專利名稱：一種機械臂操控系統(tǒng)、方法及工程機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工程機械控制技術，特別涉及一種機械臂操控系統(tǒng)、方法及工程機械。
背景技術：
混凝土泵車是當前應用非常廣泛的工程機械之一。該泵車設備主要是利用泵送動力將混凝土沿布置于臂架上的輸送管泵送至指定工作位置。一般地，為了滿足混凝土泵送位置的需要，輸送管的位置可以隨著臂架的調整而變動，現(xiàn)有技術中對臂架的調整主要由以下兩種方式。第一種方式主要針對普通混凝土泵車，該調整方式對混凝土泵車的每節(jié)臂架都進行單獨的調整，操作人員需要對第一臂架，第二臂架，第三臂架，第四臂架等的展開和收攏動作分別進行控制，操作手需要同時協(xié)調控制第一臂架，第二臂架，第三臂架，第四臂架等的動作。操作不直觀，操作難度很大，操作技巧要求很高，操作勞動強度大，容易產生疲勞， 同時移動效率低。第二種方式主要針對具備智能臂架技術的混凝土泵車，能夠在給定泵車機械臂末端軟管移動速度和方向的情況下，泵車根據(jù)預存的控制方法自行規(guī)劃每節(jié)臂架的姿態(tài)和運動速度。也就是說，操作人員只需要通過遙控器給出臂架末端的x、y、ζ方向的移動速度指令，臂架系統(tǒng)每節(jié)臂架的姿態(tài)就會自動調節(jié)，以保證末端按照χ、ι、ζ的速度去運動，該調節(jié)方式大大降低了操作人員的勞動強度。目前智能臂架泵車的操控一般采用遙控器進行操控，遙控器一般包含一個手柄， 手柄可以產生前后、左右兩個方向的模擬信號，分別控制泵車臂架的末端軟管在水平面上的運動速度和方向。請參考圖1和圖2，設定一坐標系0’ 0X' 0v 0r ^固結于臂架轉臺1’上，當轉臺1’ 相對底盤2’轉動時，臂架也隨轉臺1’ 一起繞軸0’ J’ C1轉動。設定另一坐標系0Χ’ Y’ Ζ’， 坐標原點0，固定在泵車臂架的末端，0Χ，、0Υ，、0Ζ，三個軸始終與OX，o.OY' rOZ，^保持平行。遙控器上的坐標系一般以手柄的轉動位置為坐標原點建立，一個方向用來控制末端沿 OX方向移動速度，另一個方向用來控制轉臺1’的回轉速度，從而實現(xiàn)臂架末端在0Χ’Ζ’平面內移動。但是，當機械臂的施工面為斜面時，臂架末端的運動方向的控制比較困難，既要控制其在水平面內的運動，又要控制其在高度方向上的運動，，需要多次調節(jié)手柄的運動才能使臂架運動至所需位置，控制效率比較低。因此，如何提供一種對臂架類機械臂的操控系統(tǒng)，有利于提高機械臂的控制效率， 且對操縱人員而言操控直觀、形象，是本領域內技術人員亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的在于，提供一種機械臂操控系統(tǒng)，有利于提高機械臂的控制效率，且對操縱人員而言，操控直觀、形象。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種機械臂操控方法及工程機械。為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了一種機械臂操控系統(tǒng)，一種機械臂操控系統(tǒng)，包括具有至少兩節(jié)臂節(jié)的機械臂，所述機械臂的初始端鉸接于轉臺，還包括驅動各所述臂節(jié)相對轉臺或其他臂節(jié)回轉的驅動裝置以及操控所述機械臂的末端運動的遙控器，還包括獲取裝置，用于獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號，以及所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；控制器，包括方向調整單元，用于接收所述位置關系信號、所述傾角參數(shù)信號以及所述動作方向信號，并發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令；驅動裝置，用于接收所述方向控制指令并控制各所述臂節(jié)運動，以便使所述機械臂的末端平行施工參考面運動。