一种大型工程机械手的控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大型工程机械手的控制方法，所述机械手的各节臂架上均设有驱动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，该方法包括，采集所述驱动机构的当前位移量，并获取控制指令，依据所述当前位移量和所述控制指令计算驱动机构的所需位移量，按所需位移量控制所述驱动机构，驱动所述机械手动作。本发明专利技术还提供一种大型工程机械手的控制系统。本发明专利技术通过采集驱动机构的当前位移量，并依据该当前位移量、机械手的结构特征、及控制指令实现对机械手的精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大型工程机械领域，特别是涉及一种大型工程机械手的控制方 法及控制系统。许多大型工程机械，特别是具有多节臂架或折弯结构机械臂的工程机械， 例如混凝土泵车、起重机、挖掘机等，需要对机械手进行精确控制，满足作业 要求。参见图1,示出现有的大型工程机械手的控制系统，包括指令给定单元11、控制单元12、及测量单元13。指令给定单元11获取控制者的控制指令,将控制指令传送给控制单元12。 该控制指令可为该大型机械的机械手需转动的角度，需到达位置等。控制单元12接收控制指令，通过一定的控制算法，得出控制量，传送到 驱动机构，驱动机构根据该控制量驱动机械手动作。测量单元13是对机械手的相关物理量进行采集，并作为反馈量提供给控 制单元12参与控制算法，以提高控制精度。通常大型工程机械手的驱动机构为液压油缸，需控制的直接物理量多为液 压油缸的位移量。测量单元13需先检测安装液压油缸的臂架的转动角度，传 送给控制单元12。控制单元12依据臂架的转动角度计算执行机构的位移量， 再依据执行机构的位移量和控制指令，计算相关控制量。见图2，示出一大型工程机械手的臂架和液压油缸的结构关系，在臂架21 和臂架22的夹角处设置旋转编码器，采集臂架21和臂架22之间夹角234的 转动角度，再依据转动角度计算液压油缸23的位移量。由图2可知，液压油 缸23的位移量为点1到点5之间的距离。计算算式为<formula>formula see original document page 4</formula>
技术介绍
其中，d表示两点间的距离，例如d24表示点2到点4之间的距离，例如 d34表示点3到点4之间的距离；ang表示角度，例如ang324表示点3到点2 的线段与点2到点4的线段之间的夹角；例如angl25表示点1到点2的线段 与点2到点5的线段之间的夹角。Sqrt表示开根号。该方式虽然可以得到液压油缸23的位移量，但是，旋转编码器的检测精 度受温度影响较大，当该驱动机构的温度变化较大时，旋转编码器^^企测的夹角 234有较大的误差，使计算的液压油缸的位移量误差较大，导致控制机构很难 对机械手进行精确控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大型工程机械手的控制方法，该控 制方法可实现对机械手的精确控制。本专利技术的另一目的是提供一种大型工程机械手的控制系统，该控制系统可 实现对机械手的精确控制。本专利技术涉及一种大型工程机械手的控制方法，所述机械手的各节臂架上均 设有驱动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，其特征在于， 该方法包括采集所述驱动机构的当前位移量，并获取控制指令；依据所述当 前位移量和所述控制指令计算驱动机构的所需位移量；按所需位移量控制所述 驱动纟几构，驱动所述一几械手动作。优选的，所述驱动4几构为液压油缸，在所述液压油缸内部i殳置位移传感器， 位移传感器釆集所述液压油缸的当前位移量。优选的，依据所述当前位移量和所述控制指令计算驱动机构的所需位移量 步骤为将所述当前位移量转换为机械臂的当前转动角度；在所述控制指令中 提取机械臂要到达位置的坐标数据，结合当前转动角度，计算该坐标数据对应 的机械臂的所需转动角度；将机械臂的所需转动角度转换为驱动机构的所需位 移量。本专利技术还公开一种大型工程机械手的控制系统，所述机械手的各节臂架上 均设有驱动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，其特征在 于，包括位移量采集单元、控制指令获取单元、控制量计算单元、及控制驱动 单元所述位移量釆集单元，用于采集驱动机构的当前位移量；所述控制指令5获取单元，用于获取控制指令；所述控制量计算单元，用于依据所述当前位移 量和所述控制指令计算驱动机构的所需位移量；所述控制驱动单元，用于按所 需位移量控制所述驱动机构，驱动所述机械手动作。优选的，所述控制量计算单元包括当前转动角度计算子单元、所需转动角 度计算子单元、及所需位移量计算子单元所述当前转动角度计算子单元，用 于将所述当前位移量转换为机械臂的当前转动角度；所述所需转动角度计算子 单元，用于在所述控制指令中提取机械臂要到达位置的坐标数据，结合当前转 动角度，计算该坐标数据对应的机械臂的所需转动角度；所述所需位移量计算 子单元，用于将机械臂的所需转动角度转换为驱动机构的所需位移量。