用于控制折叠臂式臂架的方法、处理器、装置及工程设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及工程设备技术领域，公开了一种用于控制折叠臂式臂架的方法、处理器、装置及工程设备。方法包括：获取折叠臂式臂架的关节的当前转动角度，确定折叠臂式臂架的末端的当前位置；根据当前位置和输入的运动指令确定末端的期望位置；确定折叠臂式臂架的关节中的平台调平转动关节，根据期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度确定折叠臂式臂架的除平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，根据平台调平转动关节对应的当前转动角度和其他关节对应的期望转动角度生成用于调节折叠臂式臂架位姿的控制指令。本发明专利技术简化了运动学求解步骤，有效地降低了确定臂架位姿控制指令时的计算难度。位姿控制指令时的计算难度。位姿控制指令时的计算难度。

【技术实现步骤摘要】
用于控制折叠臂式臂架的方法、处理器、装置及工程设备


[0001]本专利技术涉及工程设备
，具体地涉及一种用于控制折叠臂式臂架的方法、处理器、装置及工程设备。

技术介绍

[0002]工程设备的折叠臂式臂架通常为串联结构，其包括多个节臂，节臂间通过可以控制节臂运动的关节连接。随着折叠臂式臂架的工程设备的应用场合日益广泛，同时也将面临作业环境复杂、作业难度高等问题。
[0003]包括折叠臂式臂架的工程设备的结构中，其运动副主要由转动关节组成，在控制该工程设备的末端平台进行运动时，通常需要了解该工程设备具体结构的操作手根据经验对末端平台移动位置与角度进行估算，然后通过控制手柄来单独移动各个臂节的液压驱动油缸，使末端平台达到预定的目标位置。这不仅对操作人员对折叠臂式臂架工程设备的熟悉程度提出要求，且增加了操作手的劳动强度，也为操作安全性带来隐患，为提高工程设备的作业效率，对其平台位置进行直线运动控制有着重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术实施例的目的是提供一种用于控制折叠臂式臂架的方法、处理器、装置及工程设备。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于控制折叠臂式臂架的方法，折叠臂式臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节，包括：
[0006]获取关节的当前转动角度；
[0007]根据当前转动角度确定折叠臂式臂架的末端的当前位置；
[0008]根据当前位置和输入的运动指令确定折叠臂式臂架的末端的期望位置；/>[0009]确定折叠臂式臂架的关节中用于对折叠臂式臂架的末端进行调节以使末端保持水平状态的平台调平转动关节；
[0010]根据期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度确定折叠臂式臂架的除平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度；以及
[0011]根据平台调平转动关节对应的当前转动角度和其他关节对应的期望转动角度生成用于调节折叠臂式臂架位姿的控制指令。
[0012]在本专利技术实施例中，根据期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度确定折叠臂式臂架的除平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：
[0013]将期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定折叠臂式臂架的除平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度。
[0014]在本专利技术实施例中，将期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定折叠臂式臂架的除平台调平转动
关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：
[0015]基于期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度判断逆向运动学模型是否存在实数解；
[0016]如果确定逆向运动学模型存在实数解，则判断实数解是否超出臂架的除主动调平关节以外的其他关节对应的第一预设运动范围；
[0017]如果实数解未超出第一预设运动范围，则基于实数解确定其他关节对应的期望转动角度。
[0018]在本专利技术实施例中，将期望位置和平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定折叠臂式臂架的除平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：
[0019]如果确定逆向运动学模型不存在实数解，或存在超出第一预设运动范围的实数解，则等待预设间隔时长，以在等待结束后重新获取平台调平转动关节对应的当前转动角度，直至得到未超出第一预设运动范围的实数解。
[0020]在本专利技术实施例中，基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型是通过以下步骤建立的：
[0021]确定折叠臂式臂架的关节中用于对折叠臂式臂架整体进行调节以使折叠臂式臂架整体在水平面内转动的转台转动关节；
[0022]基于折叠式臂架的各个节臂以及关节之间的空间几何关系建立转台转动关节对应的期望转动角度的第一求解模型；
[0023]获取折叠臂式臂架的初始位姿信息，初始位姿信息包括关节的初始位置和折叠臂式臂架的末端的初始位置；
[0024]根据初始位姿信息、期望位置、平台调平转动关节对应的当前转动角度以及第一求解模型，基于Paden
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Kahan子问题建立折叠臂式臂架的除平台调平转动关节和转台转动关节以外的剩余关节对应的期望转动角度的第二求解模型；
