岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法技术

本公开提供了一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法。岩土工程机械包括：车体；工作臂，相对于车体具有多个运动自由度；工作臂位姿检测系统，被配置为获取用于反映工作臂在作业空间内的实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；和工作臂挠度补偿系统，包括存储装置和控制装置，存储装置存储有试验或仿真得到的挠度补偿数据，控制装置被配置为根据工作臂实时位姿信息获取在不考虑工作臂的弯曲变形的状态下工作臂上给定点的理论坐标，并根据理论坐标和挠度补偿数据获取给定点的目标坐标，其中，目标坐标用于获取调节工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑工作臂的弯曲变形的状态下，使给定点在作业空间内的坐标达到理论坐标。坐标达到理论坐标。坐标达到理论坐标。

【技术实现步骤摘要】
岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法


[0001]本公开涉及工程机械领域，特别涉及一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法。

技术介绍

[0002]凿岩台车作为一种隧道及地下工程的凿岩设备，广泛应用于铁路隧道和公路隧道的钻爆法施工。凿岩台车的机械臂是钻爆法施工实现钻孔作业的主要工作机构，机械臂的定位精度直接决定了岩层爆破效果和施工效率。由于制造误差和装配误差，以及在使用过程中的磨损等因素，机械臂在施工一段时间后存在较大的挠度变形，严重影响其定位精度和施工效率，造成隧道断面的爆破效果不佳，提高了施工成本。

