CN113885489B - 一种自适应刮泥机避障控制方法及*** - Google Patents

一种自适应刮泥机避障控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种自适应刮泥机避障控制方法及***,所述方法包括,获取淤泥的厚度信息;将淤泥的厚度信息传输至控制端进行起始点和目标点的设置;并调整刮泥机的扭矩值;当刮泥机工作中出现障碍物时,将淤泥的变化厚度反馈至调整刮泥机的扭矩值阶段,再次调整扭矩值进行控制处理;本发明通过构建电机在扭矩下的应力分析,判断电机运转所承受的扭矩值,并根据负载变化过程中扰动;计算出扭矩传感的灵敏度和滞后值;减少传感器检测过程中差值影响;并根据淤泥的清理范围进行初始点和目标点的设定,并在初始点和目标点处设置至少一组障碍点,增加淤泥清理过程中的警惕性;提高淤泥的处理效果。

Description

一种自适应刮泥机避障控制方法及***
技术领域
本发明涉及一种自适应刮泥机避障控制方法及***,特别是涉及一种避障处理领域。
背景技术
避障对于外界的阻碍到物体的运动方向的作出各种躲避障碍的动作,并继续打断前的动作。
现有刮泥机存在的刮泥装置在阻力过大时不能自行调节和处理过厚污泥层问题,还需手动除垢且转轴长度无法适应不同深度的沉淀池;由于不同的负载下对电机施加扭矩的不同,造成电机工作中处于不同阶段,而持续的负载下会造成电机的发热和损坏;在在淤泥的清理过程中如出现障碍物时,选择避开则无法彻底清理,而选择清理则会在原有的淤泥负载下持续增加负荷。
发明内容
发明目的:一个目的是提出一种自适应刮泥机避障控制方法,以解决现有技术存在的上述问题;进一步目的是提出一种实现上述方法的***。
技术方案:一种自适应刮泥机避障控制方法,包括:
步骤1,获取淤泥的厚度信息;
步骤2,将淤泥的厚度信息传输至控制端进行起始点和目标点的设置;并调整刮泥机的扭矩值;
步骤3,当刮泥机工作中出现障碍物时,将淤泥的变化厚度反馈至步骤二,再次调整扭矩值进行控制处理。
在进一步的实施例中,所述步骤1进一步为:
淤泥厚度由淤泥厚度检测装置获取,所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
在进一步的实施例中,所述步骤2进一步为:
当淤泥的厚度超出清理设定范围时,控制端接收导通指令;此时厚度检测装置检测到刮板机构在泥泞中的深度达到预设值后,进行起始点和目标点的设置,具体步骤如下:
步骤21、设置淤泥清理时的起始点和目标点;
步骤22、设置起始点和目标点过程中的待避开障碍队列;
步骤23、设置至少一组避开障碍点参数;
步骤24、判断避障点是否有障碍,是则反馈至步骤21,进行起始点和目标点的重新设置;否侧继续清理;
通过在控制***作用下升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;
通过构建电机在扭矩下的应力分析,并在电机上取至少一个扇形单元体,则单元体的剪应力为:
;
式中,T为电机传递的扭矩;r为单位体距离轴心的距离;t为淤泥的厚度;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度为:
;
式中,Δu为电机输出负载和零负载时的电压差值;ΔT为施加电机的负载值;
根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后为:
;
式中,Δp为扭矩传感器加载和卸载的差值负载;ΔT为施加电机的负载值。
在进一步的实施例中,所述步骤3进一步为:电机驱动清理时,首先在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
一种自适应刮泥机避障控制***,用于实现上述方法,包括:
用于获取淤泥的厚度信息的淤泥厚度检测装置;
用于调整刮泥机的扭矩值的扭矩的第一调节模块;
用于根据避障物控制扭矩值的第二调节模块。
在进一步的实施例中,所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
在进一步的实施例中,所述第一调节模块接收淤泥厚度检测装置的检测信息,当淤泥的厚度超出清理设定范围时,控制端接收导通指令;此时厚度检测装置检测到刮板机构在泥泞中的深度达到预设值后,进行起始点和目标点的设置,具体步骤如下:
步骤21、设置淤泥清理时的起始点和目标点;
步骤22、设置起始点和目标点过程中的待避开障碍队列;
步骤23、设置至少一组避开障碍点参数;
步骤24、判断避障点是否有障碍,是则反馈至步骤21,进行起始点和目标点的重新设置;否侧继续清理。
