一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臂架控制系統(tǒng)，包括控制器和遙控器，控制器安裝在工程機械上，遙控器包括至少一個坐標變換開關(guān)，在智能模式下，坐標變換開關(guān)用于變換車身坐標系或遙控器坐標系。本發(fā)明還提供了一種工程機械。本發(fā)明操作手站在工程機械前后和/或左右四個方位上，萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標移動方向基本一致，同時亦可操控另一手柄調(diào)節(jié)臂架末端高度，滿足操作手視覺與臂架動作方向統(tǒng)一，提高操作手操作適用性和靈活性，造價成本低，操作穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別涉及一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工程機械臂架，例如混凝土泵車的臂架，一般由多節(jié)臂依次相互鉸接而成，混凝土通過臂架輸送到目標澆注點。對于臂架的控制，目前包括手動控制方法，手動控制方法一般在遙控器上設(shè)置有相應(yīng)的臂節(jié)遙控手柄，如果臂架由4節(jié)臂組成，遙控器上就設(shè)置有4個臂節(jié)遙控手柄，一個臂節(jié)遙控手柄控制一個臂節(jié)姿態(tài)，操作人員使用遙控器對各臂節(jié)分別進行控制，使臂架的整體從初始姿態(tài)運動到目標姿態(tài)，這種方式操作較為復(fù)雜，并且效率較低。
[0003]為了解決上述問題，臂架的控制采用智能控制方法，遙控器上包括一個萬向遙控手柄，萬向遙控手柄可以360度方向扳動，臂架控制系統(tǒng)根據(jù)萬向遙控手柄扳動方向和速度，經(jīng)過各臂節(jié)運動規(guī)劃計算，使臂架末端向目標移動方向移動。
[0004]目前，臂架的控制采用智能控制時，臂架控制系統(tǒng)只有一個車身坐標系，一般是以臂架旋轉(zhuǎn)中心為坐標系原點，混凝土泵車車身方向為X軸，垂直于混凝土泵車車身駕駛室方向為Y軸，并基于右手準則判定Z軸方向。臂架在控制過程中，只有操作人員站在相對混凝土泵車車身某一固定方向上，使遙控器上的坐標系與臂架控制系統(tǒng)上的坐標系基本一致時，才能使臂架末端的目標移動方向與操作者萬向手柄的扳動方向基本一致。
[0005]如圖1所示，當操作者站在C位置時，萬向手柄沿箭頭方向扳動，則臂架末端會朝著目標移動AB方向移動；操作者若變換站位方向，例如站在E位置,則需朝與臂架末端目標移動AB方向相反的方向扳動萬向遙控手柄；如果站在D位置，則操作方向與臂架末端目標移動AB方向完全不一致。
[0006]因此，臂架在操作過程中，遙控器必須處于特定的位置上，才能保證遙控器操作方向與臂架末端目標移動AB方向完全一致，在其它位置，遙控器操作方向與臂架末端目標移動AB方向不完全一致。而操作人員在實際操作過程中需要站在不同方位上操作，很難保證遙控器一直處于特定的位置上，因此臂架的操作舒適感將大為降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提出一種工程機械和臂架控制系統(tǒng)，以解決操作手站在不同方位上，萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標移動方向基本一致的問題。
[0008]一方面，本發(fā)明提供了一種臂架控制系統(tǒng)，包括控制器和遙控器，控制器安裝在工程機械上，遙控器包括至少一個坐標變換開關(guān)，在智能模式下，坐標變換開關(guān)用于變換車身坐標系或遙控器坐標系。
[0009]進一步地，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)車身坐標系。
[0010]進一步地，包括四個坐標變換開關(guān)。
[0011]進一步地，四個坐標變換開關(guān)中的一個設(shè)定為默認坐標變換開關(guān)。[0012]進一步地，包括坐標變換開關(guān)包括四個檔位，四個檔位對應(yīng)變換的四個坐標系。
[0013]進一步地，四個坐標變換開關(guān)對應(yīng)變換的四個車身坐標系；第一個車身坐標系是以工程機械的從車頭至車尾方向為Xl正半軸，垂直車身向上方向為Yl正半軸；第二個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)90度獲得；第三個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)180度獲得；第四個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)270度獲得。
[0014]進一步地，遙控器包括萬向遙控手柄和升降手柄，在智能模式下，萬向遙控手柄用于控制臂架末端平面內(nèi)動作，升降手柄實現(xiàn)臂架末端高度調(diào)節(jié)?？刂破鹘邮杖f向遙控手柄及升降手柄操作信號，根據(jù)變換后的車身坐標系計算臂架驅(qū)動信號。
[0015]進一步地，還包括用于手動控制模式和智能控制模式的切換開關(guān)；在手動控制模式下，坐標變換開關(guān)用于控制臂架的相應(yīng)臂節(jié)動作。
[0016]進一步地，遙控器根據(jù)坐標變換開關(guān)信號，變換遙控器坐標系。
[0017]另外還提供了一種工程機械，包括上述的臂架控制系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明提供的工程機械和臂架控制系統(tǒng)，在遙控器上設(shè)置坐標變換開關(guān)，在智能模式下，根據(jù)遙控器與工程機械擺放相對位置，撥動相應(yīng)的坐標變換開關(guān)；控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的車身坐標系，使控制器內(nèi)的車身坐標系與遙控器內(nèi)的遙控器坐標系朝向一致。這樣使得計算臂架驅(qū)動信號的車身坐標系和計算萬向遙控手柄操作信號的遙控器坐標系是一致，所以萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標移動方向基本一致。假如，操作手站在工程車輛的右方，撥動第一個坐標變換開關(guān)，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的第一個車身坐標系，第一個車身坐標系與遙控器內(nèi)的遙控器坐標系朝向一致，這樣使得萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標移動方向基本一致。假如，操作手站在工程車輛的后方，撥動第二個坐標變換開關(guān)，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的第三個車身坐標系，第二個車身坐標系與遙控器內(nèi)的遙控器坐標系朝向一致。假如，操作手站在工程車輛的左方，撥動第三個坐標變換開關(guān)，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的第三個車身坐標系，第三個車身坐標系與遙控器內(nèi)的遙控器坐標系朝向一致。假如，操作手站在工程車輛的左方，撥動第四個坐標變換開關(guān)，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的第四個車身坐標系，第四個車身坐標系與遙控器內(nèi)的遙控器坐標系朝向一致。如果將四個坐標變換開關(guān)中的一個設(shè)定默認坐標變換開關(guān)，也就是設(shè)定一個車身坐標系為默認車身坐標系。同理，也可以將坐標變換開關(guān)用于變換遙控器坐標系，使計算臂架驅(qū)動信號的車身坐標系和計算萬向遙控手柄操作信號的遙控器坐標系是一致。
