本發(fā)明涉及一種挖泥船，尤其涉及的是一種挖泥船行走控制機構(gòu)及其控制方法。

背景技術(shù)：
可爬行的挖泥船主要依靠船體前端的動臂、斗桿、鏟斗以及船體尾部的左右定位樁通過油缸推動爬行，在爬行過程中主要依靠鏟斗以及兩個定位樁這三個點對地面產(chǎn)生的反作用力而實現(xiàn)向前，因為僅僅只是三個支撐點，所以在爬行過程中容易使船體底面與地面產(chǎn)生相對滑動，特別在堅硬、不平、石頭多的地面上，容易使船體破壞或者不能依靠自身行走。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種挖泥船行走控制機構(gòu)及其控制方法，使得挖泥船在行走時候，不與地面產(chǎn)生滑動摩擦，這保證船體在不同路面環(huán)境下都可以行走。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：本發(fā)明的控制機構(gòu)包括定位樁、定位樁油缸、滑動架、滑動架油缸、動臂、動臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、控制器和顯示器，所述定位樁和滑動架分別設(shè)置于船體的后端，定位樁油缸一端鉸接在滑動架上，另一端和定位樁鉸接；滑動架油缸一端和滑動架鉸接，另一端鉸接在船體的后端；動臂和斗桿和鏟斗分別設(shè)置于船體的前端，動臂油缸一端和動臂鉸接，另一端鉸接在船體的前端；斗桿油缸一端鉸接在動臂上，另一端和斗桿鉸接；鏟斗油缸一端鉸接在斗桿上，另一端和鏟斗鉸接；定位樁油缸、滑動架油缸、動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸上分別設(shè)有位移傳感器、流量傳感器，船體的前端、后端、定位樁和鏟斗上分別設(shè)有壓力傳感器，控制器和顯示器相連，控制器分別與各個壓力傳感器、位移傳感器和流量傳感器相連。一種挖泥船行走控制方法，包括以下步驟：a、設(shè)置初始位置：鏟斗在一個行走周期內(nèi)相對于船體的水平距離最大并接近地面，定位樁與地面垂直且不接觸；b、鏟斗、斗桿、動臂運動到初始位置后，鎖死動臂油缸；c、定位樁、滑動架運動到初始位置后，再使定位樁向地面方向移動直至壓到地面；d、檢測此時定位樁油缸和滑動架油缸的位置，設(shè)置為零點，然后使得滑動架油缸處于浮動狀態(tài)；e、定位樁油缸繼續(xù)伸長到安全距離，所述安全距離指船體的前端，鏟斗、斗桿拉著船體前行，船體的尾部與地面不產(chǎn)生滑動摩擦的安全數(shù)值；f、定位樁油缸伸長到安全距離后，鏟斗油缸和斗桿油缸伸長；g、鏟斗接觸地面后，記錄此時動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的位置，設(shè)置為零位置，h、鏟斗油缸和斗桿油缸行走到設(shè)定位置A，所述設(shè)定位置A是指鏟斗挖到地面的位置，此位置的檢測通過壓力傳感器，此位置的壓力大于在船體開始往前移時鏟斗與地面不產(chǎn)生相對位移時所受的壓力；i、斗桿油缸行走到設(shè)定位置B，然后使得動臂油缸處于浮動狀態(tài)，所述設(shè)定位置B是指在整個行走周期中船體前端處于最高點的位置；j、然后斗桿油缸繼續(xù)行走到設(shè)定位置C，所述設(shè)定位置C是指斗桿伸長到此位置時船體的前端接觸地面；k、當定位樁油缸伸長到