[发明专利]一种机械臂仿生控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械操控技术领域，特别涉及一种机械臂仿生控制方法及控制系统。

背景技术

许多大型工程机械，特别是具有多节臂架或折弯结构机械臂的工程机械，例如混凝土泵车、起重机、挖掘机等，需要对机械臂进行精确控制，满足作业要求。目前，传统机械臂的控制方式采用液压手动和无线遥控的控制方式，由人工控制机械臂的各个臂关节，使受控对象“一步一动”运动到目标位置。

参见图1，示出现有机械臂控制系统示意图，包括主控制器11，与主控制器11无线连接，发送控制信息到主控制器11的遥控器12；与主控制器11连接，用于显示机械臂15动作过程的显示器13；设置在机械臂15各关节处，推动机械臂15动作的臂架多路阀17和液压油缸16；设置在机械臂15上，用于获取机械臂运动状态信息的各类传感器14。

工作时，遥控器12发送控制信息到主控制器11，主控制器11将该控制信息经相应的计算后，发送控制指令到臂架多路阀17，臂架多路阀17动作，带动液压油缸16同步动作，推动机械臂15相应的动作；各类传感器14将机械臂15当前状态信息发送到主控制器11，主控制器11依据该当前状态信息判断机械臂的当前位置。

上述机械臂控制系统虽然可使机械臂15到达指定位置，但需要操控人员“一步一动”地控制机械臂的各节臂架依次动作，控制过程中机械臂动作不连贯，运动过程不平稳，机械臂远端动作变化大，准确性较低。并且该控制过程耗时长，耗能大，控制效率较低。

发明内容

本发明的目的是一种机械臂仿生控制方法，该方法有效提高机械臂的控制精度和控制效率。

本发明一种机械臂仿生控制方法，模拟人手臂各关节位置制作控制设备，控制设备的各关节对应机械臂各节臂架，该方法包括以下步骤：所述控制设备模拟机械臂各节臂架的动作过程，依据动作过程生成各关节角度变化值；根据各关节角度变化值，计算机械臂各节臂架需移动角度值，控制机械臂各节臂架相应转动。

优选的，控制机械臂各节臂架相应动作之前，还包括：判断机械臂各节臂架需移动角度值是否在许可范围之内，如否，滤除机械臂各节臂架需移动角度值，不控制机械臂动作，直至控制设备的下一个控制动作发出。

优选的，还包括：依据动作过程生成各关节角速度变化值；根据各关节角速度变化值，计算机械臂各节臂架需移动角速度值，控制机械臂各节臂架相应转动角速度。

优选的，控制机械臂各节臂架相应动作之前，还包括：判断机械臂各节臂架需移动角速度值是否在许可范围之内，如否，以预定的角速度值动作。

优选的，所述控制设备设有使能按钮，该方法还包括：触动使能按钮，发送预置使能控制信息；依据使能控制信息控制机械臂动作。

优选的，所述控制设备设有旋转按钮，该方法还包括：触动旋转按钮，发送旋转控制信息；依据旋转控制信息控制机械臂执行相应的旋转动作。

本发明还提供一种机械臂仿生控制系统，该系统有效提高机械臂的控制精度和控制效率。

本发明一种机械臂仿生控制系统，包括模拟人手臂各关节位置、制作的控制设备，控制设备的各关节对应机械臂各节臂架，控制设备上的各关节设有倾角传感器；还包括主控制器，主控制器包括角度计算模块和第一控制模块：所述控制设备，用于模拟机械臂各节臂架的动作过程；倾角传感器，用于依据动作过程生成各关节角度变化值，发送到角度计算模块；角度计算模块，用于根据各关节角度变化值，计算机械臂各节臂架需移动角度值；第一控制模块，用于控制机械臂各节臂架相应转动。

优选的，主控制器还包括第一安全模块，用于判断机械臂各节臂架需移动角度值是否在许可范围之内，如否，滤除机械臂各节臂架需移动角度值，不控制机械臂动作，直至控制设备的下一个控制动作发出。

优选的，所述控制设备的各关节上还设有角速度传感器，所述主控制器还包括角速度计算模块和第二控制模块：角速度传感器，用于依据动作过程生成各关节角速度变化值，发送到角速度计算模块；角速度计算模块，用于根据各关节角速度变化值，计算机械臂各节臂架需移动角速度值；第二控制模块，用于控制机械臂各节臂架相应转动角速度。

优选的，主控制器还包括第二安全模块，用于判断机械臂各节臂架需移动角速度值是否在许可范围之内，如否，滤除机械臂各节臂架需移动角速度值，不控制机械臂动作，直至控制设备的下一个控制动作发出。

优选的，所述控制设备上设有使能按钮，主控制器还包括使能模块；使能按钮，用于被触动时发送预置使能控制信息到使能模块；使能模块，用于依据使能控制信息控制机械臂实施预设动作。