混凝土泵车智能臂架控制系统及其控制方法

专利名称：混凝土泵车智能臂架控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域的臂架控制系统，尤其涉及带有专用控制 器为核心的混凝土泵车智能布料的智能臂架控制系统，可在带有臂架装 置的施工机械上应用推广。
背景技术：
轮胎式混凝土泵车是一种典型的带有多级臂架的施工机械。其施工 的基本过程是，通过车身的液压泵送机构，将混凝土通过臂架上的布料 管，按照操作人员的操作要求浇注在施工现场，控制其浇注位置，实际 上是通过控制臂架末端位置来实现的。
早期的混凝土泵车，臂架总长度短，臂节数量少，控制技术差，基 本上是固定式的，臂架的末端位置是通过手动拉拽实现的。现在这种臂 架结构已经被替代，长臂架、多臂节、高效化和轻量化的新型臂架不断 涌现，臂架的布料高度，布料深度和下拉深度得到了很大的提升。臂架 的控制主要通过专用的遥控器控制液压多路阀，再通过液压马达、液压 油缸和执行机构组合实现单节臂架以及回转机构的位置变化，从而实现 对布料管的末端位置的控制。然而由于混凝土泵车的臂架系统是一组多 冗余度机构，因而自动化、智能化水平一直没有受到足够的重视和难以 实现，但是大多数需要浇注的施工现场，都对浇注位置的精度又有着一 定要求。因此，现有的控制手段，在很大范围内制约了泵车优势的发挥。
图1为一个现有的典型的混凝土泵车的4臂节臂架，图2为现有混凝土
泵车的遥控器面板。
如图1所示，该臂架系统由1到4的四节臂节，由4个由液压驱动 的油缸、连杆装置以及由液压马达驱动固定在车辆底盘上的转台组成。臂节1通过连接在转台和臂架上的液压油缸的控制，实现其绕与转台铰
接轴有限旋转。臂节2通过液压油缸2驱动臂节1和2之间的连杆机构， 实现臂节2绕与臂节1铰接轴有限旋转。其它的臂节控制原理同臂节2。 在施工过程中，通过操纵遥控器手柄，实现臂架姿态的变化和转台角度 的调节，从而使固定在臂架末端的橡胶软管移动到需要浇注混凝土的施 工区域的上方，实现混凝土的浇灌。
如图2所示，该遥控器面板上有六个比例摇杆用来对整个上装臂架 进行位置操作。操作相应摇杆的往复运动，会产生对应的模拟量信号， 再通过信号发生装置将该信号传送给安装于车身的遥控接收器。当需要 调节某一节臂架位置时，摇杆的控制信号经无线电波传递给接收器，接 收器会根据接收到的控制信号，以比例控制的方式驱动多路阀，从而控 制双向液压油缸驱动传动机构，实现单节臂架的往复前倾和后倾运动。 同样原理，转台的回转角度也是通过这样的方式实现逆、顺时针的变化。 由于，摇杆为比例信号摇杆，接收器的控制信号也为比例信号，因此可 通过操作摇杆的行程来实现臂架以及转台变化速度快慢的控制。
以上表述的是单个臂架的动作控制过程，而在具体施工过程中，要 想实现浇注位置的变化，势必要调整臂架的末端位置，在这种多自由度 结构中，达到以上目的，往往需要多臂节以及回转机构的联合动作来实 现。这就使操作者的操作变得异常烦琐，往往需要依据移动的方向选择 相关联的机构进行联合动作，对操作者的应用经验和现场判断能力有着 相当的要求，而且这样还不一定能保证浇灌位置的平稳过渡。如图3所 示，臂架末端位置E移动到E'，至少需要倒数第1和第二两节臂架联合 动作，如果只操纵其中一节臂架则不可能达到理想的效果，存在控制难 度大、控制不到位、效率低等缺陷。在这里操作的方便性只是需要考虑 的一部分，除此之外还需要考虑臂架姿态对混凝土流动的影响，以及臂 架应力等因素。不恰当的臂架姿态对混凝土浇灌的质量以及泵车臂架的 寿命都有着很大的负面影响。

