專利名稱：一種執(zhí)行部件末端定位裝置及工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及控制及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種執(zhí)行部件末端定位裝置，以及包括該執(zhí)行部件末端定位裝置的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
工程機(jī)械依賴于其執(zhí)行部件進(jìn)行施工作業(yè)，執(zhí)行部件可以是如泵車或起重機(jī)的執(zhí)行臂，也可以是其它直接用于施工的機(jī)構(gòu)。執(zhí)行部件的末端位置往往決定著工程機(jī)械的施工位置，因此，執(zhí)行部件末端位置的控制能力對(duì)工程機(jī)械的整機(jī)使用性能起著重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，工程機(jī)械執(zhí)行部件末端控制需要無線遙控器進(jìn)行執(zhí)行部件末端運(yùn)動(dòng)方向的人工遙控，例如撥動(dòng)一個(gè)直線手柄，控制執(zhí)行部件各節(jié)臂的收縮與展開，每個(gè)直線手 柄對(duì)應(yīng)多節(jié)執(zhí)行部件的其中一個(gè)臂架，通過控制各節(jié)執(zhí)行部件從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行部件末端位置的調(diào)整。該末端控制技術(shù)為手動(dòng)控制，控制效率較低，控制精度差，且需要較多地依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，各種大型工程的加速建設(shè)，施工現(xiàn)場對(duì)工程機(jī)械的需求日益增多,對(duì)其性能的要求也越來越高。因此,如何實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)化程度較高的執(zhí)行部件控制方式，以滿足用戶對(duì)工程機(jī)械日益增多的需求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種執(zhí)行部件末端定位裝置，該裝置可以簡化操作人員對(duì)執(zhí)行部件末端位置的控制操作，提高控制效率和控制精度。本實(shí)用新型的一種執(zhí)行部件末端定位裝置，包括定位基站，所述定位基站設(shè)置于工程機(jī)械或工作場所的固定位置上；移動(dòng)站，所述移動(dòng)站在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端的初始位置，所述第二位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端的目標(biāo)位置，所述移動(dòng)站的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站的距離確定；控制器，所述控制器連接移動(dòng)站，所述控制器根據(jù)移動(dòng)站的第一位置和第二位置，制定執(zhí)行部件末端從初始位置移動(dòng)到目標(biāo)位置的控制策略。進(jìn)一步地，所述定位基站或移動(dòng)站設(shè)置有GPS模塊或北斗衛(wèi)星定位模塊。進(jìn)一步地,還包括參考站，所述參考站設(shè)置于工程機(jī)械的固定位置上，所述參考站的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站的距尚確定，所述移動(dòng)站參考所述參考站的位置確定坐標(biāo)系。進(jìn)一步地，所述定位基站或移動(dòng)站與控制器通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的一種或幾種進(jìn)行有線通信，或者通過433M、zigbee、WIFI或藍(lán)牙中的一種或幾種進(jìn)行無線通信。進(jìn)一步地，所述控制器中集成有無線接收模塊，所述移動(dòng)站的位置信息直接傳輸給所述控制器。[0015]進(jìn)一步地，所述控制器連接有外置無線接收模塊，所述外置無線接收模塊接收移動(dòng)站的位置信息，并通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的一種或幾種通信方式傳輸給所述控制器。進(jìn)一步地，所述定位基站設(shè)置有多個(gè)，通過各定位基站之間的測量距離與實(shí)際距離比較出誤差值，根據(jù)該誤差值確定移動(dòng)站與各定位基站的測量距離的誤差補(bǔ)償。進(jìn)一步地，所述移動(dòng)站集成于遙控器或手機(jī)中。本實(shí)用新型的另一種執(zhí)行部件末端定位裝置，包括近距離測距模塊；移動(dòng)站，所述移動(dòng)站在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部 件末端的初始位置，所述第二位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端的目標(biāo)位置，所述移動(dòng)站的位置根據(jù)所述近距離測距模塊測定；控制器，所述控制器連接移動(dòng)站，所述控制器根據(jù)移動(dòng)站的第一位置和第二位置，制定執(zhí)行部件末端從初始位置移動(dòng)到目標(biāo)位置的控制策略。