CN103309352B - 一种臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械。所述臂架包括相互连接的多节臂节，所述装置包括：接收器，用于接收每节臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标和目标坐标；控制器，与接收器连接，用于根据臂架末端的当前坐标和目标坐标，确定预期的臂架末端的坐标变化量；根据预期的坐标变化量、每节臂节的当前倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量；以及根据所述倾角变化量调整相应臂节。通过上述技术方案，在设定臂架末端的目标坐标之后，臂架可以自动展开到与该目标坐标对应的姿态，无需人工干预，减少机手的工作量，降低对机手操作水平和经验的要求，提高了工作效率。

Description

一种臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械。

背景技术

混凝土泵车成为现代建筑施工广泛应用的工程机械，由于其应用特点和复杂性，需要由专业的机手来对其进行操控。目前机手通过遥控器对臂架运动进行操控，遥控器上设置不同的按键分别对不同的臂节进行控制，机手通过按键对臂架进行操作。当需要对臂架末端进行快速定位时，机手的经验和熟练程度就显得非常重要。当某一臂节在向某一方向运动时，需要机手一直按着相应的操控按键，这样虽然能够使得机手保持高度注意力，保证臂架安全运动，但是，确增加了机手的工作量。而且，在泵车施工中，有很多臂架姿态是经常用到的，因此，机手很多时候都在做一些重复性的工作，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械，以实现臂架展开的自动化控制，减少机手的工作量，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种臂架智能控制装置，该臂架包括相互连接的多节臂节，所述装置包括：接收器，用于接收每节臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标和目标坐标；控制器，与所述接收器连接，用于根据所述臂架末端的当前坐标和目标坐标，确定预期的所述臂架末端的坐标变化量；根据所述预期的坐标变化量、所述每节臂节的当前倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量；以及根据所述倾角变化量调整相应臂节。

本发明还提供一种臂架智能控制系统，该系统包括：输入装置，用于输入臂架末端的目标坐标；检测装置，用于检测每节臂节的当前倾角和臂架末端的当前坐标；以及上述控制装置，与所述输入装置和所述检测装置连接。

本发明还提供一种包括上述系统的工程机械。

本发明还提供一种臂架智能控制方法，该臂架包括相互连接的多节臂节，所述方法包括：接收每节臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标和目标坐标；根据所述臂架末端的当前坐标和目标坐标，确定预期的所述臂架末端的坐标变化量；根据所述预期的坐标变化量、所述每节臂节的当前倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量；以及根据所述倾角变化量调整相应臂节。

通过上述技术方案，机手在设定好臂架末端的目标坐标之后，臂架就可以自动展开到与臂架末端的目标坐标对应的姿态，无需人工干预，大大减少了机手的工作量，降低了对机手的操作水平和经验的要求，提高了工作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是某一姿态下臂架结构示意图；

图2是臂架智能控制装置的结构图；

图3是臂架典型姿态展开方法的流程图；

图4是臂架任意姿态展开方法的流程图；

图5是用于计算臂节调整角度的优化算法的流程图；

图6是臂架收回方法的流程图；以及

图7是臂架智能控制系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了某一典型姿态下的臂架图示，其中，典型姿态通常可以指臂架在工作过程中经常用到的姿态。如图1所示，所述臂架可以包括相互连接的多节臂节，例如，一臂OA、二臂AB、三臂BC、四臂CD以及五臂DE。其中，α₁为一臂与转台平面夹角（即与水平面夹角），α₂、α₃、α₄、α₅分别为二臂与一臂之间的夹角、三臂与二臂之间的夹角、四臂与三臂之间的夹角、五臂与四臂之间的夹角。α_2H、α_3H、α_4H、α_5H分别为二臂与水平面之间的夹角、三臂与水平面之间的夹角、四臂与水平面之间的夹角、五臂与水平面之间的夹角。各臂节与水平面的夹角也可被称之为倾角。α_2H、α_3H、α_4H、α_5H的符号的判断准则为从水平面开始，逆时针指向各节臂为正，当方向相反时，相应的取负值，如图1中的α_4H和α_5H即为负值。