安全距離或者斗桿油缸伸長到設(shè)定位置C后，檢測船體是否接觸地面，如果船體的前端和尾部都接觸地面，則動臂油缸和滑動架油缸取消浮動狀態(tài)，鏟斗油缸、斗桿油缸收縮到預(yù)設(shè)位置D，所述預(yù)設(shè)位置D是指鏟斗離開地面；l、當船體的前端接觸地面，后端沒接觸地面，則收縮定位樁油缸直到檢測到尾部接觸地面，返回步驟k；m、當船體的前端、后端都沒有接觸到地面，斗桿油缸伸長直到前端接地，返回步驟l；n、當斗桿油缸伸長到最長時，船體的前端還沒接地，斗桿油缸停止伸長，緩慢收縮定位樁油缸到預(yù)設(shè)的初始狀態(tài)，初始位置是指當定位樁與地面垂直時候，定位樁不接觸地面時候其油缸的位置，此時船體的后端已經(jīng)接地，再緩慢收縮鏟斗油缸、斗桿油缸到設(shè)定位置D，則船體的前端也接地，返回步驟k；o、當船體的前端沒有接觸到地面，而船體的后端已經(jīng)接地，則緩慢收縮鏟斗油缸、斗桿油缸到設(shè)定位置D，則船體的前端也接地，返回步驟k，至此，完成一個行走周期。所述浮動狀態(tài)是指外力對油缸兩端作用，當外力超過設(shè)定值后，油缸跟隨該外力的方向伸縮。設(shè)定值是當出現(xiàn)意外時，設(shè)備不會自由落到地面，而是受一定的力而較緩慢落到地面的值。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點，本發(fā)明依靠位移傳感器、流量傳感器、壓力傳感器實現(xiàn)對定位樁、滑動架、動臂、斗桿、鏟斗的檢測，控制器控制液壓油缸的電磁閥和比例閥來控制液壓油缸的運動，結(jié)構(gòu)簡單的實現(xiàn)了對挖泥船行走的控制，實現(xiàn)合理、協(xié)調(diào)的行走動作，可以實現(xiàn)在多種路況條件下的任意行走。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的控制流程圖；圖3是圖2的局部放大示意圖；圖4是圖2的局部放大示意圖；圖5是圖2的局部放大示意圖。具體實施方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括定位樁1、定位樁油缸2、滑動架3、滑動架油缸4、動臂5、動臂油缸6、斗桿7、斗桿油缸8、鏟斗9、鏟斗油缸10、控制器和顯示器，所述定位樁1和滑動架3分別設(shè)置于船體11的后端，定位樁油缸2一端鉸接在滑動架3上，另一端和定位樁1鉸接；滑動架油缸4一端和滑動架3鉸接，另一端鉸接在船體11的后端；動臂5和斗桿7和鏟斗9分別設(shè)置于船體11的前端，動臂油缸6一端和動臂5鉸接，另一端鉸接在船體11的前端；斗桿油缸8一端鉸接在動臂5上，另一端和斗桿7鉸接；鏟斗油缸10一端鉸接在斗桿7上，另一端和鏟斗9鉸接；定位樁油缸2、滑動架油缸4、動臂油缸6、斗桿油缸8、鏟斗油缸10上分別設(shè)有位移傳感器、流量傳感器，船體11的前端、后端、定位樁1和鏟斗9上分別設(shè)有壓力傳感器，控制器和顯示器相連，控制器分別與各個壓力傳感器、位移傳感器和流量傳感器相連。本發(fā)明的設(shè)計原理為：定位樁1與地面接觸點為E點，鏟斗9與地面接觸點為F點，滑動架3與船體11的后端接觸點為G點，船體11的前端與動臂5接觸點為H點，動臂5與斗桿7的接觸點為I點。