本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供了一種工程機(jī)械，該工程機(jī)械包括前述的執(zhí)行部件末端定位裝置。本實(shí)用新只需要操作人員將移動(dòng)站從第一位置移動(dòng)到第二位置，通過控制器即可以完成執(zhí)行部件末端的位置控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以利用差分GPS等衛(wèi)星定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度，顯著地提高了控制精度；而且，本實(shí)用新型在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅在遙控器中增加移動(dòng)站，并通過改造現(xiàn)有GPS模塊形成定位基站即可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，具有易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)；此外，本實(shí)用新型整個(gè)操作過程中無需過多的人工調(diào)節(jié)，操作方便。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型一實(shí)施例的執(zhí)行部件末端定位裝置的原理圖；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的定位基站和移動(dòng)站的關(guān)系不意圖；圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的移動(dòng)站和執(zhí)行部件末端的位置示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖I所示是本實(shí)用新型一實(shí)施例的執(zhí)行部件末端定位裝置的原理圖。該定位裝置用于對(duì)工程機(jī)械的執(zhí)行部件末端4進(jìn)行位置控制，以便使其從初始位置P3移動(dòng)到施工作業(yè)時(shí)的目標(biāo)位置P4。從圖I中可以看出，本實(shí)用新型的定位裝置可以包括定位基站I、移動(dòng)站2和控制器3。其中，定位基站I設(shè)置于工程機(jī)械或工作場所的固定位置上。其可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，本實(shí)用新型并不受限于此。優(yōu)選地，可以通過改造現(xiàn)有的GPS模塊形成定位基站I。定位基站I可以作為參考點(diǎn)，確定移動(dòng)站2的相對(duì)位置。移動(dòng)站2可以通過操作人員的攜帶，在第一位置Pl和第二位置P2之間移動(dòng)，其中第一位置Pl對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端4的初始位置P3，第二位置P2對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端4的目標(biāo)位置P4，移動(dòng)站2的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站I的距離確定。為了更準(zhǔn)確地確定移動(dòng)站2的位置，優(yōu)選本實(shí)用新型的定位基站I設(shè)置多個(gè)，通過各定位基站I之間的測量距離與實(shí)際距離比較出誤差值，根據(jù)該誤差值確定移動(dòng)站2與各定位基站I的測量距離的誤差補(bǔ)償。在進(jìn)行誤差補(bǔ)償后，即可以得出較為精確的移動(dòng)站2的實(shí)際位置。在圖2所示的實(shí)施例中，定位基站I包括三個(gè)，其可以放置在工作場所的固定位置上(如在施工建筑物的三個(gè)角上)。本實(shí)用新型的移動(dòng)站2可以做得非常小，并且該移動(dòng)站2可以集成于遙控器或手·機(jī)中。在需要定位調(diào)整時(shí)，操作人員可以攜帶遙控器移動(dòng)到執(zhí)行部件末端4的下方，并可以通過按鈕、觸摸屏等方式通知遙控器記錄此位置；同樣地，操作人員也可以攜帶遙控器在目標(biāo)位置P4的下方，標(biāo)定該目標(biāo)位置P4。當(dāng)執(zhí)行部件末端4無法靠近時(shí)，可以遠(yuǎn)離一定的距離。如圖3所示的位置關(guān)系圖，當(dāng)移動(dòng)站2的第一位置Pl和執(zhí)行部件末端4的初始位置P3有一定距離時(shí)，操作人員也需要保證第二位置P2和目標(biāo)位置P4之間具有同樣的距離。需要說明的是，本實(shí)用新型的定位裝置既可以應(yīng)用于二維定位的場合，也可以應(yīng)用于三維定位的場合，本實(shí)用新型并不受限于此。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型可以獲取移動(dòng)站的位置信息(如經(jīng)度和緯度)。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型還可以獲取坐標(biāo)位置。此時(shí)，本實(shí)用新型還包括參考站5，該參考站5設(shè)置于工程機(jī)械的固定位置上，參考站5的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站I的距離確定，移動(dòng)站2參考該參考站5的位置確定坐標(biāo)系。