结合图1，可以得出α_2H、α_3H、α_4H、α_5H的计算公式，如下：

α_2H＝α₁-(π-α₂)＝α₁+α₂-π（1）

α_3H＝α_2H-(π-α₃)＝α₁+α₂+α₃-2π（2）

α_4H＝α_3H-(π-α₄)＝α₁+α₂+α₃+α₄-3π（3）

α_5H＝α_4H-(π-α₅)＝α₁+α₂+α₃+α₄+α₅-4π（4）

臂架末端E点坐标（x_E，y_E）可以由下式计算得出：

x_E＝L_OAcosα₁+L_ABcosα_2H+L_BCcosα_3H+L_CDcosα_4H+L_DEcosα_5H（5）

y_E＝L_OAsinα₁+L_ABsinα_2H+L_BCsinα_3H+L_CDsinα_4H+L_DEsinα_5H（6）

其中，L_OA为一臂臂长，L_AB为二臂臂长，L_BC为三臂臂长，L_CD为四臂臂长，L_DE为五臂臂长。

从以上公式可以看出，当臂架姿态一定时，即α₁、α₂、α₃、α₄、α₅是确定值，就可以根据α₁、α₂、α₃、α₄、α₅计算出各臂节的倾角和臂架末端的坐标。

因此，在本发明的一个实施方式中，可以将臂架经常用到的一些典型姿态存储下来（例如，存储在数据库中），包括存储在典型姿态下的各臂节的倾角（或夹角）和臂架末端坐标，由此，当需要将臂架展开到某一典型姿态下时，只需要调用所存储的与该典型姿态对应的各臂节的倾角（或夹角），然后将各臂节展开到对应的倾角（或夹角）即可。

为此，本发明提供了一种臂架智能控制装置。如图2所示，该装置10可以包括：接收器101，用于接收指示臂架的典型姿态的信号；控制器102，与所述接收器101连接，用于根据所述典型姿态，确定与所述典型姿态对应的每节臂节的倾角，并控制每节臂节展开到对应的倾角。

为了保证各节臂在展开过程中不发生干涉，避免臂节末端与泵车上装或其他臂节接触，从而防止臂架、油缸或泵车上装损坏，所述接收器101还可以接收指示相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及控制器102还用于在控制每节臂节展开到对应的倾角之前，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角。也就是说，如果各臂节之间的夹角小于对应的临界夹角，控制器102先将各臂节调整到对应的临界夹角，然后再根据典型姿态下的倾角（或夹角）展开各臂节。

其中，所述临界夹角是使得所述相邻臂节之间满足以下条件的夹角：前一臂节的末端距离水平面的高度大于后一臂节的臂节长度。

结合图1，上述条件可以被表示为：

L_OAsinα₁＞L_AB（7）

L_OAsinα₁+L_ABsinα_2H＞L_BC（8）

L_OAsinα₁+L_ABsinα_2H+L_BCsinα_3H＞L_CD（9）

L_OAsinα₁+L_ABsinα_2H+L_BCsinα_3H+L_CDsinα_4H＞L_DE（10）

由此可得出：

${\mathrm{\α}}_1>\arcsin \frac{L_{\mathrm{AB}}}{L_{\mathrm{OA}}}---\left(11\right)$

${\mathrm{\α}}_{2H}>\arcsin \frac{L_{\mathrm{BC}}-L_{\mathrm{OA}}\sin {\mathrm{\α}}_1}{L_{\mathrm{AB}}}---\left(12\right)$

${\mathrm{\α}}_{3H}>\arcsin \frac{L_{\mathrm{CD}}-L_{\mathrm{OA}}\sin {\mathrm{\α}}_1-L_{\mathrm{AB}}\sin {\mathrm{\α}}_{2H}}{L_{\mathrm{BC}}}---\left(13\right)$

${\mathrm{\α}}_{4H}>\arcsin \frac{L_{\mathrm{DE}}-L_{\mathrm{OA}}\sin {\mathrm{\α}}_1-L_{\mathrm{AB}}\sin {\mathrm{\α}}_{2H}-L_{\mathrm{BC}}\sin {\mathrm{\α}}_{3H}}{L_{\mathrm{CD}}}---\left(14\right)$

首先由式（11）确定α₁的临界值α₁₀，然后由式（12）、（13）、（14）依次确定α_2H、α_3H、α_4H的临界值α_2H0、α_3H0、α_4H0。再结合式（1）、（2）、（3）分别确定二臂与一臂、三臂与二臂、四臂与三臂的临界夹角α₂₀、α₃₀、α₄₀，如下：

