工程机械及其安全控制方法技术

本申请公开了一种工程机械及其安全控制方法

【技术实现步骤摘要】
工程机械及其安全控制方法、装置和介质


[0001]本申请涉及工程机械
，具体地涉及一种工程机械及其安全控制方法
、
装置和介质
。

技术介绍

[0002]当前的吊臂式工程机械，例如轮胎吊起重机，经常需要吊装1吨以上的重物低速行驶至指定位置
。
但是，由于吊臂末端使用钢丝绳吊装，为柔性材料，因此当吊装物体时，工程机械整体无法成为一个刚体，吊载物会摆动，而工程机械行驶的加速度变化越大，吊载物摆动幅度也越大
。
当吊载物摆动幅度过大时，可能会造成吊载物与周围物体的碰撞，带来安全问题
。
[0003]对此，目前在工地现场主要依靠人工根据现场情况谨慎操作，也有在平缓路面上控制工程机械加速度和脉冲输入整形的方式来减少吊载物晃动，但前者不够智能，后者控制难度较大
。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种工程机械及其安全控制方法
、
装置和介质，用以至少部分地解决上述技术问题
。
[0005]为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种工程机械的安全控制方法，包括获取基于预设坐标系形成的以下方程：第一方程，用于描述大臂与车身的铰接点
A
相对于所述大臂与钢丝绳的铰接点
D
之间的直线
AD
；第二方程，用于描述液压缸与车身的铰接点
B
相对于该液压缸与所述大臂的铰接点
C
之间的直线
BC
；以及第三方程，用于描述吊载物摆动轨迹
。
该安全控制方法还包括：调节所述大臂与水平方向之间的夹角
γ
，以满足所述第一方程与所述第三方程之间
、
所述第二方程和所述第三方程之间均无交点
。
[0006]可选地，在本申请实施例中，所述预设坐标系是车身坐标系或臂架坐标系，其中所述臂架坐标系被配置为在臂架无回转状态下分别以所述铰接点
A、
车身平行方向和车身垂直方向为原点
、X
轴和
Y
轴
。
[0007]可选地，在本申请实施例中，针对所述臂架坐标系，描述所述直线
AD
的所述第一方程为：
[0008][0009]其中，
[x
AD y
AD
]为所述直线
AD
在所述臂架坐标系下的坐标，
l1的取值范围为0～
lz
，而
lz
为大臂长度，
θ
为所述大臂与所述
X
轴的夹角
。
[0010]可选地，在本申请实施例中，针对所述臂架坐标系，描述所述直线
BC
的所述第二方程为：
[0011][0012]其中，
[x
BC y
BC
]为所述直线
BC
在所述臂架坐标系下的坐标，
[x
B y
B
]为铰接点
B
在所述臂架坐标系下的坐标，
l2的取值范围为0～所述直线
BC
的长度，
∠CBA
表示以铰接点
B
为顶点的直线
BA
和直线
BC
之间的夹角
。
[0013]可选地，在本申请实施例中，针对所述臂架坐标系，描述所述吊载物摆动轨迹的所述第三方程为：
[0014][0015]其中，
[x
h y
h
]为所述吊载物在所述臂架坐标系下的坐标，
[x
D y
D
]为铰接点
D
在所述臂架坐标系下的坐标，
r
为所述吊载物的摇摆半径，
σ
为所述吊载物的摇摆角度
。
[0016]可选地，在本申请实施例中，针对所述夹角
γ
的所述调节基于以下的约束条件被执行：
[0017][0018]其中，
γ
min
和
γ
max
分别为在所述工程机械不发生倾翻的情况下的所述大臂与水平方向的可调最小夹角和可调最大夹角，
h
是所述吊载物的高度，
z
g
和
z
s
分别是吊钩和车身相对于地面的高度
。
[0019]可选地，在本申请实施例中，所述安全控制方法还包括：规划行驶路径
。
其中，针对所述行驶路径的所述规划基于以下至少一条约束条件被执行：控制前轮不能转向，以及限制后轮的转向角度；所述工程机械的转弯半径大于最小转弯半径；所述工程机械的直行宽度大于或等于直线行驶最小道路宽度；避让障碍物，所述障碍物包括根据针对车身周围环境的扫描数据确定的高度差超过预设值的路面
。
[0020]可选地，在本申请实施例中，所述安全控制方法还包括：将所规划的行驶路径划分为若干直线段和圆弧段；以及针对所划分的每一直线段和圆弧段，控制所述工程机械依次行驶于加速启动阶段
、
正常行驶阶段和减速停止阶段，并针对每一阶段进行行驶控制和
