[发明专利]泵车智能臂弹性形变的矫正方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及泵车智能臂技术领域，特别涉及泵车智能臂弹性形变的矫正方法及装置。

背景技术

混凝土泵车是一个包含多机构的复杂多体系统，目前，对混凝土泵车臂架的研究是将其抽象为多刚体系统，将泵车臂架的各节臂架和连杆看作不可变形的刚性体。实际上由于泵车臂架是一组细长柔性件的机构组合，在工作时相当于悬臂梁结构，并且在臂架变形的同时又与刚性运动相互作用或耦合，所以长臂架泵车的臂架实质上是一个柔性体，在泵车实际布料过程中，臂架受自重及混凝土带载影响，会引起臂架弹性变形。在智能臂架的控制过程中，若不对弹性变形加以矫正，则会影响布料精确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种泵车智能臂弹性形变的矫正方法及装置，以实现自动校正泵车智能臂的弹性变形，避免影响布料精确性。

一方面，提供一种泵车智能臂弹性形变的矫正方法，应用于具有n节臂的泵车智能臂，其中所述n大于等于2，所述泵车智能臂弹性形变的矫正方法包括：根据有限元理论，计算所述泵车智能臂的第n节臂在当前载荷下的弹性形变量f_n；根据所述弹性形变量f_n及所述第n节臂的长度，求取所述泵车智能臂的臂架末端在所述第n节臂的局部坐标系下的坐标；并通过坐标旋转和平移实现所述臂架末端在各节臂的局部坐标系下的坐标转换；以及计算所述臂架末端在当前时刻及上一时刻在同一节臂的局部坐标系下的位置差；根据所述位置差进行弹性形变补偿操作。

进一步地，所述“根据所述弹性形变量f_n及所述第n节臂的长度，求取所述泵车智能臂的臂架末端在所述第n节臂的局部坐标系下的坐标”的步骤包括：确定所述泵车智能臂的臂架末端在所述第n节臂的局部坐标系下的坐标为(x'_n,y'_n)，其中，x'_n=L_n，y'_n=-f_n；该L_n为所述第n节臂的长度。

进一步地，所述“通过坐标旋转和平移实现所述臂架末端在各节臂的局部坐标系下的坐标转换；以及计算所述臂架末端在当前时刻及上一时刻在同一节臂的局部坐标系下的位置差”的步骤包括：根据上述坐标(x'_n,y'_n)、所述第n节臂根部及第n-1节臂根部与水平方向的夹角及根据有限元理论计算得到的所述第n-1节臂在当前载荷下的弹性形变量，通过坐标旋转和平移计算所述臂架末端在所述第n-1节臂的局部坐标系下的坐标(x'_n-1,y'_n-1)，直至计算得到所述臂架末端在所述泵车智能臂的第1节臂的局部坐标系下的坐标(x₁',y₁')；计算所述臂架末端在当前时刻及上一时刻在所述第1节臂的局部坐标系下的位置差。

进一步地，所述根据有限元理论，计算所述泵车智能臂的第n节臂在当前载荷下的弹性形变量f_n的步骤包括：依据有限元理论，根据自重载荷、臂架弯矩、垂直载荷及横向载荷，计算所述泵车智能臂的第n节臂在当前泵送排量下的弹性形变量f_n。

进一步地，所述根据所述位置差进行弹性形变补偿操作的步骤包括：根据所述位置差的水平方向的差值及竖直方向的差值，补偿所述泵车智能臂在水平及竖直方向的速度值以使所述臂架末端在不同时刻基本维持在同一高度。

另一方面，提供一种泵车智能臂弹性形变的矫正装置，应用于具有n节臂的泵车智能臂，其中所述n大于等于2，其特征在于，所述泵车智能臂弹性形变的矫正装置包括：形变量计算单元，用于根据有限元理论，计算所述泵车智能臂的第n节臂在当前载荷下的弹性形变量f_n；位置差确定单元，用于根据所述弹性形变量f_n及所述第n节臂的长度，求取所述泵车智能臂的臂架末端在所述第n节臂的局部坐标系下的坐标；并通过坐标旋转和平移实现所述臂架末端在各节臂的局部坐标系下的坐标转换；以及计算所述臂架末端在当前时刻及上一时刻在同一节臂的局部坐标系下的位置差；矫正单元，用于根据所述位置差进行弹性形变补偿操作。