優(yōu)選地，所述獲取裝置包括第一獲取裝置、第二獲取裝置和第三獲取裝置；第一獲取裝置，用于獲取所述第一坐標系的指定坐標軸相對參考方向在水平面內的夾角信號； 第二獲取裝置，用于獲取所述第二坐標系的對應坐標軸相對所述參考方向在水平面內的夾角信號；第三獲取裝置用于獲取所述傾角參數(shù)信號；控制器的方向調整單元接收上述各信號，并控制機械臂的末端的運動方向與所述操縱部件的動作方向在水平面內的投影平行。優(yōu)選地，所述參考方向為地球磁場方向，所述第一獲取裝置和第二獲取裝置均為磁方位傳感器。優(yōu)選地，兩所述磁方位傳感器分別安裝于所述遙控器和所述轉臺上。優(yōu)選地，所述第二獲取裝置包括設置于所述機械臂上用于檢測其在水平面內轉動角度的角度傳感器，以及設置于支撐所述轉臺的底盤上的磁方位傳感器；所述第二坐標系的對應坐標軸相對所述參考方向在水平面內的夾角信號包括所述角度傳感器的檢測信號和所述磁方位傳感器的檢測信號。優(yōu)選地，所述遙控器上的操控部件為萬向手柄。優(yōu)選地，所述第三獲取裝置為設置于所述遙控器上的三軸傾角傳感器。優(yōu)選地，所述獲取裝置還包括檢測所述萬向手柄的動作幅度信號的第四獲取裝置，所述控制器還包括接收所述萬向手柄的動作幅度信號的速度調節(jié)模塊，所述速度調節(jié)模塊根據(jù)所述手柄動作幅度信號控制所述機械臂的末端動作的速度。為實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明還提供了一種工程機械，包括底盤、設于所述底盤上的轉臺、連接于所述轉臺上臂架裝置以及用于控制所述臂架裝置動作的操控系統(tǒng)，所述臂架裝置的操控系統(tǒng)為上述任一項所述的機械臂的操控系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還提供了一種機械臂的操控方法，包括機械臂，以及操控所述機械臂的末端運動的遙控器，具體步驟如下步驟S101)獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號，以及所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；步驟接收所述位置關系信號、所述傾角參數(shù)信號以及所述動作方向信號，并發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令；步驟S103):接收所述方向控制指令并控制各所述臂節(jié)運動，以便使所述機械臂的末端平行施工參考面運動。優(yōu)選地，所述操縱部件為萬向手柄，所述步驟S101)中還可以獲取萬向手柄的動作幅度信號；所述步驟S102)中還接收所述動作幅度信號，并根據(jù)所述動作幅度信號以及預設控制策略發(fā)出速度控制指令；所述步驟S103)中還根據(jù)所述速度控制指令控制所述機械臂的末端的運動速度。本發(fā)明中所提供的機械臂控制系統(tǒng)中獲取裝置不僅可以獲取第一坐標系和第二坐標系的位置關系信號，控制機械臂的末端的運動方向與操控部件的控制方向相對應，并且還可以獲取施工參考面的傾角參數(shù)信號，控制的機械臂末端始終平行施工參考面運動， 該控制系統(tǒng)可以通過簡單操作，實現(xiàn)機械臂于三維空間的運動，不僅可以提高機械臂控制效率，而且控制比較直觀、形象，便于操作人員對控制方向的判斷。同樣，包括上述機械臂控制系統(tǒng)的工程機械以及機械臂控制方法也具有相應的技術效果，實現(xiàn)上述相對應的目的。


