用于控制设备的方法和装置与流程

本申请实施例涉及机械控制技术领域，具体涉及用于控制设备的方法和装置。

背景技术：

随着工程智能化水平的提高，挖掘机开始向半自动或全自动控制方向发展。实现半自动或全自动控制的前提是，挖掘机可以感知自己的姿态，因此，需要实时测量出挖掘机各部件的转动角度。

技术实现要素：

本申请实施例提出了用于控制设备的方法和装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于控制设备的方法，包括：获取位移传感器采集的电信号；根据上述电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移；根据上述位移，确定上述活动杆连接的机械臂相对于上述缸筒连接的机械臂的旋转角度；根据上述旋转角度，控制设备。

在一些实施例中，上述设备为挖掘机，上述设备包括多个液压缸以及与多个液压缸一一对应的多个位移传感器，上述设备还包括挖斗，挖斗通过多个液压缸所连接的多个机械臂与挖掘机底盘连接；以及上述根据上述旋转角度，控制设备，包括：根据上述多个液压缸对应的多个旋转角度，确定上述挖斗的位置和姿态；根据上述挖斗的位置和姿态，控制上述设备。

在一些实施例中，上述电信号包括标识；以及上述根据上述位移，确定上述活动杆所连接的机械臂相对于上述缸筒固定的机械臂的旋转角度，包括：根据上述标识，确定与上述标识对应的角度计算公式；根据上述位移以及上述角度计算公式，确定上述旋转角度。

在一些实施例中，上述位移传感器为拉线式位移传感器。

在一些实施例中，上述拉线式位移传感器包括本体和拉绳，上述拉绳的一端与上述本体连接；上述本体固定在液压缸的缸筒处，上述拉绳的另一端固定在上述液压缸的活动杆处。

第二方面，本申请实施例提供了一种用于控制设备的装置，包括：电信号获取单元，被配置成获取位移传感器采集的电信号，其中，上述位移传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移；位移确定单元，被配置成根据上述电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移；角度确定单元，被配置成根据上述位移，确定上述活动杆连接的机械臂相对于上述缸筒连接的机械臂的旋转角度；设备控制单元，被配置成根据上述旋转角度，控制设备。

在一些实施例中，上述设备为挖掘机，上述设备包括多个液压缸以及与多个液压缸一一对应的多个位移传感器，上述设备还包括挖斗，挖斗通过多个液压缸所连接的多个机械臂与挖掘机底盘连接；以及上述设备控制单元进一步被配置成：根据上述多个液压缸对应的多个旋转角度，确定上述挖斗的位置和姿态；根据上述挖斗的位置和姿态，控制上述设备。

在一些实施例中，上述电信号包括标识；以及上述角度确定单元进一步被配置成：根据上述标识，确定与上述标识对应的角度计算公式；根据上述位移以及上述角度计算公式，确定上述旋转角度。

在一些实施例中，上述位移传感器为拉线式位移传感器。

在一些实施例中，上述拉线式位移传感器包括本体和拉绳，上述拉绳的一端与上述本体连接；上述本体固定在液压缸的缸筒处，上述拉绳的另一端固定在上述液压缸的活动杆处。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行，使得上述一个或多个处理器实现如第一方面任一实施例所描述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面任一实施例所描述的方法。

本申请的上述实施例提供的用于控制设备的方法和装置，首先可以获取位移传感器采集的电信号。上述位移传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。然后，根据电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。然后，根据上述位移，确定活动杆连接的机械臂相对于缸筒连接的机械臂的旋转角度。最后，根据上述旋转角度，控制设备。本实施例的方法，可以实现对机械臂之间旋转角度的精确感知，有助于实现设备的自动化控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请的一个实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图2是根据本申请的用于控制设备的方法的一个实施例的流程图；

图3是根据本申请的用于控制设备的方法的一个应用场景的示意图；

图4根据本申请的用于控制设备的装置的一个实施例的结构示意图；

图5是适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了可以应用本申请的用于控制设备的方法或用于控制设备的装置的实施例的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括挖掘机101、网络102、终端设备103和服务器104。网络102用以在挖掘机101、终端设备103和服务器104之间提供通信链路的介质。网络102可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

挖掘机101可以包括多个由液压缸驱动的机械臂，还包括用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移的位移传感器。上述液压缸可以是各种类型的液压缸，如活塞式、柱塞式、伸缩式、摆动式等等。上述位移传感器可以是各种类型的位移传感器，如拉线式、磁敏式、光电式等等。挖掘机101可以是自主挖掘机或智能挖掘机。

