泵车臂架随动控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了泵车臂架随动控制系统，其特征在于，包括控制器、操作装置、数字多路阀、倾角传感器和回转编码器；操作装置设置在布料管末端；倾角传感器与回转编码器用于实时获取臂架的位姿，并将获取到的位姿信号传输至控制器；控制器与倾角传感器、回转编码器之间采用CAN总线实现信号传输；数字多路阀与控制器之间采用CAN总线实现信号传输与控制；操作装置通过CAN总线与控制器连接；操作装置为带有万向摇杆的随动装置，万向摇杆可在水平面内的任意方向做往复运动。本发明专利技术还公开了一种泵车臂架随动控制方法。该泵车臂架随动控制系统及控制方法目的是解决泵车臂架末端位置控制精度低，操作效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
泵车臂架随动控制系统及控制方法
本专利技术属于混凝土泵车臂架控制
，具体涉及一种泵车臂架随动控制系统及控制方法。
技术介绍
混凝土泵车是一种典型的工程机械，其施工的基本过程是，操作泵车的臂架系统到达浇注位置，再由车身的液压泵送系统将混凝土通过布料管完成输送与浇筑，控制其浇筑位置，实际上是通过控制臂架末端的位置实现的。目前，臂架的控制方式主要是通过遥控器控制液压多路阀，再通过液压马达、液压油缸和各执行机构实现回转台及单节臂架的角度变化，从而实现对布料管末端位置的控制。图1为现有的典型的五节臂臂架系统，该系统有由固定在汽车底盘上的转台100、五节臂节、以及用于连接相邻关节的液压油缸组成。第一臂节101通过连接在转台100与臂架上的液压油缸201的控制，实现其绕转台100铰接轴有限旋转。第二臂节102通过液压油缸驱动第一臂节101与第二臂节102之间的连杆机构，实现第二臂节102与第一臂节101铰接轴有限旋转。其他的臂节控制原理同第二臂节102。在施工过程中，通过操作遥控器手柄，实现臂架姿态的变化和转台角度的调节，从而使固定在臂架末端的软管移动到需要的浇筑位置上方，实现混凝土的浇灌。现有的五节臂泵车遥控器面板上一般有7个比例摇杆用来控制臂架的位置。操作相应摇杆的往复运动，会产生对应的模拟量信号，安装于车身的遥控接收器接收到信号后传送至控制器，再由控制器以比例控制的方式驱动多路阀，从而实现液压油缸驱动传动机构，实现单节臂架的前倾与后倾运动。同样原理，转台的旋转也是通过这样的方式实现顺逆时针的变化。以上表述的是单节臂架的变化原理，而在具体施工过程中，要实现浇注位置的变化，势必要调整臂架的末端位置，在这种多自由度结构中，要达到以上目的，往往需要多臂节的协同动作来实现。这就使操作者的操作变得异常繁琐，往往需要依据移动的方向选择相关联的臂架进行联合动作，对操作者的应用经验和现场判断能力有着很高的要求，这样的方式也使得臂架末端位置控制精度低，操作效率低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是泵车臂架末端位置控制精度低，操作效率低。(二)技术方案根据本专利技术的第一方面提供了一种泵车臂架随动控制系统，包括控制器、操作装置、数字多路阀、倾角传感器和回转编码器；所述操作装置设置在布料管末端；所述倾角传感器与所述回转编码器用于实时获取所述臂架的位姿，并将获取到的位姿信号传输至所述控制器；所述控制器与所述倾角传感器、所述回转编码器之间采用CAN总线实现信号传输；所述数字多路阀与所述控制器之间采用CAN总线实现信号传输与控制；所述操作装置通过CAN总线与所述控制器连接；所述操作装置为带有万向摇杆的随动装置，所述万向摇杆可在水平面内的任意方向做往复运动。可选的，所述控制器为支持复杂数学运算的控制器。可选的，所述数字多路阀的流量取决于阀口开度。可选的，以所述臂架在水平面内的竖直投影为x轴，所述臂架在所述水平面内的垂直线为y轴，将所述随动装置安装在原点处，所述万向摇杆的一端沿所述x轴的正方向设置。可选的，所述随动装置上设有手环，所述手环用于通过旋转和拉动操作来向所述控制器发出期望的臂架末端速度信号。根据本专利技术的第二方面提供了一种基于上述的泵车臂架随动控制系统的控制方法，包括以下步骤：获取回转角度、每一臂架关节的倾斜角度；根据期望的臂架末端运动方向操作所述万向摇杆以获取所述臂架末端的速度信号；依据所述回转角度、所述每一臂架关节的倾斜角度和所述臂架末端的速度信号，确定回转台以及所述每一臂架关节的角度变化量并控制数字多路阀完成动作。可选的，所述根据期望的臂架末端运动方向操作所述万向摇杆以获取所述臂架末端的速度信号，具体为：操作所述万向摇杆以发出一个具体的水平面内的速度信号；其中，所述万向摇杆的倾斜方向为所述期望的臂架末端运动方向，所述万向摇杆的推程大小为期望的臂架末端运动速度大小。