一种用于臂架的避障系统及包括该系统的工程机械设备技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于臂架的避障系统及包括该系统的工程机械设备，该系统包括：测距传感器，安装于所述臂架上，用于检测该测距传感器与障碍物之间的距离；臂架位置检测装置，用于检测所述臂架的空间位置；以及控制器，与所述测距传感器及臂架位置检测装置相连，用于根据所述距离及空间位置，规划所述臂架的动作路径，以避开所述障碍物。通过上述技术方案，可利用位于臂架上的测距传感器实时监测其与障碍物之间的距离，之后根据该距离及臂架的空间位置，预计下一时刻该障碍物相对于臂架的位置，并根据该位置规划臂架的动作，以实现避障。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于臂架的智能避障系统及包括该系统的工程机械设备。
技术介绍
在现代建筑施工中，混凝土泵车因其机动、灵活、高效等优点，已成为不可缺少的重要施工设备。在混凝土泵车的操作过程中，操作员往往根据自身操作经验目测障碍物及目标的位置来操作臂架展开，或者是通过使用对讲机以语音交流的方式在指挥员的指挥下操作臂架展开。然而，随着混凝土泵车的工作环境越来越复杂，臂架越来越长，加之臂架是一组多冗余度机构，经常出现操作员难以或不能目测到臂架位置及其周边的情况。加之语音方式·进行交流时信息量有限且缺乏准确性，使得操作员和指挥员难以准确协调，容易导致操作员误操作，造成安全事故。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于臂架的智能避障系统及包括该系统的工程机械设备，其可实现智能避障。为了实现上述目的，本技术提供一种用于臂架的智能避障系统，该系统包括测距传感器，安装于所述臂架上，用于检测该测距传感器与障碍物之间的距离；臂架位置检测装置，用于检测所述臂架的空间位置；以及控制器，与所述测距传感器及臂架位置检测装置相连，用于在所述距离小于第一预设值时，根据所述距离及空间位置，确定所述障碍物的位置，并根据该障碍物的位置，规划所述臂架的动作路径，以避开所述障碍物。其中，所述测距传感器可安装于所述臂架的与另一臂架相连接的位置处。其中，该臂架位置检测装置可为编码器或角度传感器。其中，该系统还可包括滤波器，该滤波器连接于所述臂架位置检测装置与所述控制器之间。其中，该系统还可包括报警装置，所述控制器在测距传感器与障碍物之间的距离小于第一预设值时，还发送报警信号至该报警装置。相应地，本技术还提供一种用于臂架的智能避障系统，该系统包括测距传感器，安装于所述臂架上，用于检测该测距传感器与障碍物之间的距离；臂架位置检测装置，用于检测所述臂架的空间位置；速度传感器，安装于所述臂架上，用于检测所述臂架的运动速度；以及控制器，与所述测距传感器、臂架位置检测装置及速度传感器相连，用于根据所述距离及空间位置，确定所述障碍物的位置；根据所述臂架的运动速度及空间位置，预算该臂架于下一时刻的位置；根据所述障碍物的位置及所述臂架于下一时刻的位置，计算该下一时刻的位置与所述障碍物之间的距离，并在该距离小于第二预设值时，根据所述障碍物的位置，规划所述臂架的动作路径，以避开所述障碍物。其中，所述测距传感器可安装于所述臂架的与另一臂架相连接的位置处。其中，该臂架位置检测装置可为编码器或角度传感器。其中，该系统还可包括滤波器，该滤波器连接于所述臂架位置检测装置与所述控制器之间。其中，该系统还可包括报警装置，所述控制器在所述臂架于下一时刻的位置与所述障碍物之间的距离小于第二预设值时，还发送报警信号至该报警装置。相应地，本技术还提供一种工程机械设备，该设备包括上述智能避障系统；以及执行机构，与所述控制器相连，用于根据所规划的动作路径，控制所述臂架动作。通过上述技术方案，可利用位于臂架上的测距传感器实时监测其与障碍物之间的距离，并在该距离过近时，或者在下一时刻臂架的位置与障碍物之间的距离过近时，规划臂 架的动作，以实现避障。本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中图I为本技术提供的智能避障系统的结构示意图；图2为示出了本技术提供的智能避障系统中测距传感器的布置情形的示意图；图3为示出了本技术提供的智能避障系统中测距传感器的另一布置情形的示意图；以及图4为本技术提供的另一智能避障系统的结构示意图。