CN112723264A - 用于高空作业平台的控制***、方法及高空作业平台 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于高空作业平台的控制***，属于机械控制技术领域。所述高空作业平台的部件包括底盘、转台、臂架、工作平台，其中所述臂架包括折叠臂、伸缩臂和飞臂，所述***包括：传感器，用于探测障碍物距离、检测所述工作平台的移动速度，以及检测所述部件的运动状态信息；控制器，用于：根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。该***在检测到障碍物的过程中对高空作业平台移动速度进行限制，使高空作业平台移动速度变化更为平缓，提高操作员的操作舒适度。

Description

用于高空作业平台的控制***、方法及高空作业平台

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，具体地涉及一种用于高空作业平台的控制***、方法及高空作业平台。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们对安全的需求日益增大，相应的用于高空作业平台的防碰撞技术也发展得越来越全面。现有技术手段可通过在高空作业平台安装超声波雷达或者红外线传感器，探测物体并提前预警或自动切断设备动作，能够防止因操作员注意不周导致的碰撞事故。

现有防碰撞***存在以下缺陷：一方面，其多适用于平面运动，难以处理高空作业平台复杂的空间运动；另一方面，其多适用于较为简单的行驶、转向动作，不适用于拥有多种动作方式的高空作业平台；并且，现有***触发报警的频率较低，一般通过急停来避免发生碰撞；高空作业平台在正常工作时，经常会有接近物体的工况，而简单的急停或者粗暴的区间减速会使得操作员的操作舒适度极低。

针对上述缺陷，亟需一种能适应复杂空间运动并保障高空作业平台操作舒适度的防碰撞控制***。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于高空作业平台的控制***，该***可在遇到障碍物时使高空作业平台移动速度变化更为平缓，提高操作员的操作舒适度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于高空作业平台的控制***，所述高空作业平台的部件包括底盘、转台、臂架、工作平台，其中所述臂架包括折叠臂、伸缩臂和飞臂，所述***包括：传感器，用于探测障碍物距离、检测所述工作平台的移动速度，以及检测所述部件的运动状态信息；控制器，用于：根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

可选的，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅；所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。

可选的，所述根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数，包括：根据所述工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度和所述工作平台的移动速度，确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度和所述工作平台的移动速度，确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度和所述工作平台的移动速度，确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数。

可选的，所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。

可选的，所述***还包括：执行机构，用于根据所述控制器的控制指令对所述部件的动作进行控制，包括电磁阀、电机。

可选的，所述传感器包括测距传感器、速度传感器和姿态传感器，所述测距传感器选自超声波雷达、激光雷达、红外传感器和图像识别装置中的至少一种，用于探测障碍物距离；所述姿态传感器包括角度传感器和长度传感器。

另一方面，本发明提供一种高空作业平台，包括上述任意一项所述的用于高空作业平台的控制***。

另一方面，本发明提供一种用于高空作业平台的控制方法，所述高空作业平台的部件包括底盘、转台、臂架、工作平台，其中所述臂架包括折叠臂、伸缩臂和飞臂，所述方法包括：获取障碍物距离、所述工作平台的移动速度，以及所述部件的运动状态信息；根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

可选的，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅；所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。

可选的，所述根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数，包括：根据所述工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度和所述工作平台的移动速度，确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度和所述工作平台的移动速度，确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数；根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度和所述工作平台的移动速度，确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数。

可选的，所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。

通过上述技术方案，所述用于高空作业平台的控制***通过将部件动作对工作平台移动速度的影响系数与工作平台移动速度、障碍物距离进行综合分析，在检测到障碍物的过程中对高空作业平台移动速度进行限制，使高空作业平台移动速度变化更为平缓，提高操作员的操作舒适度。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的自行走臂式高空作业平台结构图；