α₂₀＝π-α₁₀+α_2H0（15）

α₃₀＝2π-α₁₀-α₂₀+α_3H0（16）

α₄₀＝3π-α₁₀-α₂₀-α₃₀+α_4H0（17）

由此就可以确定出临界夹角α₁₀、α₂₀、α₃₀、α₄₀。

另外，所述控制器102还可以根据实际需要控制所有臂节同时展开、或按照预设的展开顺序依次展开，并且还可以控制所有臂节以相同或不同的速度展开。

上面的实施方式描述了在已存储了典型姿态的情况下，通过选择某一典型姿态，可将臂架自动展开到所需的姿态。下面参照图2和图3描述在尚未存储典型姿态的情况下，如何进行臂架自动展开的方法。

首先，可以设置各臂节之间不发生干涉的临界夹角、各臂节之间的最终夹角（或者倾角）、各臂节是同时展开还是按顺序展开、以及各臂节的展开速度（可以通过选择不同档位来设定不同展开速度）等信息。之后，接收器101可以接收上述信息，并将所述信息传送到控制器102。然后，控制器102先判断各臂节之间是否满足临界夹角条件，如果不满足，先将各臂节调整到临界夹角，然后再进行展开，否则，直接进行展开。控制器102按照臂节展开顺序、展开速度、和最终夹角将臂节展开到某一姿态。在完成展开后，控制器102可以将该姿态、和在该姿态下的各臂节的临界夹角、最终夹角（或者倾角）、展开顺序和展开速度等信息存储在数据库中，以便于之后进行选取和调用。在按照此方法存储了多个典型姿态后，可以按照上文所述根据典型姿态进行臂架展开的方法，实现臂架的自动展开。

此外，为了保证在臂架自动展开过程中的安全性，可在各臂节上安装障碍物检测装置。由此，所述接收器101还可以接收指示臂节周围存在障碍物的信号；以及所述控制器102还可以在接收到所述指示臂节周围存在障碍物的信号的情况下，输出报警信号，以警示机手。此外，还可以在各臂节上安装距离检测装置，来检测臂节距离障碍物的距离。由此，所述接收器101还可以接收指示臂节与障碍物之间的距离的信号；以及所述控制器102还可以在所述距离小于或等于一预设值的情况下，不仅发出报警信号，而且还停止臂节展开，由此确保臂架自动展开时的安全性。

由此，通过本发明提供的臂架智能控制装置，机手可以只通过选择臂架的某一典型姿态，臂架就可以自动展开到该姿态，无需人工干预，大大减少了机手的工作量，降低了对机手的操作水平和经验的要求，提高了工作效率。

本发明还基于上面描述的典型姿态，提出了一种实现臂架任意姿态展开的方法，下面将参考图2和图4详细描述该方法。

首先，机手可以根据想要到达的目标臂架末端坐标来选择一种典型姿态。然后，控制器102可根据该典型姿态，确定所述典型姿态下臂架末端的坐标，例如，E点坐标，记为（x_E，y_E）。

接收器101可以接收指示臂架末端的目标位置坐标的信号，例如记为（x_E'，y_E'）。然后，控制器102可根据该目标位置坐标（x_E'，y_E'）和之前确定出的典型姿态下臂架末端的坐标（x_E，y_E），计算出预期的臂架末端的坐标变化量，记为（Δx_E，Δy_E）。

根据上面等式（5）和（6）示出的末端坐标（x_E，y_E）与各臂节倾角α₁、α_2H、α_3H、α_4H、α_5H之间的关系，可以得出目标坐标（x_E'，y_E'）与各臂节的目标倾角α₁'、α_2H'、α_3H'、α_4H'、α_5H'之间的关系，如下面等式（15）和（16）所示：

x_E'＝L_OAcosα₁'+L_ABcosα_2H'+L_BCcosα_3H'+L_CDcosα_4H'+L_DEcosα_5H'（15）

y_E'＝L_OAsinα₁'+L_ABsinα_2H'+L_BCsinα_3H'+L_CDsinα_4H'+L_DEsinα_5H'（16）

将等式（15）与等式（5）相减，等式（16）与等式（6）相减，即可得到预期的坐标变化量（Δx_E，Δy_E）与各臂节的目标倾角α₁'、α_2H'、α_3H'、α_4H'、α_5H'、以及典型姿态下的各臂节的倾角α₁、α_2H、α_3H、α_4H、α_5H之间的关系。基于该关系、以及臂节调整顺序（各倾角改变次序）和各臂节的倾角每次改变的最大允许值，控制器102就可以计算出需要被调整的臂节的倾角变化量。

下面参照图5描述计算需要被调整的臂节的倾角变化量时可采取的优化算法。如图5所示，控制器102可以根据选择的典型姿态得到各臂节的倾角α₁、α_2H、α_3H、α_4H、α_5H。