附图标记说明10 测距传感器 20臂架位置检测装置30 控制器la、lb、Ic测距传感器2a、2b臂架40速度传感器。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。图I为本技术提供的智能避障系统的结构示意图。如图I所示，本技术提供了一种用于臂架的智能避障系统，该系统包括测距传感器10，安装于所述臂架上，用于检测该测距传感器与障碍物之间的距离；臂架位置检测装置20，用于检测所述臂架的空间位置；以及控制器30，与所述测距传感器10及臂架位置检测装置20相连，用于在所述距离小于第一预设值时，根据所述距离及空间位置，确定所述障碍物的位置，并根据该障碍物的位置，规划所述臂架的动作路径，以避开所述障碍物。所述测距传感器10例如可为超声波传感器、激光传感器、红外传感器等非接触式传感器，可具有多种布置方式，而根据工作环境的复杂程度进行布置，工作环境越复杂，所布置的测距传感器10越多。例如，如图2所示，一节臂架上可布置三个测距传感器，该三个测距传感器可分别位于A、B、C处，此可应用于工作环境复杂的情形；另外，如图3所示，所述测距传感器亦可安装于所述臂架的与另一臂架相连接的位置处，例如图3中的测距传感器Ia和lc，此可应用于工作环境相对简单的情形。测距传感器的布置方式并不限于此，其他适于本技术的布置方式亦是可以的。所述臂架位置检测装置20可为编码器或角度传感器。该臂架位置检测装置可安装于第一节臂架与回转台之间的连接处以及相邻两节臂架相连接的位置处，从而可测量第一节臂架与回转台之间的角度以及相邻臂架之间的角度，之后可借助该角度及每一臂架的长度，计算每节臂架的空间位置。优选地，该系统还包括滤波器，该滤波器连接于所述臂架位置检测装置与所述控制器之间，藉此可滤除噪声信号，提高臂架测量精度。以下介绍所述控制器的具体操作。在臂架运动过程中，所述测距传感器可实时检测障碍物。当障碍物进入臂架工作区域之后，其所发出的超声波会被反射回来并由该测距传感器接收，测距传感器可根据上述发射与接收之间的时间差，计算其与障碍物之间的距离，之后将该距离输出至控制器。控制器可根据该距离，实现对障碍物的定位。在此以图2所示为例介绍障碍物与臂架之间的距离的计算过程。图中A点坐标为(xa, yj , B点坐标为(xb, yb), C点坐标为(x。，y。)，位于A、B、C点的传感器所检测到的与P之间的距离分别为Sp S2, S3, AB间距为a1; P为障碍物，控制器可计算得出障碍物P与臂架的实际距离为D = S1 · sin Θ j = S1 · sin(arccos ((S^+a^-Sa2)/(2 · S1 · a)))。当该距离(即D)过近时，可根据所述障碍物的位置，反求计算臂架该如何动作方可避开该障碍物，该反求计算得到的是转台及各节臂架的转动角度(该反求过程可通过例如梯度投影法进行计算)。之后，该控制器可根据反求得到的角度信息，控制液压多路阀，使所述转台及各节臂架转动反求得到的角度，达到避开所述障碍物的效果。优选地，所述控制器还可接收所述测距传感器的回波信号，并对该回波信号进行Kalman滤波，滤除来自其他测距传感器的干扰。之后，控制器可分析该回波信号的波形特征，并根据预先存储的多种不同的障碍物形状及与该多种不同的障碍物形状相对应的波形特征，确定所述障碍物的形状，实现障本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于臂架的避障系统，其特征在于，该系统包括：测距传感器，安装于所述臂架上，用于检测该测距传感器与障碍物之间的距离；臂架位置检测装置，用于检测所述臂架的空间位置；以及控制器，与所述测距传感器及臂架位置检测装置相连，用于在所述距离小于第一预设值时，根据所述距离及空间位置，确定所述障碍物的位置，并根据该障碍物的位置，规划所述臂架的动作路径，以避开所述障碍物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹莉，邓超，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：