图2是本发明一实施例提供的用于高空作业平台的控制***结构框图；

图3是本发明一实施例提供的用于高空作业平台的控制方法流程图。

附图标记说明

1-底盘2-转台3-折叠臂4-伸缩臂5-飞臂6-工作平台

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明提供一种用于高空作业平台的控制***，其可适用于自行走臂式高空作业平台。图1示出的是自行走臂式高空作业平台，该高空作业平台的部件包括底盘1、转台2、折叠臂3、伸缩臂4、飞臂5以及工作平台6，其中折叠臂3、伸缩臂4、飞臂5都属于臂架，且伸缩臂4的臂长可变化。

如图2所示，所述用于高空作业平台的控制***包括传感器和控制器。

所述传感器，用于探测障碍物距离、检测所述工作平台的移动速度，以及检测所述部件的运动状态信息。

其中，所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。故所述传感器进一步包括测距传感器、速度传感器和姿态传感器。所述测距传感器选自超声波雷达、激光雷达、红外传感器和图像识别装置中的至少一种，用于探测障碍物距离。所述速度传感器用于检测工作平台的移动速度以及底盘行走速度。所述姿态传感器包括角度传感器和长度传感器，其中角度传感器可选择与角度编码器配合使用，用于检测各部件角度变幅和角度回转动作的角度和角速度，以及底盘倾斜角度。长度传感器用于检测各臂架长度和伸缩臂长度变幅速度。当然，部分运动状态信息也可采用其他方式获得，如底盘行走速度可通过采集底盘轮胎角速度和轮胎半径获得。

所述控制器，用于：根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；以及，根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

其中，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅。

在一些优选的实施例中，为方便计算，可将所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，则所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。举例来说，将工作平台移动速度分解为上、下、左、右、前、后六个方向的分速度，单个方向上各部件动作使工作平台产生移动速度分速度，各分速度之和即为工作平台在该方向上的移动速度，于是定义部件动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值为部件动作对所述工作平台移动速度的影响系数。

例如，当部件动作为臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅时，通过计算获得：在前向方向上，臂架角度变幅对应的影响系数为0.6，伸缩臂长度变幅对应的影响系数为0.4。

除工作平台角度回转外，其他部件动作包括臂架动作、转台角度回转以及底盘行走，相对于工作平台均为外部的部件动作，计算影响系数主要考虑外部部件动作对工作平台移动速度的影响，在计算各外部部件动作的影响系数时，由于工作平台角度回转也会对工作平台移动速度产生影响，因此也将工作平台角度回转这一动作考虑在内。

确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数，其根据的运动状态信息包括：工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度来确定。

确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数，其根据的运动状态信息包括：工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度。此处可注意到关于臂架的运动状态信息为臂架变幅角度、臂架长度，因为仅考虑转台角度回转的影响，故臂架的运动状态信息为瞬态值而不是动态值，具体是指臂架的运动状态信息为臂架变幅角度和臂架长度，而不是臂架角度变幅速度和伸缩臂长度变幅速度；根据臂架变幅角度和臂架长度这两个信息可确定工作平台的旋转半径。

确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数，其根据的运动状态信息包括：工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度。仅考虑底盘行走的影响时，臂架和转台的运动状态信息为瞬态值而不是动态值。

在确定影响系数后，控制器根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。具体可以是：先根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离确定预期碰撞时间，之后再结合所述影响系数确定减速的加速度，使工作平台减速直至障碍物靠近到一定程度时动作停止。

所述影响系数，使得控制器在确定速度限制策略时，能够对部件动作在工作平台移动速度产生的影响进行定量分析，从而更精确地对工作平台运动速度进行限制，使高空作业平台移动速度变化更为平缓。

所述***还包括：执行机构，用于根据所述控制器的控制指令对所述部件的动作进行控制，包括电磁阀、电机。

本发明还提供一种高空作业平台，其包括上述任意一项实施例所述的用于高空作业平台的控制***。

本发明还提供一种用于高空作业平台的控制方法，对应于上述实施例所述的用于高空作业平台的控制***，如图3所示，所述方法包括S101-S103：

S101，获取障碍物距离、所述工作平台的移动速度，以及所述部件的运动状态信息；

S102，根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

S103，根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

其中，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅。

所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。

所述S102，又可具体包括确定臂架动作、转台角度回转和底盘行走这三个部件动作分别对工作平台移动速度的影响系数，具体为：

根据所述工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度和所述工作平台的移动速度，确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度和所述工作平台的移动速度，确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度和所述工作平台的移动速度，确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数。

