CN102535569A - 工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，包括设在工程机械本体上的操作总成、执行总成和驱动总成，还包括信息处理总成，操作总成由操作者操控将动作指令发送到信息处理总成，信息处理总成向驱动总成发出动作指令，驱动总成执行动作指令驱动执行总成并由执行总成完成动作指令，所述信息处理总成包括CPU和设在执行总成上的角度传感器。另外还提供了上述工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统的控制方法。本发明采用角度传感器信息反馈能精准地采集到工程机械的运动状态，并将数据传递给CPU进行分析处理，从而精确地控制工程机械上执行终端的工作范围，使其在操作者的设定值之内，不超过现场的限高H。

Description

工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械，特别是一种工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统及其控制方法。
背景技术
现有工程机械如滑移装载机或挖掘机，大多是通过操作者的观察、感觉和经验控制下执行机构如翻斗臂或挖掘臂进行各个动作，很难实现准确的运动轨迹。在狭小受限的工作场合，执行机构提升的高度超过限高，容易造成人员的伤害及设备的损坏等问题。
发明内容
本发明所要解决的问题就是提供一种工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，使工程机械执行机构的运动轨迹得到智能控制，使机器能高效精准的工作，并保护设备和人员的安全。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：包括设在工程机械本体上的操作总成、执行总成和驱动总成，还包括信息处理总成，操作总成由操作者操控将动作指令发送到信息处理总成，信息处理总成向驱动总成发出动作指令，驱动总成执行动作指令驱动执行总成并由执行总成完成动作指令，所述信息处理总成包括CPU和设在执行总成上的角度传感器，操作总成上接有信号线连接到CPU和角度传感器上，CPU上接有信号线连接到角度传感器和驱动总成。
进一步的，所述操作总成包括用于设定输入的用户操作面板。
进一步的，所述执行总成包括转接在工程机械本体上的执行臂和转接在执行臂上的执行终端。
进一步的，所述驱动总成为电液驱动系统，电液驱动系统包括设在工程机械本体与执行臂之间使执行臂相对工程机械本体转动的提升液压缸和设在执行臂与执行终端之间使执行终端相对执行臂转动的翻转液压缸。
进一步的，所述角度传感器包括设在执行臂与工程机械本体转接处监测执行臂相对工程机械本体转动角度的执行臂角度传感器和设在执行终端与执行臂转接处监测执行终端相对执行臂转动角度的执行终端角度传感器。
进一步的，所述执行臂上设有锁止器，锁止器通过信号线与执行臂角度传感器连接，锁止器接收执行臂角度传感器的角度信号并在角度信号超出锁止器的设定值后锁止提升液压缸并报警。锁止器实现锁止功能的结构可以由电液系统控制，在角度信号超出锁止器的设定值后，使提升液压缸停止工作，避免执行臂超出危险高度。
进一步的，所述工程机械为滑移装载机，所述执行臂为翻斗臂，所述执行终端为装载翻斗。
本发明还提供了上述工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)操作者通过用户操作面板设定输入动作指令；2)CPU的数据处理，同时显示在用户操作面板上供用户查看和修改设定；3)CPU输出动作指令使提升液压缸和翻转液压缸动作，同时执行臂角度传感器将执行臂相对工程机械本体转动的角度θ反馈回CPU，执行终端角度传感器将执行终端相对执行臂转动的角度γ反馈回CPU，再由CPU计算得出执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’，操作者操作工程机械使执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’不超过现场的限高H。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：信息反馈能精准地采集到工程机械的运动状态，并将数据传递给CPU进行分析处理，从而精确地控制工程机械上执行终端的工作范围，使其在操作者的设定值之内，不超过现场的限高H。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明控制原理的示意图。
具体实施方式
如图1所示本发明一种实施例，工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，包括设在工程机械本体1上的操作总成、执行总成和驱动总成，还包括信息处理总成，操作总成由操作者操控将动作指令发送到信息处理总成，信息处理总成向驱动总成发出动作指令，驱动总成执行动作指令驱动执行总成并由执行总成完成动作指令，所述信息处理总成包括CPU2和设在执行总成上的角度传感器，操作总成上接有信号线连接到CPU和角度传感器上，CPU上接有信号线连接到角度传感器和驱动总成。
所述操作总成包括用于设定输入的用户操作面板11。所述执行总成包括转接在工程机械本体上的执行臂31和转接在执行臂上的执行终端32。所述驱动总成为电液驱动系统4，电液驱动系统包括设在工程机械本体与执行臂之间使执行臂相对工程机械本体转动的提升液压缸41和设在执行臂与执行终端之间使执行终端相对执行臂转动的翻转液压缸42。所述角度传感器包括设在执行臂与工程机械本体转接处监测执行臂相对工程机械本体转动角度的执行臂角度传感器51和设在执行终端与执行臂转接处监测执行终端相对执行臂转动角度的执行终端角度传感器52。另外，所述执行臂上设有锁止器，锁止器通过信号线与执行臂角度传感器连接，锁止器接收执行臂角度传感器的角度信号并在角度信号超出锁止器的设定值后锁止提升液压缸并报警。锁止器实现锁止功能的结构可以由电液系统控制，在角度信号超出锁止器的设定值后，使提升液压缸停止工作，避免执行臂超出危险高度。
在本实施例中，所述工程机械以滑移装载机为例，所述执行臂为翻斗臂，所述执行终端为装载翻斗。本发明同时也适用于挖掘机这些有执行臂和执行终端的工程机械。
另外，如图2所示，本发明还是提供了上述工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：1)操作者通过用户操作面板设定输入动作指令；2)CPU的数据处理，同时显示在用户操作面板上供用户查看和修改设定；3)CPU输出动作指令使提升液压缸和翻转液压缸动作，同时执行臂角度传感器将执行臂相对工程机械本体转动的角度0反馈回CPU，执行终端角度传感器将执行终端相对执行臂转动的角度γ反馈回CPU，再由CPU计算得出执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’，操作者操作工程机械使执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’不超过现场的限高H。
在本发明中，执行臂角度传感器离工程机械所在地面的高度h1是固定的，执行臂角度传感器与执行终端角度传感器之间的直线距离L1也是固定的，还有就是执行终端角度传感器与执行终端最前端之间的距离L2也是固定的，因此就可以得到基于h1、L1和L2固定值的计算函数H’＝F(θ，γ)，这是比较容易的建模计算，CPU根据变量θ和γ计算得出H’，在此就不赘述。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (8)

