[发明专利]一种工程机械和臂架控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种工程机械和臂架控制系统及方法。

背景技术

工程机械臂架，例如混凝土泵车的臂架，一般由4节臂、5节臂、6节臂相互铰接而成，混凝土通过臂架输送到目标浇注点。对于臂架的控制，目前包括手动控制方法，手动控制方法一般在遥控器上设置有相应的臂节遥控手柄，如果臂架由4节臂组成，遥控器上就设置有4个臂节遥控手柄，一个臂节遥控手柄控制一个臂节动作，操作人员使用遥控器对各臂节分别进行控制，使臂架的整体从初始姿态运动到目标姿态，这种方式操作较为复杂，并且效率较低。

为了解决上述问题，臂架的控制采用智能控制方法，遥控器上包括一个万向遥控手柄，万向遥控手柄可以360度方向扳动，臂架控制系统根据万向遥控手柄扳动方向和开度，经过各臂节运动规划计算，使臂架末端向目标移动方向移动。

目前，臂架的控制采用智能控制时，臂架控制系统的坐标系，一般是以臂架旋转中心为坐标系原点，混凝土泵车车身长度方向为X轴，垂直于混凝土泵车车身长度方向为Y轴。臂架在控制过程中，只有操作人员站在相对混凝土泵车车身某一固定方向上，使遥控器上的坐标系与臂架控制系统上的坐标系一致时，才能使臂架末端的目标移动方向与操作者万向手柄的扳动方向一致，如图1所示，当操作者站在C位置时，万向手柄沿箭头方向扳动，则臂架末端会朝着目标移动AB方向移动；操作者若变换站位方向，例如站在E位置，则需朝与臂架末端目标移动AB方向相反的方向扳动万向遥控手柄；如果站在其它D位置，则操作方向与臂架末端目标移动AB方向完全不一致，操作者如果移动了其操作位置，则需不断考虑自身与车身的相对角度，臂架的操作舒适感将大为降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种工程机械和臂架的控制系统及方法，以解决操作手位置变动后，万向遥控手柄扳动方向与臂架末端目标移动方向不一致的问题。

一方面，本发明提供了一种臂架控制方法，包括智能控制模式，建立用于控制臂架末端移动的第一坐标系，在遥控器中建立第二坐标系，智能控制模式包括以下几个步骤：步骤1：在遥控器上打开坐标标定手柄，万向遥控手柄向工程机械的固定参照方向扳动，获得第一角度信号；第一角度信号是在第二坐标系的角度信号；步骤2：在遥控器上关闭坐标标定手柄，万向遥控手柄向臂架末端的目标移动方向扳动，获得第二角度信号；第二角度信号是在第二坐标系的角度信号；步骤3：臂架控制器接收第一角度信号和第二角度信号，根据第一角度信号及固定参照方向在第一坐标系中的角度，得出第一坐标系和第二坐标系的转换角度，根据转换角度和第二角度信号计算获得臂架驱动角度信号，臂架驱动角度信号是第二角度信号在第一坐标系的角度信号；根据臂架驱动角度信号控制臂架末端向目标移动方向移动。

进一步地，工程机械的固定参照方向为工程机械车身长度方向或者工程机械车身垂直方向。

进一步地，第一坐标系的X1轴为工程机械车身长度方向，第一坐标系的Y1轴为工程机械车身垂直方向。

进一步地，第一角度信号是万向遥控手柄向工程机械车身长度方向或者工程机械车身垂直方向扳动在第二坐标系的角度信号，第二角度信号是万向遥控手柄向臂架末端的目标移动方向扳动在第二坐标系的角度信号。

进一步地，在步骤1中，获得第一角度信号后，喇叭或指示灯提醒操作者，完成臂架和遥控器信息交互动作。

进一步地，还包括手动控制模式，在手动控制模式下，坐标标定手柄和万向手柄和/或万向遥控手柄用于控制单个臂节动作。

另一方面还提供了一种臂架控制系统，包括臂架控制器和遥控器，臂架控制器安装在工程机械上，在臂架控制系统中建立用于控制臂架末端移动的第一坐标系，在遥控器中建立第二坐标系，遥控器包括万向遥控手柄和坐标标定手柄，当坐标标定手柄打开时，万向遥控手柄向工程机械的固定参照方向扳动，获得第一角度信号；当坐标标定手柄关闭时，万向遥控手柄向臂架末端的目标移动方向扳动，获得第二角度信号；第一角度信号和第二角度信号是第二坐标系的角度信号；

臂架控制器接收第一角度信号和第二角度信号，根据第一角度信号及固定参照方向在第一坐标系中的角度，得出第一坐标系和第二坐标系的转换角度，根据转换角度和第二角度信号计算获得臂架驱动角度信号，臂架驱动角度信号是第二角度信号在第一坐标系的角度信号；根据臂架驱动角度信号控制臂架末端向目标移动方向移动。

进一步地，工程机械的固定参照方向为工程机械车身长度方向或者工程机械车身垂直方向。