圖1為現(xiàn)有技術中混凝土泵車上建立的坐標系示意圖；圖2為現(xiàn)有技術中遙控器上建立的坐標系示意圖；圖3為本發(fā)明所提供的機械臂控制系統(tǒng)中一種遙控器上建立的坐標系示意圖；圖4為圖3的俯視示意圖；圖5為本發(fā)明所提供的機械臂控制系統(tǒng)中一種機械臂上建立的坐標系示意圖；圖6為圖5的俯視示意圖；+圖7為本發(fā)明所提供的機械臂處于施工面上方工作的狀態(tài)圖；圖8為本發(fā)明所提供的第一種機械臂控制系統(tǒng)的結構框圖示意圖；圖9為本發(fā)明所提供的第一種機械臂控制方法的流程圖；圖10為本發(fā)明所提供的第二種機械臂控制系統(tǒng)的結構框圖示意圖；圖11為本發(fā)明所提供的第二種機械臂控制方法的流程圖。
具體實施例方式不失一般性，本文以具有臂架的智能混凝土泵車為例進行介紹本發(fā)明的技術方案，智能混凝土泵車的臂架就相當于機械臂，當然，本領域技術人員應當理解，本發(fā)明技術方案應用于其他類工程機械也在本文的保護范圍內。請參考圖3和圖4，圖3為本發(fā)明所提供的機械臂控制系統(tǒng)中一種遙控器上建立的坐標系示意圖；圖4為圖3的俯視示意圖。以具有五節(jié)臂架的智能混凝土泵車為例，所謂智能混凝土泵車是指混凝土泵車在進行混凝土泵送時，只要給出臂架的末端的移動速度指令，臂架系統(tǒng)中的其他節(jié)臂架的姿態(tài)就會自動調整，以保證臂架的末端向著預期規(guī)定的方向運動。混凝土泵車中的臂架系統(tǒng)中一般包括依次鉸接的若干節(jié)臂架，通過基本臂的始端連接于轉臺22上，本文中以與轉臺22連接的臂架為基本臂，其中為滿足泵送作業(yè)多方向性的需求，轉臺22可以帶動臂架系統(tǒng)相對混凝土泵車的底盤23轉動。本發(fā)明提供了一種機械臂控制系統(tǒng)，包括具有至少兩節(jié)臂節(jié)的機械臂，機械臂的初始端鉸接于轉臺22上，機械臂還包括驅動各臂節(jié)相對轉臺22或其他臂節(jié)回轉的驅動裝置，一般地，驅動裝置可以為伸縮油缸，控制器可以通過控制各油缸的流量來調節(jié)不同臂節(jié)的展開角度；該機械臂控制系統(tǒng)還包括控制機械臂的末端運動的遙控器，在混凝土泵車中該機械臂就相當于臂架系統(tǒng)，機械臂控制系統(tǒng)還包括獲取裝置、控制器以及驅動裝置。其中，獲取裝置用于獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號、所述操縱部件的動作方向信號以及施工參考面相對水平面的傾角參數(shù)信號，需要說明的是，本文中的施工參考面為遙控器的操作平面，它也可以為施工面本身，也可以為通過計算機模擬虛擬設置的其他平面；遙控器可以為有線控制方式，也可以為無線控制方式。控制器，包括用于接收動作方向信號、位置關系信號以及傾角參數(shù)信號的方向調節(jié)模塊，并根據(jù)預設控制策略發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令，方向調節(jié)模塊可以根據(jù)傾角參數(shù)信號判斷施工參考面的傾斜角度以及施工參考面的朝向等參數(shù)。該機械臂控制系統(tǒng)中的驅動裝置用于接收方向控制指令控制機械臂的末端平行施工參考面運動，在混凝土泵車中驅動裝置也就是控制各節(jié)臂架相對伸縮的各級伸縮油缸，通過調節(jié)流過伸縮油缸的液壓油的流量調節(jié)機械臂的末端的運動方向。本發(fā)明中所提供的機械臂控制系統(tǒng)中獲取裝置不僅可以獲取第一坐標系和第二坐標系的位置關系信號，控制機械臂的末端的運動方向與操控部件的控制方向相對應，并且還可以獲取施工參考面的傾角參數(shù)信號，控制的機械臂末端始終平行施工參考面方向運動，該控制系統(tǒng)可以通過簡單操作，實現(xiàn)機械臂于三維空間的運動，不僅可以提高機械臂控制效率，而且控制比較直觀、形象，便于操作人員對控制方向的判斷。此處所述的位置關系信號可以為具體的坐標值，也可以為兩坐標系相應坐標軸之間偏轉角度值。