假設(shè)第一位置Pl的坐標(biāo)為(乂1，￥1，21)，第二位置？2的坐標(biāo)為(X2，Y2，Z2)，控制器3可以計(jì)算出執(zhí)行部件需要運(yùn)動(dòng)的控制策略，如需要旋轉(zhuǎn)的角度和伸縮的長度。執(zhí)行部件旋轉(zhuǎn)的角度可以通過安裝在工程機(jī)械執(zhí)行部件上的角度傳感器獲得。本實(shí)用新型的定位基站I、移動(dòng)站2和控制器3之間可以采用多種方式進(jìn)行定位和通信。作為一個(gè)實(shí)施例，定位基站I或移動(dòng)站2設(shè)置有GPS模塊或北斗衛(wèi)星定位模塊。采用基干載波相比的差分GPS方式時(shí)，其實(shí)時(shí)定位精度可以達(dá)到2厘米左右，能顯著提高定位精度。在設(shè)置GPS模塊時(shí)，該GPS模塊可以設(shè)置有IIC、SPI或UART中的一種或幾種通用電子通信接口，以便于與其處理器或控制器3進(jìn)行直接通信。此外，定位基站I和移動(dòng)站2還可以采用其它的定位技術(shù)，如短距離無線定位技術(shù)。定位基站I或移動(dòng)站2可以與控制器3通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的一種或幾種進(jìn)行有線通信，也可以通過433M、zigbee, WIFI或藍(lán)牙中的一種或幾種進(jìn)行無線通信，以便于將位置信息傳輸給控制器3。無線通信可以應(yīng)用于定位基站I距離工程機(jī)械較遠(yuǎn)的場合。在采用無線通信方式時(shí)，可以在控制器3中集成有無線接收模塊，移動(dòng)站2的位置信息直接傳輸給控制器3 ;當(dāng)控制其沒有集成無線接收模塊時(shí)，則可以在控制器3連接有單獨(dú)的外置無線接收模塊，外置無線接收模塊接收移動(dòng)站2的位置信息，并通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的一種或幾種通信方式傳輸給控制器3。該外置無線接收模塊與控制器3之間為有線通信連接。應(yīng)當(dāng)清楚，在不使用定位基站I的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用近距離測距模塊進(jìn)行位置測定。該近距離測距模塊可以安裝于執(zhí)行部件末端4，其也可以安裝于移動(dòng)站2上，通過視頻或無線方式測量移動(dòng)站2到執(zhí)行部件末端4的距離。應(yīng)該清楚，其還可以安裝于工程機(jī)械的其它可能的位置。移動(dòng)站2的位置根據(jù)該近距離測距模塊測定。移動(dòng)站2的位置同樣地可以反饋給控制器3，控制器3則根據(jù)移動(dòng)站2的第一位置Pl和第二位置P2，制定執(zhí)行部件末端4從初始位置P3移動(dòng)到目標(biāo)位置P4的控制策略。除了前述執(zhí)行部件末端定位裝置外，本實(shí)用新型還提供了一種包括該定位裝置的工程機(jī)械。該工程機(jī)械的其它結(jié)構(gòu)參考現(xiàn)有技術(shù)，本文在此不再贅述。優(yōu)選地，該工程機(jī)械可以是如混凝土泵車、起重機(jī)等需要進(jìn)行末端位置控制的設(shè)備。 綜上所述，本實(shí)用新只需要操作人員將移動(dòng)站2從第一位置Pl移動(dòng)到第二位置P2，通過控制器3即可以完成執(zhí)行部件末端4的位置控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I)定位精度高本實(shí)用新型可以利用差分GPS等衛(wèi)星定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的手動(dòng)控制，顯著地提高了控制精度。2)易于實(shí)施本實(shí)用新型在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅在遙控器中增加移動(dòng)站2，并通過改造現(xiàn)有GPS模塊形成定位基站1，就可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，其對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，具有易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。3)操作方便本實(shí)用新型僅需要操作人員手動(dòng)標(biāo)定第一位置Pl和第二位置P2，對(duì)執(zhí)行部件的各節(jié)臂的控制則由控制器3制定的控制策略決定，整個(gè)操作過程中無需過多的人工調(diào)節(jié)，操作方便。因此，本實(shí)用新型的有益效果是顯而易見的。