发明内容
本发明为克服现有技术的上述缺陷，提供一种混凝土泵车智能臂架 控制系统，通过对臂架位置信号的检测反馈以及控制，实现各节臂架和 回转装置的自动联合动作，使臂架末端布料装置轻松动到达操作员的预 期位置，并且在整个动作的过程中使整个臂架姿态保持一个相对合理的 状态。
为实现上述发明目的，本发明提供的技术解决方案为所述混凝土 泵车智能臂架控制系统，包括臂架、控制器、操作装置和执行机构，其 特征在于还包括臂架位置检测设备，用于检测每节臂架的空间位置， 并将检测出的所述每节臂架的空间位置信号传输给所述控制器。
进一步，所述执行机构为比例多路阀，所述控制器为工程机械专用 逻辑控制器，所述控制器可输出P丽信号直接驱动所述的比例多路阀。
所述控制器与所述臂架位置检测设备之间采用"N总线实现信号传 输，所述控制器带有信号滤波器，所述信号滤波器用于对所述臂架位置 检测装置检测并传输给所述控制器的信号进行滤波。
所述操作装置为带万向手柄的遥控器，所述遥控器通过CAN总线与所 述控制器相连接，实现信号的双向传输。
更进一步，所述的臂架位置检测设备为绝对值编码器、或角度传感 器、或加速度传感器。
所述的臂架位置检测设备安装于相邻两节臂架之间，所述相邻两节 臂架间的连接为空心轴连接时，采用所述绝对值编码器或角度传感器； 所述相临两节臂架间的连接为实心铰接或穿有泵管时，采用所述加速度 传感器，每节所述臂架安装一个所述加速度传感器。
本发明所述的混凝土泵车智能臂架控制系统的控制方法为所述智 能臂架控制系统，包括臂架、控制器、操作装置和执行机构，还包括臂 架位置检测设备，用于检测每节臂架的空间位置，并将检测出的所述每 节臂架的空间位置信号传输给所述控制器，所述控制器与所述臂架位置
检测设备之间采用CAN总线实现信号传输，所述操作装置为带万向手柄的遥控器，所述遥控器通过"N总线与所述控制器相连接，实现信号的双向
传输。按照以下步骤可实现对所述臂架的智能操控 第一步，臂架坐标系的建立-
将所述臂架在水平方向的竖直投影作为X坐标，与其在水平面上的 垂直线作为Y坐标，竖直方向作为Z坐标，建立所述臂架坐标系； 第二步、当前臂架位置的检测
A、 转台的回转角度检测，即是臂架动作过程中当前臂架水平方向的 竖直投影与初始位置臂架水平竖直投影的夹角。这个夹角，通过安装绝 对值编码器的方式检测获得。
B、 首节臂架与转台之间的当前角度检测，即是首节臂架与水平方向 的夹角，同样可以通过安装绝对值编码器的方式检测获得。
C、 相临两节臂架之间的角度检测，采用绝对值编码器或加速度传感 器检测获得；
所述臂架位置检测装置通过CAN总线数据将角位移信息传输给控制 器，确定臂架的当前姿态和臂架末端在当前坐标系下的空间位置。
第三步，臂架动作的控制
A、 所述万向手柄可在一个平面内的任何方向做往复运动，而该所述 平面的x、 y轴分量，分别对应于所述臂架坐标系中的X、 Y轴分量，操 作所述万向手柄的顺、逆时针的运动，实现所述臂架末端位置在所述Z 轴分量方向的运动，所述万向手柄的倾斜角度以及旋转行程对应所述臂 架末端的运动速度；