第一坐標系和第二坐標系位置關系的判斷有多種方式，可以以其中一坐標系為參考坐標系，實時計算另一坐標系相對其的變化，得到兩坐標系在某一時刻的位置關系；也可以利用固定不變的第三坐標系，計算第一坐標系和第二坐標系分別相對第三坐標系的位置關系，從而得到第一坐標系和第二坐標系之間的位置關系，下面給出了幾種第一坐標系和第二坐標系的優(yōu)選判定方法，具體內容如下所述。在一種優(yōu)選的實施方式中，選取某一方向為參考方向，該參考方向可以為地面上兩固定物體之間的連線，獲取裝置包括第一獲取裝置和第二獲取裝置；第一獲取裝置，用于獲取所述第一坐標系的指定坐標軸相對參考方向在水平面內的夾角信號；第二獲取裝置， 用于獲取第二坐標系中與所述第一坐標系的指定坐標軸對應坐標軸相對參考方向在水平面內的夾角信號；獲取裝置還包括用于獲取所述傾角參數(shù)信號的第三獲取裝置；第四獲取裝置，用于獲取所述操縱部件的動作方向信號，該獲取裝置可以為設置于遙控器上的傳感器，控制器的方向調整單元接收上述各信號，并控制機械臂的末端的運動方向與所述操縱部件的動作方向在水平面內的投影平行。選取第三者作為兩坐標系位置關系的判斷，該方式比較簡單，并且控制機械臂的末端的運動方向與所述操縱部件的動作方向在水平面內的投影平行，有利于簡化控制器的程序編制。在一種具體的實施方式中，上述參考方向可以為地球磁場方向，第一獲取裝置和第二獲取裝置均為磁方位傳感器，兩磁方位傳感器分別用來檢測第一坐標系和第二坐標系的相應坐標軸相對地球磁場方向的夾角信號，為了描述的方便，安裝于遙控器和機械臂上的兩磁方位傳感器分別成為第一磁方位傳感器11和第二磁方位傳感器21，從而控制器判斷第一坐標系和第二坐標系之間的位置關系，檢測操縱部件的初始位置與動作后的最終位置，判斷其在參考坐標系中的運動方向，當操作人員操作控制部件運動時，第一獲取裝置可以得到實時檢測該控制部件在參考坐標系中的運動方向，遙控器將該方位信號發(fā)送至控制器，該方位信號可以為多個參數(shù)，也可以為經遙控器處理、分析、判斷的一個的參數(shù)，具體判斷、控制如下。遙控器自身坐標系如圖3和圖4所示，在本實施方式中以遙控器的操作手柄的轉動中心建立第一坐標系OXYZ，遙控器在水平放置的情況下，對于第一坐標系，X方向為遙控器前方向，Z方向為遙控器右方向，Y方向為豎直方向，當操作人員動作遙控器的操縱部件沿OF方向移動時，第一獲取裝置還可以檢測出第一坐標系的三個坐標軸相對參考坐標系三個坐標軸相對位置關系，即兩坐標系中相應軸之間的偏轉角度，本實施例中以第一坐標系中的Z方向相對地球磁場的北極(以下簡稱N方向)的偏轉角度為例進行介紹，假設第一坐標系中的Z方向相對N方向為α，也就是說遙控器的坐標系相對的地球磁場坐標系偏轉了 α角度，該角度參數(shù)由第一磁方位傳感器11獲取，控制器通過該角度信號可以判斷遙控器坐標系和地球磁場坐標系的位置關系，然后再通過第三獲取裝置獲取操縱部件在第一坐標系中相對Z方向的偏轉角度即圖4中的角度φ，該角度參數(shù)可以由設于遙控器的萬向手柄的傳感器獲取，控制器可以得到操縱部件在地球磁場坐標系中相對N極的動作方向。請參考圖5至圖8，圖5為本發(fā)明所提供的機械臂控制系統(tǒng)中一種機械臂上建立的坐標系示意圖；圖6為圖5的俯視示意圖；圖7為本發(fā)明所提供的機械臂處于施工面上方工作的狀態(tài)圖；圖8為本發(fā)明所提供的第一種機械臂控制系統(tǒng)的結構框圖示意圖。同理，如圖5和圖6建立第二坐標系OJJ2Z2，為了控制方便還可以建立轉臺22坐標系OAlYtlZtl,兩坐標系的相應軸可以為平行的，第二獲取裝置可以檢測此時第二坐標系的坐標軸相對參考坐標系坐標軸相對位置關系，可以檢測一個坐標軸相對另一坐標系中相應坐標軸的變化，也可以檢測多個相應坐標軸間的變化，即兩坐標系中相應軸之間的偏轉角度，本實施例中以獲取)(2方向相對地球磁場的北極(以下簡稱N方向)的偏轉角度為例進行介紹，在一種具體實施例中，獲取)(2方向相對N方向的偏轉角度為η，也就是獲得了臂架的末端相對于參考方向的空間位置信號，結合上述控制器對遙控器坐標系與地球磁場坐標系位置的判斷，可以實現(xiàn)遙控器的第一坐標系和臂架的第二坐標系位置關系的判斷。