专利名称：一种工程机械设备行走方向控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及履带式或轮式工程机械领域，特别涉及一种履带式或轮式工程机械设备的行走方向的控制方法及装置。
背景技术：
履带式或轮式工程机械设备至少具备下车体和上车体两部分，其中上车体可以通过回转机构绕下车体回转。以挖掘机为例，如图1所示，一般的液压挖掘机由三部分组成 工作装置1、转台2和行走机构3。其中，工作装置包括铲斗、斗杆、动臂等；转台包括动力装置、传动系统、回转机构、辅助设备和驾驶室等；行走机构包括下车架、行走马达及履带等。图2是现有技术提供的挖掘机行走操纵装置的结构示意图，如图2所示，行走操纵装置一般包括两根操纵杆21及两个踏板22。挖掘机左右两根操纵杆分别控制挖掘机左右履带的前进与后退，往前推，行走马达正转，对应行走机构往前行走；往后推，行走马达反转，对应行走机构往后行走。左右操纵杆推动的幅度大小，控制左右履带的行走速度大小。 如果左操纵杆往前推动幅度大，右操纵杆往前推动幅度小，则左履带前行速度快，右履带前行速度慢，便可实现边前行，边向右转弯。如果左操纵杆前推，右操纵杆后推，左右操纵杆推动幅度保持一致，则可实现原地向右转向。在转台和行走机构方向一致或者回转角度不大时，现有的行走操纵装置的操作简便，且形象直观。但是，在挖掘机作业时，当转台回转一定角度以后，现有的行走操纵装置的操作变得不够直观，操作者不得不时刻记住行走机构正方向位置。如图3所示，在图3(a)中，转台与行走机构方向保持一致，操作员推动操纵杆方向与行走机构行走方向也保持一致，但是在图3(b)中，转台回转一定角度以后，操作员推动手柄方向(也就是转台方向)与行走机构方向不一致，操作很不形象和直观，长时间操作容易造成疲劳和错误操作，甚至导致危险发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械设备行走方向的控制方法及装置，能更好地解决履带式或轮式工程机械设备在转台方向和行走机构方向不一致时，驾驶员控制操纵杆或踏板前进或后退的动作与行走机构相对于驾驶员的行走方向不一致的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种工程机械设备行走方向控制方法，所述方法包括检测工程机械设备的转台方向；所述设备的万向操纵装置根据相应的操纵及所述转台方向输出动作向量；根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。优选的，万向操纵装置输出动作向量的步骤具体为在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴；
所述万向操纵装置根据相应的操纵输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量。优选的，确定行驶速度分量和转向速度分量的步骤包括在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴；将所述动作向量在所述X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量。优选的，所述万向操纵装置是万向操纵杆或万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的装置。优选的，得到所述行驶速度分量和转向速度分量的步骤之后还包括根据所述行驶速度分量和转向速度分量控制所述行走机构的左右行走马达的速度，使得所述行走机构以与所述行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械设备行走方向控制装置，所述装置包括检测装置，用于检测工程机械设备的转台方向；万向操纵装置，用于根据相应的操纵及所述转台方向输出动作向量；控制器，用于根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。优选的，在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴，所述万向操纵装置还用于根据相应的操纵输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量。优选的，在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴，所述控制器还用于将所述动作向量在所述X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量。优选的，所述万向操纵装置是万向操纵杆或万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的装置。优选的，所述控制器还用于根据所述行驶速度分量和转向速度分量控制所述行走机构的左右行走马达的速度，使得所述行走机构以与所述行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。与现有技术相比较，本发明的有益效果在于本发明所提供的行走方向控制方法及装置能够使万向操纵装置的动作方向与履带式或轮式工程机械设备的实际行走方向呈对应关系，使得驾驶员操作更加形象直观，减轻劳动强度，避免操作不当引发危险的可能。