B、 对所述万向手柄进行操作，所述遥控器会将相应的所述操作信号 并传输给所述控制器，所述控制器对接收到的所述操作信号进行分析处 理，根据操作的方向和速度要求，在对应方向上指定一个目标值，在XZ 坐标平面内首先使末节臂架转动一定角度，满足所述目标值的位置条件 后，再转动其相临臂架，依次类推，经过反复直到使臂架末端移动到目 标位置的X、 Z轴坐标分量处，再结合转台的转动角度，满足达到目标位 置的坐标要求。在所述第二步中，根据所述臂架结构不同，采用不同的采样方式。 对两臂架间是铰接连接，直接通过油缸驱动的结构形式，采取在铰接轴 心位置处安装绝对值编码器的形式采样臂架间角度。相临的两节臂架间， 采用通过油缸通过连杆机构来驱动臂架运动的结构形式，或者铰接处有 泵管穿心的，在每节臂架安装加速度传感器。
进一步，所述臂架的轨迹，根据以下方程来确定-
一广X十(J一广J) A
其中，x为所述臂架末端的空间坐标向量，
0为所述臂架的角向量， J+为广义逆矩阵， I为单位矩阵，
4M和4)2分别为6和8的空间任一常矢量。 采用最小范系数法进行所述臂架移动轨迹的确定，即令所述方程式 中的4^和4)2都为0，来确定所述臂架的目标轨迹。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果
1、 混凝土泵车的操作者在执行浇灌混凝土操作时，无须手动调节单 个臂节的位置和回转的角度，浇灌的准确度和操作的合理性得到保证， 并且对施工效率乃至泵车的整体使用寿命都有着积极的作用。
2、 本发明借助臂架测量传感系统以及计算机柔性控制技术，实现对 臂架的智能控制，对臂架末端的布料位置进行直接的控制操作，在臂架 应力冲击允许范围内和对混凝土流动性考量的基础上，对整个臂架系统 的联合运动轨迹进行规划，使多臂节协调动作，达到操作者的目标要求。
3、 同时，在控制的过程中，对一些臂架移动的极限条件和不合理操 作做出了限定，这样大大减轻了操作者的工作强度和经验要求，同时混 凝土的浇灌精度得到了相当的提高，避免了一些不合理的操作对臂架结 构以及液压系统寿命的影响。很好了解决了现有系统中存在诸多的问题。4、采用最小范系数法进行臂架移动的轨迹的计算和控制，使臂架受 到的冲击在允许的范围内。在实现智能控制的同时，兼顾了臂架姿态和 应力要求，同时符合液压系统动力分配的要求。


图1为一个典型的混凝土泵车的4臂节臂架结构示意图;
图2为现有混凝土泵车的遥控器面板示意图3为臂架移动示意图4为一个4臂节泵车的臂架展开顺序图5为本发明一个实施例遥控器的面板图6为本发明一个实施例的控制流程图。
具体实施例方式
为便于理解本发明，下面结合以下的实施例对本发明作进一步的阐
述
本发明的核心就是通过对臂架位置信号的检测反馈以及控制器的控 制，实现各节臂架和回转装置的自动联合动作，使臂架末端布料装置轻 松动作到操作员的预期位置，并且在整个动作的过程中使整个臂架姿态 保持一个相对合理的状态。基于这种操作，混凝土泵车的操作者在执行 浇灌混凝土操作时，无须手动调节单个臂节的位置和回转的角度，浇灌 的准确度和操作的合理性得到保证，并且对施工效率乃至泵车的整体使 用寿命都有着积极的作用。
本发明的混凝土泵车智能臂架控制系统，包括臂架、控制器、操作 装置和执行机构，以及臂架位置检测设备，所述控制器为工程机械专用 逻辑控制器，所述操作装置为带万向手柄的遥控器，所述执行机构比例 多路阀，所述臂架位置检测设备用于检测每节臂架的空间位置，并将检 测出的所述每节臂架的空间位置信号传输给所述控制器，所述控制器与
所述臂架位置检测设备之间采用CAN总线实现信号传输，所述控制器输出P簡信号直接驱动所述的比例多路阀，所述遥控器通过CAN总线与所述控 制器相连接，实现信号的双向传输。这样就组成了一个完整的控制系统。