假设各倾角每次改变的最大允许值分别为：Δα_1max、Δα_2max、Δα_3max、Δα_4max、Δα_5max，每个最大允许值对应一个坐标变化量Δx_E1、Δx_E2、Δx_E3、Δx_E4、Δx_E5和Δy_E1、Δy_E2、Δy_E3、Δy_E4、Δy_E5。当在某一姿态下，若将一臂调整Δα_1max，则末端坐标的Δx_E=Δx_E1，Δy_E=Δy_E1；若将一臂调整Δα_1max，再将二臂调整Δα_2max，则末端坐标的Δx_E=Δx_E1+Δx_E2，Δy_E=Δy_E1+Δy_E2。以此类推，当将所有臂节均调整其最大允许调整值时，末端坐标的Δx_E=Δx_E1+Δx_E2+Δx_E3+Δx_E4+Δx_E5，以及Δy_E=Δy_E1+Δy_E2+Δy_E3+Δy_E4+Δy_E5。

控制器102可根据Δx_E和Δy_E判断是否需要对所有角度进行调整。即，判断Δx_E是否大于或等于Δx_E1+Δx_E2+Δx_E3+Δx_E4+Δx_E5，以及Δy_E是否大于或等于Δy_E1+Δy_E2+Δy_E3+Δy_E4+Δy_E5。若不是，则表明不需要对所有角度进行整体调整（也可称为全调整），此时可根据角度改变次序来确定需要被调整的臂节的倾角变化量。

例如，默认臂节调节次序为从最后一个臂节开始，依次向前进行调整。以图1中所示的臂架为例，在调整时，先调整五臂DE，在将五臂DE调整了Δα_5max之后依然无法满足预期的（Δx_E，Δy_E）时，再调整四臂CD，以此类推。

如果将五臂DE调整Δα_5max后的臂架末端的坐标变化量超过了预期的坐标变化量，则说明不需要再调整前面四节臂节，只需要调整该五臂DE即可，且该角度变化量不超过Δα_5max。此时，可将前面根据等式（5）、（6）、（15）和（16）得出的预期的坐标变化量（Δx_E，Δy_E）与各臂节的目标倾角α₁'、α_2H'、α_3H'、α_4H'、α_5H'、以及典型姿态下的各臂节的倾角α₁、α_2H、α_3H、α_4H、α_5H之间的关系简化为如下：

Δx_E＝L_DE(cosα_5H'-cosα_5H)（17）

Δy_E＝L_DE(sinα_5H'-sinα_5H)（18）

由于α_5H、Δx_E、Δy_E均已知，因此，可以通过上式（17）和（18）计算出五臂的目标倾角α_5H'，用该α_5H'减去α_5H即可得出五臂倾角的变化量。可替换地，也可对等式（17）和（18）进行变形，使之成为预期的坐标变化量、典型姿态下的五臂的倾角、以及五臂的倾角变化量之间的映射关系，在这种情况下，可以通过α_5H、Δx_E、Δy_E直接计算出五臂倾角的变化量。

如果将五臂DE调整Δα_5max后的臂架末端的坐标变化量还不满足预期的坐标变化量，则表明不仅需要将该五臂DE调整Δα_5max，且还需要调整四臂。如果将四臂CD调整Δα_4max后的臂架末端的坐标变化量超过了预期的坐标变化量，则说明不需要再调整前面三节臂节，只需要调整五臂DE和四臂CD即可。此时，α_5H'=Δα_5max+α_5H，α_5H、α_4H、Δx_E、Δy_E均已知，因此，可求出四臂CD的目标倾角α_4H'，用该α_4H'减去α_4H即可得出四臂倾角的变化量。

计算三臂、二臂、一臂的倾角变化量的方法和上面所描述的方法原理一致，此处就不再赘述。

由此，可以求出在不需要进行全调整的情况下，需要被调整的臂节的倾角变化量。控制器102可以根据所计算出的倾角变化量，调整相应的臂节。

若根据Δx_E和Δy_E判断需要对所有角度进行调整，此时，控制器102将全调整次数记为n=1。控制器102以将五节臂调整其对应的最大允许调整值后为基准，继续按照如上方法判断是否还需要进行全调整，一旦需要就累积全调整次数n，直到不需要进行全调整为止。

