【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程机械领域，具体地，涉及一种协同控制方法、协同控制系统及工程机械群。
技术介绍
1、随着大型施工工程日益增多，多种类施工设备共存、高密度施工环境、高效率施工节奏成为常态。多机同时施工，时空冲突，碰撞风险高，一旦发生安全事故，将对设备承包方、施工承担方造成资质下降、工程延期等巨大损失。
2、发生时空冲突时，一般由协调人员与操作人员相互沟通来完成避让动作，存在沟通不及时、沟通理解偏差且调度人员无法进行统一的资源调度等问题，这导致沟通耗时长、设备等待时间长且施工效率低。
3、现有的塔吊群防碰撞策略针对的是有人操控塔吊，针对可能发生碰撞的情况，简单地控制设备停止运动，最终需要由人来协调设备避让。这种方法没有给设备分析出解决此碰撞风险的措施，需要由吊塔司机根据具体情况进行协调判断，故其无法适用于自动化作业的机群。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种协同控制方法、协同控制系统及工程机械群，其基于设备关节运动趋势预测、设备各关节运动状态的动态安全阈值计算、现场施工工法避让原则和方法，自动控制设备协同作业，能够保证运动惯性较大的工程机械设备及时检测到碰撞风险，采取安全避让措施。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种协同控制方法，所述协同控制方法包括：根据第一设备的第一关节与第二设备的第二关节的运动位姿，对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测；在所述相对运动趋势表明所述第一关节与所述第二关节存在接近趋势的情况下
3、优选地，所述协同控制方法还包括：确定所述第一设备的水平作业区域与所述第二设备的水平作业区域；在所述第一设备的水平作业区域与所述第二设备的水平作业区域存在重叠的情况下，确定所述第一设备与所述第二设备共享的限定关节碰撞区域及所述第一设备与所述第二设备各自的临界碰撞风险区域；以及在所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节分别进入各自的临界碰撞风险区域的情况下，执行所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测的步骤，其中，所述限定关节碰撞区域为由所述第一设备的回转中心、第一临界碰撞点、所述第二设备的回转中心及第二临界碰撞点形成的四边形区域；所述第一设备的临界碰撞风险区域为所述第一设备的回转关节以当前速度平稳停下刚好进入所述限定关节碰撞区域时，所述第一设备的回转关节转过的角度区域；以及所述第二设备的临界碰撞风险区域为所述第二设备的回转关节以当前速度平稳停下刚好进入所述限定关节碰撞区域时，所述第二设备的回转关节转过的角度区域其中，在所述第一关节与所述第二关节均为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：在所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节满足水平接近条件的情况下，确定所述第一关节与所述第二关节在水平方向上存在接近趋势。优选地，所述水平接近条件包括以下至少一项：所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节进入限定关节碰撞区域；所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节同时进入各自的临界碰撞风险区域；所述第一设备的回转关节进入所述第一设备的限定关节碰撞区域且所述第二设备的回转关节进入所述第二设备的临界碰撞风险区域；所述第二设备的回转关节进入所述第二设备的限定关节碰撞区域且所述第一设备的回转关节进入所述第一设备的临界碰撞风险区域；所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节分别在多个连续周期内朝同一方向回转。
4、优选地，所述第一临界碰撞点与所述第二临界碰撞点为所述第一设备的水平作业区域的轮廓与所述第二设备的水平作业区域的轮廓的交叉点。
5、优选地，在所述第一设备的变幅关节末端高于所述第二设备的回转关节上侧、所述第一关节为变幅关节且所述第二关节为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：确定所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域；以及在所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域满足第一垂直接近条件的情况下，确定所述第一关节与所述第二关节在垂直方向上存在接近趋势，其中，所述第一设备的垂直作业区域为以所述第一设备的变幅关节的水平投影长度为长且以所述第一设备的变幅关节末端到所述第二设备的变幅关节下侧的垂直距离为宽的矩形区域；以及所述第二设备的垂直作业区域为以所述第二设备的回转关节的水平投影长度为长且以所述第二设备的回转关节末端到所述第二设备的起升关节末端的垂直距离为宽的矩形区域。
6、优选地，所述第一垂直接近条件包括：所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域之间的水平距离在多个连续周期内减小。
7、优选地，在所述第一设备的变幅关节末端低于所述第二设备的回转关节下侧、所述第一关节为变幅关节且所述第二关节为变幅关节或起升关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：确定所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域；以及在所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域满足第二垂直接近条件的情况下，确定所述第一关节与所述第二关节在垂直方向上存在接近趋势，其中，所述第一设备的垂直作业区域为以所述第一设备的变幅关节的水平投影长度为长且以所述第一设备的变幅关节末端到所述第一设备的起升关节末端的垂直距离为宽的矩形区域；以及所述第二设备的垂直作业区域为以所述第二设备的回转中心到变幅关节外侧的水平距离为长且以所述第二设备的变幅关节到所述第二设备的起升关节末端的垂直距离为宽的矩形区域。