挖掘机101可以通过网络102与终端设备103或服务器104交互，以接收或发送消息等。挖掘机101上安装的位移传感器可以实时地将采集到的电信号发送给终端设备103或服务器104，以供终端设备103或服务器104根据电信号来计算挖掘机的机械臂之间的旋转角度。

终端设备103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如仿真计算类应用、网页浏览器应用、购物类应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等。

终端设备103可以是硬件，也可以是软件。当终端设备103为硬件时，可以是各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当终端设备103为软件时，可以安装在上述所列举的电子设备中。其可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供分布式服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

服务器104可以是提供各种服务的服务器。例如，对挖掘机101的各部件的位姿提供计算服务的后台服务器。后台服务器可以对挖掘机101上安装的位移传感器采集的电信号进行处理，并将处理结果(例如旋转角度)反馈给挖掘机101。

需要说明的是，服务器104可以是硬件，也可以是软件。当服务器104为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器104为软件时，可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供分布式服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

需要说明的是，本申请实施例所提供的用于控制设备的方法可以由挖掘机101中的控制设备来执行，也可以由终端设备103执行，还可以由服务器104执行。相应地，用于控制设备的装置可以设置于挖掘机101中的控制设备中，也可以设置于终端设备103中，还可以设置于服务器104中。可以理解的是，当本实施例的方法由挖掘机101中的控制设备来执行时，上述系统架构100还可以不包括网络102、终端设备103和服务器104。

应该理解，图1中的挖掘机、网络、终端设备和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的挖掘机、网络、终端设备和服务器。

继续参考图2，示出了根据本申请的用于控制设备的方法的一个实施例的流程200。本实施例的用于控制设备的方法，包括以下步骤：

步骤201，获取位移传感器采集的电信号。

在本实施例中，用于控制设备的方法的执行主体可以通过有线连接方式或者无线连接方式获取位移传感器采集的电信号。上述位移传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。上述电信号可以是电压信号，也可以是电流信号，还可以是电阻信号。可以理解的是，上述电信号的大小与液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移相关。

需要指出的是，上述无线连接方式可以包括但不限于3g/4g连接、wifi连接、蓝牙连接、wimax连接、zigbee连接、uwb(ultrawideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

步骤202，根据电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。

由于电信号的大小与液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移相关，则可以根据电信号的大小以及位移传感器的工作原理，计算出液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。

步骤203，根据位移，确定活动杆连接的机械臂相对于缸筒连接的机械臂的旋转角度。

在确定了液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移后，执行主体可以结合液压缸所连接的机械臂的机械结构来计算两个机械臂之间的旋转角度。具体的，执行主体可以首先确定液压缸的原始长度、上述位移、缸筒与机械臂的连接点和机械臂旋转中心之间的长度以及活动杆与机械臂的连接点和机械臂旋转中心之间的长度。然后，根据上述各长度形成的三角形，来确定活动杆连接的机械臂相对于缸筒连接的机械臂的旋转角度。

步骤204，根据旋转角度，控制设备。

本实施例中，执行主体可以根据得出的旋转角度，实时了解设备的位置和姿态，从而能够控制设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述位移传感器为拉线式位移传感器。

现有技术中，通常对机械臂的关节旋转轴加装旋转式角度传感器，来实现机械臂旋转角度的测量。即现有的方案需要对关节旋转轴进行加工，如钻孔等。这对设备本身的性能可能造成很大影响，尤其会降低关节旋转轴的强度，从而影响设备的稳定性和耐久度。

而拉线式位移传感器特别适合液压气缸系统，可以通过测量液压缸中活动杆相对于缸筒的移动位移，来计算机械臂的旋转角度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，拉线式位移传感器包括本体和拉绳，拉绳的一端与本体连接。本体固定在液压缸的缸筒处，拉绳的另一端固定在液压缸的活动杆处。

