專利名稱：一種臂架動作控制系統及混凝土泵車的制作方法
技術領域：
本發明涉及混凝土泵車臂架控制技術領域，尤其涉及一種臂架動作控制系統。本發明還涉及一種具有上述臂架動作控制系統的混凝土泵車。
背景技術：
混凝土泵車是一種常見的建筑施工設備，其通常包括泵車底盤、泵送機構、臂架系統。其中，臂架系統通常包括固定臺1、多節臂節2、伸縮油缸3、連桿機構4，如圖1所示，以具有5節臂節的臂架系統為例，各臂節的首尾端依次鉸接，第一節臂節的首端與固定臺1鉸接，最后一節臂節的末端形成臂架系統的臂架末端5，混凝土泵車在施工過程中，臂架末端5對準施工區域，對施工區域進行混凝土澆注操作；每節臂節通過伸縮油缸3驅動旋轉，伸縮油缸3伸縮時，伸縮油缸3推動與臂節連接的連桿機構，連桿機構推動臂節旋轉，每節臂節可在圖1所示平面內繞其首端的鉸接點旋轉，實現臂節的展開和收攏。現有技術中，通常操作手通過臂架操作遙控器對臂架系統的臂架末端的位置進行調節，以5節的臂架系統為例，操作手通過臂架操作遙控器的5個手柄，對每節臂節的動作單獨進行控制，比如第一個手柄控制第一節臂節的伸縮油缸的伸縮，從而控制第一節臂節的展開和收攏，第二個手柄控制第二節臂節的伸縮油缸的伸縮，從而控制第二節臂節的展開和收攏，依次類推。這種臂架系統調節方法存在以下問題，以下以圖2為例進行說明，圖2為圖1中臂架系統第二節臂節動作時的結構示意圖。如圖2所示，當臂架操作遙控器控制第二節臂節變化θ角度時，第二節臂架的末端動作d的距離，而臂架末端(即第五節臂架的末端)將會大幅度移動，這就是所謂的“放大”作用，這種“放大”作用導致操作手很難做到對臂架末端的精確調節，如要實現臂架末端進行精確調節，還需同時對其余臂節進行相應位移量的調整，其余臂節的位移量不易確定，臂架末端的平穩移動和精確定位難度較大；操作手需要進行多次操作，勞動強度大，易疲勞。為了解決上述技術問題，隨著臂架技術發展，現有技術中出現了一種臂架末端定位技術(又稱為智能臂架技術)，其在給定泵車臂架末端位置的情況下，機器自動規劃每節臂節的姿態，也就是說，操作手只需通過遙控器給出臂架末端的X、1、ζ方向的移動速度指令，臂架系統每節臂節的姿態就會自動調節，使得臂架末端按照x、y、z方向的速度去運動， 這種技術使得混凝土泵車在施工時對臂架的操控更加靈活、更加簡單、更加直觀形象，大大降低了操作手的勞動強度。這種臂架末端定位技術，臂架的規劃存在不確定性，控制算法復雜，其僅適用于臂節數量較少的臂架系統的控制，對于臂架數量較多的臂架系統，隨著臂節數量的增加，其控制復雜程度越來越高，算法越來越復雜，從而使得這種臂架末端定位技術很難應用在臂架數量較多的臂架系統中。
因此，如何降低算法難度、較為簡單地實現對具有多節臂節的臂架系統的臂架末端的控制，成為領域技術人員亟待解決的技術難題。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一種臂架動作控制系統，該臂架動作控制系統，可降低算法難度、較為簡單地實現對具有多節臂節的臂架系統的臂架末端的控制。本發明第二個目的是提供一種具有上述臂架動作控制系統的混凝土泵車。為了實現上述第一個目的，本發明提供了一種臂架動作控制系統，包括不少于兩組的臂架組，每組臂架組包括至少兩個相鄰的臂節，所述臂架組的最后一節臂節的末端為該臂架組的臂架組末端，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。優選的，所述臂架動作子控制系統包括子控制器、子臂節動作信號發射器，所述子臂節動作信號發射器，所述子臂節動作信號發射器的信號發出端與所述控制器的臂節動作信號接收端連接，所述控制器的控制信號發出端與所述臂架組的相應臂節的伸縮油缸的控制端連接。優選的，所述子控制器接收所述臂架組中臂節所對應的臂節動作指令信號后，若未接收到該臂節的下一節臂節的動作指令信號，則控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。優選的，還包括子姿態檢測裝置，所述子姿態檢測裝置實時檢測所述臂架組中臂節的下一節臂節的姿態；所述控制器根據所述子姿態檢測裝置所檢測所述下一節臂節的姿態，控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。