當然也可以是\相對N方向的偏轉角度，并且參考方向不局限于地球磁場，也可以為地球或地面上的某個物體，例如以固定某位置的支架等物體為參考位置，再或者還可以為太空中的某個特定的物體，例如衛(wèi)星或其他星體等作為參考。施工參考面的傾角參數(shù)信號可以由操作人員手動輸入到遙控器中，發(fā)送給控制器，也可以設置檢測傳感器檢測施工參考面的傾角參數(shù)，例如設置三軸傾角傳感器13，為操作方便，三軸傾角傳感器13可以設置于遙控器上，機械臂工作前，將遙控器先置于施工面上測量施工面的傾角參數(shù)，請參考圖7。
在一種具體實施方式
中，設置于遙控器上的第一獲取裝置和第三獲取裝置可以實時檢測操縱平面的位置參數(shù)，從而可以實時更新控制器內的施工參考面方位參數(shù)和傾角參數(shù)，保持機械臂末端的運動方向始終與施工參考面平行，可以完成曲面施工。請參考圖9，圖9為本發(fā)明所提供的第一種機械臂控制方法的流程圖。上述機械臂控制系統(tǒng)的控制方法可以按如下步驟進行步驟S101)獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號，以及所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；步驟接收所述位置關系信號、所述傾角參數(shù)信號以及所述動作方向信號， 并發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令；步驟S103):接收所述方向控制指令并控制各所述臂節(jié)運動，以便使所述機械臂的末端平行施工參考面運動。在一種優(yōu)選的實施方式中，第一獲取裝置和第二獲取裝置可以均包括磁方位傳感器，為了描述方便分別稱為第一磁方位傳感器11和第二磁方位傳感器21，兩方位磁傳感器分別用于檢測遙控器的操縱部件所處的第一坐標系和機械臂的末端所處的第二坐標系相對地球磁場的位置關系信號；該設置方式中直接以地球磁場坐標系作為參考坐標系有利于檢測數(shù)據(jù)的準確性，控制程序比較簡單。以下將具體介紹幾種磁方位傳感器的安裝方式，具體內容如下。在一種具體實施方式
中，第一磁方位傳感器11和第二磁方位傳感器21可以分別安裝在遙控器和臂架上，由于臂架可以隨轉臺22 —起同步轉動，第二磁方位傳感器21也可以設置于轉臺22上，該設置方式比較簡單，可以進一步降低控制器的程序編制的難度。在另一種具體實施方式
中，第二獲取裝置包括設置于機械臂或轉臺22上且用于檢測其在水平面內轉動角度的角度傳感器，以及設置于固定轉臺的底盤上的磁方位傳感器，機械臂末端所處的第二坐標系的位置關系包括上述兩傳感器的檢測信號，控制器根據(jù)角度傳感器的檢測信號和磁方位傳感器的檢測信號判斷機械臂的末端相對參考方向的空間位置信號；該方式中可以通過磁方位傳感器和角度傳感器計算出轉臺22和機械臂相對參考方向的方位角，該方式中兩檢測部件的安裝位置比較靈活、方便。在一種優(yōu)選實施方式中，遙控器上的控制部件可以為萬向手柄12，萬向手柄12動作比較靈活，可以自由控制臂架的末端向多個方向運動。請參考圖10和圖11，圖10為本發(fā)明所提供的第二種機械臂控制系統(tǒng)的結構框圖示意圖；圖11為本發(fā)明所提供的第二種機械臂控制方法的流程圖。在另一種優(yōu)選的實施方式中，第四獲取裝置還包括檢測萬向手柄12的動作幅度信號，控制器還可以包括接收動作幅度信號的速度調節(jié)模塊，速度調節(jié)模塊根據(jù)動作幅度信號控制機械臂的末端動作的運動速度，當?shù)氖直鷦幼鞣缺容^小時，速度調節(jié)模塊控制機械臂末端沿某一方向緩慢的運動；當?shù)氖直鷦幼鞣缺容^大時，速度調節(jié)模塊控制機械臂末端沿某一方向快速的運動；通過增加速度調節(jié)模塊可以根據(jù)實際工況的控制機械臂的運動速度，不僅可以提高工作效率，而且可以增加施工安全性。