8、优选地，所述第二垂直接近条件包括：所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域在垂直方向上存在重叠但在水平方向上未重叠，并且所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域之间的水平距离在多个连续周期内减小；或者所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域在水平方向上存在重叠但在垂直方向上未重叠，并且所述第一设备的垂直作业区域与所述第二设备的垂直作业区域之间的垂直距离在多个连续周期内减小。
9、优选地，所述确定用于所述第一关节与所述第二关节的控制策略包括：根据所述第一关节的速度与所述第二关节的速度、所述第一设备与所述第二设备的总惯性参数及第一对应关系，确定控制时机阈值，其中，所述第一对应关系为第一关节速度、第二关节速度、控制时机与惯性参数四者之间的对应关系；以及根据所述控制时机阈值及所述第一关节与所述第二关节之间的关节相对距离，确定所述控制策略。
10、优选地，在所述控制时机阈值包括第一阈值、第二阈本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法还包括：
3.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一关节与所述第二关节均为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：
4.根据权利要求3所述的协同控制方法，其特征在于，所述第一临界碰撞点与所述第二临界碰撞点为所述第一设备的水平作业区域的轮廓与所述第二设备的水平作业区域的轮廓的交叉点。
5.根据权利要求1或2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的变幅关节末端高于所述第二设备的回转关节上侧、所述第一关节为变幅关节且所述第二关节为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：
6.根据权利要求5所述的协同控制方法，其特征在于，所述第一垂直接近条件包括：
7.根据权利要求1或2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的变幅关节末端低于所述第二设备的回转关节下侧、所述第一关节为变幅关节且所
8.根据权利要求7所述的协同控制方法，其特征在于，所述第二垂直接近条件包括：
9.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述确定用于所述第一关节与所述第二关节的控制策略包括：
10.根据权利要求9所述的协同控制方法，其特征在于，在所述控制时机阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值的情况下，所述确定所述控制策略包括：
11.根据权利要求10所述的协同控制方法，其特征在于，所述第一阈值为所述第一关节与所述第二关节以速度阈值运行第一预设时间而不发生碰撞的关节相对距离，
12.根据权利要求10所述的协同控制方法，其特征在于，所述控制所述第一关节执行所述控制策略中的第一子控制策略以及所述第二关节执行所述控制策略中的第二子控制策略包括：
13.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的回转关节与所述第二设备的回转关节分别进入各自的临界碰撞风险区域的情况下，所述协同控制方法还包括：
14.根据权利要求2或13所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的变幅关节末端高于所述第二设备的回转关节上侧的情况下，所述第一设备的水平作业区域为以所述第一设备的回转中心为圆心且以所述变幅关节的水平投影长度为半径的圆形区域，以及所述第二设备的水平作业区域为以所述第二设备的回转中心为圆心且以所述回转中心到臂架末端的水平距离为半径的圆形区域；或者
15.一种协同控制系统，其特征在于，所述协同控制系统包括：
16.一种工程机械群，其特征在于，所述工程机械群包括：
...【技术特征摘要】
1.一种协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法还包括：
3.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一关节与所述第二关节均为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：
4.根据权利要求3所述的协同控制方法，其特征在于，所述第一临界碰撞点与所述第二临界碰撞点为所述第一设备的水平作业区域的轮廓与所述第二设备的水平作业区域的轮廓的交叉点。
5.根据权利要求1或2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的变幅关节末端高于所述第二设备的回转关节上侧、所述第一关节为变幅关节且所述第二关节为回转关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：
6.根据权利要求5所述的协同控制方法，其特征在于，所述第一垂直接近条件包括：
7.根据权利要求1或2所述的协同控制方法，其特征在于，在所述第一设备的变幅关节末端低于所述第二设备的回转关节下侧、所述第一关节为变幅关节且所述第二关节为变幅关节或起升关节的情况下，所述对所述第一关节与所述第二关节之间的相对运动趋势进行预测包括：
8.根据权利要求7所述的协同控制方法，其特征在于，所述第二垂直接近条件包括：
9.根据权利要求1所述的协同控制方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：余闯，于晓颖，付玲，林能发，陈耀琦，曾维国，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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