在进一步的实施例中,所述第一调节模块包括升降驱动机构、电机和刮板机构;通过控制升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;并通过构建电机在扭矩下的应力分析,得出单元体的剪应力;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度;
在根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后。
在进一步的实施例中,所述第二调节模块电机驱动清理时,在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过所述第一调节模块清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
有益效果:本发明提出了一种自适应刮泥机避障控制方法及***,通过构建电机在扭矩下的应力分析,判断电机运转所承受的扭矩值,并根据负载变化过程中扰动;计算出扭矩传感的灵敏度和滞后值;减少传感器检测过程中差值影响;并根据淤泥的清理范围进行初始点和目标点的设定,并在初始点和目标点处设置至少一组障碍点,增加淤泥清理过程中的警惕性;提高淤泥的处理效果。
附图说明
图1为本发明的实现方法流程示意图。
图2为本发明的进行起始点和目标点的设置流程图。
图3为本发明的避障场景示意图。
具体实施方式
申请人认为,现有刮泥机存在的刮泥装置在阻力过大时不能自行调节和处理过厚污泥层问题,由于不同的负载下对电机施加扭矩的不同,造成电机工作中处于不同阶段,而持续的负载下会造成电机的发热和损坏;因此诊断淤泥的处理厚度以及淤泥处理的扭矩值是有必要的。
为解决现有技术存在的问题,本发明通过一种自适应刮泥机避障控制方法及***,实现电机根据淤泥的厚度调整不同的扭矩值以及应对障碍控制
下面通过实施例,并结合附图对本方案做进一步具体说明。
在本申请中,我们提出了一种自适应刮泥机避障控制方法及实现该方法的***,其中包含的一种自适应刮泥机避障控制方法,包括以下步骤:
步骤1,获取淤泥的厚度信息;淤泥厚度由淤泥厚度检测装置获取,所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
步骤2,将淤泥的厚度信息传输至控制端进行起始点和目标点的设置;并调整刮泥机的扭矩值;当淤泥的厚度超出清理设定范围时,控制端接收导通指令;此时厚度检测装置检测到刮板机构在泥泞中的深度达到预设值后,进行起始点和目标点的设置,具体步骤如下:
步骤21、设置淤泥清理时的起始点和目标点;
步骤22、设置起始点和目标点过程中的待避开障碍队列;
步骤23、设置至少一组避开障碍点参数;
步骤24、判断避障点是否有障碍,是则反馈至步骤21,进行起始点和目标点的重新设置;否侧继续清理;
通过在控制***作用下升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;
通过构建电机在扭矩下的应力分析,并在电机上取至少一个扇形单元体,则单元体的剪应力为:
;
式中,T为电机传递的扭矩;r为单位体距离轴心的距离;t为淤泥的厚度;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度为:
;
式中,Δu为电机输出负载和零负载时的电压差值;ΔT为施加电机的负载值;
根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后为:
;
式中,Δp为扭矩传感器加载和卸载的差值负载;ΔT为施加电机的负载值。
步骤3,当刮泥机工作中出现障碍物时,将淤泥的变化厚度反馈至步骤二,再次调整扭矩值进行控制处理;电机驱动清理时,首先在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
一种自适应刮泥机避障控制***,用于实现上述方法,包括:
用于获取淤泥的厚度信息的淤泥厚度检测装置;所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
用于调整刮泥机的扭矩值的扭矩的第一调节模块;所述第一调节模块接收淤泥厚度检测装置的检测信息,当淤泥的厚度超出清理设定范围时,控制端接收导通指令;此时厚度检测装置检测到刮板机构在泥泞中的深度达到预设值后,进行起始点和目标点的设置,具体步骤如下:
步骤21、设置淤泥清理时的起始点和目标点;
步骤22、设置起始点和目标点过程中的待避开障碍队列;
步骤23、设置至少一组避开障碍点参数;
步骤24、判断避障点是否有障碍,是则反馈至步骤21,进行起始点和目标点的重新设置;否侧继续清理。