優選的，所述姿態檢測裝置為用于檢測所述下一節臂節與水平面夾角的傾角傳感器，所述傾角傳感器的夾角信號輸出端與所述控制器的姿態信號接收端連接。優選的，所述子臂節動作信號發射器為臂節操作遙控器。優選的，還包括主控制器，所述主控制器接收所述臂架組的臂節動作指令信號后， 若未接收到該臂節組的下一組臂架組的動作指令信號，則控制所述下一組臂節組的姿態與在先姿態始終保持一致。優選的，還包括臂節操作遙控器，所述臂節操作遙控器包括不少于兩個的萬向手柄，每個萬向手柄對應于一組臂架組。本發明提供的臂架動作控制系統，將臂架系統的所有臂節分成不少于兩組的臂架組，每組臂架組包括至少兩個相鄰的臂節，所述臂架組的最后一節臂節的末端為該臂架組的臂架組末端，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。這種臂架動作控制系統，將臂架系統的所有臂節分成不少于兩組的臂架組，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。在對臂架系統的臂架末端進行控制操作時，可單獨對每組臂架組進行單獨規劃，每組臂架組的臂節數量較少，規劃算法較為簡單，可較為簡單地實現對具有多節臂節的臂架系統的臂架末端的控制。臂架系統的臂架末端需要在小范圍施工區域內施工時，只需動作靠近臂架末端的臂架組，即可完成小范圍施工區域內的直線平鋪等臂架動作；當小范圍施工區域施工完成后，再動作靠近固定臺的臂架組，便可將臂架系統移動到另一處新的場地，再動作靠近臂架末端的臂架組完成小范圍施工區域的施工。因為小范圍作業時，只需要動作靠近臂架末端的臂架組，控制靈活，能耗小；當需要大范圍轉移時，則動作靠近固定臺的臂架組，因此，這種臂架動作操作方法，施工效率較高，能耗較低。為了實現上述第二個目的，本發明提供了一種具有上述臂架動作控制系統的混凝土泵車，由于上述的臂架動作控制系統具有上述技術效果，具有該臂架動作控制系統的混凝土泵車也應具備相應的技術效果。
圖1為一種典型的臂架系統的結構示意圖；圖2為圖1中臂架系統第二節臂節動作時的結構示意圖；圖3為本發明所提供的臂架動作控制系統的一種具體實施方式
的原理框圖；圖4為圖3中臂節操作遙控器的一種具體實施方式
的結構示意圖；圖5為本發明所提供的臂架動作控制系統的工作原理示意圖；其中，圖1-圖5中固定臺1、臂節2、第一節臂節21、第二節臂節22、第三節臂節23、第四節臂節24、 第五節臂節25、伸縮油缸3、連桿機構4、臂架末端5 ；主控制器10、第一子控制器101、第二子控制器102、第一子臂節動作信號發射器 111、第二子臂節動作信號發射器112、第一臂架組121、第二臂架組122。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的內容進行描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應對本發明的保護范圍有任何的限制作用。請參看圖3、圖5，圖3為本發明所提供的臂架動作控制系統的一種具體實施方式
的原理框圖，圖5為本發明所提供的臂架動作控制系統的工作原理示意圖。如圖3所示，本發明提供的臂架動作控制系統，包括不少于兩組的臂架組，每組臂架組包括至少兩個相鄰的臂節，所述臂架組的最后一節臂節的末端為該臂架組的臂架組末端，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。如圖5所示，以具有五節臂節的臂架系統為例，可以將第一節臂節21、第二節臂節 22設定為第一臂架組121，將第三節臂節23、第四節臂節M、第五節臂節25設定為第二臂架組122，第一臂架組121采用第一臂架動作控制子系統來控制，第二臂架組122采用第二臂架動作控制子系統來控制。進一步的方案中，所述第一臂架動作子控制系統包括第一子控制器101、第一子臂節動作信號發射器111，所述第一子臂節動作信號發射器111，所述第一子臂節動作信號發射器111的信號發出端與所述第一子控制器101的臂節動作信號接收端連接，所述第一子控制器101的控制信號發出端與所述第一臂架組121的相應臂節的伸縮油缸的控制端連接。