专利名称：臂架末端的运动控制方法、装置、系统和多节臂架车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种臂架末端的运动控制方法、装置、系统和多节臂架车辆。
背景技术：
在建筑业、高铁等的蓬勃发展背景下，混凝土机械行业这几年呈现了强劲的发展，混凝土机械设备向着个性化、智能化方向发展，出现了泵车智能臂架的概念，以使得臂架操作更为实用及方便。具有臂架设备的各种施工车辆被广泛使用。其中，常见的臂架设备具有相互连接的多节臂架，相邻臂架之间连接设置有臂架油缸，该臂架油缸可驱动与该臂架油缸相连的两个相邻臂架绕该两个相邻臂架的连接轴旋转一定的角度。同时，该臂架设备整体通过转台固定在机座上，臂架设备整体在转台的带动下，可以绕垂直于水平面的竖轴进行360度的旋转。这种臂架设备的典型应用是作为施工设备，用于将物体从一个地点移动到另一个地点，以及将物体吊起。例如，应用这种臂架设备进行混凝土浇筑以及其他类似的工作。一种典型的具有臂架设备的施工车辆是混凝土泵车，这种车辆在需要混凝土浇筑的施工现场，按照操控要求进行混凝土浇筑施工。当臂架设备用于混凝土浇筑以及其他类似场合时，对其控制具有较高的要求，尤其是对其臂架末端的位置需要进行准确的控制。基于此，相关人员提供了一种利用遥控的方法对臂架末端的运动轨迹和运动速率进行控制的方式，如
图1所示的遥控器的结构示意图，操作员使用遥控器101上的操纵杆102分别对每节臂发出转动方向和转动速率控制指令、对臂架转台发出旋转方向和旋转速率控制指令，上述各运动组合得到臂架末端的运动轨迹和运动速率。相关技术中还提供了一种与上述遥控方法类似的臂架末端控制方式，该方式利用液压阀的操作手柄代替遥控器发出上述控制指令，且控制结果与遥控器相同。为实现臂架末端按照期望的轨迹和速率运动，操作员需要同时操作每节臂架的转动方向及转动速率，并同时操作臂架转台旋转的方向和速率。这需要操作员从已知的臂架末端运动轨迹和速率解算出每节臂架的转动方向及速率、臂架转台的旋转方向及速率。这是一个复杂的运算过程，对操作员技能、工作经验和机敏反映程度要求较高。因此在实际操作过程中，操作员通常需要通过试错的方法操作臂架，在试错过程中经常导致臂架末端运动轨迹和速率的控制差错，从而引起危险工况和混凝土浪费问题，进而导致了工作效率的低下。针对上述操作员利用试错法分别操控每一节臂架和转台旋转存在臂架末端运动的控制错误和不稳定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明目的在于提供一种臂架末端的运动控制方法、装置、系统和多节臂架车辆，以提高臂架末端控制的有效性。
根据本发明的一方面，提供了一种臂架末端的运动控制方法，应用于多节臂架上，该方法包括:接收测量摄像装置发送的光斑的位置坐标和臂架末端在预先设定的轨迹所在平面上的投影坐标；其中，测量摄像装置设置在臂架末端的指定位置处；光斑为操作人员控制发光装置在预先设定的轨迹或轨迹的延长线上形成的；根据光斑的位置坐标和臂架末端的投影坐标，确定光斑与臂架末端的距离和光斑相对于臂架末端的方位角；将上述距离除以预先设置的臂架末端跟踪光斑的时长得到的结果作为臂架末端的运动速率；根据上述运动速率和方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使臂架末端沿着轨迹运动。优选地，上述根据光斑的位置坐标和臂架末端的投影坐标，确定光斑与臂架末端的距离和光斑相对于臂架末端的方位角包括:计算光斑与臂架末端的距离
权利要求
1.一种臂架末端的运动控制方法，应用于多节臂架上，其特征在于，包括: 接收测量摄像装置发送的光斑的位置坐标和所述臂架末端在预先设定的轨迹所在平面上的投影坐标；其中，所述测量摄像装置设置在所述臂架末端的指定位置处；所述光斑为操作人员控制发光装置在预先设定的轨迹或所述轨迹的延长线上形成的； 根据所述光斑的位置坐标和所述臂架末端的投影坐标，确定所述光斑与臂架末端的距离和所述光斑相对于所述臂架末端的方位角； 将所述距离除以预先设置的臂架末端跟踪所述光斑的时长得到的结果作为所述臂架末端的运动速率； 根据所述运动速率和所述方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使所述臂架末端沿着所述轨迹运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述光斑的位置坐标和所述臂架末端的投影坐标，确定所述光斑与臂架末端的距离和所述光斑相对于所述臂架末端的方位角包括: 计算所述光斑与臂架末端的距离