1.工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：包括设在工程机械本体(1)上的操作总成、执行总成和驱动总成，还包括信息处理总成，操作总成由操作者操控将动作指令发送到信息处理总成，信息处理总成向驱动总成发出动作指令，驱动总成执行动作指令驱动执行总成并由执行总成完成动作指令，所述信息处理总成包括CPU(2)和设在执行总成上的角度传感器，操作总成上接有信号线连接到CPU和角度传感器上，CPU上接有信号线连接到角度传感器和驱动总成。
2.根据权利要求1所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述操作总成包括用于设定输入的用户操作面板(11)。
3.根据权利要求1所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述执行总成包括转接在工程机械本体上的执行臂(31)和转接在执行臂上的执行终端(32)。
4.根据权利要求1或3所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述驱动总成为电液驱动系统(4)，电液驱动系统包括设在工程机械本体与执行臂之间使执行臂相对工程机械本体转动的提升液压缸(41)和设在执行臂与执行终端之间使执行终端相对执行臂转动的翻转液压缸(42)。
5.根据权利要求1或3所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述角度传感器包括设在执行臂与工程机械本体转接处监测执行臂相对工程机械本体转动角度的执行臂角度传感器(51)和设在执行终端与执行臂转接处监测执行终端相对执行臂转动角度的执行终端角度传感器(52)。
6.根据权利要求5所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述执行臂上设有锁止器，锁止器通过信号线与执行臂角度传感器连接，锁止器接收执行臂角度传感器的角度信号并在角度信号超出锁止器的设定值后锁止提升液压缸并报警。
7.根据权利要求1、2或3所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统，其特征在于：所述工程机械为滑移装载机，所述执行臂为翻斗臂，所述执行终端为装载翻斗。
8.如权利要求1-7任一所述的工程机械执行机构运动轨迹智能控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)操作者通过用户操作面板设定输入动作指令；2)CPU的数据处理，同时显示在用户操作面板上供用户查看和修改设定；3)CPU输出动作指令使提升液压缸和翻转液压缸动作，同时执行臂角度传感器将执行臂相对工程机械本体转动的角度θ反馈回CPU，执行终端角度传感器将执行终端相对执行臂转动的角度γ反馈回CPU，再由CPU计算得出执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’，操作者操作工程机械使执行终端的最高点离工程机械所在地面的高度H’不超过现场的限高H。
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