移动到另一处新的场地，再动作靠近臂架末端的第二臂架组122完成小范围施工区域的施工。因为小范围作业时，只需要动作靠近臂架末端的第二臂架组122，控制灵活，能耗小；当需要大范围转移时，则动作靠近固定台的第一臂架组121，因此，这种臂架动作操作方法，施工效率较高，能耗较低。
具体的方案中，所述子臂节动作信号发射器为子臂节操作遥控器。进一步的方案中，子臂节操作遥控器可以包括第一子臂节操作遥控器、第二子臂节操作遥控器，通过第一子臂节操作遥控器、第二子臂节操作遥控器分别向第一子控制器101、第二子控制器102发出需要调整的臂节的臂节动作指令。
优选方案中，所述子控制器接收所述臂架组中臂节所对应的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂节的下一节臂节的动作指令信号，则控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。在先姿态是指臂架***在调整前，也即在接收臂节动作指令前，所述下一节臂节与水平方向的夹角。
混凝土泵车在施工过程中，需要单独调臂架组中的一节臂节或多节臂节时，需要调节的臂节接收到臂节动作指令后可直接进行展开或收拢动作，同时若该臂节的下一节臂节为不需要调节的臂节时，该下一节臂节的姿态始终与在先姿态始终保持一致。
这样，若需要调节的臂架运动角度为θ、运动线位移为d，则臂架末端的运动线位移也为d，臂架末端的所改变的角度、线位移与所调整的臂节的改变角度、线位移相同，不会“放大”对臂架末端的角度、线位移，仅通过调节一节或多节臂节，便可实现臂架末端的平稳一定和精确调节，操作手不需多次操作，劳动强度较小。
具体的方案中，还包括子姿态检测装置，所述子姿态检测装置实时检测所述臂架组中臂节的下一节臂节的姿态；所述控制器根据所述子姿态检测装置所检测所述下一节臂节的姿态，控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。
优选的方案中，所述姿态检测装置为用于检测所述下一节臂节与水平面夹角的倾角传感器，所述倾角传感器的夹角信号输出端与所述控制器的姿态信号接收端连接。
优选方案中，还包括主控制器10，所述主控制器10接收所述臂架组的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂架组的下一组臂架组的动作指令信号，则控制所述下一组臂架组的姿态与在先姿态始终保持一致。
在先姿态是指臂架***在调整前，也即在接收臂节动作指令前，所述下一组臂架组与水平方向的夹角。
混凝土泵车在施工过程中，需要单独调整臂架***的一组臂架组时，需要调节的臂架组接收到臂节动作指令后可直接进行展开或收拢动作，同时若该臂架组的下一组臂架组为不需要调节的臂节时，该下一组臂架组的姿态始终与在先姿态始终保持一致。
这样，若需要调节的臂架组的臂架组末端运动角度为θ、运动线位移为d，则臂架末端的运动线位移也为d，臂架末端的所改变的角度、线位移与所调整的臂节的改变角度、线位移相同不会“放大”对臂架末端的角度、线位移，仅通过调节一组或多组臂架组，便可实现臂架末端的平稳移动和精确调节，操作手不需多次操作，劳动强度较小。
优选方案中，可通过一个臂节操作遥控器遥控操作两组或多组臂架组，所述臂节操作遥控器包括不少于两个的万向手柄，每个万向手柄对应于一组臂架组。具体的方案中，如图4所示，该臂节操作遥控器，包括第一万向手柄31、第二万向手柄32，第一万向手柄31、第二万向手柄32分别对应于第一臂架组121、第二臂架组122。
上述实施例中，将第一节臂节21、第二节臂节22设定为第一臂架组121，第三节臂节23、第四节臂节24、第五节臂节25设定为第二臂架组122，本发明并不局限于此，还可以将第一节臂节21、第二节臂节22、第三节臂节23设定为第一臂架组121，第四节臂节24、第五节臂节25设定为第二臂架组122，以上方案均应在本发明的保护范围内。
上述实施例以具有五节臂节的臂架***为例，对本发明所提供的臂架动作控制***进行了介绍，可以理解，臂架***的臂节数量不局限于五节，臂节数量可以为四节、六节或更多节。
上述实施例中，将臂架***分成两组臂架组，本发明并不局限于此，根据臂架***的臂节数，还可将臂架***分成三组或多组进行分别控制。
本发明还提供了一种具有上述臂架动作控制***的混凝土泵车，由于上述的臂架动作控制***具有上述技术效果，具有该臂架动作控制***的混凝土泵车也应具备相应的技术效果，在此不再做详细介绍。
以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种臂架动作控制***，其特征在于，包括不少于两组的臂架组，每组臂架组包括至少两个相邻的臂节，所述臂架组的最后一节臂节的末端为该臂架组的臂架组末端，每组臂架组分别采用独立的臂架动作控制子***控制所述臂架组末端进行动作；还包括主控制器，所述主控制器接收所述臂架组的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂架组的下一组臂架组的动作指令信号，则控制所述下一组臂架组的姿态与在先姿态始终保持一致。
2.根据权利要求1所述的臂架动作控制***，其特征在于，所述臂架动作控制子***包括子控制器、子臂节动作信号发射器，所述子臂节动作信号发射器，所述子臂节动作信号发射器的信号发出端与所述子控制器的臂节动作信号接收端连接，所述子控制器的控制信号发出端与所述臂架组的相应臂节的伸缩油缸的控制端连接。
3.根据权利要求2所述的臂架动作控制***，其特征在于，所述子控制器接收所述臂架组中臂节所对应的臂节动作指令信号后，若未接收到该臂节的下一节臂节的动作指令信号，则控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。
4.根据权利要求3所述的臂架动作控制***，其特征在于，还包括子姿态检测装置，所述子姿态检测装置实时检测所述臂架组中臂节的下一节臂节的姿态；所述子控制器根据所述子姿态检测装置所检测所述下一节臂节的姿态，控制所述下一节臂节的姿态与在先姿态始终保持一致。
5.根据权利要求4所述的臂架动作控制***，其特征在于，所述子姿态检测装置为用于检测所述下一节臂节与水平面夹角的倾角传感器，所述倾角传感器的夹角信号输出端与所述子控制器的姿态信号接收端连接。
6.根据权利要求2所述的臂架动作控制***，其特征在于，所述子臂节动作信号发射器为臂节操作遥控器。
7.根据权利要求1所述的臂架动作控制***，其特征在于，还包括臂节操作遥控器，所述臂节操作遥控器包括不少于两个的万向手柄，每个万向手柄对应于一组臂架组。
8.一种混凝土泵车，其特征在于，该混凝土泵车具有权利要求1-7任一项所述的臂架动作控制***。
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