[0019]另外，也可以采用旋扭開關(guān)替代多個坐標變換開關(guān)進行變換車身坐標系。
[0020]本發(fā)明的臂架控制系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)手動控制，也可以實現(xiàn)智能控制。操作手可以站在工程機械前后和/或左右四個方位上，操控臂架動作，確保萬向遙控手柄扳動方向與臂架末端目標移動方向基本一致，滿足操作手視覺與臂架動作方向統(tǒng)一，提高操作手操作適用性和靈活性，造價成本低，結(jié)構(gòu)非常巧妙。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的臂架控制示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明臂架控制原理示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明臂架控制流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0026]為了方便描述工程車輛方位，站在工程機械駕駛室前方，面向工程機械。位于操作人員左手邊的為工程機械的左側(cè)，位于操作人員右手邊的為工程機械的右側(cè)，在工程機械駕駛室方位為前方，在工程機械車身I尾部為后方。
[0027]下述的車身坐標系是以工程車輛為參照物設(shè)在臂架控制程序中，對于設(shè)計者而言，便于進行臂架姿態(tài)定位，是計算臂架驅(qū)動信號的依據(jù)。下述的遙控器坐標系是以遙控器為參照物設(shè)在遙控器操作程序中，對于設(shè)計者而言，便于進行萬向遙控手柄姿態(tài)定位，是計算萬向遙控手柄4扳動信號的依據(jù)。并將遙控器處理好的數(shù)據(jù)傳輸給控制器，控制器根據(jù)遙控器的控制信號計算臂架驅(qū)動信號輸出。
[0028]操作手拿遙控器的習(xí)慣，操作手的右方是遙控器3的X正半軸，操作手的前方是遙控器3的Y正半軸。
[0029]如圖2和圖3所示，本發(fā)明提供了一種優(yōu)選的臂架控制系統(tǒng)，包括控制器(圖中未示出)和遙控器3，控制器安裝在工程機械上。假如設(shè)定第一車身坐標系為基準車身坐標系，也是默認車身坐標系。第一個車身坐標系是以工程機械的從車頭至車尾方向為Xl軸正方向，垂直車身向上方向為Yl軸正方向；以O(shè)點為原點,根據(jù)笛卡爾坐標系右手定則,可確定Z軸。
[0030]車身坐標系的變換是指在基準車身坐標系的基準上進行旋轉(zhuǎn)及平移獲得的，旋轉(zhuǎn)及平移均是在基準坐標系的X軸和Y軸所形成的平面內(nèi)進行的。
[0031]車身坐標系平移變換數(shù)學(xué)公式如下:
[0032]若空間平移量為(Λ X，Λ y，Λ z)，則平移變換為
【權(quán)利要求】
1.一種臂架控制系統(tǒng)，包括控制器和遙控器(3)，控制器安裝在工程機械上，其特征在于，遙控器(3)包括至少一個坐標變換開關(guān)，在智能模式下，坐標變換開關(guān)用于變換車身坐標系或遙控器坐標系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，控制器接收坐標變換開關(guān)信號，變換控制器內(nèi)的車身坐標系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，包括四個坐標變換開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，四個坐標變換開關(guān)中的一個設(shè)定為默認坐標變換開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，坐標變換開關(guān)包括四個檔位，四個檔位對應(yīng)變換的四個坐標系。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，四個坐標變換開關(guān)對應(yīng)變換的四個車身坐標系；第一個車身坐標系是以工程機械的從車頭至車尾方向為Xl正半軸，垂直車身向上方向為Yl正半軸；第二個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)90度獲得；第三個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)180度獲得；第四個車身坐標系是在第一個車身坐標的基準上逆時針旋轉(zhuǎn)270度獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，遙控器(3)包括萬向遙控手柄(4)和升降手柄(6)，在智能模式下，萬向遙控手柄(4)用于控制臂架末端平面內(nèi)動作，升降手柄(6)實現(xiàn)臂架末端高度調(diào)節(jié)，控制器接收萬向遙控手柄(4)及升降手柄(6)操作信號，根據(jù)變換 后的車身坐標系計算臂架驅(qū)動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于手動控制模式和智能控制模式的切換開關(guān)(5);在手動控制模式下，坐標變換開關(guān)用于控制臂架的相應(yīng)臂節(jié)動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臂架控制系統(tǒng)，其特征在于，遙控器(3)根據(jù)坐標變換開關(guān)信號，變換遙控器坐標系。
10.一種工程機械，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任意一項所述的臂架控制系統(tǒng)。
【文檔編號】E04G21/04GK104032959SQ201410175874
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】譚凌群, 武利沖, 蒲東亮 申請人:三一汽車制造有限公司