本发明专利技术提供了一种机械臂的控制方法与控制装置以及工程机械，用以解决现有技术中对于机械臂的控制存在控制效率较低和流体输送的流畅性不佳的问题。该方法包括：计算机械臂中各组相邻两个臂节之间的转折程度；以运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小为原则，从各组相邻两个臂节中选择一组相邻两个臂节；将选择的一组相邻两个臂节作为运动臂进行控制。采用本发明专利技术的技术方案，有助于使机械臂尽可能地有利于流畅地输送流体，并且有着较高的控制效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程机械
，特别地涉及一种机械臂的控制方法与控制装置以及工程机械。
技术介绍
随着技术的发展，机械臂越来越多地应用于工程机械中。例如泵车，其机械臂通常具有五节，各节之间由铰链连接，水泥或其他流体能够经由机械臂从泵车本体传输至布料位置例如建筑物的浇注点。对于机械臂的控制，通常的控制方式是由操作人员使用遥控器对机械臂的各节分别进行控制，即一一调整各臂节的姿态，使机械臂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。针对上述的控制方式中存在的不足，目前已展开了多种智能程度更高的控制方式，并且现在的运动学逆向求解的方法已能够根据目标点坐标和各臂节的相关参数，通过运动方程和各种矩阵变换求出各个自由度的值。逆向求解的结果会出现多组解，如图1所示。图1是根据现有技术的机械臂产生多种姿态到达目标姿态的示意图。从图1可以看出，通过运动学逆向求解的多重性，机械臂的末端等高地从A点运动到B点(按图中所示的从A至B的运动方向，机械臂有所伸展，因此叫做伸展运动，反之，机械臂的末端等高地从B 至A，机械臂有所收缩，因此叫做收缩运动)，有五个自由度，通过其中不同的自由度的改变便可产生不同的姿态达到目标点，即有多组解。这样，需确定一组较优解作为实际采用的控制策略，即确定具体要调整哪些臂节的姿态。目前从上述的多组解中确定一组解的算法仍较为复杂，控制效果不佳，例如其中的一种情况是对于用来输送可流动的物质时，机械臂会产生一种不适于流体流动的姿态。如图1所示，运动到B点后，姿态2要优于姿态3，而现有的得到多组解的运动学求解方式可能产生对应于姿态3的解，或者说，现有的得到多组解的运动学求解方式难以得到较优的对应于姿态2的解，因此不利于流体输送的流畅性。在现有技术中，对于机械臂的控制存在控制效率较低和流体输送的流畅性不佳的问题，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种机械臂的控制方法与控制装置以及工程机械，以解决现有技术中对于机械臂的控制存在控制效率较低和流体输送的流畅性不佳的问题。为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种机械臂的控制方法。本专利技术的机械臂的控制方法包括计算机械臂中各组相邻两个臂节之间的转折程度；以运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小为原则，从各组相邻两个臂节中选择一组相邻两个臂节；将选择的一组相邻两个臂节作为运动臂进行控制。根据本专利技术的另一方面，提供了一种机械臂的控制装置。本专利技术的机械臂的控制装置包括计算设备，用于计算所述机械臂中各组相邻两个臂节之间的转折程度；选择设备，用于以运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小为原则，从所述各组相邻两个臂节中选择一组相邻两个臂节；控制设备，用于将选择的一组相邻两个臂节作为运动臂进行控制。根据本专利技术的另一方面，提供了一种工程机械。本专利技术的工程机械具有机械臂，并且还具有本专利技术的机械臂的控制装置。根据本专利技术的技术方案，以运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小为原则从各组相邻两个臂节中选择一组相邻两个臂节并对这两个臂节进行控制，这样有助于使机械臂的整体中不至于出现转折程度特别大的相邻臂节，从而使机械臂尽可能地有利于流畅地输送流体。另外，本专利技术的方式中仅使两个臂节运动，有着较高的控制效率，并且消耗的能量较少。