技术实现思路

[0003]本公开的目的在于提供一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法，以提升岩土工程机械的施工精度和作业效率。
[0004]本公开的第一方面提供一种岩土工程机械，包括：
[0005]车体；
[0006]工作臂，连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度；
[0007]工作臂位姿检测系统，设置于所述工作臂上，被配置为获取用于反映所述工作臂在所述作业空间内的实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；和
[0008]工作臂挠度补偿系统，包括存储装置和控制装置，所述存储装置存储有试验或仿真得到的挠度补偿数据，所述控制装置与所述工作臂位姿检测系统和所述存储装置信号连接，被配置为根据所述工作臂实时位姿信息获取在不考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下所述工作臂上给定点的理论坐标，并根据所述理论坐标和所述挠度补偿数据获取所述给定点的目标坐标，其中，所述目标坐标用于获取调节所述工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。
[0009]根据本公开的一些实施例，所述工作臂包括第一臂节和推进梁，所述第一臂节的第一端连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度，所述推进梁连接于所述第一臂节的第二端且相对于所述第一臂节具有多个运动自由度；
[0010]所述工作臂位姿检测系统包括第一臂节位姿检测装置和推进梁位姿检测装置，所述第一臂节位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为第一臂节实时位姿信息：所述第一臂节相对于所述车体的俯仰角的第一实际值α1、所述第一臂节相对于所述车体的偏向角的第二实际值γ1和所述第一臂节的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第三实际值v1，所述推进梁位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为推进梁实时位姿信息：所述推进梁相对于所述第一臂节的俯仰角的第四实际值α2、所述推进梁相对于所述第一臂节的滚转角的第五实际值β2、
所述推进梁相对于所述第一臂节的偏向角的第六实际值γ2和所述推进梁的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第七实际值v2。
[0011]根据本公开的一些实施例，所述第一臂节位姿检测装置包括第一角度传感器、第二角度传感器和第一位移传感器，所述第一角度传感器被配置为检测所述第一实际值α1，所述第二角度传感器被配置为检测所述第二实际值γ1，所述第一位移传感器被配置为检测所述第三实际值v1。
[0012]根据本公开的一些实施例，所述推进梁位姿检测装置包括第三角度传感器、第四角度传感器、第五角度传感器和第二位移传感器，所述第三角度传感器被配置为检测所述第四实际值α2，所述第四角度传感器被配置为检测所述第五实际值β2，所述第五角度传感器被配置为检测所述第六实际值γ2，所述第二位移传感器被配置为检测所述第七实际值v2。
[0013]根据本公开的一些实施例，所述控制装置被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息获取第一变换关系，根据所述推进梁实时位姿信息获取第二变换关系，并根据所述第一变换关系和/或所述第二变换关系获取所述理论坐标，其中，所述第一变换关系表示所述第一臂节和所述推进梁相对于所述车体的坐标变换关系，所述第二变换关系表示所述推进梁相对于所述第一臂节的坐标变换关系。
[0014]根据本公开的一些实施例，所述控制器被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第一挠度补偿数据，根据所述第一臂节实时位姿信息和所述第一挠度补偿数据获取所述第一挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第一挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在考虑所述第一臂节的弯曲变形且不考虑所述推进梁的弯曲变形的第一状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。
[0015]根据本公开的一些实施例，所述控制器被进一步配置为：根据所述推进梁实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第二挠度补偿数据，根据所述推进梁实时位姿信息和所述第二挠度补偿数据获取所述第二挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第二挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在考虑所述推进梁的弯曲变形且不考虑所述第一臂节的弯曲变形的第二状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。
[0016]根据本公开的一些实施例，所述控制器被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息和所述推进梁实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第三挠度补偿数据，根据所述第一臂节实时位姿信息、所述推进梁实时位姿信息和所述第三挠度补偿数据获取第三挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第三挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在同时考虑所述工作臂的弯曲变形和所述推进梁的弯曲变形的第三状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。
[0017]根据本公开的一些实施例，所述工作臂挠度补偿系统还包括与所述控制装置信号连接的显示装置，所述显示装置被配置为提供所述理论坐标、根据所述工作臂实时位姿信息和所述挠度补偿数据获取的挠度补偿值、所述目标坐标中的至少之一的显示信息。
[0018]根据本公开的一些实施例，所述岩土工程机械包括凿岩台车、锚杆台车或湿喷台车。
[0019]本公开的第二方面提供一种岩土工程机械的工作臂挠度补偿方法，包括：
[0020]获取用于反映所述岩土工程机械的工作臂在所述岩土工程机械的作业空间内的
实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；
[0021]根据所述工作臂实时位姿信息获取在不考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下所述工作臂上给定点的理论坐标；
[0022]根据所述理论坐标和通过试验或仿真得到的挠度补偿数据获取所述给定点的目标坐标，所述目标坐标用于获取调节所述工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。
[0023]根据本公开的一些实施例，
[0024]所述工作臂包括第一臂节和推进梁，所述第一臂节的第一端连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度，所述第一臂节沿自身长度方向可伸缩地设置，所述推进梁连接于所述第一臂节的第二端且相对于所述第一臂节具有多个运动自由度，所述推进梁沿自身长度方向可伸缩地设置；
[0025]获取所述工作臂实时位姿信息包括：获取第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩土工程机械，其特征在于，包括：车体；工作臂，连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度；工作臂位姿检测系统，设置于所述工作臂上，被配置为获取用于反映所述工作臂在所述作业空间内的实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；和工作臂挠度补偿系统，包括存储装置和控制装置，所述存储装置存储有试验或仿真得到的挠度补偿数据，所述控制装置与所述工作臂位姿检测系统和所述存储装置信号连接，被配置为根据所述工作臂实时位姿信息获取在不考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下所述工作臂上给定点的理论坐标，并根据所述理论坐标和所述挠度补偿数据获取所述给定点的目标坐标，其中，所述目标坐标用于获取调节所述工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。2.根据权利要求1所述的岩土工程机械，其特征在于，所述工作臂包括第一臂节(311)和推进梁(331)，所述第一臂节(311)的第一端连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度，所述推进梁(331)连接于所述第一臂节(311)的第二端且相对于所述第一臂节(311)具有多个运动自由度；所述工作臂位姿检测系统包括第一臂节位姿检测装置和推进梁位姿检测装置，所述第一臂节位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为第一臂节实时位姿信息：所述第一臂节(311)相对于所述车体的俯仰角的第一实际值α1、所述第一臂节(311)相对于所述车体的偏向角的第二实际值γ1和所述第一臂节(311)的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第三实际值v1，所述推进梁位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为推进梁实时位姿信息：所述推进梁(331)相对于所述第一臂节(311)的俯仰角的第四实际值α2、所述推进梁(331)相对于所述第一臂节(311)的滚转角的第五实际值β2、所述推进梁(331)相对于所述第一臂节(311)的偏向角的第六实际值γ2和所述推进梁(331)的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第七实际值v2。3.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述第一臂节位姿检测装置包括第一角度传感器(51)、第二角度传感器(52)和第一位移传感器(53)，所述第一角度传感器(51)被配置为检测所述第一实际值α1，所述第二角度传感器(52)被配置为检测所述第二实际值γ1，所述第一位移传感器(53)被配置为检测所述第三实际值v1。4.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述推进梁位姿检测装置包括第三角度传感器(61)、第四角度传感器(62)、第五角度传感器(63)和第二位移传感器(64)，所述第三角度传感器(61)被配置为检测所述第四实际值α2，所述第四角度传感器(62)被配置为检测所述第五实际值β2，所述第五角度传感器(63)被配置为检测所述第六实际值γ2，所述第二位移传感器(64)被配置为检测所述第七实际值v2。5.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述控制装置被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息获取第一变换关系，根据所述推进梁实时位姿信息获取第二变换关系，并根据所述第一变换关系和/或所述第二变换关系获取所述理论坐标，其中，所述第一变换关系表示所述第一臂节和所述推进梁相对于所述车体的坐标变换关系，所述
第二变换关系表示所述推进梁相对于所述第一臂节的坐标变换关系。6.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述控制器被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第一挠度补偿数据，根据所述第一臂节实时位姿信息和所述第一挠度补偿数据获取所述第一挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第一挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在考虑所述第一臂节的弯曲变形且不考虑所述推进梁的弯曲变形的第一状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。7.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述控制器被进一步配置为：根据所述推进梁实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第二挠度补偿数据，根据所述推进梁实时位姿信息和所述第二挠度补偿数据获取所述第二挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第二挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在考虑所述推进梁的弯曲变形且不考虑所述第一臂节的弯曲变形的第二状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。8.根据权利要求2所述的岩土工程机械，其特征在于，所述控制器被进一步配置为：根据所述第一臂节实时位姿信息和所述推进梁实时位姿信息，从所述挠度补偿数据中获取第三挠度补偿数据，根据所述第一臂节实时位姿信息、所述推进梁实时位姿信息和所述第三挠度补偿数据获取第三挠度补偿函数，并根据所述理论坐标和所述第三挠度补偿函数获取所述目标坐标，以在同时考虑所述工作臂的弯曲变形和所述推进梁的弯曲变形的第三状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。9.根据权利要求1至8中任一项所述的岩土工程机械，其特征在于，所述工作臂挠度补偿系统还包括与所述控制装置信号连接的显示装置，所述显示装置被配置为提供所述理论坐标、根据所述工作臂实时位姿信息和所述挠度补偿数据获取的挠度补偿值、所述目标坐标中的至少之一的显示信息。10.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，侯志强，刘晓东，周忠尚，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：