[实用新型]一种液压机械臂智能控制装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及液压机械臂技术领域，尤其涉及一种基于液压机械臂的液压机械臂智能控制装置及系统。

背景技术

混凝土喷浆设备如混凝土喷射机、混凝土泵车等的液压机械臂主要由回转机构、多个臂关节、用于驱动所述回转机构的液压马达、以及多个分别与所述多个臂关节一一对应且用于驱动相应臂关节的液压油缸组成，其工作原理是，利用自身液压机械臂的运动引导软管将混凝土输送至目标位置进行喷浆或浇灌作业，因此多关节液压机械臂运动控制的精确性和平稳性，是保证其作业稳定性以及高效率的关键。

目前，混凝土喷浆设备液压机械臂的控制方法主要分为以下两种：一种是利用无线遥控器对液压机械臂的单个臂关节进行手动控制，这种控制方式简单、可靠，对控制系统要求较低，可适应复杂环境和特殊工况，但是，由于液压机械臂具有多个臂关节，因此，在采用手动方式进行液压机械臂的多个臂关节的控制时，操作者的工作强度较高且作业效率并不高；另外一种则是利用先进的传感系统以及复杂的运动控制算法，如逆运动学控制算法来实现液压机械臂的智能运动控制，具体地，操作者可以通过无线遥控器直接控制液压机械臂的臂架末端在三维空间内走直线运动，这种控制方式操作简单、控制精度高，可以有效降低操作者的工作强度并提高作业效率，但因其采用了大量的传感器等电子元件以及复杂的运动控制算法，因此，导致在恶劣的工况环境下，稳定性并不高。

为了解决上述问题，目前业界提出了一种兼顾手动控制与自动控制两种控制模式的液压机械臂智能控制装置，如图1所示，所述液压机械臂智能控制装置包括传感器单元11、运动控制单元12（或称运动控制器）、遥控信号接收单元13、电液比例阀组单元14以及无线遥控单元15（或称无线遥控器），其中：

所述遥控信号接收单元13的一端通过无线方式与所述无线遥控单元15连接，另一端通过CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线与所述运动控制单元12连接，用于接收来自无线遥控单元15的位移控制信令（如智能控制模式下针对液压机械臂末端的第一位移控制信令或手动控制模式下针对液压机械臂中任一臂关节的第二位移控制信令），并根据CAN通讯协议要求，将接收到的位移控制信令转换为CAN总线控制报文（如将第一位移控制信令转换为第一CAN总线控制报文，将第二位移控制信令转换为第二CAN总线控制报文）后发送到运动控制单元12。

所述运动控制单元12的一端通过CAN总线与所述传感器单元11以及所述遥控信号接收单元13相连，另一端通过多条适用于PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）电流信号传输的数据线与所述电液比例阀组单元14（所述电液比例阀组单元14由N+1个电液比例阀块141组成，其中，每一电液比例阀块141分别与液压机械臂中的一液压油缸或一液压马达相对应）相连，用于接收来自遥控信号接收单元13的CAN总线控制报文（如第一CAN总线控制报文或第二CAN总线控制报文），并根据接收到的CAN总线控制报文运算得到相应的PWM电流信号后发送给电液比例阀组单元14，其中，所述N为大于1的正整数，且其数值与液压机械臂中的臂关节或驱动各臂关节的液压油缸的个数相同。

具体地，所述传感器单元11包括用于测量液压机械臂中回转机构的角位移信息的旋转编码器111，以及，N个分别与液压机械臂中驱动各臂关节的液压油缸一一对应且用于测量与该位移传感器112相对应的液压油缸的伸缩长度信息的位移传感器112。

所述运动控制单元12包括数据采集子单元121、智能运动控制子单元122、手动控制子单元123以及总线数据收发子单元124；其中，所述总线数据收发子单元124一端与所述遥控信号接收单元13相连，另一端分别与所述智能运动控制子单元122以及手动控制子单元123相连，用于接收来自遥控信号接收单元13的CAN总线控制报文（如第一CAN总线控制报文或第二CAN总线控制报文），并根据CAN通讯协议要求，将接收到的CAN总线控制报文转换为对应的位移控制信令（如将第一CAN总线控制报文转换为第一位移控制信令，或将第二CAN总线控制报文转换为第二位移控制信令）后发送给相应的智能运动控制子单元122或手动控制子单元123。