通過油缸加壓，理想狀態(tài)下在一個行走周期內(nèi)，E點與F點位置恒定，當動臂油缸6鎖死，滑動架油缸4處于浮動狀態(tài)時候，可以把船體11的整個行走機構(gòu)簡化為：EG，GI，IF，EF四個剛體，且四個剛體連接處為鉸接，可以繞鉸點轉(zhuǎn)動，形成了一個雙搖臂機構(gòu)，當斗桿油缸8伸長時，IF繞F點順時針旋轉(zhuǎn)，于是H點同時向船體11前方和上方運動，HI繞I點逆時針旋轉(zhuǎn)，于是船體11就向前移動，為了船體11船體11在向前移動時候，船體11底部不和地面相對滑動，于是通過余弦函數(shù)等關(guān)系計算在IF順時針旋轉(zhuǎn)中，EG的距離需要增加的大小以免船體11向前運動中與地面相對滑動?？梢愿鶕?jù)斗桿油缸8的伸長之前與伸長到指定位置之后兩個狀態(tài)比較，粗略估算一個定位樁1的伸長量并且加上一定安全數(shù)值即可粗略的估算出來。當相關(guān)的零部件尺寸固定后，IF的長度由鏟斗油缸10決定，其運動狀態(tài)，其與地面的角度由斗桿油缸8的伸縮尺寸決定；EG的的長度以及其與地面的角度由定位樁油缸2決定，所以當動臂油缸6鎖死，滑動架油缸4自由浮動時，通過計算相關(guān)油缸在船體11向前運動中的伸縮速度來控控制船體11離開地面平穩(wěn)的向前運動，而油缸的伸縮速度由單位時間內(nèi)通過油缸的流量決定，于是可以通過控制器計算控制通過各油缸的流量來控制船體11向前運動。當船體11行走一定距離以及離開地面一定距離后，使滑動架油缸4和動臂油缸6都處于浮動狀態(tài)，那整個船體11行走機構(gòu)就可以簡化為：由EG，GH，HI，IF，EF夠成的一個五邊形的機構(gòu)，于是通過控制定位樁油缸2的伸縮長度來控制EG長度以及通過控制斗桿油缸8伸縮來控制∠HIF的大小，依靠油缸的推力以及船體11重力共同作用，可以實現(xiàn)船體11平穩(wěn)落在地面上。在實際的船體11行走中，定位樁1與地面接觸的E點以及鏟斗9與地面接觸的F點與地面或多或少都有一定的相對滑動以及液壓油的泄露等不可控因素影響，所以根據(jù)理論狀態(tài)計算出的油缸流量能實現(xiàn)的理想狀態(tài)與實際的運動狀態(tài)有一定差距，為了保證當出現(xiàn)定位樁1或鏟斗9與地面產(chǎn)生相對滑動后，船體11也能合理行走，船體11不與地面產(chǎn)生相對滑動，于是本發(fā)明的控制包含實時監(jiān)測油缸位置，調(diào)整各油缸的流量。當滑動架油缸4處于浮動狀態(tài)時，整個行走機構(gòu)是一個不穩(wěn)定的四邊形結(jié)構(gòu)，當因為地面狀況等不可控因素而使定位樁1與地面產(chǎn)生較大滑動時，船體11會由高處落到地面，這樣會損壞船體11；當滑動架油缸4與動臂油缸6都處于浮動狀態(tài)時候，整個行走機構(gòu)是以很不穩(wěn)定的五邊形結(jié)構(gòu)，當因為地面狀況等不可控因素而使定位樁1或者鏟斗9與地面產(chǎn)生較大滑動時，船體11也會從高出落到地面，這樣也很容易損壞船體11。所以在實際控制過程中，當滑動架油缸4處于浮動或者動臂油缸6處于浮動狀態(tài)時候，要對其進行壓力控制，即當油缸兩端所受的外部壓力大于所設(shè)定的值后，其活動缸桿才能相對于缸體運動。