图1是现有技术提供的挖掘机总体结构与组成示意图；图2是现有技术提供的挖掘机行走操纵装置的结构示意图；图3是现有技术提供的挖掘机行走操纵的情景分析示意图；图4是本发明第一实施例提供的一种工程机械设备行走控制方法的流程图；图5是本发明第二实施例提供的一种工程机械设备行走控制方法的流程图；图6是本发明第二实施例提供的动作向量与行驶速度分量和转向速度分量的关系示意图；图7是本发明实施例提供的一种工程机械设备行走方向的控制装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。图4是本发明第一实施例提供的一种工程机械设备行走控制方法的流程图，如图 4所示，所述方法包括以下步骤步骤S401，检测工程机械设备的转台方向。步骤S402，所述设备的万向操纵装置根据相应的操纵及转台方向输出动作向量。在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴。驾驶员操纵万向操纵装置，万向操纵装置根据相应的操纵输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量。其中，所述万向操纵装置是万向操纵杆或万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的装置。步骤S403，根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。在所述转台相对所述行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴。将所述动作向量在所述X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量即设备的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量即设备的转向速度分量。得到行驶速度分量和转向速度分量之后，根据行驶速度分量和转向速度分量控制行走机构的左右行走马达的速度，使得行走机构以与行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。图5是本发明第二实施例提供的一种工程机械设备行走控制方法的流程图，如图 5所示，所述方法包括以下步骤步骤S501，检测工程机械设备的转台方向。本实施例中，工程机械设备以挖掘机为例。在挖掘机上安装旋转编码器，旋转编码器可以感知挖掘机转台正向相对于行走机构正向转动的角度θ，进而根据行走机构的正向及回转角度θ确定转台方向。步骤S502，万向操纵装置根据相应的操纵输出动作向量。万向操纵装置可以是万向操纵杆、万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的装置或手段，其中包括计算机程序。本实施例以万向操纵杆为例，将万向操纵杆安装并固定在转台的驾驶室内，万向操纵杆可以在平行于转台相对于行走机构的旋转平面内前后左右各个方向摇动。图6是本发明第二实施例提供的动作向量与行驶速度分量和转向速度分量的关系示意图，如图6所示，在转台相对行走机构的旋转平面内，以工程机械设备的回转中心为原点，以转台正方向为X’轴61，以经过原点且垂直于V轴61并指向转台的驾驶室左侧的直线为Y’轴62，其中，转台正方向可通过步骤S501中获得的回转角度70确定。在所述旋转平面内推动万向操纵杆，所述万向操纵杆根据相应的操纵输出以转台方向为参考坐标的动作向量。不同种类的万向操纵杆实际输出参数会有不同，有的万向操纵杆输出的是动作向量在X’轴61上的分量63和在Y’轴62上的分量64，有的万向操纵杆输出的是摆动角度和摆动幅度，其中摆动角度是万向操纵杆动作轨迹与所述转台正向之间的夹角α 71，摆动幅度是万向操纵杆相对于回转中心的动作幅度。根据步骤S501确定的回转角度θ 70和摆动角度α 71可以确定万向操纵杆动作向量的方向，根据摆动幅度可以确定动作向量的大小。在动作向量的大小和方向确定之后或者动作向量在X’轴的分量和Y’ 轴的分量确定之后，自然便可以得到动作向量65。步骤S503，根据万向操纵杆的动作向量得到行驶速度分量和转向速度分量。在图6中，以工程机械设备的回转中心为原点，以行走机构正方向为X轴66，以经过原点垂直于X轴的直线为Y轴67，将万向操纵杆的动作向量65分别在X轴66和Y轴67 上进行投影，得到动作向量在X轴66和Y轴67上的分量，其中在X轴上的分量68是行驶速度分量，在Y轴上的分量69是转向速度分量。步骤S504，根据行驶速度分量和转向速度分量确定设备的行驶速度和转向速度。根据步骤S503中得到的行驶速度分量68和转向速度分量69，控制挖掘机行走机构左右行走马达的速度，使得行驶速度与转向速度按照行驶速度分量68与转向速度分量 69对应的比例关系行驶。图7是本发明实施例提供的一种工程机械设备行走方向的控制装置的结构示意图，如图7所示，所述装置包括检测装置、万向操纵装置、控制器。检测装置用于检测工程机械设备的转台方向。本实施例中，检测装置是旋转编码器，可以检测工程机械设备的转台正向与所述设备的行走机构正向之间的回转角度。回转角度确定后，根据行走机构正向便可以确定转台的方向。万向操纵装置用于根据相应的操纵及转台方向输出动作向量。万向操纵装置可以是万向操纵杆、万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的装置或手段，其中包括计算机程序。在转台相对行走机构的旋转平面内，以工程机械设备的回转中心为原点，以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴。驾驶员操纵万向操纵装置，所述万向操纵装置根据相应的操纵输出以转台方向为参考坐标的动作向量。不同种类的万向操纵杆实际输出参数会有不同，有的万向操纵杆输出的是动作向量在X’轴的分量和Y’轴的分量，有的万向操纵杆输出的是摆动角度和摆动幅度。其中摆动角度是万向操纵杆动作轨迹与所述转台正向之间的夹角，摆动幅度是万向操纵杆相对于回转中心的动作幅度。