CN102935988B - 举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车。操作控制系统包括：角度传感器，用于检测臂架的变幅角度；长度传感器，用于检测臂架的伸缩长度；座椅，包括椅座和椅背，椅座与举高工程车的转台固定连接，椅背和椅座铰接；控制装置，用于根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度，根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号；驱动装置，用于根据椅背变幅控制信号驱动椅背按照椅背的目标变幅角度变幅。操作人员不必抬头仰视即可对臂架顶端进行操作或者观察，舒适度大大提升。

Description

举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车。

背景技术

举高工程车，例如举高消防车等通常包括转台和臂架。如图1所示，举高消防车在进行高空救援时，操作人员站在转台上操作臂架动作。为使臂架的顶端准确运动到目的位置以实施窗口救援或者躲避碰撞，操作人员需要仰视并时刻关注臂架顶端的情况。由于臂架的变幅角度通常较大，操作人员的视线也必须随之上仰，采取抬头仰视的方式进行操作或者观察，这使得操作人员经常会产生疲劳感和不适感，进而导致操作效率和操作准确度降低。

发明内容

本发明提供了一种举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车，用以减轻操作人员在操作举高工程车时的疲劳感和不适感，进而提高操作效率和操作准确度。

本发明举高工程车的操作控制系统，包括:

角度传感器，用于检测臂架的变幅角度；

长度传感器，用于检测臂架的伸缩长度；

座椅，包括椅座和椅背，其中，所述椅座与举高工程车的转台固定连接，所述椅背和所述椅座铰接；

控制装置，信号连接所述角度传感器和所述长度传感器，用于根据所述角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度及根据所述长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度，根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号；

驱动装置，信号连接所述控制装置，用于根据所述椅背变幅控制信号驱动所述椅背按照所述目标变幅角度变幅。

可选的，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

可选的，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

优选的，所述控制装置至少为两个，按照设定的序位并行设置。

本发明举高工程车，包括前述技术方案所述的操作控制系统。

本发明举高工程车的操作控制方法，包括：

根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度；

输出椅背变幅控制信号，控制所述椅背按照所述椅背的目标变幅角度变幅。

优选的，所述根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，具体包括：

根据所述椅背的目标变幅角度计算式得到所述椅背的目标变幅角度，所述椅背的目标变幅角度计算式为：

其中，θ为所述椅背的目标变幅角度，α为所述臂架的变幅角度，d为所述臂架的伸缩长度，β₀为所述人眼跟随视角，l₁为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的高度差，l₂为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的水平距离差，f₀为所述椅背的变幅铰点至人眼的距离。

优选的，所述人眼跟随视角，根据所述臂架的变幅角度和所述人眼跟随视角的对应关系得到，所述臂架的变幅角度和所述人眼跟随视角的对应关系具体为：

当0<α≤30°时，β₀=100°

当30<α≤60°时，β₀=110°

当60<α≤85°时，β₀=120°

其中，α为所述臂架的变幅角度，β₀为人眼跟随视角。

可选的，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

可选的，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

本发明举高工程车的操作控制装置，包括:

获取设备，用于根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

控制设备，用于根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号，控制所述椅背按照所述椅背的目标变幅角度变幅。

可选的，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

可选的，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

在本发明技术方案中，由于控制装置可根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号，该椅背变幅控制信号可控制驱动装置驱动椅背按照椅背的目标变幅角度变幅，当操作人员坐在椅座上并靠向椅背时，不必抬头仰视即可对臂架顶端进行操作或者观察，因此，本发明技术方案大大减轻了操作人员在操作举高工程车时的疲劳感和不适感，提高了人体的舒适度，有利于提高操作效率和操作准确度。