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，包括 定位基站(I)，所述定位基站(I)設(shè)置于工程機(jī)械或工作場所的固定位置上； 移動(dòng)站(2)，所述移動(dòng)站(2)在第一位置(Pl)和第二位置(P2)之間移動(dòng)，所述第一位置(PD對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端(4)的初始位置(P3)，所述第二位置(P2)對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端(4)的目標(biāo)位置(P4)，所述移動(dòng)站(2)的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站(I)的距離確定； 控制器(3)，所述控制器(3)連接移動(dòng)站(2)，所述控制器(3)根據(jù)移動(dòng)站(2)的第一位置(Pl)和第二位置(P2)，制定執(zhí)行部件末端(4)從初始位置(P3)移動(dòng)到目標(biāo)位置(P4)的控制策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述定位基站(I)或移動(dòng)站(2)設(shè)置有GPS模塊或北斗衛(wèi)星定位模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，還包括 參考站(5)，所述參考站(5)設(shè)置于工程機(jī)械的固定位置上，所述參考站(5)的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站(I)的距離確定，所述移動(dòng)站(2)參考所述參考站(5)的位置確定坐標(biāo)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述定位基站(I)或移動(dòng)站(2)與控制器(3)通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的ー種或幾種進(jìn)行有線通信，或者通過433M、zigbee, WIFI或藍(lán)牙中的ー種或幾種進(jìn)行無線通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述控制器(3)中集成有無線接收模塊，所述移動(dòng)站(2)的位置信息直接傳輸給所述控制器(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述控制器(3)連接有外置無線接收模塊，所述外置無線接收模塊接收移動(dòng)站(2)的位置信息，并通過RS485、CAN或以太網(wǎng)中的ー種或幾種通信方式傳輸給所述控制器(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述定位基站⑴設(shè)置有多個(gè)，通過各定位基站⑴之間的測量距離與實(shí)際距離比較出誤差值，根據(jù)該誤差值確定移動(dòng)站(2)與各定位基站(I)的測量距離的誤差補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，所述移動(dòng)站(2)集成于遙控器或手機(jī)中。
9.一種執(zhí)行部件末端定位裝置，其特征在于，包括 近距離測距模塊； 移動(dòng)站(2)，所述移動(dòng)站(2)在第一位置(Pl)和第二位置(P2)之間移動(dòng)，所述第一位置(PD對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端(4)的初始位置(P3)，所述第二位置(P2)對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端(4)的目標(biāo)位置(P4)，所述移動(dòng)站(2)的位置根據(jù)所述近距離測距模塊測定； 控制器(3)，所述控制器(3)連接移動(dòng)站(2)，所述控制器(3)根據(jù)移動(dòng)站(2)的第一位置(Pl)和第二位置(P2)，制定執(zhí)行部件末端(4)從初始位置(P3)移動(dòng)到目標(biāo)位置(P4)的控制策略。
10.ー種工程機(jī)械，其特征在于，所述工程機(jī)械包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的執(zhí)行部件末端定位裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種執(zhí)行部件末端定位裝置及工程機(jī)械。該定位裝置包括定位基站，該定位基站設(shè)置于工程機(jī)械或工作場所的固定位置上；移動(dòng)站，該移動(dòng)站在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，第一位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端的初始位置，第二位置對(duì)應(yīng)執(zhí)行部件末端的目標(biāo)位置，移動(dòng)站的位置根據(jù)其相對(duì)于定位基站的距離確定；控制器，該控制器連接移動(dòng)站，控制器根據(jù)移動(dòng)站的第一位置和第二位置，制定執(zhí)行部件末端從初始位置移動(dòng)到目標(biāo)位置的控制策略。本實(shí)用新只需要操作人員將移動(dòng)站從第一位置移動(dòng)到第二位置，通過控制器即可以完成執(zhí)行部件末端的位置控制，具有定位精度高、易于實(shí)施、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202583832SQ20122010353
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者向瑤, 李元平, 康希平 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司