CN108083188B - 臂架控制装置和方法、高空作业平台以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种臂架控制装置和方法、高空作业平台以及计算机可读存储介质。臂架控制装置包括：集成传感器，被配置为检测臂架的长度和角度；第一控制阀和第二控制阀，分别连接到变幅伸缩缸以控制所述变幅压缩缸；和控制器。控制器被配置为根据所述臂架的长度和角度，计算所述臂架的位姿；根据所述臂架的位姿，判断所述臂架是否处于安全区域；和在所述臂架未处于安全区域的情况下，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。所述集成传感器、所述第一控制阀和第二控制阀、所述控制器通过总线相连。本公开能够在发生故障时保证臂架处于安全状态，从而避免发生倾翻。

Description

臂架控制装置和方法、高空作业平台以及计算机可读存储 介质

技术领域

本公开涉及安全控制技术，尤其涉及一种臂架控制装置和方法、高空作业平台以及计算机可读存储介质。

背景技术

高空作业平台是用来运送人员、工具和材料到指定位置作业的设备。高空作业平台应用范围极广，已被应用于电力、消防、交通、建筑物外墙装潢与清洗、园林维护、通讯设备维护和维修等多种行业和场所。

由于高空作业平台是用来载人高空作业的，所以必须满足载人高空作业的“高安全性”要求。根据EN280高空作业平台标准的要求，高空作业平台的安全性能等级为PLd，即其每小时危险失效率在10^-7到3×10^-6之间，所以对***的可靠性要求很高。

发明内容

发明人经研究发现：高空作业平台的臂架的位姿必须保持在安全区域内才能避免发生倾翻的危险，并且采取冗余控制能够保证达到PLd安全性能等级的高可靠性。基于此，本公开提出了一种具有高可靠性的安全控制方案。

根据本公开的一些实施例，提供了一种臂架控制装置，包括：集成传感器，被配置为检测臂架的长度和角度；第一控制阀和第二控制阀，分别连接到变幅压缩缸以控制所述变幅压缩缸；和控制器。控制器被配置为：根据所述臂架的长度和角度，计算所述臂架的位姿；根据所述臂架的位姿，判断所述臂架是否处于安全区域；和在所述臂架未处于安全区域的情况下，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。所述集成传感器、所述第一控制阀和第二控制阀、所述控制器通过总线相连。

可选地，所述集成传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个被配置为：检测自身是否存在故障，并向所述控制器发送状态信息。

可选地，所述控制器还被配置为：在所述集成传感器出现故障时，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。

可选地，所述控制器还被配置为：在所述第一控制阀和第二控制阀中的一个出现故障时，通过所述第一控制阀和第二控制阀中的另一个使所述变幅压缩缸停止。

可选地，所述第一控制阀是换向阀，所述第二控制阀是卸荷阀。

根据本公开的另一些实施例，提供了一种臂架控制方法，包括：读取集成传感器检测的臂架的长度和角度；根据所述臂架的长度和角度，计算所述臂架的位姿；根据所述臂架的位姿，判断所述臂架是否处于安全区域；在所述臂架处于安全区域的情况下，继续执行所述读取、计算和判断的步骤，而在所述臂架未处于安全区域的情况下，通过第一控制阀或第二控制阀使变幅压缩缸停止。

可选地，所述集成传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个被配置为：检测自身是否存在故障，并向所述控制器发送状态信息。

可选地，所述臂架控制方法还包括：在所述集成传感器出现故障时，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。

可选地，所述臂架控制方法还包括：在所述第一控制阀和第二控制阀中的一个出现故障时，通过所述第一控制阀和第二控制阀中的另一个使所述变幅压缩缸停止。

根据本公开的又一些实施例，提供了一种臂架控制装置，包括：存储器；和耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器装置中的指令，执行如前述任一实施例所述的臂架控制方法。

