[发明专利]机械臂、工程机械和确定机械臂臂节位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别地涉及一种机械臂、工程机械和确定机械臂臂节位置的方法。

背景技术

机械臂是一种常用的工程机械部件，其一端固定在工程机械的回转台上，能够在水平面上进行回转运动，并且机械臂具有多个铰接的臂节，在臂节上的油缸的支撑作用下，各个臂节之间的角度能够改变，从而使整个机械臂的姿态发生变化，特别是其末端臂节的自由端能够改变位置，以混凝土泵车为例，末端臂节的自由端为布料点，能够向不同的浇注位置进行浇注。在机混凝土泵车在工作布料时惯常都是采用多个手柄对各节臂的展开与收拢动作进行一一对应控制，该种控制方式的精度完全由操作人员的熟练程度决定，操作效率低，精准度差。

为解决上述问题，人们考虑研发能够由操作人员发出简单指令，就能够对臂架复杂运动进行控制的运动控制系统。为实现该种运动控制功能，前提条件之一是要对运动中的臂架情况(如：臂架各臂节的倾角)进行实时测量，确定臂架的实时位置，然后由控制器通过一定的程序计算后，对臂架后续的运动动作发出指令。

臂节的倾角是表征臂架姿态的重要指标，根据该倾角可以确定臂节的位置。臂节的位置可采用臂节末端的位置来表征。臂节的倾角一般是指臂节与水平面的夹角。

在相关技术中，在臂节两端附近各设置1个倾角传感器，根据臂架两端的倾角传感器的测量值计算该臂节的倾角。发明人发现该方式的精度不足并且成本较高。

对于相关技术中的机械臂的臂节倾角检测存在精度不足以及成本较高的问题，目前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机械臂、工程机械和确定机械臂臂节位置的方法，以解决现有技术中机械臂的臂节倾角检测存在精度不足以及成本较高的问题。

为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种机械臂。

本发明的机械臂包括多个臂节以及驱动各个臂节的油缸，在所述机械臂的臂节上安装有一个倾角传感器，所述倾角传感器用于检测所述倾角传感器所在臂节的倾角；所述倾角传感器安装在所述臂节的挠度变形最大的区域。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械。

本发明的工程机械具有本发明的机械臂。

根据本发明的又一方面，提供了一种确定机械臂臂节位置的方法，其中机械臂为本发明的机械臂，该方法包括：确定所述机械臂的各个臂节的倾角；根据下式计算第n个臂节的末端与第1个臂节的始端的水平距离：X_n＝L₁cosθ₁+L₂cosθ₂+…+L_ncosθ_n，以及根据下式计算第n个臂节的末端与第1个臂节的始端的垂直距离：Y_n＝L₁sinθ₁+L₂sinθ₂+…+L_nsinθ_n，其中X_n和Y_n分别表示第n个臂节的末端与第1个臂节的始端的水平距离和垂直距离，L_n表示第n个臂节的长度，θ_n表示第n个臂节的倾角，当臂节的始端低于末端时取正值，反之取负值。

经过实验证明，根据本发明的技术方案能准确、真实的反应臂架的真实姿态和动态特性。并且因为在每个臂节只安装1个传感器，因此降低了成本，并且安装方便。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的倾角传感器在机械臂上的安装位置的示意图；

图2是根据相关技术的一种转角传感器的安装示意图；

图3是与本发明实施例有关的设置拉线传感器的示意图；

图4A和图4B是根据本发明实施例的臂架末端计算位置与臂架末端实际位置的对比的示意图。

具体实施方式

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发明。