优选的，所述驱动才几构为液压油缸，在所述液压油缸内部i殳置位移传感器， 位移传感器采集所述液压油缸的当前位移量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术通过采集驱动才几构的当前位移量，并依据该当前位移量、才几械手的 结构特征、及控制指令实现对机械手的精确控制。相对于编码传感器，位移传 感器受温度影响较小，当外界温度变化较大时，对位移传感器的检测精度影响 较少，检测的当前位移量误差较小，因此可实现对机械手的精确控制。本专利技术 位移传感器设置液压油缸内部，不但可提高系统的可靠性及集成化程度，而且 实现了对液压油缸的闭环控制，提高系统控制性能。 附图说明图1为现有的大型工程机械手的控制系统示意图； 图2为现有大型工程机械手的臂架和液压油缸的结构示意图； 图3为本专利技术大型工程机械手的控制方法第一实施例流程图； 图4为本专利技术二轴机械臂的机械手结构示意图； 图5为本专利技术大型工程机械手的控制系统第一实施例流程图； 图6为本专利技术大型工程机械手的控制系统第二实施例流程图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术采集机械手驱动机构的当前位移量，利用当前位移量，结合控制指令中的机械手要到达的位置信息，计算机械手需转动的角度，再根据机械手需 转动的角度计算机械手驱动机构的需调整位移量，依据需调整位移量控制驱动 机构，驱动机械手动作，到达指定位置，实现对机械手的精确控制。参见图3,本专利技术大型工程机械手的控制方法第一实施例，具体步骤如下。步骤S301、采集机械手驱动机构的当前位移量。大型工程机械手的驱动 机构多为液压油缸，本专利技术在液压油缸内部设置位移传感器，采集驱动机构的 当前位移量。步骤S302、获取控制指令。获取操控者输入的控制指令，控制指令可为 机械手要到达的空间位置等。例如,人A (X,Y)点移动到A， (X，，Y，)。步骤S303、依据当前位移量和控制指令计算驱动^/L构的所需位移量。通 过当前位移量，结合机械手的机械结构计算机械手的当前转动角度；再根据控 制指令中的机械手要到达的位置信息，结合机械手的机械机构，计算机械手的 驱动机构的所需转动角度，再将所需转动角度转换为所需位移量。步骤S304、按所需位移量控制驱动机构，驱动机械手动作，到达制定位 置，实现对机械手的精确控制。本专利技术通过采集驱动机构的当前位移量，并依据该当前位移量、机械手的 结构特征、及控制指令实现对机械手的精确控制。相对于旋转编码器，位移传 感器受温度影响较小，检测精度较高，检测的误差较小，可实现对机械手的精 确控制。本专利技术位移传感器设置液压油缸内部，不但可提高系统的可靠性及集成化 程度，而且实现了对液压油缸的闭环控制，提高系统控制性能。本专利技术机械手可以是多节臂架的机械手，也可以是二轴机械臂或单轴机械 手，现以二轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型工程机械手的控制方法，所述机械手的各节臂架上均设有驱动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，其特征在于，该方法包括：　采集所述驱动机构的当前位移量，并获取控制指令；　依据所述当前位移量和所述控制指令计算驱动机 构的所需位移量；　按所需位移量控制所述驱动机构，驱动所述机械手动作。

【技术特征摘要】
1、一种大型工程机械手的控制方法，所述机械手的各节臂架上均设有驱动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，其特征在于，该方法包括采集所述驱动机构的当前位移量，并获取控制指令；依据所述当前位移量和所述控制指令计算驱动机构的所需位移量；按所需位移量控制所述驱动机构，驱动所述机械手动作。2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动机构为液压油缸， 在所述液压油缸内部:^殳置位移传感器，位移传感器采集所述液压油缸的当前位 移量。3、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据所述当前位移量和 所述控制指令计算驱动机构的所需位移量步骤为将所述当前位移量转换为机械臂的当前转动角度；在所述控制指令中提取机械臂要到达位置的坐标数据，结合当前转动角 度，计算该坐标数据对应的机械臂的所需转动角度；将机械臂的所需转动角度转换为驱动机构的所需位移量。4、 一种大型工程机械手的控制系统，所述机械手的各节臂架上均设有驱 动机构，所述驱动机构可驱动臂架在设定角度范围内转动，其特征在于，包括 位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翔，石培科，黄罡，
申请(专利权)人：三一重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]