所述第一调节模块包括升降驱动机构、电机和刮板机构;通过控制升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;并通过构建电机在扭矩下的应力分析,得出单元体的剪应力;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度;
在根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后。
用于根据避障物控制扭矩值的第二调节模块;所述第二调节模块电机驱动清理时,在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过所述第一调节模块清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (6)

1.一种自适应刮泥机避障控制方法,其特征在于,包括:
步骤1,获取淤泥的厚度信息;
步骤2,将淤泥的厚度信息传输至控制端进行起始点和目标点的设置;并调整刮泥机的扭矩值;
步骤3,当刮泥机工作中出现障碍物时,将淤泥的变化厚度反馈至步骤二,再次调整扭矩值进行控制处理;
当淤泥的厚度超出清理设定范围时,控制端接收导通指令;此时厚度检测装置检测到刮板机构在泥泞中的深度达到预设值后,进行起始点和目标点的设置,具体步骤如下:
步骤21、设置淤泥清理时的起始点和目标点;
步骤22、设置起始点和目标点过程中的待避开障碍队列;
步骤23、设置至少一组避开障碍点参数;
步骤24、判断避障点是否有障碍,是则反馈至步骤21,进行起始点和目标点的重新设置;否侧继续清理;
通过在控制***作用下升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;
通过构建电机在扭矩下的应力分析,并在电机上取至少一个扇形单元体,则单元体的剪应力为:
式中,T为电机传递的扭矩;r为单位体距离轴心的距离;t为淤泥的厚度;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度为:
式中,Δu为电机输出负载和零负载时的电压差值;ΔT为施加电机的负载值;
根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后为:
式中,Δp为扭矩传感器加载和卸载的差值负载;
电机驱动清理时,首先在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种自适应刮泥机避障控制方法,其特征在于,所述步骤1进一步为:
淤泥厚度由淤泥厚度检测装置获取,所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
3.一种自适应刮泥机避障控制***,用于实现上述权利要求1至2中任一项所述方法,其特征在于,包括:
用于获取淤泥的厚度信息的淤泥厚度检测装置;
用于调整刮泥机的扭矩值的扭矩的第一调节模块;
用于根据避障物控制扭矩值的第二调节模块。
4.根据权利要求3所述的一种自适应刮泥机避障控制***,其特征在于,所述淤泥厚度检测装置通过对净化后的沉淀池的淤泥厚度进行检测,判断淤泥是否超出清理设定范围;若判断未超出,则控制端无信号接收;若判断超出,则控制端有信号接收并发送导通指令。
5.根据权利要求3所述的一种自适应刮泥机避障控制***,其特征在于,所述第一调节模块包括升降驱动机构、电机和刮板机构;通过控制升降驱动机构停止工作,然后电机启动并带动刮板机构转动;淤泥向沉淀池的中心靠拢并掉入到沉淀池中心的污泥收集槽内,当厚度检测装置检测到第一层高度的泥泞已经刮干净后,升降驱动机构开始工作,并在泥泞中的深度达到预设值后,厚度检测装置发送信号给电机,使盘轮再次转动,然后电机再次对淤泥的厚度检测,继续淤泥的清理;并通过构建电机在扭矩下的应力分析,得出单元体的剪应力;
将电机输出的扭矩值进行扭矩传感测试,通过波形发生器对静止状态下负载加载和卸载过程中进行检测,由于电机的扭矩值调节采用人工进行增减,负载变化过程中扰动大;进而计算出扭矩传感的灵敏度;
在根据而扭矩传感器加载和卸载过程中,得出传感器的滞后。
6.根据权利要求3所述的一种自适应刮泥机避障控制***,其特征在于,所述第二调节模块电机驱动清理时,在对应的负载下调整输出扭矩值,然后对沉淀池的淤泥进行清除,通过所述第一调节模块清理过程中的淤泥堆积进行重新调整,并根据淤泥的厚度重新调整电机扭矩。
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