根据本公开的再一些实施例，提供了一种高空作业平台，包括如前述任一实施例所述的臂架控制装置。

根据本公开的还一些实施例，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一实施例所述的臂架控制方法。

在上述实施例中，一方面，在臂架超出安全区域时使用冗余控制来停止臂架运动，从而满足安全控制的高可靠性要求；另一方面，采用集成传感器能够降低装配难度。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出根据本公开的臂架控制装置的一些实施例的结构示意图；

图2示出根据本公开的臂架控制方法的一些实施例的流程图；

图3示出根据本公开的臂架控制方法的另一些实施例的流程图；和

图4示出根据本公开的臂架控制装置的另一些实施例的框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人发现：相关臂架位姿检测装置和方法主要是获取臂架的位姿状态信息，大多数情况下都未将此信息应用于臂架的安全控制中，导致臂架位姿检测***的可靠性低，不符合臂架位姿安全控制***的高可靠性要求。

发明人还发现：安全控制***的可靠性可以采用冗余结构提高，但是，不恰当的冗余结构易造成电气***数量增多，从而占用体积大，线路变得复杂，经济成本增加。

基于以上，本公开提供了结构简单且可靠性高的臂架控制装置。

图1示出根据本公开的臂架控制装置的一些实施例的结构示意图。

如图1所示，臂架控制装置包括通过总线100相连的集成传感器110、控制器120、以及第一控制阀131和第二控制阀132。

集成传感器110被配置为检测臂架的长度和角度。在一些实施例中，集成传感器110安装于所检测的伸缩臂架上，集成了长度传感器和角度传感器。集成传感器110能够同时检测伸缩臂架的长度和变幅角度，相比于分别安装的分离的长度传感器和角度传感器，降低了***的装配难度。

在一些实施例中，集成传感器110还被配置为检测自身的工作状态，具有检测自身是否存在故障的诊断功能。例如，集成传感器110可以集成有微处理器，微处理器可以通过传感器的信息进行故障诊断。例如，微处理器可以通过读取传感器信息，跟已知故障状态进行比较，进而判断故障状态。

集成传感器110通过总线100连接到控制器120，集成传感器110和控制器120都支持同一种安全总线协议，安全性能等级都不小于PLd。集成传感器110通过总线100将实时或定期检测到的臂架的变幅角度和长度等安全信息传送给控制器120。在一些实施例中，集成传感器110还实时或定期地向控制器120发送自身是正常还是故障的状态信息。例如，如果集成传感器110检测结果显示一切正常、处于安全状态，则向控制器120发送处于安全状态的状态信息。如果集成传感器110检测到自身存在故障时则向控制器120发送处于故障的状态信息。

控制器120被配置为：根据集成传感器110所检测的臂架的长度和角度，计算臂架的位姿；根据臂架的位姿，判断臂架是否处于安全区域；并且在臂架未处于安全区域的情况下，通过第一控制阀131或第二控制阀132将整个***切换至安全状态。在一些实施例中，控制器120可安装于平台控制箱内。

第一控制阀131和第二控制阀132分别连接到变幅压缩缸140以控制变幅压缩缸。在一些实施例中，第一控制阀和第二控制阀可以是不同种类的控制阀。例如，第一控制阀131为换向阀，而第二控制阀为卸荷阀。应当明白，第一和第二是可互换的概念。变幅压缩缸140例如为液压缸。在一些实施例中，换向阀和卸荷阀分别通过管路(例如液压油路)连接到液压缸，并对液压缸进行控制。例如，换向阀(例如三位四通阀)可以通过改变阀芯位置来改变油路方向。

在判断臂架未处于安全区域的情况下，或者在传感器存在故障的情况下，控制器120通过第一控制阀131或第二控制阀132使变幅压缩缸140停止。例如，控制器向第二控制阀发出指令，第二控制阀根据指示切断液压缸的油路，使液压缸停止。即，控制器通过切断能量源使***处于安全状态。

在一些实施例中，第一控制阀131和第二控制阀132也被配置为检测自身的工作状态，也具有检测自身是否存在故障的诊断功能。例如，控制阀可以集成有微处理器，而微处理器可以通过传感器的信息进行控制阀的故障诊断。例如，作为控制阀的一种，换向阀的阀芯位置可以通过位置传感器检测得到。微处理器比较所检测的阀芯位置和阀芯设定位置，如果存在偏差则判断换向阀发生故障。