上述實施例的控制方法如下所示步驟S201)獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號、所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號，萬向手柄12的動作方向信號；步驟S202)接收位置關系信號、傾角參數(shù)信號、手柄動作幅度信號以及動作方向信號，并根據(jù)上述各信號發(fā)出控制指令；動作方向信號和位置關系信號通過方向調節(jié)模塊進行調整，控制器發(fā)出方向控制指令；動作幅度信號經控制器的速度調節(jié)模塊分析、判斷、處理后，控制器發(fā)出速度控制指令；步驟S203)根據(jù)控制器發(fā)出的方向控制指令，驅動裝置調節(jié)機械臂的末端平行施工參考面運動；根據(jù)控制器發(fā)出的速度控制指令，驅動裝置可以調節(jié)機械臂末端的運動速度。當萬向手柄運動幅度比較大時，控制器控制機械臂末端快速運動；當萬向手柄運動幅度比較小時，控制器控制機械臂末端緩慢運動。基于上述機械臂控制系統(tǒng)和機械臂的控制方法，本發(fā)明還提供了一種包括上述機械臂控制系統(tǒng)的工程機械，包括底盤23、設于底盤23上的轉臺22、連接于所述轉臺22上臂架裝置以及用于控制所述臂架裝置動作的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述臂架裝置的控制系統(tǒng)為上述任一實施例所述的機械臂的控制系統(tǒng)，由于機械臂控制系統(tǒng)具有上述技術效果， 提供的工程機械的機械臂控制系統(tǒng)也具有相對應的技術效果。在一種優(yōu)選實施例中，本文中所述的工程機械為泵車，也可以是布料桿、多節(jié)機械臂串接起來的執(zhí)行機構，相應工程機械其他部分的資料請參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種機械臂控制系統(tǒng)，包括具有至少兩節(jié)臂節(jié)的機械臂，所述機械臂的初始端鉸接于轉臺，還包括驅動各所述臂節(jié)相對轉臺或其他臂節(jié)回轉的驅動裝置以及控制所述機械臂的末端運動的遙控器，其特征在于，還包括獲取裝置，用于獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號，以及所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；控制器，包括方向調整單元，用于接收所述位置關系信號、所述傾角參數(shù)信號以及所述動作方向信號，并發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令；驅動裝置，用于接收所述方向控制指令并控制各所述臂節(jié)運動，以便使所述機械臂的末端平行施工參考面運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取裝置包括第一獲取裝置、第二獲取裝置和第三獲取裝置；第一獲取裝置，用于獲取所述第一坐標系的指定坐標軸相對參考方向在水平面內的夾角信號；第二獲取裝置，用于獲取所述第二坐標系的對應坐標軸相對所述參考方向在水平面內的夾角信號；第三獲取裝置，用于獲取所述傾角參數(shù)信號；第四獲取裝置，用于獲取所述操縱部件的動作方向信號；控制器的方向調整單元接收上述各信號，并控制機械臂的末端的運動方向與所述操縱部件的動作方向在水平面內的投影平行。
3.根據(jù)權利要求2所述的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參考方向為地球磁場方向，所述第一獲取裝置和第二獲取裝置均為磁方位傳感器。