附图说明说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1是根据现有技术的机械臂产生多种姿态到达目标姿态的示意图；图2是根据本专利技术实施例的机械臂的控制方法的基本步骤的示意图；图3是与本专利技术实施例有关的机械臂简化结构的示意图；图4是根据本专利技术实施例的机械臂的控制装置基本结构的示意图。具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图2是根据本专利技术实施例的机械臂的控制方法的基本步骤的示意图，如图2所示， 该方法可以由工程机械的控制器来完成，主要包括如下步骤步骤S20 计算机械臂中各组相邻两个臂节之间的转折程度。以五节臂的机械臂为例，在本步骤中计算得到4个转折程度。步骤S22 以运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小为原则，从各组相邻两个臂节中选择一组相邻两个臂节。步骤S24 将选择的一组相邻两个臂节作为运动臂进行控制。根据上述的步骤，在运动后机械臂中的各组相邻臂节的转折程度较小的情况下， 机械臂在输送流体时有着相对较好的流畅性。对于步骤S22，优选的方式如下当机械臂作伸展运动时，选择转折程度最大的相邻两个臂节；当机械臂作收缩运动时，选择转折程度最小的相邻两个臂节。这里的机械臂的伸展运动和收缩运动既可以是水平方向的运动(或称等高运动)，也可以是垂直方向的运动，或者水平与垂直方向的合成运动，此时机械臂表现为在竖直平面上的斜向运动。对于垂直方向的运动，如果机械臂末端高于其始端，则末端向上时机械臂伸展，末端向下时机械臂收缩；如果机械臂始端高于末端，则末端向下时机械臂伸展，末端向上时机械臂收缩。一般地，当机械臂的末端远离始端时，机械臂作伸展运动；当机械臂的末端接近始端时，机械臂作收缩运动。相邻臂节的夹角越小，这两个臂节的转折程度越大。从以上的优选方式可以看出，一方面，当机械臂作伸展运动时，选择转折程度最大的相邻两个臂节运动，从而使这两个臂节伸展从而转折程度减小，有助于优化机械臂的整体姿态使其有利于流畅地输送流体；另一方面，当机械臂作收缩运动时，选择转折程度最小的相邻两个臂节运动，避免机械臂中的其他相邻的臂进一步加剧转折程度，这样有助于使机械臂的整体中不至于出现转折程度特别大的相邻臂节，从而使机械臂尽可能地有利于流畅地输送流体。另外，本实施例的方式中仅使两个臂节运动，有着较高的控制效率。对于上述步骤中涉及的相邻两个臂节转折程度的确定，以下给出几种可选的方式。以下结合图3进行说明，图3是与本专利技术实施例有关的机械臂简化结构的示意图。图 3示出了五节机械臂的情形。本实施例中，第一种确定转折程度最大或转折程度最小的臂节的方式是，针对机械臂的各组相邻两个臂节，计算该两个臂节的相异端点间距与两个臂节长度和的比值；然后视不同的控制需求，将计算得到的多个比值中最小的比值对应的相邻两个臂节作为转折程度最大的相邻两个臂节，或者将计算得到的多个比值中最大的比值对应的相邻两个臂节作为转折程度最小的相邻两个臂节。具体如图3，相邻的臂节即1臂与2臂、2臂与3臂、3臂与4臂、4臂与5臂。以 2臂与3臂为例，它们有相同的端点B，相异端点为A点和C点，则2臂与3臂的相异端点间距与2臂3臂长度和的比值按下式计算K23 = AC/(AB+BC)。式中K23表示要计算的比值， AC表示相异端点即A点和C点的间距，AB和BC分别表示2臂和3臂的长度。对于工程机械来说，各臂节的长度是给定的，即2臂和3臂的长度已知。以下说明如何确定相邻臂节的相异端点间距。在本实施例中，针对机械臂的各个臂节，检测臂节与该臂节在水平面上的投影之间的夹角；根据该夹角和各个臂节的长度计算出机械臂的各个节点的位置；根据各个节点的位置得到相邻臂节的相异端点间距。上述臂节与该臂节在水平面上的投影之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李学俊，王帅，易伟春，李仁玉，李昱，
申请(专利权)人：长沙中联重工科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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