/
或力矩控制
。
[0021]可选地，在本申请实施例中，进行所述行驶控制包括：针对所述圆弧段，先将所述工程机械的后轮转向角度调整为角度
α
t
，再控制所述工程机械行驶
。
其中，所述角度
α
t
通过下式被确定：
[0022][0023]其中，
γ
t
为当前圆弧段的圆弧半径，
L
为车身长度
。
[0024]可选地，在本申请实施例中，进行所述力矩控制包括：
[0025]1)
在加速启动阶段，顺次执行如下的力矩控制步骤：初始控制所述工程机械的底盘维持基准力矩；每隔预定时间间隔，控制所述底盘在上一个间隔对应的力矩的基础上增加第一预设力矩；以及在所述工程机械的当前加速度大于预设最大加减速度时，控制所述底盘在上一个间隔对应的力矩的基础上减去所述第一预设力矩，直到达到规划的行驶速度或者行驶到起始加速路径的终点
。
[0026]2)
在正常行驶阶段，先控制所述底盘维持所述加速启动阶段的输出力矩，再调整该输出力矩以使得所述工程机械保持所述行驶速度
。
[0027]3)
在减速停止阶段，顺次执行如下的力矩控制步骤：初始控制所述底盘维持所述正常行驶阶段的输出力矩；每隔预定时间间隔，控制所述底盘在上一个间隔对应的力矩的基础上减去第二预设力矩；以及在所述工程机械的当前加速度大于所述预设最大加减速度时，控制所述底盘在上一个间隔对应的力矩的基础上增加所述第二预设力矩，直到所述工程机械的速度降到0或行驶至所述停止减速路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种工程机械的安全控制方法，其特征在于，包括：获取基于预设坐标系形成的以下方程：第一方程，用于描述大臂与车身的铰接点
A
相对于所述大臂与钢丝绳的铰接点
D
之间的直线
AD
；第二方程，用于描述液压缸与车身的铰接点
B
相对于该液压缸与所述大臂的铰接点
C
之间的直线
BC
；以及第三方程，用于描述吊载物摆动轨迹；调节所述大臂与水平方向之间的夹角
γ
，以满足所述第一方程与所述第三方程之间
、
所述第二方程和所述第三方程之间均无交点
。2.
根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述预设坐标系是车身坐标系或臂架坐标系，其中所述臂架坐标系被配置为在臂架无回转状态下分别以所述铰接点
A、
车身平行方向和车身垂直方向为原点
、X
轴和
Y
轴
。3.
根据权利要求2所述的安全控制方法，其特征在于，针对所述臂架坐标系，描述所述直线
AD
的所述第一方程为：其中，
[x
AD y
AD
]
为所述直线
AD
在所述臂架坐标系下的坐标，
l1的取值范围为0～
lz
，而
lz
为大臂长度，
θ
为所述大臂与所述
X
轴的夹角
。4.
根据权利要求2所述的安全控制方法，其特征在于，针对所述臂架坐标系，描述所述直线
BC
的所述第二方程为：其中，
[x
BC y
BC
]
为所述直线
BC
在所述臂架坐标系下的坐标，
[x
B y
B
]
为铰接点
B
在所述臂架坐标系下的坐标，
l2的取值范围为0～所述直线
BC
的长度，
∠CBA
表示以铰接点
B
为顶点的直线
BA
和直线
BC
之间的夹角
。5.
根据权利要求2所述的安全控制方法，其特征在于，针对所述臂架坐标系，描述所述吊载物摆动轨迹的所述第三方程为：其中，
[x
h y
h
]
为所述吊载物在所述臂架坐标系下的坐标，
[x
D y
D
]
为铰接点
D
在所述臂架坐标系下的坐标，
r
为所述吊载物的摇摆半径，
σ
为所述吊载物的摇摆角度
。6.
根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，针对所述夹角
γ
的所述调节基于以下的约束条件被执行：其中，
γ
min
和
γ
max
分别为在所述工程机械不发生倾翻的情况下的所述大臂与水平方向的可调最小夹角和可调最大夹角，
h
是所述吊载物的高度，
z
g
和
z
s
分别是吊钩和车身相对于
地面的高度
。7.
根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂俊荣，付玲，杨强荣，刘延斌，曾杨，范卿，于晓颖，许培培，徐柏科，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：