根据回转角度和摆动角度可以确定万向操纵杆动作向量的方向，根据摆动幅度可以确定动作向量的大小。在动作向量的大小和方向确定之后或者动作向量在X’轴的分量和Y’轴的分量确定之后，自然便可以得到动作向量。控制器，用于根据所述动作向量确定所述行走机构的行驶速度分量和转向速度分量。在转台相对行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点，以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴。万向操纵装置输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量，上述两分量确定后，实际上万向操纵装置的动作向量也便确定。控制器将所确定的动作向量在X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量。得到行驶速度分量和转向速度分量之后，控制器根据所述行驶速度分量和转向速度分量控制所述行走机构的左右行走马达的速度，使得所述行走机构以与所述行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。综上所述，本发明通过使万向操纵装置的动作方向与履带式或轮式工程机械设备的实际行走方向呈对应关系，解决了回转角度比较大时行走操作与设备相对于驾驶员的行走方向相反的问题，使得驾驶员操作更加形象直观，减轻劳动强度，避免操作不当引发危险的可能。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种工程机械设备行走方向控制方法，其特征在于，所述方法包括 检测工程机械设备的转台方向；所述设备的万向操纵装置根据相应的操纵及所述转台方向输出动作向量； 根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，万向操纵装置输出动作向量的步骤具体为在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点， 以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴；所述万向操纵装置根据相应的操纵输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定行驶速度分量和转向速度分量的步骤包括在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点， 以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴；将所述动作向量在所述X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述万向操纵装置是万向操纵杆或万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的直ο
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，得到所述行驶速度分量和转向速度分量的步骤之后还包括根据所述行驶速度分量和转向速度分量控制所述行走机构的左右行走马达的速度，使得所述行走机构以与所述行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。
6.一种工程机械设备行走方向控制装置，其特征在于，所述装置包括 检测装置，用于检测工程机械设备的转台方向；万向操纵装置，用于根据相应的操纵及所述转台方向输出动作向量； 控制器，用于根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点， 以所述转台正向为X’轴，以经过原点且与X’轴垂直的直线为Y’轴，所述万向操纵装置还用于根据相应的操纵输出动作向量在X’轴上的分量及在Y’轴上的分量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述转台相对所述设备的行走机构的旋转平面内，以所述设备的回转中心为原点， 以所述行走机构的正向为X轴，以经过原点且与X轴垂直的直线为Y轴，所述控制器还用于将所述动作向量在所述X轴上投影得到所述行走机构的行驶速度分量，将所述动作向量在所述Y轴上投影得到所述行走机构的转向速度分量。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述万向操纵装置是万向操纵杆或万向操纵踏板或其他可以实现平面内万向操纵的直ο
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于根据所述行驶速度分量和转向速度分量控制所述行走机构的左右行走马达的速度，使得所述行走机构以与所述行驶速度分量和转向速度分量相对应的行驶速度和转向速度行驶。
全文摘要
本发明公开了一种工程机械设备行走方向控制方法及装置，涉及履带式或轮式工程机械领域，所述方法包括检测工程机械设备的转台正向；所述设备的万向操纵装置根据相应的操纵及所述转台正向输出动作向量；根据所述动作向量确定所述设备的行驶速度分量和转向速度分量。本发明通过使万向操纵装置的动作方向与履带式或轮式工程机械设备的实际行走方向呈对应关系，解决了回转角度比较大时行走操作与设备相对于驾驶员的行走方向相反的问题，使得驾驶员操作更加形象直观，减轻劳动强度，避免操作不当引发危险的可能。
文档编号B62D1/12GK102556143SQ20121002747
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者刘立新, 周翔, 邓侃 申请人:三一重工股份有限公司