附图说明

图1为操作人员操作现有举高工程车时的操作姿态示意图；

图2为本发明实施例的举高工程车的操作控制系统结构示意图及操作人员的操作姿态示意图；

图3为本发明实施例的举高工程车的操作控制方法流程示意图；

图4为本发明实施例的举高工程车的座椅和臂架的几何关系示意图；

图5为本发明实施例的举高工程车的操作控制装置结构示意图。

附图标记：

10-角度传感器        11-长度传感器        12-臂架

13-座椅              14-椅座              15-椅背

16-驱动装置          17-转台              18-控制装置

19-获取设备          20-控制设备          21-头枕

具体实施方式

为了减轻操作人员在操作举高工程车时的疲劳感和不适感，本发明实施例提供了一种举高工程车的操作控制方法、装置、系统及举高工程车，在该技术方案中，控制装置可根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角输出椅背变幅控制信号，控制椅背按照椅背的目标变幅角度变幅，当操作人员坐在椅座上并靠向椅背时，不必抬头仰视即可对臂架顶端进行操作或者观察，因此，大大提高了人体的舒适度。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，本发明举高工程车的操作控制系统一实施例，包括:

角度传感器10，用于检测臂架12的变幅角度；

长度传感器11，用于检测臂架12的伸缩长度；

座椅13，包括椅座14和椅背15，其中，椅座14与举高工程车的转台17固定连接，椅背15和椅座14铰接；

控制装置18，信号连接角度传感器10和长度传感器11，用于根据角度传感器10的角度检测结果得到臂架12的变幅角度及根据长度传感器11的长度检测结果得到臂架12的伸缩长度，根据臂架12的变幅角度、臂架12的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背15的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号；

驱动装置16，信号连接控制装置18，用于根据椅背变幅控制信号驱动椅背15按照椅背15的目标变幅角度变幅。

所述根据臂架12的变幅角度、臂架12的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背15的目标变幅角度，具体包括：

根据椅背15的目标变幅角度计算式得到椅背15的目标变幅角度，所述椅背15的目标变幅角度计算式为：

其中，θ为椅背15的目标变幅角度，α为臂架12的变幅角度，d为臂架12的伸缩长度，β₀为人眼跟随视角，l₁为臂架12的变幅铰点与椅背15的变幅铰点的高度差，l₂为臂架12的变幅铰点与椅背15的变幅铰点的水平距离差，f₀为椅背15的变幅铰点至人眼的距离。

所述人眼跟随视角，根据臂架12的变幅角度和人眼跟随视角的对应关系得到，所述臂架12的变幅角度和人眼跟随视角的对应关系具体为：

当0<α≤30°时，β₀=100°

当30<α≤60°时，β₀=110°

当60<α≤85°时，β₀=120°

其中，α为臂架的变幅角度，β₀为人眼跟随视角。

本发明举高工程车，包括各种类型，例如，臂架类举高消防车、云梯类举高消防车、臂架类起重机等等。角度传感器10和长度传感器11的安装位置不限，例如可以安装在举高工程车的臂架12上。驱动装置16的类型不限，例如可以为驱动电机或者驱动马达等。控制装置18的类型不限，例如可以为PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，简称PLC）或者PC（Personal Computer，个人计算机，简称PC）等。可以进一步在椅背15上设置一个头枕21，用于支撑操作人员的头部，进一步提高舒适度，此外，座椅13可以进一步包括固定于椅背两侧的扶手，将举高工程车的操作手柄设置在扶手处，可以使操作更加舒适、便利。

在现有技术中，操作人员是站在转台17上操作臂架12动作的（如图1所示），并且需要采取抬头仰视的方式对臂架12顶端进行操作或者观察，而在本发明技术方案中，控制装置18可根据臂架12的变幅角度、臂架12的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号，该椅背变幅控制信号可控制驱动装置16驱动椅背15按照椅背15的目标变幅角度变幅，当操作人员坐在椅座14上并靠向椅背15时，不必抬头仰视即可对臂架12顶端进行操作或者观察，因此，本发明技术方案大大减轻了操作人员在操作举高工程车时的疲劳感和不适感，提高了人体的舒适度，有利于提高操作效率和操作准确度。