第一控制阀131和第二控制阀132也通过总线100连接到控制器120。在一些实施例中，第一控制阀131和第二控制阀132通过总线100实时或定期地向控制器120发送自身是正常还是故障的状态信息。例如，如果控制阀检测结果显示一切正常、处于安全状态，则向控制器120发送处于安全状态的状态信息。如果控制阀检测到自身存在故障时则向控制器120发送处于故障的状态信息。

在一些实施例中，在第一控制阀存在故障时，控制器可以通过第二控制阀来控制变幅压缩缸。反之，在第二控制阀存在故障时，控制器可以通过第一控制阀来控制变幅压缩缸。第一控制阀和第二控制阀既可以是不同种类的控制阀，也可以是相同种类的多个控制阀。由于两个控制阀同时存在故障的概率较低，所以在仅使用两个(相同或不同种类的)控制阀来实现对变幅压缩缸的冗余控制就已经足够可靠的情况下，可以仅使用两个控制阀，从而可以简化线路。当然，根据需要，也可以采用多于两个或两类控制阀。

在上述实施例中，控制器通过总线分别与集成传感器和多个控制阀连接，根据读取的数据来判断***的安全状态，并且能够实时发送控制指令，形成对变幅压缩缸的冗余控制，从而达到PLd安全性能等级的高可靠性。并且，控制器使用总线控制各元件能够简化***的线路，进而降低了成本。

在一些实施例中，由于集成传感器和多个总线控制阀都支持安全总线协议，并且具有故障诊断功能。这样的自我诊断功能使得不再需要连接额外的信息处理装置，简化了电路，降低了线路的复杂性，并且还进一步提高了***的安全性。

图2示出根据本公开的臂架控制方法的一些实施例的流程图。

如图2所示，臂架控制方法包括：步骤S210，读取集成传感器的数据；步骤S220，计算臂架位姿；步骤S230，判断臂架是否处于安全区域；步骤S240，在臂架未处于安全区域的情况下，使变幅压缩缸停止。

在步骤S210中，控制器读取集成传感器检测的臂架的长度和角度。例如，集成传感器实时检测臂架的长度和角度，并传送给控制器，而控制器实时读取来自集成传感器的检测数据。

在步骤S220中，控制器根据臂架的长度和角度，计算臂架的位姿

在步骤230中，控制器根据臂架的位姿，判断臂架是否处于安全区域。如果结果为是，即在臂架处于安全区域的情况下，则返回步骤S220，控制器继续读取集成传感器传送的数据。如果结果为否，即在臂架未处于安全区域的情况下，进入步骤S240，控制器通过第一控制阀或第二控制阀使变幅压缩缸停止。

图3示出根据本公开的臂架控制方法的另一些实施例的流程图。

图3与图2所示臂架控制方法的不同主要在于还包括了步骤S301-S304。下面将结合图3详细描述步骤S301-S304。

在步骤S301中，控制器读取传感器传送的状态信息。接下来在步骤S302中，控制器根据读取的传感器的状态信息来判断传感器是否存在故障。如果判断结果为是，则进入步骤S340，使变幅压缩缸停止。如果判断结果为否，则进入步骤S303。

在步骤S303中，控制器读取第一控制阀和第二控制阀的状态信息。接下来在步骤S304中，控制器根据读取的第一控制阀和第二控制阀的状态信息判断第一控制阀和第二控制阀是否存在故障。如果判断结果为是，即在任何一个控制阀存在故障的情况下，都进入步骤S340，使变幅压缩缸停止。如果第一控制阀存在故障，则控制器可以通过第二控制阀来使变幅压缩缸停止；而如果第二控制阀存在故障，则控制器可以通过第一控制阀来使变幅压缩缸停止。