[0025]根据第一求解模型和第二求解模型建立逆向运动学模型。
[0026]在本专利技术实施例中，获取关节的当前转动角度，包括：
[0027]响应于监测到用于控制折叠臂式臂架的末端移动的控制信号，获取当前时刻的关节的当前转动角度。
[0028]在本专利技术实施例中，根据当前转动角度确定折叠臂式臂架的末端的当前位置，包括：
[0029]将当前转动角度输入至正向运动学模型，以确定折叠臂式臂架的末端的当前位置；
[0030]其中，正向运动学模型是基于旋量法建立的。
[0031]在本专利技术实施例中，多个节臂包括塔臂、主臂以及工作平台，关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节以及平台调平转动关节，
[0032]转台转动关节通过塔臂转动关节与塔臂的一端连接，塔臂的另一端通过主臂转动关节与主臂的一端连接，主臂的另一端通过平台调平转动关节与工作平台连接，
[0033]当前转动角度包括转台转动关节的第一当前转动角度、塔臂转动关节的第二当前转动角度、主臂转动关节的第三当前转动角度以及平台调平转动关节的第四当前转动角
度。
[0034]本专利技术第二方面提供一种处理器，被配置成执行时实现如上的用于控制折叠臂式臂架的方法的步骤。
[0035]本专利技术第三方面提供一种用于控制折叠臂式臂架的装置，包括：
[0036]液压驱动系统，用于驱动折叠臂式臂架运动；
[0037]传感器，用于检测折叠臂式臂架的关节转动角度；
[0038]如上实施例所述的处理器；以及
[0039]液压伺服控制器，被配置成：
[0040]响应于接收到的控制信号，根据传感器检测的关节转动角度生成关节转动角度信息，并将生成的关节转动角度信息输送至处理器；
[0041]根据从处理器接收的用于调节折叠臂式臂架位姿的控制指令控制液压驱动系统驱动折叠臂式臂架运动。
[0042]在本专利技术实施例中，还包括：
[0043]遥控器，用于响应于用户操作发送控制信号。
[0044]本专利技术第四方面提供一种工程设备，包括：
[0045]折叠臂式臂架，折叠臂式臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节；
[0046]如上实施例所述的用于控制折叠臂式臂架的装置。
[0047]在本专利技术实施例中，多个节臂包括塔臂、主臂以及工作平台，关节包括转台转动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制折叠臂式臂架的方法，其特征在于，所述折叠臂式臂架包括多个节臂以及连接所述多个节臂的关节，所述方法包括：获取所述关节的当前转动角度；根据所述当前转动角度确定所述折叠臂式臂架的末端的当前位置；根据所述当前位置和输入的运动指令确定所述折叠臂式臂架的末端的期望位置；确定所述折叠臂式臂架的关节中用于对所述折叠臂式臂架的末端进行调节以使所述末端保持水平状态的平台调平转动关节；根据所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度确定所述折叠臂式臂架的除所述平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度；以及根据所述平台调平转动关节对应的当前转动角度和所述其他关节对应的期望转动角度生成用于调节所述折叠臂式臂架位姿的控制指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度确定所述折叠臂式臂架的除所述平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：将所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定所述折叠臂式臂架的除所述平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定所述折叠臂式臂架的除所述平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：基于所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度判断所述逆向运动学模型是否存在实数解；如果确定所述逆向运动学模型存在实数解，则判断所述实数解是否超出所述臂架的除所述主动调平关节以外的其他关节对应的第一预设运动范围；如果所述实数解未超出所述第一预设运动范围，则基于所述实数解确定所述其他关节对应的期望转动角度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述期望位置和所述平台调平转动关节对应的当前转动角度输入至基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型，以确定所述折叠臂式臂架的除所述平台调平转动关节以外的其他关节对应的期望转动角度，包括：如果确定所述逆向运动学模型不存在实数解，或存在超出所述第一预设运动范围的实数解，则等待预设间隔时长，以在等待结束后重新获取所述平台调平转动关节对应的当前转动角度，直至得到未超出所述第一预设运动范围的实数解。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于Paden
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Kahan子问题建立的逆向运动学模型是通过以下步骤建立的：确定所述折叠臂式臂架的关节中用于对折叠臂式臂架整体进行调节以使所述折叠臂式臂架整体在水平面内转动的转台转动关节；基于所述折叠式臂架的各个节臂以及关节之间的空间几何关系建立所述转台转动关
节对应的期望转动角度的第一求解模型；获取所述折叠臂式臂架的初始位姿信息，所述初始位姿信息包括所述关节的初始位置和所述折叠臂式臂架的末端的初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝明，马昌训，龙又源，侯力玮，
申请(专利权)人：湖南中联重科智能高空作业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：