进一步，所述的臂架位置检测设备为绝对值编码器、或角度传感器、 或加速度传感器，所述的臂架位置检测设备安装于相邻两节臂架之间， 当所述相邻两节臂架间的连接为空心轴连接时，采用所述绝对值编码器 或角度传感器；当所述相临两节臂架间的连接为实心铰接或穿有泵管， 采用所述加速度传感器，每节所述臂架安装一个。
所述工程机械专用逻辑控制器，作为这个控制系统核心器件，用于根 据二次开发的控制指令，控制所有的驱动单元，相当于整个系统的"大 脑"，其具有
(1) 较强的驱动能力，可以输出P丽信号直接驱动比例多路阀，从 而实现臂架的控制；
(2) 很强的浮点数处理能力，和更高的执行效率。在通过臂架角度 反馈信号计算臂架位置和处理臂架动作的过程中，有大量的浮
点数运算处理，由于控制对象的特殊性，对程序处理还有一定 的实时性要求；
(3) 完善的安全保护、自诊断功能。臂架控制的安全性要求很高， 就对控制器的可靠性提出了更高的要求。
另外，由于车辆覆盖面积比较大，器件安装距离比较远，对传输信 号也有要求，该系统的反馈单元与控制单元之间均采用CAN总线实现信 号传输，保证了信号的实时和抗干扰性能。
因在控制过程中，需要知道每一节臂架的当前位置，以及转台的旋 转角度，才能通过计算确定臂架末端的实际位置。因此，本发明提供有 两种传感器的方案，针对具体臂架的结构选择安装
(1) 相临两节臂架间的铰接处为空心轴连接时，可选用绝对值编码 器或角度传感器，确定相临两节臂架间的夹角；转台的减速箱 的位置安装多圈绝对值编码器，确定转台的回转角度；
(2) 相临两节臂架间为实心铰接或穿有泵管的臂架，可选用加速度传感器，在每节臂架安装一个，这样在不破坏臂架结构的情况 下，利用检测到的信号可转换为每节臂架的位置信息；转台位 置的检测同上(1)。 本发明对混凝土泵车的臂架使用遥控器进行操作，所述控制系统使 用的遥控器信号为双向传输，传输方式采用CAN总线，本身不带驱动负 载的能力。其对臂架的操作分为手动和智能两种方式，在智能状态，操 作者只需要操纵遥控器上的万向手柄，就可以实现对臂架末端布料装置 的操作。在遥控器上设有切换开关， 一旦切换到智能状态，系统会自动 将臂架竖直方向投影作为X坐标，重新建立坐标系，方便操作员的操作。
遥控器上具有液晶显示面板，可以显示一些基本的系统数据，使操作员 及时掌握车辆情况。
另外，本发明还给出了该混凝土泵车智能臂架控制系统的控制方法， 具体如下
一台混凝土泵车工作的时候，需要将臂架完全打开，并且依照浇灌 位置选择合适的姿态，将布料管置于其上方。臂架的打开和收拢，受液 压系统设计以及结构件布置的限制，必须按照逐节顺序动作的方式。附 图4就是一个4臂节泵车的臂架展开顺序图。在臂架的展开需要手动控 制，在臂架展开到预定位置后，方可通过遥控切换至智能控制状态，此 时可通过遥控器上的万向手柄对臂架末端的布料管进行控制，附图5为 本发明一种智能总线遥控器的面板图。 1、臂架位置的检测
在智能控制状态下，对臂架进行控制，需要知道臂架末端的具体位 置，以及整个臂架的姿态。如前边对设备的介绍，臂架位置的检测是通 过安装传感器来实现。没节臂架的空间位置，需要计算得出。在检测出 转台的回转角度，第一节臂架与转台之间的角度，以及相临两节臂架之 间的角度，就可以得出臂架末端的空间位置。
转台的回转角度，即是臂架动作过程中当前臂架水平方向的竖直投 影与初始位置臂架水平竖直投影的夹角。这个夹角，通过安装绝对值编码器的方式获得。编码器通过CAN总线数据将角位移信息传输给控制器， 由控制器采样得出。