如前所述，第一控制阀和第二控制阀可以是不同种类的控制阀，也可以是相同种类的多个控制阀。由于两个控制阀同时存在故障的概率较低，所以在仅使用两个(相同或不同种类的)控制阀来实现对变幅压缩缸的冗余控制就已经足够可靠的情况下，可以仅使用两个控制阀，从而可以简化控制。当然，根据需要，也可以采用多于两个或两类控制阀。

如果在步骤S304中的判断结果都为否，即控制阀都处于安全状态，则进入步骤S310。步骤S310-S340与图2所示的臂架控制方法中步骤S210-S240类似，区别仅在于在判断臂架处于安全区域之后的处理，图3的方法是返回到读取状态信息而图2的方法是返回到读取传感器数据，类似之处不再赘述。

图4示出本公开的臂架控制装置的又一些实施例的结构框图。

如图4所示，臂架控制装置包括：存储器41以及耦接至该存储器41的处理器42，处理器42被配置为基于存储在存储器41中的指令，执行本公开中任意一些实施例中的臂架控制方法。

存储器41例如可以包括***存储器、固定非易失性存储介质等。***存储器例如存储有操作***、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据库以及其他程序等。

本公开还提供了一种高空作业平台，包括了上述任一实施例中的臂架控制装置。

本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

至此，已经详细描述了根据本公开的臂架控制方法、装置和计算机可读存储介质。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种臂架控制装置，包括：

集成传感器，被配置为检测臂架的长度和角度；

第一控制阀和第二控制阀，分别通过液压油路连接到变幅压缩缸以控制所述变幅压缩缸；和

控制器，被配置为根据所述臂架的长度和角度，计算所述臂架的位姿，

根据所述臂架的位姿，判断所述臂架是否处于安全区域，和

在所述臂架未处于安全区域的情况下，向所述第一控制阀或所述第二控制阀发出指令，所述指令用于指示所述第一控制阀或第二控制阀切断连接到所述变幅压缩缸的液压油路，以使所述变幅压缩缸停止；

其中，所述集成传感器、所述第一控制阀和第二控制阀、所述控制器通过总线相连，以及，所述集成传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个被配置为：检测自身是否存在故障，并向所述控制器发送状态信息；

所述控制器还被配置为：在所述集成传感器出现故障时，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。

2.根据权利要求1所述的臂架控制装置，其中，所述控制器还被配置为：在所述第一控制阀和第二控制阀中的一个出现故障时，通过所述第一控制阀和第二控制阀中的另一个使所述变幅压缩缸停止。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的臂架控制装置，其中，所述第一控制阀是换向阀，所述第二控制阀是卸荷阀。

4.一种臂架控制方法，包括：

读取集成传感器检测的臂架的长度和角度；

根据所述臂架的长度和角度，计算所述臂架的位姿；

根据所述臂架的位姿，判断所述臂架是否处于安全区域；

在所述臂架处于安全区域的情况下，继续执行所述读取、计算和判断的步骤，

在所述臂架未处于安全区域的情况下，向第一控制阀或第二控制阀发出指令，所述第一控制阀和第二控制阀分别通过液压油路连接到变幅压缩缸，所述指令用于指示第一控制阀或第二控制阀切断连接到所述变幅压缩缸的液压油路，以使变幅压缩缸停止；

其中，所述集成传感器、所述第一控制阀和第二控制阀、控制器通过总线相连，以及，所述集成传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个被配置为：检测自身是否存在故障，并向所述控制器发送状态信息；

所述臂架控制方法还包括：在所述集成传感器出现故障时，通过所述第一控制阀或第二控制阀使所述变幅压缩缸停止。

5.根据权利要求4所述的臂架控制方法，还包括：在所述第一控制阀和第二控制阀中的一个出现故障时，通过所述第一控制阀和第二控制阀中的另一个使所述变幅压缩缸停止。

6.一种臂架控制装置，包括：

存储器；和

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器装置中的指令，执行如权利要求4-5中任一项所述的臂架控制方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求4-5中任一项所述的臂架控制方法。

8.一种高空作业平台，包括权利要求1-3和6中任一项所述的臂架控制装置。