以所述臂架在水平面内的竖直投影为x轴，所述臂架在所述水平面内的垂直线为y轴，所述万向摇杆的一端在所述x轴的正方向。可选的，所述臂架的轨迹由下列方程组确定：Wi,i＝1+|Hi(θi)|，式中，Δθ为各节臂架的角度变化量，为所述臂架的角速度；Δt为步长；i为所述臂架的关节节数；为臂架末端的速度向量；为所述臂架的加权矩阵，用于限制各个臂架关节的角度不超限；In为单位矩阵；n为所述臂架的关节数量；JT为所述臂架的雅克比矩阵的转置；J为所述臂架的雅克比矩阵；为的空间任一常矢量；Wi,i为所述臂架的加权因子，它是一对称正定矩阵；Hi(θi)为所述臂架的加权式；θiM、θim分别为所述臂架的第i关节角度的上限值、下限值。可选的，所述获取回转角度、每一臂架关节的倾斜角度之前，还包括：切换遥控器上的模式为智能控制模式。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的一种泵车臂架随动控制系统，基于CAN总线的数字多路阀控制系统代替传统的比例多路阀，提高多路阀的控制精度与抗干扰能力，使多臂节协同动作，达到操作者的目标要求；带关节限位的臂架反解算法，对臂架移动的极限条件做出了限定，避免了不合理规划对臂架结构和液压系统寿命的影响。附图说明图1为现有五节臂的臂架系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种泵车臂架随动控制系统的功能模块框图；图3为本专利技术提供的一种泵车臂架随动控制方法的流程示意图；图4为本专利技术提供的另一泵车臂架随动控制方法的流程示意图。图中：100、转台；101、第一臂节；102、第二臂节；103、第三臂节；104、第四臂节；105、第五臂节；106、布料管；201、第一液压油缸；202、第二液压油缸；203、第三液压油缸；204、第四液压油缸；205、第五液压油缸；10、控制器；20、操作装置；30、数字多路阀；40、倾角传感器；50、回转编码器。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵车臂架随动控制系统，其特征在于，包括控制器、操作装置、数字多路阀、倾角传感器和回转编码器；所述操作装置设置在布料管末端；/n所述倾角传感器与所述回转编码器用于实时获取所述臂架的位姿，并将获取到的位姿信号传输至所述控制器；所述控制器与所述倾角传感器、所述回转编码器之间采用CAN总线实现信号传输；所述数字多路阀与所述控制器之间采用CAN总线实现信号传输与控制；所述操作装置通过CAN总线与所述控制器连接；/n所述操作装置为带有万向摇杆的随动装置，所述万向摇杆可在水平面内的任意方向做往复运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种泵车臂架随动控制系统，其特征在于，包括控制器、操作装置、数字多路阀、倾角传感器和回转编码器；所述操作装置设置在布料管末端；
所述倾角传感器与所述回转编码器用于实时获取所述臂架的位姿，并将获取到的位姿信号传输至所述控制器；所述控制器与所述倾角传感器、所述回转编码器之间采用CAN总线实现信号传输；所述数字多路阀与所述控制器之间采用CAN总线实现信号传输与控制；所述操作装置通过CAN总线与所述控制器连接；
所述操作装置为带有万向摇杆的随动装置，所述万向摇杆可在水平面内的任意方向做往复运动。


2.根据权利要求1所述的泵车臂架随动控制系统，其特征在于，所述控制器为支持复杂数学运算的控制器。


3.根据权利要求1所述的泵车臂架随动控制系统，其特征在于，所述数字多路阀的流量取决于阀口开度。


4.根据权利要求1所述的泵车臂架随动控制系统，其特征在于，以所述臂架在水平面内的竖直投影为x轴，所述臂架在所述水平面内的垂直线为y轴，将所述随动装置安装在原点处，所述万向摇杆的一端沿所述x轴的正方向设置。


5.根据权利要求1所述的泵车臂架随动控制系统，其特征在于，所述随动装置上设有手环，所述手环用于通过旋转和拉动操作来向所述控制器发出期望的臂架末端速度信号。


6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的泵车臂架随动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取回转角度、每一臂架关节的倾斜角度；
根据期望的臂架末端运动方向操作所述万向摇杆以获取所述臂架末端的速度信号；
依据所述回转角度、所述每一臂架关节的倾斜角度和所述臂架末端的速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎军，王帅，李海波，
申请(专利权)人：湖南响箭重工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43