[发明专利]高枝修剪机械动态配重装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种高枝修剪机械动态配重装置及控制方法，包括：动态配重机械模块、传感器模块、动态配重控制模块；动态配重机械模块包括配重臂、配重臂拉杆、配重机构底板、直线导轨、轴承、滑块、配重块、配重电机、联轴器、丝杆、丝杆螺母；传感器模块为配重块测距传感器；所述配重块测距传感器固定于配重机构底板上；动态配重控制模块包括电源、动态配重控制器和输入输出接口；配重块测距传感器和配重电机通过输入输出接口连接至动态配重控制器；本发明能够实时监测高枝修剪机械臂架系统所产生的倾翻力矩，能够在高枝修剪机械工作过程中实现对臂架系统的实时调平。

主权项

1.一种高枝修剪机械动态配重装置的控制方法，其特征在于：步骤如下：（1）动态配重控制模块和传感器初始化；（2）高枝修剪机械开始作业；伺服电动缸开始工作并将实时伸缩状态反馈给动态配重控制器；同时，配重块测距传感器测得当前配重块位置并将信号传送到动态配重控制器；（3）动态配重控制器接收到三个伺服电动缸反馈信号和配重块位置的实时信号，当程序判断出臂架系统倾翻力矩超出安全范围时，动态配重控制器通过输入输出接口驱动配重电机转动，进而带动配重块移动，使臂架系统倾翻力矩一直处于安全范围内；信号处理流程如下：1）伺服电动缸伸长状态信号转换为相邻机械臂之间夹角：                   ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(1)式中A、B、C、D、E分别代表五个点，n、p、q、r、t、α、为机械机构中的常量；与之间的关系也用这种方式求得；2）相邻机械臂之间夹角转换为臂架系统倾翻力矩：                   ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(2)式中为第节机械臂的长度；为第节机械臂质心到第节机械臂与节机械臂铰点关节处的长度；3）倾翻力矩计算出配重块理论位置；                          ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(3)式中为配重臂、直线导轨所产生的平衡力矩；为配重块所受重力；4）计算出配重块理论位移；                       ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(4)式中为配重块测距传感器测得的配重块实时位置信号；5）设定倾翻力矩安全阈值，并求出配重块位置偏差安全阈值，并将与对比；如果，配重电机不动作，配重块不运动，否则配重电机带动配重块运动；实现上述控制方法的高枝修剪机械动态配重装置，包括：动态配重机械模块、传感器模块、动态配重控制模块；所述动态配重机械模块，包括配重臂、配重臂拉杆、配重机构底板、直线导轨、轴承、滑块、配重块、配重电机、联轴器、丝杆和丝杆螺母；所述配重臂一端垂直固接臂架系统底座下部；所述配重臂拉杆一端固接于配重臂，另一端固接于臂架系统底座上部；所述配重机构底板固接于配重臂上；两根直线导轨对称平行安装在配重机构底板上部前后两侧；两个轴承分别安装于配重机构底板上左右两侧，轴承端面与直线导轨轴向方向垂直；所述丝杆两端分别安装于两侧轴承上，丝杆轴向与直线导轨轴向平行；所述配重电机通过电机架安装在配重臂上；所述联轴器连接电机输出轴与丝杆；所述滑块包括四个同样的滑块，四个滑块对称安装在两根直线导轨上，每根直线导轨上分别安装两个滑块；所述配重块安装在四个滑块上部；所述丝杆螺母安装在丝杆上，丝杆螺母侧面与配重块固接；所述传感器模块为配重块测距传感器；所述配重块测距传感器固定于配重机构底板上；所述动态配重控制模块，包括电源、动态配重控制器和输入输出接口；所述电源为12伏或24伏直流电源；所述动态配重控制器为STM32型单片机；输入输出接口包括光电隔离、信号放大以及数字IO驱动电路；所述的配重块测距传感器通过所述输入输出接口连接至动态配重控制器；所述的配重电机通过所述的输入输出接口与动态配重控制器相连，动态配重控制器通过输入输出接口控制配重电机启停。