[发明专利]工程机械以及控制工程机械的机械臂的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别地涉及一种工程机械以及控制工程机械的机械臂的 方法、装置和系统。

背景技术

目前，多级臂机械臂被广泛应用于工程机械领域。其中比较典型的有混凝土泵车、混凝 土布料机等混凝土机械的机械臂。这类机械臂具有如下特点：臂节数大于等于3节，相邻臂 节采用转轴进行连接，每个臂节通过液压油缸推动可绕转轴在有限的角度范围内旋转。机械 臂通过回转台固定在汽车底盘或布料塔上，并可绕垂直于固定底座平面的轴作360度旋转。 工作时，通过遥控装置控制臂节及转台的旋转以控制机械臂末端位置，完成混凝土布料工作。

以图1所示的五级臂混凝土泵车机械臂结构为例，来详细说明这类机械臂的结构组成及 操作。图1是具有五个臂节的机械臂的基本结构的示意图。图1中示出了如下部件：回转台1， 机械臂油缸2，一臂3，二臂4，三臂5，四臂6，五臂7，软管8，连杆9，转轴10，倾角传 感器11。

如图1所示，回转台1固定在汽车底盘机架上，通过减速机(图上未示出)驱动，带动 机械臂绕回转轴作0至360度旋转。一臂3与回转台1采用转轴10铰接，通过连接在回转台 和一臂上的液压油缸2的伸缩运动，实现其绕转轴作0-90旋转。一臂3、二臂4、三臂5、四 臂6、五臂7之间同样采用转轴10铰接，通过油缸2的伸缩运动驱动连杆9使臂节绕转轴在 一定的角度范围内旋转，实现机械臂的展、收。液压油缸2及减速机采用多摇杆遥控器进行 控制。遥控器接收机接收到发射机发出的摇杆位置信号后直接输出或通过控制器输出相应比 例的电流信号，控制机械臂多路阀的动作方向及开度，进而控制机械臂相应臂节的展、收或 回转方向以及动作速度。

对于五臂节机械臂系统，通常采用六摇杆遥控器进行操作，其中第一个摇杆控制机械臂 回转，第二至六摇杆分别控制一至五臂。以混凝土泵车为例，在实际施工过程中，操作机手 通过操作遥控器相应摇杆控制相应臂节及回转台动作，进行机械臂姿态和回转角度的调整， 最终实现将机械臂末端的浇注软管8移动到需要浇注混凝土的区域上方，进行混凝土浇注。 对于目前常见的采用此种单臂节控制方式的机械臂控制系统，要想将机械臂末端从一点移动 到另一点且保持移动过程中高度不变，至少需要同时操作两臂节，有时还需要加入回转操作， 操作繁琐，对于经验较少的操作机手来说是一个不小的挑战。同时，在操作过程中，机手必 需根据现场情况判断该动哪几臂节，以及臂节的移动方向，使操作人员的劳动强度较大。

在现有技术中，对于多级臂机械臂的操作存在操作繁琐、操作人员劳动强度较大的问题， 尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种工程机械以及控制工程机械的机械臂的方法、装置和系统， 以解决现有技术中对于多级臂机械臂的操作存在操作繁琐、操作人员劳动强度较大的问题。

为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种控制工程机械的机械臂的方法。

本发明的控制工程机械的机械臂的方法包括：接收对所述机械臂进行遥控操作时的操作 方向的信息，由该操作方向确定遥控驱动方向；按照所述遥控驱动方向、获取的机械臂姿态 数据、预设的选臂方式和所述机械臂的目标姿态确定所述机械臂的运动内容，所述运动内容 包括机械臂是否回转、机械臂运动时的运动臂节及运动臂节的自由度所对应的夹角的变化值； 按所述机械臂的运动内容对所述机械臂进行控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制工程机械的机械臂的装置。

本发明的控制工程机械的机械臂的装置包括：接收设备，用于接收对所述机械臂进行遥 控操作时的操作方向的信息；第一确定设备，用于由所述操作方向确定遥控驱动方向；第二 确定设备，用于按照所述遥控驱动方向、获取的机械臂姿态数据、预设的选臂方式和所述机 械臂的目标姿态确定所述机械臂的运动内容，所述运动内容包括机械臂是否回转、机械臂运 动时的运动臂节及运动臂节的自由度所对应的夹角的变化值；控制设备，用于按所述机械臂 的运动内容对所述机械臂进行控制。

根据本发明的又一方面，提供了一种控制工程机械的机械臂的系统。

本发明的控制工程机械的机械臂的系统包括：遥控操作系统，用于发出对所述机械臂进 行遥控操作时的操作方向的信息；机械臂姿态监测系统，用于获取机械臂姿态数据；控制设 备，包括本发明的机械臂控制装置。

根据本发明的又一方面，提供了一种工程机械。