如圖2～圖5所示，所示控制方法包括以下步驟：首先把各油缸伸縮變化與定位樁1、鏟斗9的位置之間的函數(shù)關(guān)系輸入到控制器，控制器接收到行走信號后，在顯示器顯示行走工況，比如一個行走周期的位移、是否能實現(xiàn)目標行走距離等之類的信息，然后控制器通過函數(shù)關(guān)系計算出在該行走工況下，按照通常地面的不平度，計算出鏟斗9、斗桿7、定位樁1的行走前的初始位置，或者特殊行走環(huán)境下由手動輸入初始位置。a、設(shè)置初始位置：鏟斗9在一個行走周期內(nèi)相對于船體的水平距離最大并接近地面，不能離得太遠，定位樁1與地面垂直，且離地面有一定距離的地方，保證滑動架3能旋轉(zhuǎn)到使定位樁1與地面垂直；b、鏟斗9、斗桿7、動臂5運動到初始位置后，鎖死動臂油缸6；c、定位樁1、滑動架3運動到初始位置后，再使定位樁1向地面方向移動直至壓到地面；d、檢測此時定位樁油缸2和滑動架油缸4的位置，設(shè)置為零點，然后使得滑動架油缸4處于浮動狀態(tài)；e、定位樁油缸2繼續(xù)伸長到安全距離，所述安全距離指船體11的前端，鏟斗9、斗桿7 拉著船體11前行，船體11的尾部與地面不產(chǎn)生滑動摩擦的安全數(shù)值；f、定位樁油缸2伸長到安全距離后，鏟斗油缸10和斗桿油缸8伸長；g、鏟斗9接觸地面后，記錄此時動臂油缸6、斗桿油缸8、鏟斗油缸10的位置，設(shè)置為零位置，h、鏟斗油缸10和斗桿油缸8行走到設(shè)定位置A，所述設(shè)定位置A是指鏟斗9挖到地面即固定到地面上的位置，此位置的檢測通過壓力傳感器，此位置的壓力大于在船體開始往前移時鏟斗與地面不產(chǎn)生相對位移時所受的壓力；i、斗桿油缸8行走到設(shè)定位置B，然后使得動臂油缸6處于浮動狀態(tài)，所述設(shè)定位置B是指在整個行走周期中船體11前端處于最高點的位置；j、然后斗桿油缸8繼續(xù)行走到設(shè)定位置C，所述設(shè)定位置C是指斗桿7伸長到此位置時船體11的前端接觸地面；k、當定位樁油缸2伸長到安全距離或者斗桿油缸8伸長到設(shè)定位置C后，檢測船體11是否接觸地面，如果船體11的前端和尾部都接觸地面，則動臂油缸6和滑動架油缸4取消浮動狀態(tài)，鏟斗油缸10、斗桿油缸8收縮到預(yù)設(shè)位置D，所述預(yù)設(shè)位置D是指鏟斗9離開地面；l、當船體11的前端接觸地面，后端沒接觸地面，則收縮定位樁油缸2直到檢測到尾部接觸地面，返回步驟k；m、當船體11的前端、后端都沒有接觸到地面，斗桿油缸8伸長直到前端接地，返回步驟l；n、當斗桿油缸8伸長到最長時，船體11的前端還沒接地，斗桿油缸8停止伸長，緩慢收縮定位樁油缸2到預(yù)設(shè)的初始狀態(tài)，初始位置是指當定位樁1與地面垂直時候，定位樁1不接觸地面時候其油缸的位置，此時船體11的后端已經(jīng)接地，再緩慢收縮鏟斗油缸10、斗桿油缸8到設(shè)定位置D，則船體11的前端也接地，返回步驟k；定位樁油缸2是否與地面垂直是由滑動架3的位置決定的，也就是說定位樁1處于初始位置時候，定位樁1不一定與地面垂直，此處只需要定位樁油缸2到其初始位置即可；o、當船體11的前端沒有接觸到地面，而船體11的后端已經(jīng)接地，則緩慢收縮鏟斗油缸10、斗桿油缸8到設(shè)定位置D，則船體11的前端也接地，返回步驟k，至此，完成一個行走周期。所述浮動狀態(tài)是指外力對油缸兩端作用，當外力超過設(shè)定值后，油缸跟隨該外力的方向伸縮。設(shè)定值是當出現(xiàn)意外時，挖泥船不會自由落到地面，而是受一定的力而較緩慢落到地面的值。