【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程机械领域，尤其涉及一种多关节类机械臂架的控制方法、设备、系统及工程机械。
技术介绍
在现有的工程机械产品中，如:混凝土泵车、混凝土喷射机、汽车起重机和液压挖掘机等，大型机械的主要工作装置均为多关节液压机械臂。这一类液压机械臂系统具有自由度数目多、质量大、柔度大和惯量大等特征，在使用过程中存在操作复杂程度高、安全性要求高等特点，且长时间工作在复杂的工程施工环境下，进行高强度的作业，因此，在对这类大型机械的多关节液压机械臂架进行控制时，对操作者的协调性、准确性和控制的平稳性要求较高。目前，对多关节液压机械臂的控制方式一般采用以下方式:如图1所示，为现有技术中多关节液压机械臂的控制系统的结构示意图，所述控制系统中包括了:无线摇控器、接收设备、PLC控制设备和单个多路阀。其中:无线遥控器，用于根据操作者的操作指令生成控制臂架的控制指令，并发送给接收设备；接收设备，用于通过无线方式接收无线遥控器的控制指令，并将该控制指令发送给PLC控制设备；PLC控制设备，用于将接收到的控制指令转换成为液压电路阀的控制信号发送给单个多路阀。该控制系统具体的工作原理为:大...
【技术保护点】
一种多关节类机械臂架的控制方法，其特征在于，包括：利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法，将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径，其中，N为不小于1的正整数；针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径，分别执行以下操作：根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度，计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度，以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值；采集机械臂架各个关节的当前位置信息，利用设定的逆运动学计算方法，计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关...
【技术特征摘要】
1.一种多关节类机械臂架的控制方法，其特征在于，包括: 利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法，将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径，其中，N为不小于I的正整数； 针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径，分别执行以下操作: 根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度，计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度，以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值； 采集机械臂架各个关节的当前位置信息，利用设定的逆运动学计算方法，计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息，其中，所述当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息是根据计算得到的当前机械臂架末端能够移动的长度值确定的； 将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令，控制机械臂架各个关节对应的电液比例阀进行运动。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械臂架末端移动的轨迹路径是根据机械臂架末端当前所在的位置信息和移动至的目标位置信息确定的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径，具体包括: 将所述轨迹路径划分成为N条子轨迹路径，并确定该子轨迹路径的起始坐标信息和终止坐标信息，计算机械臂架末端在每一条子轨迹路径上的移动时间； 判断第M条子轨迹路径是直线还是圆弧； 若是直线，利用离散的方式，根据该空间直线的起始坐标信息和终止坐标信息、移动线速度、线加速度，得到每设定单位移动周期内移动的子轨迹线段，通过坐标计算得到每设定单位移动周期内移动的子轨迹直线段目标点的坐标值； 若是圆弧，利用离散的方式，根据该空间圆弧的起始坐标信息和终止坐标信息，得到中心坐标信息、空间圆弧的法线方向信息、空间圆弧半径信息，利用移动线速度、线加速度，计算得到每设定单位移动周期内移动的子轨迹圆弧段，通过坐标转换计算得到每设定单位移动周期内移动的子轨迹圆弧线段目标点的坐标信息； 将离散后得到的连续的子轨迹线段或者子轨迹圆弧作为一条子轨迹路径信息存储在轨迹队列中。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对第一条子轨迹路径，执行以下操作，具体包括: 确定第一条子轨迹路径的第一子目标位置信息； 采集机械臂架各个关节的当前位置信息，以及根据设定机械臂架末端移动的初始线路度和线加速度，计算在机械臂架末端到达第一子目标位置信息对应的位置时每一个关节当前需要移动的角度息； 将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令，控制机械臂架各个关节对应的电液比例阀进行运动。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度，计算得到机械臂架末端运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度，以及在设定时间周期内当前机械臂架末端需要移动的长度值，具体包括:6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息是根据计算得到的当前机械臂架末端能够移动的长度值确定的，具体包括: 当机械臂架末端在上一条子轨迹路径上的操作执行结束之后，采集当前机械臂架末端的所在的位置信息； 根据所述位置信息和计算得到当前机械臂架末端能够移动的长度值，得到机械臂架在当前子轨迹路径上移动能够到达的子目标位置信息。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集机械臂架各个关节的当前位置信息，利用设定的逆运动学计算方法，计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息，具体包括: 根据采集到的机械臂架各个关节的当前位置信息，利用雅克比矩阵算法，得到关于各个关节位置信息的矩阵； 利用逆运动学算法，计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在计算出机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息之后，将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令之前，所述方法还包括: 针对每一个关节，执行以下操作: 利用三次平滑轨迹函数9 (tkao+ait+ajiaj3，计算满足该关节的运动轨迹的曲线，其中，a0, B1, a2和a3表示三次平滑轨迹函数的系数，t表示机械臂架当前的移动时间； 将计算得到的该关节的运动轨迹曲线转换成该关节需要移动的角度信息。9.如权利要求f8任一所述的方法，其特征在于，所述在针对上一条子轨迹路径操作执行结束后，在针对当前子轨迹路径操作执行开始之前，所述方法还包括: 判断机械臂架末端在上一条子轨迹路径中实际位移距离和目标位移距离之差是否大于设定数值； 当机械臂架末端在上一条子轨迹路径中实际位移距离和目标位移距离之差大于设定数值，则计算在上一条子轨迹路径中实际位移距离与目标位移距离之间的距离差，并根据计算得到的距离差、机械臂架末端在上一条子轨迹路径中线速度和线加速度，更新存储在轨迹队列中的当前子轨迹路径的长度值； 当机械臂架末端在上一条子轨迹路径中实际位移距离和目标位移距离之差不大于设定数值，触发针对轨迹队列中的当前子轨迹路径进行操作。10.一种多关节类机械臂架的控制设备，其特征在于，包括: 划分模块，用于利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法，将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径，其中，N为不小于I的正整数； 控制模块，用于针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径，分...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏，梁聪慧，齐彪，曾扬，
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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