在本发明的一个优选实施例中，角度传感器10可以为一个也可以为多个。当角度传感器10为一个时，臂架12的变幅角度为该角度传感器10的角度检测结果；当角度传感器10为多个时，臂架12的变幅角度为各个角度传感器10的角度检测结果的均值。类似地，长度传感器11可以为一个也可以为多个。当长度传感器11为一个时，臂架12的伸缩长度为该长度传感器11的长度检测结果；当长度传感器11为多个时，臂架12的伸缩长度为各个长度传感器11的长度检测结果的均值。这样可以提高臂架12的变幅角度和伸缩长度的检测准确性，从而进一步提高椅背15变幅的精准性。

在本发明的另一个优选实施例中，控制装置18可以为一个或多个。当控制装置18为多个时，多个控制装置18按照设定的序位并行设置，即控制装置为冗余配置。如果当前工作的控制装置被损坏或者输出的椅背变幅控制信号错误，位于下一序位的控制装置将介入并承担当前控制装置的工作，这样通过多重备份来增加系统的可靠性，并由此减少系统的故障时间。冗余配置的具体工作过程为现有技术，这里不再详细赘述。

本发明实施例的举高工程车，包括前述技术方案所述的操作控制系统，操作人员在操作举高工程车时，人体舒适度得到较大提升，有利于提高操作效率和操作准确度。

如图3所示，本发明举高工程车的操作控制方法一实施例，包括：

步骤101、根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

步骤102、根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度；

步骤103、输出椅背变幅控制信号，控制椅背按照椅背的目标变幅角度变幅。

在步骤102中，可以根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角这三者与椅背的变幅角度的对应关系得到椅背的目标变幅角度，该对应关系可以具体表现为数据列表或者计算式等形式。椅背变幅角度计算式可以有多种等效变换形式，例如，结合图4所示，在一实施例中，椅背15的目标变幅角度计算式具体为：

图4中，A为臂架12的变幅铰点，B为椅背15的变幅铰点，C操作者的眼睛，D为臂架12顶端。在椅背变幅角度计算式中，θ为椅背15的目标变幅角度，α为臂架12的变幅角度，d为臂架12的伸缩长度，β₀为人眼跟随视角，l₁为臂架12的变幅铰点与椅背15的变幅铰点的高度差，l₂为臂架12的变幅铰点与椅背15的变幅铰点的水平距离差，f₀为椅背15的变幅铰点至人眼的距离。

在步骤102中，人眼跟随视角是根据臂架12的变幅角度和人眼跟随视角的对应关系来确定的，所述臂架12的变幅角度和人眼跟随视角的对应关系具体为：

当0<α≤30°时，β₀=100°

当30<α≤60°时，β₀=110°

当60<α≤85°时，β₀=120°

其中，α为臂架的变幅角度，β₀为人眼跟随视角。

由于椅背15的变幅角度是有限的，为保证人体的舒适度，通常不超过45°，而臂架12的变幅角度一般不超过85°，因此，当臂架12的变幅角度不断变化时，将操作人员的人眼跟随视角设为区间可变值，可以使椅背15变幅角度的变化较为平顺，进一步提高人体舒适度。

同理，角度传感器10可以为一个或多个，长度传感器11可以为一个或者多个，优选的，角度传感器10和长度传感器11均为多个，以提高臂架12的变幅角度和伸缩长度的检测准确性。

如图5所示，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种举高工程车的操作控制装置，包括:

获取设备19，用于根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

控制设备20，用于根据臂架的变幅角度、臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号，控制椅背按照椅背的目标变幅角度变幅。

角度传感器可以为一个或多个，当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

类似地，长度传感器可以为一个或者多个，当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

优选的，角度传感器和长度传感器均为多个，以提高臂架的变幅角度和伸缩长度的检测准确性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种举高工程车的操作控制系统，其特征在于，包括:

角度传感器，用于检测臂架的变幅角度；

长度传感器，用于检测臂架的伸缩长度；

座椅，包括椅座和椅背，其中，所述椅座与举高工程车的转台固定连接，所述椅背和所述椅座铰接；

控制装置，信号连接所述角度传感器和所述长度传感器，用于根据所述角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度及根据所述长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度，根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号；

驱动装置，信号连接所述控制装置，用于根据所述椅背变幅控制信号驱动所述椅背按照所述目标变幅角度变幅；

所述根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，具体包括：

根据所述椅背的目标变幅角度计算式得到所述椅背的目标变幅角度，所述椅背的目标变幅角度计算式为：

其中，θ为所述椅背的目标变幅角度，α为所述臂架的变幅角度，d为所述臂架的伸缩长度，β₀为所述人眼跟随视角，l₁为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的高度差，l₂为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的水平距离差，f₀为所述椅背的变幅铰点至人眼的距离。

2.如权利要求1所述的操作控制系统，其特征在于，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

3.如权利要求1所述的操作控制系统，其特征在于，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

4.如权利要求1～3任一所述的操作控制系统，其特征在于，所述控制装置至少为两个，按照设定的序位并行设置。

5.一种举高工程车，其特征在于，包括如权利要求1～4中任一项所述的操作控制系统。

6.一种举高工程车的操作控制方法，其特征在于，包括:

根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度；

输出椅背变幅控制信号，控制所述椅背按照所述椅背的目标变幅角度变幅；

所述根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，具体包括：

根据所述椅背的目标变幅角度计算式得到所述椅背的目标变幅角度，所述椅背的目标变幅角度计算式为：

其中，θ为所述椅背的目标变幅角度，α为所述臂架的变幅角度，d为所述臂架的伸缩长度，β₀为所述人眼跟随视角，l₁为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的高度差，l₂为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的水平距离差，f₀为所述椅背的变幅铰点至人眼的距离。

7.如权利要求6所述的操作控制方法，其特征在于，所述人眼跟随视角，根据所述臂架的变幅角度和所述人眼跟随视角的对应关系得到，所述臂架的变幅角度和所述人眼跟随视角的对应关系具体为：

当0<α≤30°时，β₀＝100°

当30<α≤60°时，β₀＝110°

当60<α≤85°时，β₀＝120°

其中，α为所述臂架的变幅角度，β₀为人眼跟随视角。

8.如权利要求6或7所述的操作控制方法，其特征在于，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

9.如权利要求6或7所述的操作控制方法，其特征在于，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。

10.一种举高工程车的操作控制装置，其特征在于，包括:

获取设备，用于根据角度传感器的角度检测结果得到臂架的变幅角度，及根据长度传感器的长度检测结果得到臂架的伸缩长度；

控制设备，用于根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，并输出椅背变幅控制信号，控制所述椅背按照所述椅背的目标变幅角度变幅；

所述根据所述臂架的变幅角度、所述臂架的伸缩长度以及人眼跟随视角得到椅背的目标变幅角度，具体包括：

根据所述椅背的目标变幅角度计算式得到所述椅背的目标变幅角度，所述椅背的目标变幅角度计算式为：

其中，θ为所述椅背的目标变幅角度，α为所述臂架的变幅角度，d为所述臂架的伸缩长度，β₀为所述人眼跟随视角，l₁为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的高度差，l₂为所述臂架的变幅铰点与所述椅背的变幅铰点的水平距离差，f₀为所述椅背的变幅铰点至人眼的距离。

11.如权利要求10所述的操作控制装置，其特征在于，所述角度传感器为一个或多个；

当所述角度传感器为一个时，所述臂架的变幅角度为该角度传感器的角度检测结果；

当所述角度传感器为多个时，所述臂架的变幅角度为各个角度传感器的角度检测结果的均值。

12.如权利要求10所述的操作控制装置，其特征在于，所述长度传感器为一个或多个；

当所述长度传感器为一个时，所述臂架的伸缩长度为该长度传感器的长度检测结果；

当所述长度传感器为多个时，所述臂架的伸缩长度为各个长度传感器的长度检测结果的均值。