控制器102将最终累积得到的n与允许的调整次数N进行比较，若n＞N，则表明之前所选择的臂架的典型姿态不合理，应该重新进行选择，此时，控制器102可以输出指示重新进行典型姿态选择的信号。若n≤N，则表明进行全调整的次数在可接受的范围之内，然后，可以计算出需要被调整的臂节的倾角变化量。以五臂为例，其最终倾角变化量=n×Δα_5max+Δα_5final，其中，Δα_5final为五臂从n次全调整之后的倾角位置到目标倾角位置的倾角变化量，该倾角变化量的计算方法和上文所述的在不需要进行全调整时计算需要被调整的臂节的倾角变化量的方法类似，此处就不再赘述。在计算出需要被调整的臂节的倾角变化量之后，控制器102可以根据所述需要被调整的臂节的倾角变化量来调整相应臂节。

由此，通过本发明提供的上述方法，可以在典型姿态的基础上，实现任意姿态的自动展开。实际操作中，也可以根据需要，在典型姿态的自动展开的基础上，通过遥控器进行姿态调整，即，手动进行调整，以此控制臂架展开到任意姿态。

可替换地，控制器102可以通过各臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标、目标坐标、以及预设的臂节调整顺序和各臂节的倾角每次改变的最大允许值，来计算出需要被调整的臂节的倾角变化量，以此将臂架直接从当前姿态展开到任意姿态，而无需在典型姿态的基础上进行展开。

例如，可以通过在各臂节上安装检测装置来检测各臂节的当前倾角和臂架末端的当前坐标。通过输入装置输入臂架末端的目标坐标。接收器101可以接收上述参数，并将其发送至控制器102。控制器102使用检测装置检测的实时参数来替代典型姿态库中存储的各参数，并基于与上面描述的用于计算在典型姿态的基础上需要被调整的臂节倾角变化量类似的方法，计算出需要被调整的臂节的倾角变化量。例如，当按照臂节调整顺序和各臂节的倾角每次改变的最大允许值，确定出仅需调整五臂即可到达目标位置时，控制器102可以利用式（17）和（18）来计算出五臂的目标倾角α_5H'，用该α_5H'减去α_5H即可得出五臂倾角的变化量。需要注意的是，与上述在典型姿态的基础上进行任意姿态的展开的方法不同的是，此方法没有最大允许的全调整次数的限制，也就是说，在当前姿态下，控制器102可根据计算出的倾角变化量来对臂节进行调整，直到臂架末端满足目标坐标为止。

在完成作业之后，需将臂架进行收回。由此，接收器101还可以接收指示收回臂节的信号；以及所述控制器102还可以在接收到所述指示收回臂节的信号的情况下，按照以下进行臂节收回（如图6所示）：同时收回除第一臂节之外的其他臂节，例如，二臂至五臂；将臂架回转至初始位置；以及收回所述第一臂节。

此外，控制器102也可以在收回臂架之前，先判断当前相邻臂节之间的夹角（例如，可根据典型姿态确定）是否小于临界夹角，在所述当前相邻臂节之间的夹角小于所述临界夹角的情况下，所述控制器102调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角，并之后按照上面进行臂节收回，以防止各臂节之间发生干涉；以及在所述当前相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角的情况下，直接进行臂架收回。此外，控制器102也可根据实际需要控制所有臂节以相同或不同的速度收回。

图7示出了根据本发明的实施方式臂架智能控制系统的结构图。如图7所示，该系统可以包括：输入装置20，用于选择臂架的典型姿态；以及上述臂架智能控制装置10，与所述输入装置20连接。需要注意的是，输入装置20不仅可以用于选择臂架的典型姿态，机手还可以利用该输入装置20输入其他信息，例如，各臂节的目标倾角或夹角、臂架末端的目标坐标、各臂节运动速度、各臂节调整次序等等。

此外，虽然没有被示出，但所述系统还可以包括：摄像装置，安装在最后一节臂节，用于采集臂架末端的运动状态信息、以及施工现场的工况信息；以及显示装置，用于显示所述摄像装置采集的所述运动状态信息和所述工况信息。由此，机手可以实时了解臂架末端及软管运动状态，在泵送时，还可以实时监测施工现场情况、布料、料况等，方便机手实时了解施工情况。显示装置还可以对监控视频进行设置，例如：缩放、重放、节选等。

本发明还将上述系统应用于工程机械。

本发明还提供一种臂架智能控制方法，其中所述臂架包括相互连接的多节臂节，所述方法包括：接收指示臂架的典型姿态的信号；根据所述典型姿态，确定与所述典型姿态对应的每节臂节的倾角；以及控制每节臂节展开到对应的倾角。