首节臂架与转台之间的当前角度，即是首节臂架与水平方向的夹角， 同样可以通过安装绝对值编码器的方式获得。
相临两节臂架之间的角度。根据臂架结构不同，采用不同的采样方 式。对两臂架间是铰接连接，直接通过油缸驱动的结构形式，可采取在 铰接轴心位置处安装绝对值编码器的形式采样臂架间角度。如果相临的 两节臂架间，采用通过油缸通过连杆机构来驱动臂架运动的结构形式， 或者铰接处有泵管穿心的情况，这时考虑在轴心位置安装编码器显然不 适合。可以考虑在每节臂架安装加速度传感器，来检测臂架相对于水平 面的倾斜角度。优先得是，选用5g重力加速度，84HZ带宽，输出方式为 PWM数字量输出的加速度传感器。
此外，因为在泵车工作过程中，臂架始终处于一种振颤的状态下，
为防止信号突变对检测结果造成的影响，此处还需要对采集到的信号进
行处理，在采样计算中采用差分的方法对信号进行滤波处理。
通过以上信号的采集，确定臂架的当前姿态，便可以确定臂架末端 在当前坐标系下的空间位置。
2、臂架动作的控制
切换进入智能操作状态，首先系统自动建立三向坐标系作为参考坐 标，将臂架在水平方向的竖直投影作为X坐标，与其在水平面上的垂直 线作为Y坐标，竖直方向作为Z坐标。
操作员操作遥控器上的万向手柄对臂架末端的布料管位置进行操 控。该万向手柄为比例信号，可在一个平面内的任何方向做往复操作， 而该平面的x、 y轴分量，分别对应臂架坐标系中的X、 Y轴分量；操作 万向手柄的顺、逆时针的运动，来实现臂架末端位置在Z轴分量方向的 运动。而该比例手柄的倾斜角度以及旋转行程对应臂架末端的运动速度。 一旦操作员对手柄进行操作，遥控器会将相应的控制信号传输给控制器， 控制器经过运算指令驱动单元完成臂架在参考坐标中的运动。控制器对接收到控制信号进行分析处理，根据控制的方向和速度要 求，在对应方向上指定一个目标值。臂架末端要想移动到目标位置，在 程序中采用叠代算法，在XZ坐标平面内首先使末节臂架转动一定角度， 看时候满足位置条件，再转动其相临臂架，依次类推，经过反复计算直
到使臂架末端移动到目标位置的x、 z轴坐标分量处，再结合转台的转动
角度，满足达到目标位置的坐标要求。计算出的臂架姿态的变化轨迹再
利用AD層S和ANSYS相结合的方法，对臂架末端自动移动到目标位置过 程中臂架应力变化情况进行分析，采用最小范系数法进行臂架移动的轨 迹的计算使臂架受到的冲击在允许的范围内。
在多臂节联合运动的自动化控制中关键的问题就是臂架逆运动的求 解，可以将臂架简化为一组具有多冗余度机械手的控制问题，下式为多 冗余度机械手求逆解的方程
在上式中，x为臂架末端的空间坐标向量，e为臂架的关节角向量，
J+为广义逆矩阵，I为单位矩阵，cK和4)2分别为6和S的空间任一常矢
最小范数法能够保证在完成移动到指定目标的同时，保持各关节结 构的连续平稳且各关节的加速度值较小，因此采用最小范数法来求解臂 架的逆运动，即令以上公式中的4),和^都为0。
通过以上方法，规划出臂架移动到指定目标的轨迹。这其中还需要 考虑臂架姿态对泵送质量的影响，考虑所规划的轨迹是否符合液压系统 动力分配要求。由控制器控制比例电磁阀，通过驱动臂架油缸实现臂架 姿态的转换，没节臂架以及回转运动的控制都是闭环控制，根据反馈信 号，对控制信号进行调整。因为万向手柄的倾斜度以及旋转行程与臂架 运动快慢成正比，还可以通过调整控制P丽信号占空比的方式，调整比 例电磁阀的流量开度，从而实现对速度的控制。因为在臂架轨迹规划是 一个时实控制的过程，所以对控制器的运算速率有着很高的要求。在一些轨迹的规划过程中，还需要增加一些针对特殊情况的限制， 如末节臂架与布料软管的夹角，既是末节臂架与竖直方向的夹角不得小 于90° ;对臂架的一些极限位置不得使用智能操作等的限定。而且针对 一些对臂架姿态有特殊要求的场合，可以选择锁定臂架1和臂架2，避免 了臂架姿态发生比较大的变化幅度，产生安全隐患。