3.一种臂架末端的运动控制装置，应用于多节臂架上，其特征在于，包括: 控制参数接收模块，用于接收测量摄像装置发送的光斑的位置坐标和所述臂架末端在预先设定的轨迹所在平面上的投影坐标，其中，所述测量摄像装置设置在所述臂架末端的指定位置处；所述光斑为操作人员控制发光装置在预先设定的轨迹或所述轨迹的延长线上形成的； 控制参数确定模块，用于根据所述控制参数接收模块接收的所述光斑的位置坐标和所述臂架末端的投影坐标，确定所述光斑与臂架末端的距离和所述光斑相对于所述臂架末端的方位角； 运动速率确定模块，用于将所述控制参数确定模块确定的所述距离除以预先设置的臂架末端跟踪所述光斑的时长得到的结果作为所述臂架末端的运动速率； 臂架末端控制模块，用于根据所述运动速率确定模块确定的所述运动速率和所述控制参数确定模块接收的所述方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使所述臂架末端沿着所述轨迹运动。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制参数确定模块包括: 距离计算单元，用于计算所述光斑与臂架末端的距离i = -X2)2 +(I1-F2)2: 方位角计算单元，用于计算所述光斑相对于所述臂架末端的方位角
5.一种臂架末端的运动控制系统，应用于多节臂架上，其特征在于，包括: 发光装置，用于接收操作人员的控制指示，在预先设定的轨迹或所述轨迹的延长线上形成光斑； 设置在多节臂架的臂架末端的指定位置处的测量摄像装置，用于识别所述光斑，并确定所述光斑的位置坐标；以及向控制器发送所述光斑的位置坐标和所述臂架末端在所述轨迹所在平面上的投影坐标； 控制器，用于接收所述测量摄像装置发送的所述光斑的位置坐标和所述臂架末端的投影坐标，根据所述光斑的位置坐标和所述臂架末端的投影坐标确定所述光斑与臂架末端的距离和所述光斑相对于所述臂架末端的方位角，将所述距离除以预先设置的臂架末端跟踪所述光斑的时长得到的结果作为所述臂架末端的运动速率；根据所述运动速率和所述方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使所述臂架末端沿着所述轨迹运动。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述臂架末端上的卡具，用于固定所述测量摄像装置。
7.一种臂架末端的运动控制系统，应用于多节臂架上，其特征在于，包括: 发光装置，用于接收操作人员的控制指示，在预先设定的轨迹或所述轨迹的延长线上形成光斑； 设置在多节臂架的臂架末端的指定位置处的测量摄像装置，用于识别所述光斑，并确定所述光斑的位置坐标；以及根据所述光斑的位置坐标和所述臂架末端在所述轨迹所在平面上的投影坐标，确定所述光斑与臂架末端的距离和所述光斑相对于所述臂架末端的方位角，并发送所述距离和所述方位角； 控制器，用于接收所述测量摄像装置发送的所述距离和所述方位角，将所述距离除以预先设置的臂架末端跟踪所述光斑的时长得到的结果作为所述臂架末端的运动速率；根据所述运动速率和所述方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使所述臂架末端沿着所述轨迹运动。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述臂架末端上的卡具，用于固定所述测量摄像装置。
9.一种多节臂架车辆，其特征在于，所述多节臂架车辆包括权利要求5至8中任意一项所述的系统。
10.根据权利要求9所述的多节臂架车辆，其特征在于，所述多节臂架车辆为泵车。
全文摘要
本发明提供了一种臂架末端的运动控制方法、装置、系统和多节臂架车辆。其中，该方法应用于多节臂架上，包括:接收测量摄像装置发送的光斑的位置坐标和臂架末端在预先设定的轨迹所在平面上的投影坐标;其中，该光斑为操作人员控制发光装置在预先设定的轨迹或轨迹的延长线上形成的;根据该位置坐标和该投影坐标确定该光斑与臂架末端的距离和该光斑相对于臂架末端的方位角;将上述距离除以预先设置的臂架末端跟踪光斑的时长得到的结果作为臂架末端的运动速率;根据该运动速率和上述方位角控制各节臂架的旋转速度和大臂的回转速度，使臂架末端沿着轨迹运动。本发明提高了设备的工作效率。
文档编号E04G21/04GK103195251SQ20131010487
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者王岳宇, 罗建利 申请人:中联重科股份有限公司