本实现方式中，只需将拉线式位移传感器的本体通过各种无损方式固定在液压缸的缸筒处，将拉绳的、不与本体连接的一端通过各种无损的方式固定在液压缸的活动杆处，即可实现对液压缸活动杆移动位移的测量。上述无损方式包括但不限于：连接件固定连接、粘贴连接。进一步的，为降低计算强度，拉绳的活动端可以连接在活动杆与机械臂的连接处。这样，可以将活动杆的运动位移等效为拉绳的伸出长度，从而可以实时获得活动杆的移动位移。本实现方式中拉线式位移传感器的安装方式，对设备无损，且安装方式简单。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述设备为挖掘机，其包括多个液压缸以及与多个液压缸一一对应的多个位移传感器。挖掘机还包括挖斗，挖斗通过上述多个液压缸所连接的多个机械臂实现与挖掘机底盘的连接。执行主体可以通过步骤201～203来获取每个液压缸驱动的两个机械臂之间的旋转角度。则上述步骤204具体可以通过图2中未示出的以下步骤来实现：根据多个液压缸对应的多个旋转角度，确定挖斗的位置和姿态；根据挖斗的位置和姿态，控制设备。

本实现方式中，执行主体可以计算出每个液压缸对应的旋转角度，然后结合挖掘机的结构，计算挖斗的位置和姿态。从而可以进一步根据挖斗的位置和姿态，控制挖掘机挖掘物料。

在本实施例的一些可选的实现方式中，位移传感器发送的电信号还包括标识。执行主体在接收到电信号后，可以根据电信号中的标识，确定与上述标识对应的角度计算公式。然后根据上述角度计算公式和电信号对应的位移，来确定旋转角度。可以理解的是，不同结构的机械臂，其角度计算公式可能不同。

继续参见图3，图3是根据本实施例的用于控制设备的方法的一个应用场景的示意图。在图3的应用场景中，拉线式位移传感器301安装在挖掘机300的液压缸附近，用于测量液压缸的活动杆相对于缸筒的位移。拉线式位移传感器301将测量的电信号发送到挖掘机300的控制设备，控制设备根据上述位移，计算出各机械臂之间的旋转角度，从而可以实时确定挖掘机300挖斗的位置和姿态，从而能够控制挖掘机300挖掘物料。

本申请的上述实施例提供的用于控制设备的方法，首先可以获取位移传感器采集的电信号。上述传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。然后，根据电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。然后，根据上述位移，确定活动杆连接的机械臂相对于缸筒连接的机械臂的旋转角度。最后，根据上述旋转角度，控制设备。本实施例的方法，可以实现对机械臂之间旋转角度的精确感知，有助于实现设备的自动化控制。

进一步参考图4，作为对上述各图所示方法的实现，本申请提供了一种用于控制设备的装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图4所示，本实施例的用于控制设备的装置400包括：电信号获取单元401、位移确定单元402、角度确定单元403以及设备控制单元404。

电信号获取单元401，被配置成获取位移传感器采集的电信号。其中，位移传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。

位移确定单元402，被配置成根据电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移。

角度确定单元403，被配置成根据位移，确定活动杆连接的机械臂相对于缸筒连接的机械臂的旋转角度。

设备控制单元404，被配置成根据旋转角度，控制设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，设备为挖掘机，设备包括多个液压缸以及与多个液压缸一一对应的多个位移传感器，设备还包括挖斗，挖斗通过多个液压缸所连接的多个机械臂与挖掘机底盘连接。

则设备控制单元404进一步被配置成：根据多个液压缸对应的多个旋转角度，确定挖斗的位置和姿态；根据挖斗的位置和姿态，控制设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，电信号包括标识。角度确定单元403进一步被配置成：根据标识，确定与标识对应的角度计算公式；根据位移以及角度计算公式，确定旋转角度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述位移传感器为拉线式位移传感器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，拉线式位移传感器包括本体和拉绳，拉绳的一端与所述本体连接；本体固定在液压缸的缸筒处，拉绳的另一端固定在液压缸的活动杆处。

应当理解，用于控制设备的装置400中记载的单元401至单元405分别与参考图2中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对用于控制设备的方法描述的操作和特征同样适用于装置400及其中包含的单元，在此不再赘述。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本公开的实施例的电子设备(例如图1中的服务器或终端设备)500的结构示意图。本公开的实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图5示出的终端设备/服务器仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。

通常，以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如磁带、硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图5示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图5中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取位移传感器采集的电信号，其中，上述位移传感器用于测量液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移；根据上述电信号，确定液压缸的活动杆相对于液压缸的缸筒的位移；根据上述位移，确定上述活动杆连接的机械臂相对于上述缸筒连接的机械臂的旋转角度；根据上述旋转角度，控制设备。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开的实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括电信号获取单元、位移确定单元、角度确定单元和设备控制单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，电信号获取单元还可以被描述为“获取位移传感器采集的电信号的单元”。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。