根据以上对本发明控制基本原理的阐述，操作员在操作混凝土泵车 执行浇灌工作的时候，可利用本发明对臂架末端的布料位置进行直接的 控制操作，而控制系统会对操作者的命令进行检测和分析，在臂架应力 冲击允许范围内和对混凝土流动性考量的基础上，对整个臂架系统的联 合运动轨迹进行规划，使多臂节协调动作，达到操作者的目标要求。同 时，在控制的过程中，对一些臂架移动的极限条件和不合理操作做出了 限定，这样大大减轻了操作者的工作强度和经验要求，同时混凝土的浇 灌精度得到了相当的提高，避免了一些不合理的操作对臂架结构以及液 压系统寿命的影响。
尽管已经描述了本发明的上述实施例，但是对于本领域技术人员来 说，在本发明的范围内可能存在更多的实施例和实现方式。根据发明的 任何变化和改变均落入本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1、混凝土泵车智能臂架控制系统，包括臂架、控制器、操作装置和执行机构，其特征在于还包括臂架位置检测设备，用于检测每节臂架的空间位置，并将检测出的所述每节臂架的空间位置信号传输给所述控制器。
2、 根据权利要求l所述的混凝土泵车智能臂架控制系统，其特征在 于所述执行机构为比例多路阀，所述控制器为工程机械专用逻辑控制 器，所述控制器可输出P丽信号直接驱动所述的比例多路阀。
3、 根据权利要求2所述的混凝土泵车智能臂架控制系统，其特征在 于所述控制器与所述臂架位置检测设备之间釆用CAN总线实现信号传 输，在所述控制器带有信号滤波器，所述信号滤波器用于对所述臂架位 置检测装置检测并传输给所述控制器的信号进行滤波。
4、 根据权利要求3所述的混凝土泵车智能臂架控制系统，其特征在 于所述操作装置为带万向手柄的遥控器，所述遥控器通过CAN总线与所述控制器相连接，实现信号的双向传输。
5、 根据权利要求1至4任一所述的混凝土泵车智能臂架控制系统，其特征在于所述的臂架位置检测设备为绝对值编码器、或角度传感器、或加速度传感器。
6、 根据权利要求5所述的混凝土泵车智能臂架控制系统，其特征在于所述的臂架位置检测设备安装于相邻两节臂架之间，所述相邻两节 臂架间的连接为空心轴连接时，采用所述绝对值编码器或角度传感器；所述相临两节臂架间的连接为实心铰接或穿有泵管时，采用所述加速度 传感器，每节所述臂架安装一个所述加速度传感器。
7、 混凝土泵车智能臂架控制系统的控制方法，其特征在于所述智能臂架控制系统，包括臂架、控制器、操作装置和执行机构，还包括臂 架位置检测设备，用于检测每节臂架的空间位置，并将检测出的所述每 节臂架的空间位置信号传输给所述控制器，所述控制器与所述臂架位置检测设备之间采用CAN总线实现信号传输，所述操作装置为带万向手柄的遥控器，所述遥控器通过CAN总线与所述控制器相连接，实现信号的双向传输。