所述第二臂架動作子控制系統包括第二子控制器102、第二子臂節動作信號發射器112，所述第二子臂節動作信號發射器112，所述第二子臂節動作信號發射器112的信號發出端與所述第二子控制器102的臂節動作信號接收端連接，所述第二子控制器102的控制信號發出端與所述第二臂架組122的相應臂節的伸縮油缸的控制端連接。這種臂架動作控制系統，將臂架系統的所有臂節分成不少于兩組的臂架組，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。在對臂架系統的臂架末端進行控制操作時，可單獨對每組臂架組進行單獨規劃，每組臂架組的臂節數量較少，規劃算法較為簡單，可較為簡單地實現對具有多節臂節的臂架系統的臂架末端的控制。如圖5所示，具有陰影的區域為小范圍施工區域，臂架系統的臂架末端需要在小范圍施工區域內施工時，只需動作靠近臂架末端的第二臂架組122，即可完成小范圍施工區域內的直線平鋪等臂架動作；當小范圍施工區域施工完成后，再動作靠近固定臺的第一臂架組121，便可將臂架系統移動到另一處新的場地，再動作靠近臂架末端的第二臂架組122 完成小范圍施工區域的施工。因為小范圍作業時，只需要動作靠近臂架末端的第二臂架組 122，控制靈活，能耗小；當需要大范圍轉移時，則動作靠近固定臺的第一臂架組121，因此， 這種臂架動作操作方法，施工效率較高，能耗較低。具體的方案中，所述子臂節動作信號發射器為子臂節操作遙控器。進一步的方案中，子臂節操作遙控器可以包括第一子臂節操作遙控器、第二子臂節操作遙控器，通過第一子臂節操作遙控器、第二子臂節操作遙控器分別向第一子控制器101、第二子控制器102發出需要調整的臂節的臂節動作指令。優選方案中，所述子控制器接收所述臂架組中臂節所對應的臂節動作指令信號后，若未接收到該臂節的下一節臂節的動作指令信號，則控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。在先姿態是指臂架系統在調整前，也即在接收臂節動作指令前，所述下一節臂節與水平方向的夾角。混凝土泵車在施工過程中，需要單獨調臂架組中的一節臂節或多節臂節時，需要調節的臂節接收到臂節動作指令后可直接進行展開或收攏動作，同時若該臂節的下一節臂節為不需要調節的臂節時，該下一節臂節的姿態始終與在先姿態始終保持一致。這樣，若需要調節的臂架運動角度為θ、運動線位移為d，則臂架末端的運動線位移也為山臂架末端的所改變的角度、線位移與所調整的臂節的改變角度、線位移相同，不會 “放大”對臂架末端的角度、線位移，僅通過調節一節或多節臂節，便可實現臂架末端的平穩一定和精確調節，操作手不需多次操作，勞動強度較小。具體的方案中，還包括子姿態檢測裝置，所述子姿態檢測裝置實時檢測所述臂架組中臂節的下一節臂節的姿態；所述控制器根據所述子姿態檢測裝置所檢測所述下一節臂節的姿態，控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。優選的方案中，所述姿態檢測裝置為用于檢測所述下一節臂節與水平面夾角的傾角傳感器，所述傾角傳感器的夾角信號輸出端與所述控制器的姿態信號接收端連接。優選方案中，還包括主控制器10，所述主控制器10接收所述臂架組的臂節動作指令信號后，若未接收到該臂節組的下一組臂架組的動作指令信號，則控制所述下一組臂節組的姿態與在先姿態始終保持一致。在先姿態是指臂架系統在調整前，也即在接收臂節動作指令前，所述下一組臂架組與水平方向的夾角。混凝土泵車在施工過程中，需要單獨調整臂架系統的一組臂架組時，需要調節的臂架組接收到臂節動作指令后可直接進行展開或收攏動作，同時若該臂架組的下一組臂架組為不需要調節的臂節時，該下一組臂架組的姿態始終與在先姿態始終保持一致。這樣，若需要調節的臂架組的臂架組末端運動角度為θ、運動線位移為d，則臂架末端的運動線位移也為d，臂架末端的所改變的角度、線位移與所調整的臂節的改變角度、 線位移相同不會“放大”對臂架末端的角度、線位移，僅通過調節一組或多組臂架組，便可實現臂架末端的平穩移動和精確調節，操作手不需多次操作，勞動強度較小。優選方案中，可通過一個臂節操作遙控器遙控操作兩組或多組臂架組，所述臂節操作遙控器包括不少于兩個的萬向手柄，每個萬向手柄對應于一組臂架組。具體的方案中， 如圖4所示，該臂節操作遙控器，包括第一萬向手柄、第二萬向手柄，第一萬向手柄、第二萬向手柄分別對應于第一臂架組121、第二臂架組122。