专利名称:多关节类机械臂架的控制方法、设备、系统及工程机械的制作方法在现有的工程机械产品中,如:混凝土泵车、混凝土喷射机、汽车起重机和液压挖掘机等,大型机械的主要工作装置均为多关节液压机械臂。这一类液压机械臂系统具有自由度数目多、质量大、柔度大和惯量大等特征,在使用过程中存在操作复杂程度高、安全性要求高等特点,且长时间工作在复杂的工程施工环境下,进行高强度的作业,因此,在对这类大型机械的多关节液压机械臂架进行控制时,对操作者的协调性、准确性和控制的平稳性要求较高。目前,对多关节液压机械臂的控制方式一般采用以下方式:如图1所示,为现有技术中多关节液压机械臂的控制系统的结构示意图,所述控制系统中包括了:无线摇控器、接收设备、PLC控制设备和单个多路阀。其中:无线遥控器,用于根据操作者的操作指令生成控制臂架的控制指令,并发送给接收设备;接收设备,用于通过无线方式接收无线遥控器的控制指令,并将该控制指令发送给PLC控制设备;PLC控制设备,用于将接收到的控制指令转换成为液压电路阀的控制信号发送给单个多路阀。该控制系统具体的工作原理为:大型机械的操作者根据自身的肉眼观察或者通过经验判断确定多关节液压机械臂的末端的运动轨迹;根据确定的运动轨迹形成控制指令,并通过无线遥控设备输入对臂架末端的控制信号,由臂架末端的控制设备在接收到该控制指令时,将接收到的控制指令转换成为PWM电流控制液压多路阀的流量,实现对多关节液压机械臂对应的液压马达、液压油缸等对各关节的运动控制,进而实现对臂架末端的控制。由于该多关节臂架系统是多冗余自由度机构,完成同一任务可以以不同的姿态和运动路径实现,但是控制指令的发出完全依靠操作肉眼观察或者经验确定,因此,对多关节臂架的控制完全取决于操作者的操作经验,很难保证对操作机械的柔和度要求,容易在操作过程中出现较大晃动,损害臂架结构,使得多关节臂架的末端不能准确到达目标位置,出现操作效率低的问题。
本发明实施例提供了一种多关节类机械臂架的控制方法、设备、系统及工程机械,用于解决现有技术中在对多关节臂架控制时出现的多关节臂架的末端不能准确到达目标位置导致的操作效率低的问题。一种多关节类机械臂架的控制方法,包括:利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法,将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径,其中,N为不小于I的正整数;针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径,分别执行以下操作:根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度,计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度,以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值;采集机械臂架各个关节的当前位置信息,利用设定的逆运动学计算方法,计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息,其中,所述当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息是根据确定的当前机械臂架末端能够移动的长度值确定的;将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令,控制机械臂架各个关节对应的电液比例阀进行运动。一种多关节类机械臂架的控制设备,包括:划分模块,用于利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法,将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径,其中,N为不小于I的正整数;控制模块,用于针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径,分别执行以下操作:根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度,计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度,以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值;采集机械臂架各个关节的当前位置信息,利用设定的逆运动学计算方法,计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息,其中,所述当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息是根据确定的当前机械臂架末端能够移动的长度值确定的;将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令,控制机械臂架各个关节对应的电液比例阀进行运动。一种多关节类机械臂架的控制系统,包括:采集设备,用于采集机械臂架当前各个关节的位置信息;控制设备,用于利用设定的模拟机械臂架末端移动的方法,将机械臂架末端移动的轨迹路径划分为成N条子轨迹路径,其中,N为不小于I的正整数;针对除了得到的第一条子轨迹路径之外的其他每一条子轨迹路径,分别执行以下操作:根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度,计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度,以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值;利用设定的逆运动学计算方法,计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息,将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令,触发电液比例阀;电液比例阀,用于接收控制设备的控制指令,并控制机械臂架各个关节运动。一种具有多关节类机械臂架的工程机械,包括上述多关节类机械臂架的控制系统。本发明有益效果如下:本发明实施例通过将机械臂架末端移动的轨迹路径进行划分,得到多条子轨迹路径,针对每一条子轨迹路径,执行以下操作:根据机械臂架运动在上一条子轨迹路径上的目标位移距离、实际位移距离、位移线速度和位移线加速度,计算得到机械臂架运动在当前子轨迹路径的位移线速度、位移线加速度,以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值,并采集机械臂架各个关节的当前位置信息,利用设定的逆运动学计算方法,计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息时机械臂架各个关节当前需要移动的角度信息,将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令,控制机械臂架各个关节对应的电液比例阀进行运动,与现有技术相比,将臂架末端的轨迹路径进行离散规划,并针对规划后的子轨迹路径按照逆运动学原理确定其他各个关节移动的角度信息,充分实现了臂架末端运动与各关节运动的灵活性,保证臂架末端运行的平稳性,减小了速度发生突变带来的对机械臂架的冲击,提高了对多关节机械臂架末端的控制精度。图1为现有技术中多关节液压机械臂的控制系统的结构示意图;图2为本发明实施例一的一种多关节类机械臂架的控制方法的流程图;图3为本发明实施例二的一种多关节类机械臂架的控制设备的结构示意图;图4为本发明实施例三的一种多关节类机械臂架的控制系统的结构示意图。
移线速度、位移线加速度,以及在设定时间周期内当前机械臂架末端能够移动的长度值:
本发明公开了一种多关节类机械臂架的控制方法、设备、系统及工程机械,主要内容包括通过将机械臂架末端移动的轨迹路径进行划分,得到多条子轨迹路径,针对每一条子轨迹路径,计算机械臂架在设定时长内末端能够移动的长度值,并采集机械臂架各个关节的当前位置信息,计算在当前机械臂架末端能够到达的子目标位置信息下机械臂架各个关节需要移动的角度信息,将得到的各个关节的角度信息转换成为控制指令,控制机械臂架各个关节进行运动,将臂架末端的轨迹路径进行离散规划,并针对规划后的子轨迹路径按照逆运动学原理确定其他各个关节移动的角度信息,充分保证臂架末端运行的平稳性,提高了对多关节机械臂架末端的控制精度。
多关节类机械臂架的控制方法、设备、系统及工程机械制作方法
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