按照以下步骤可实现对所述臂架的智能操控 第一步，臂架坐标系的建立将所述臂架在水平方向的竖直投影作为X坐标，与其在水平面上的 垂直线作为Y坐标，竖直方向作为Z坐标，建立所述臂架坐标系； 第二步、当前臂架位置的检测A、 转台的回转角度检测，即是臂架动作过程中当前臂架水平方向的 竖直投影与初始位置臂架水平竖直投影的夹角，这个夹角，通过安装绝 对值编码器的方式检测获得；B、 首节臂架与转台之间的当前角度检测，即是首节臂架与水平方向 的夹角，也通过安装绝对值编码器的方式检测获得；C、 相临两节臂架之间的角度检测，采用绝对值编码器或加速度传感 器检测获得；所述臂架位置检测装置通过CAN总线将角位移信号传输给所述控制 器，确定所述臂架的当前姿态和臂架末端在当前坐标系下的空间位置； 第三步，臂架动作的控制A、 所述万向手柄可在一个平面内的任何方向做往复运动，该所述平 面的x、 y轴分量，分别对应于所述臂架坐标系中的X、 Y轴分量，操作 所述万向手柄的顺、逆时针的运动，实现所述臂架末端位置在所述Z轴 分量方向的运动，所述万向手柄的倾斜角度以及旋转行程对应所述臂架 末端的运动速度；B、 对所述万向手柄进行操作，所述遥控器将相应的所述操作信号传 输给所述控制器，所述控制器对接收到的所述操作信号进行分析处理， 根据操作的方向和速度要求，在对应方向上指定一个目标值，在XZ坐标 平面内首先使末节臂架转动一定角度，满足所述目标值的位置条件后， 再转动其相临臂架，依次类推，直到所述臂架末端移动到目标位置的X、 Z轴坐标分量处，再结合转台的转动角度，满足目标位置的坐标要求。
8、根据权利要求7所述混凝土泵车智能臂架的控制方法，其特征在于在所述第二步中，根据所述臂架结构不同，采用不同的采样方式， 对两臂架间是铰接连接，直接通过油缸驱动的结构形式，采取在铰接轴 心位置处安装绝对值编码器的形式采样臂架间角度，相临的两节臂架间， 采用油缸通过连杆机构来驱动臂架运动的结构形式，或者铰接处有泵管 穿心的，在每节臂架安装加速度传感器。
9、根据权利要求7所述混凝土泵车智能臂架的控制方法，其特征在于所述臂架的轨迹，根据以下方程来确定 <formula>formula see original document page 4</formula>其中，X为所述臂架末端的空间坐标向量，e为所述臂架的角向量，r为广义逆矩阵，I为单位矩阵，4M和4)2分别为6和S的空间任一常矢量。
10、根据权利要求9所述混凝土泵车智能臂架的控制方法，其特征在于采用最小范系数法进行所述臂架移动轨迹的确定，即令所述方程式中的4^和4)2都为0，来确定所述臂架的目标轨迹。
全文摘要
混凝土泵车智能臂架控制系统及其控制方法，所述控制系统包括臂架、控制器、操作装置和执行机构，其特征在于还包括臂架位置检测设备，用于检测每节臂架的空间位置，并将检测出的所述每节臂架的空间位置信号传输给所述控制器。所述控制方法包括臂架坐标系的建立；当前臂架位置的检测；和臂架动作的控制。本发明的混凝土泵车智能臂架控制系统，操作者无须手动调节单个臂节的位置和回转的角度，浇灌的准确度和操作的合理性得到保证，并且对施工效率乃至泵车的整体使用寿命大为提高；可在臂架应力冲击允许范围内和对混凝土流动性考量的基础上，实现多臂节协调动作；同时，在控制的过程中，对一些臂架移动的极限条件和不合理操作做出了限定，大大减轻了操作者的工作强度和经验要求避免了一些不合理的操作对臂架结构以及液压系统寿命的影响。
文档编号E04G21/04GK101525944SQ200910081248
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者张冠文, 朱关德, 亮 李, 李秀锋, 王治国 申请人:北京易斯路电子有限公司