上述實施例中，將第一節臂節21、第二節臂節22設定為第一臂架組121，第三節臂節23、第四節臂節對、第五節臂節25設定為第二臂架組122，本發明并不局限于此，還可以將第一節臂節21、第二節臂節22、第三節臂節23設定為第一臂架組121，第四節臂節24、第五節臂節25設定為第二臂架組122，以上方案均應在本發明的保護范圍內。上述實施例以具有五節臂節的臂架系統為例，對本發明所提供的臂架動作控制系統進行了介紹，可以理解，臂架系統的臂節數量不局限于五節，臂節數量可以為四節、六節或更多節。上述實施例中，將臂架系統分成兩組臂架組，本發明并不局限于此，根據臂架系統的臂節數，還可將臂架系統分成三組或多組進行分別控制。本發明還提供了一種具有上述臂架動作控制系統的混凝土泵車，由于上述的臂架動作控制系統具有上述技術效果，具有該臂架動作控制系統的混凝土泵車也應具備相應的技術效果，在此不再做詳細介紹。以上所述僅是發明的優選實施方式的描述，應當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，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明的保護范圍。
權利要求
1.一種臂架動作控制系統，其特征在于，包括不少于兩組的臂架組，每組臂架組包括至少兩個相鄰的臂節，所述臂架組的最后一節臂節的末端為該臂架組的臂架組末端，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。
2.根據權利要求1所述的臂架動作控制系統，其特征在于，所述臂架動作子控制系統包括子控制器、子臂節動作信號發射器，所述子臂節動作信號發射器，所述子臂節動作信號發射器的信號發出端與所述控制器的臂節動作信號接收端連接，所述控制器的控制信號發出端與所述臂架組的相應臂節的伸縮油缸的控制端連接。
3.根據權利要求2所述的臂架動作控制系統，其特征在于，所述子控制器接收所述臂架組中臂節所對應的臂節動作指令信號后，若未接收到該臂節的下一節臂節的動作指令信號，則控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。
4.根據權利要求3所述的臂架動作控制系統，其特征在于，還包括子姿態檢測裝置，所述子姿態檢測裝置實時檢測所述臂架組中臂節的下一節臂節的姿態；所述控制器根據所述子姿態檢測裝置所檢測所述下一節臂節的姿態，控制所述下一節臂節的姿態與在先姿態始終保持一致。
5.根據權利要求4所述的臂架動作控制系統，其特征在于，所述姿態檢測裝置為用于檢測所述下一節臂節與水平面夾角的傾角傳感器，所述傾角傳感器的夾角信號輸出端與所述控制器的姿態信號接收端連接。
6.根據權利要求2所述的臂架動作控制系統，其特征在于，所述子臂節動作信號發射器為臂節操作遙控器。
7.根據權利要求1-6任一項所述的臂架動作控制系統，其特征在于，還包括主控制器， 所述主控制器接收所述臂架組的臂節動作指令信號后，若未接收到該臂節組的下一組臂架組的動作指令信號，則控制所述下一組臂節組的姿態與在先姿態始終保持一致。
8.根據權利要求1所述的臂架動作控制系統，其特征在于，還包括臂節操作遙控器，所述臂節操作遙控器包括不少于兩個的萬向手柄，每個萬向手柄對應于一組臂架組。
9.一種混凝土泵車，其特征在于，該混凝土泵車具有權利要求1-8任一項所述的臂架動作控制系統。
全文摘要
本發明涉及混凝土泵車臂架控制技術領域，公開了一種臂架動作控制系統，包括不少于兩組的臂架組，每組臂架組包括至少兩個相鄰的臂節，所述臂架組的最后一節臂節的末端為該臂架組的臂架組末端，每組臂架組分別采用獨立的臂架動作控制子系統控制所述臂架組末端進行動作。這種臂架動作控制系統，在對臂架系統的臂架末端進行控制操作時，可單獨對每組臂架組進行單獨規劃，每組臂架組的臂節數量較少，規劃算法較為簡單，可較為簡單地實現對具有多節臂節的臂架系統的臂架末端的控制。本發明還公開了一種具有上述臂架動作控制系統的混凝土泵車。
文檔編號G05D3/12GK102360228SQ20111030166
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者周翔, 羅詩風, 鄧侃 申請人:三一重工股份有限公司