在一些优选的实施方式中，由于将速度分解更便于计算，故选择所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，则所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。

所述用于高空作业平台的控制方法的有益效果及其他优选实施方式参见上述用于高空作业平台的控制***，在此不做赘述。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种用于高空作业平台的控制***，其特征在于，所述高空作业平台的部件包括底盘、转台、臂架、工作平台，其中所述臂架包括折叠臂、伸缩臂和飞臂，所述***包括：

传感器，用于探测障碍物距离、检测所述工作平台的移动速度，以及检测所述部件的运动状态信息；

控制器，用于：

根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

2.根据权利要求1所述的用于高空作业平台的控制***，其特征在于，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：

臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅；

所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：

臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。

3.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制***，其特征在于，所述根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数，包括：

根据所述工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度和所述工作平台的移动速度，确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度和所述工作平台的移动速度，确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度和所述工作平台的移动速度，确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数。

4.根据权利要求3所述的用于高空作业平台的防碰撞控制***，其特征在于，所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，

所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于高空作业平台的控制***，其特征在于，所述***还包括：

执行机构，用于根据所述控制器的控制指令对所述部件的动作进行控制，包括电磁阀、电机。

6.根据权利要求1所述的用于高空作业平台的控制***，其特征在于，所述传感器包括测距传感器、速度传感器和姿态传感器，

所述测距传感器选自超声波雷达、激光雷达、红外传感器和图像识别装置中的至少一种，用于探测障碍物距离；

所述姿态传感器包括角度传感器和长度传感器。

7.一种高空作业平台，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的用于高空作业平台的控制***。

8.一种用于高空作业平台的控制方法，其特征在于，所述高空作业平台的部件包括底盘、转台、臂架、工作平台，其中所述臂架包括折叠臂、伸缩臂和飞臂，所述方法包括：

获取障碍物距离、所述工作平台的移动速度，以及所述部件的运动状态信息；

根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台的移动速度、所述障碍物距离和所述影响系数，对所述部件的动作进行控制。

9.根据权利要求8所述的用于高空作业平台的控制方法，其特征在于，所述部件的动作，包括以下各项中的至少一者：

臂架动作、转台角度回转、底盘行走、工作平台角度回转，其中，所述臂架动作包括臂架角度变幅和伸缩臂长度变幅；

所述运动状态信息，包括以下各项中的至少一者：

臂架变幅角度、臂架角度变幅速度、臂架长度、伸缩臂长度变幅速度、转台回转角度、转台回转角速度、底盘行走速度、底盘轮胎转向角速度、底盘倾斜角度、工作平台回转角度。

10.根据权利要求9所述的用于高空作业平台的控制方法，其特征在于，所述根据所述运动状态信息和所述工作平台的移动速度，确定所述部件的动作对所述工作平台移动速度的影响系数，包括：

根据所述工作平台回转角度、臂架角度变幅速度、伸缩臂长度变幅速度、臂架长度和所述工作平台的移动速度，确定所述臂架动作对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角速度和所述工作平台的移动速度，确定所述转台角度回转对所述工作平台移动速度的影响系数；

根据所述工作平台回转角度、臂架变幅角度、臂架长度、转台回转角度、底盘倾斜角度、底盘轮胎转向角速度、底盘行走速度和所述工作平台的移动速度，确定所述底盘行走对所述工作平台移动速度的影响系数。

11.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制方法，其特征在于，所述工作平台移动速度分为多个方向的分速度，

所述影响系数为所述部件的动作在某一方向上产生的工作平台移动速度与所述工作平台在该方向上的分速度的比值。

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