4.根據(jù)權利要求3所述的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，兩所述磁方位傳感器分別安裝于所述遙控器和所述轉臺上。
5.根據(jù)權利要求2所述的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二獲取裝置包括設置于所述機械臂上用于檢測其在水平面內轉動角度的角度傳感器，以及設置于支撐所述轉臺的底盤上的磁方位傳感器；所述第二坐標系的對應坐標軸相對所述參考方向在水平面內的夾角信號包括所述角度傳感器的檢測信號和所述磁方位傳感器的檢測信號。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控器上的控制部件為萬向手柄(12)。
7.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的機械臂操控系統(tǒng)，其特征在于，所述第三獲取裝置為設置于所述遙控器上的三軸傾角傳感器。
8.根據(jù)權利要求5所述的機械臂操控系統(tǒng)，其特征在于，所述第四獲取裝置還獲取所述萬向手柄的動作幅度信號，所述控制器還包括接收所述動作幅度信號的速度調節(jié)模塊， 所述速度調節(jié)模塊根據(jù)所述動作幅度信號控制所述機械臂的末端動作的運動速度。
9.一種工程機械，包括底盤(23)、設于所述底盤上的轉臺(22)、連接于所述轉臺上臂架裝置以及用于控制所述臂架裝置動作的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述臂架裝置的控制系統(tǒng)為權利要求1至8任一項所述的機械臂的控制系統(tǒng)。
10.一種機械臂的控制方法，包括機械臂，以及控制所述機械臂的末端運動的遙控器， 其特征在于，具體步驟如下5101、獲取所述遙控器的操縱部件所處第一坐標系與所述機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號，以及所述操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；5102、接收所述位置關系信號、所述傾角參數(shù)信號以及所述動作方向信號，并發(fā)出控制所述機械臂的末端動作的方向控制指令；5103、接收所述方向控制指令并控制各所述臂節(jié)運動，以便使所述機械臂的末端平行施工參考面運動。
11.根據(jù)權利要求10所述的機械臂的控制方法，其特征在于，所述操縱部件為萬向手柄(12)，所述步驟SlOl中還可以獲取萬向手柄的動作幅度信號；所述步驟S102中還接收所述動作幅度信號，并根據(jù)所述動作幅度信號發(fā)出速度控制指令；所述步驟S103中還根據(jù)所述速度控制指令控制所述機械臂的末端的運動速度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種機械臂操控系統(tǒng)，還涉及到機械臂操控方法和工程機械。機械臂操控系統(tǒng)中獲取裝置用于獲取操縱部件所處第一坐標系與機械臂的末端所處第二坐標系的位置關系信號、操縱部件的動作方向信號、施工參考面的傾角參數(shù)信號；控制器根據(jù)上述各信號發(fā)出控制指令，以便驅動裝置控制機械臂的末端平行于施工參考面運動；該控制系統(tǒng)可以通過簡單操作，實現(xiàn)機械臂于三維空間的運動，不僅可以提高機械臂控制效率，而且控制比較直觀、形象，便于操作人員對控制方向的判斷。
文檔編號E04G21/04GK102535852SQ201210013058
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月16日
發(fā)明者周繼輝, 周翔, 鄧侃 申請人:三一重工股份有限公司