[发明专利]一种双台起重机协同作业载荷分配方法

权利要求书

1.一种双台起重机协同作业载荷分配方法，其特征在于，该方法为：

1)三维场景建模：提供多机型起重机数据，以模型数据文件的形式建立起重机模型库；

2)起重机选型：用户根据工况从起重机模型库中选择符合吊装要求的主起重机和辅起重机；

3)起重机配置：根据负载能力、起升高度的吊装作业要求配置两台起重机伸缩臂的伸缩比、配重；

4)双台起重机协同吊装动作计算：应用逆运动学原理，根据设备的期望运动，即双机起升、双机翻转、双机旋转，确定两台起重机的协同动作序列；

5)双台起重机协同吊装参数计算：根据静力学原理计算两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷；

6)设定吊装目标点，通过键盘操作来实现吊装模拟操作，判断吊装物是否达到所设置的吊装目标点；若是，进入7)；若否，返回4)；

7)结束吊装过程。

2.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配方法，其特征在于，所述步骤1)中，三维场景建模分为两种：1)OpenGL提供绘制的长方体、圆柱、圆锥、圆环、球五种基本几何体；2)除长方体、圆柱、圆锥、圆环、球五种基本几何体之外的模型，通过Pro/E制作模型文件。

3.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配方法，其特征在于，所述步骤5)中，两台起重机的协同动作序列计算过程如下：

1)双机起升的状态包括同步起升和不同步起升：

同步起升状态变化如下式：

hi=hi′+Δhh0=h0′+Δh]]>

不同步起升状态变化如下式：

h1=h1′+Δh1β0=arccosΔh1-Δh2dβ2=arccosd2-(Δh1-Δh2)2+L2cosβ2′L2h2=h1′+Δh2,]]>

其中，h_i，i＝1、2，h₁为吊装后主起重机吊绳长度，h₂为吊装后辅起重机吊绳长度，Δh₁为主起重机起升高度变化量，Δh₂为辅起重机起升高度变化量，且Δh₁＞Δh₂，β₀为吊装后吊装物绕垂直吊装平面的轴线的夹角，d为主起重机和辅起重机两个吊装点的轴线距离，β₂为吊装后辅起重机的仰角，h′_i，i＝1、2，h′₁为吊装前主起重机吊绳长度，β′₂为吊装前辅起重机的仰角，L₂为吊装后辅起重机臂架长度，Δh为吊装物上升高度的变化量，h₀为吊装后吊装物离地的高度，h′₀为吊装前吊装物离地的高度；

2)双机翻转的状态变化如下式：

h1=h1′+Δhβ0=ββ2=arccosL2cosβ2′+dcosβL2h2=h2′-(L2sinβ2′-L2sinβ2),]]>

其中，h′₂为吊装前辅起重机吊绳长度，Δh为吊装物上升高度的变化量，β为主起重机的翻转角度；

3)双机旋转的状态变化如下式：

旋转α后，辅起重机吊点的坐标如下式所示：

θ=arctanXd2′-Xd1Zd2′-Zd1Xd2=Xd1+d*cos(α+θ)Zd2=Zd1+d*sin(α+θ),]]>

则此时双机系统的状态变化如下公式所示：

α0=α0′+αβ2=arccos(Xd2-Xc2)2+(Zd2-Zc2)2L2α2=α2′+(Xc2-Xd2)*(Xc2-Xd2′)+(Zc2-Zd2)*(Zc2-Zd2′)(Xc2-Xd2)2+(Zc2-Zd2)2*(Xc2-Xd2′)2+(Zc2-Zd2′)2h2=h2′+L2*(sinβ2-sinβ2′),]]>

其中，θ为主起重机吊点轴线与X轴的夹角，α₀为吊装后吊装物绕竖直方向的夹角，α′₀为吊装前吊装物绕竖直方向的夹角，α为吊装后吊装物绕主起重机的吊点轴线旋转的角度，P(X_d1，Y_d1，Z_d1)表示吊装后主起重机吊点的位置坐标，Q′(X′_d2，Y′_d2，Z′_d2)表示吊装前辅起重机吊点的坐标，Q(X_d2，Y_d2，Z_d2)表示吊装后辅起重机吊点的坐标，O(X_c2，Y_c2，Z_c2)表示吊装后辅起重机的回转中心坐标，α₂为吊装后辅起重机的回转角，α′₂为吊装前辅起重机的回转角。

4.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配方法，其特征在于，所述步骤6)中，两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷分别为：

1)双机起升时主起重机的拉力F_A和辅起重机的拉力F_B分别为：

FA=G2+hGdtanγ=(12+hΔHd2)GFB=G2-hGdtanγ=(12-hΔHd2)G,]]>

其中，G为吊装物重量，ΔH为因主辅起重机不同步导致的吊点的高度差，γ为起升不同步导致的吊装物相对于吊装物重心轴线偏角，h为两台起重机吊耳轴线距吊装物重心轴线的距离；

2)双机翻转时主起重机的拉力F_A和辅起重机的拉力F_B分别为：

FA=G2+hGdtanλFB=G2-hGdtanλ;]]>

其中λ为吊装物翻转的角度；

3)双机旋转时主起重机的拉力F_A和辅起重机的拉力F_B分别为：

FA=G2FB=G2.]]>