所述方法还可以包括：接收指示相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及在控制所述每节臂节展开到对应的倾角之前，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角，其中，所述相邻臂节之间的所述临界夹角使得所述相邻臂节之间满足以下条件：前一臂节的末端距离水平面的高度大于后一臂节的臂节长度。

所有臂节可以同时展开、或按照预设的展开顺序依次展开，以及所有臂节可以以相同或不同的速度展开。

所述方法还可以包括：接收指示臂节周围存在障碍物的信号；以及在接收到所述指示臂节周围存在障碍物的信号的情况下，进行报警。此外，所述方法还可以包括：接收指示臂节与障碍物之间的距离的信号；以及在所述距离小于或等于一预设值的情况下，停止臂节展开。

所述方法还可以包括：接收指示臂架末端的目标位置坐标的信号；根据所述典型姿态，确定所述典型姿态下臂架末端的坐标，并根据该坐标和所述目标位置坐标，确定预期的所述臂架末端的坐标变化量；根据所述预期的坐标变化量、所述典型姿态下的所述每节臂节的所述倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量，并根据所述倾角变化量调整相应臂节。

其中，根据所述倾角变化量调整相应臂节可以包括：

根据所述预期的坐标变化量、所述典型姿态下的所述每节臂节的所述倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，判断是否需要对所有臂节的倾角进行整体调整以及进行整体调整的次数；以及以下至少一者：在不需要对所有臂节的倾角进行整体调整或进行整体调整的次数小于未超过允许的整体调整次数的情况下，根据所述倾角变化量调整相应臂节；以及在所述整体调整的次数超过所述允许的整体调整次数的情况下，输出指示重新选择臂架的典型姿态的信号。

所述方法还可以包括：接收指示收回臂节以及相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及在接收到所述指示收回臂节的信号的情况下：根据所述典型姿态确定相邻臂节之间的当前夹角；判断所述当前夹角是否小于所述临界夹角；在所述当前夹角小于所述临界夹角的情况下，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角，并之后进行臂节收回；以及在所述当前夹角大于或等于所述临界夹角的情况下，直接进行臂架收回；其中，按照以下进行臂架收回：同时收回除第一臂节之外的其他臂节；将臂架回转至初始位置；以及收回所述第一臂节。

由此，通过本发明提供的臂架智能控制装置、系统、方法和工程机械，机手可以只通过选择臂架的某一典型姿态，臂架就可以自动展开到该姿态，无需人工干预，大大减少了机手的工作量，降低了对机手的操作水平和经验的要求，提高了工作效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种臂架智能控制装置，该臂架包括相互连接的多节臂节，其特征在于，所述装置包括：

接收器，用于接收每节臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标和目标坐标；

控制器，与所述接收器连接，用于根据所述臂架末端的当前坐标和目标坐标，确定预期的所述臂架末端的坐标变化量；根据所述预期的坐标变化量、所述每节臂节的当前倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量；以及根据所述倾角变化量调整相应臂节。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接收器还用于接收指示相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及

所述控制器还用于在根据所述倾角变化量调整相应臂节之前，根据所述每节臂节的当前倾角计算相邻臂节之间的当前夹角，并在所述当前夹角小于所述临界夹角的情况下，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相邻臂节之间的所述临界夹角使得所述相邻臂节之间满足以下条件：前一臂节的末端距离水平面的高度大于后一臂节的臂节长度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接收器还用于接收指示收回臂节以及相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及

所述控制器还用于在接收到所述指示收回臂节的信号的情况下：

根据所述每节臂节的当前倾角确定相邻臂节之间的当前夹角；

判断所述当前夹角是否小于所述临界夹角；

在所述当前夹角小于所述临界夹角的情况下，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角，并之后进行臂节收回。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，按照以下方式进行臂架收回：

同时收回除第一臂节之外的其他臂节；

将臂架回转至初始位置；以及

收回所述第一臂节。

6.一种臂架智能控制系统，其特征在于，该系统包括：

输入装置，用于输入臂架末端的目标坐标；

检测装置，用于检测每节臂节的当前倾角和臂架末端的当前坐标；以及

根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的装置，与所述输入装置和所述检测装置连接。

7.一种包括权利要求6所述的系统的工程机械。

8.一种臂架智能控制方法，该臂架包括相互连接的多节臂节，其特征在于，所述方法包括：

接收每节臂节的当前倾角、臂架末端的当前坐标和目标坐标；

根据所述臂架末端的当前坐标和目标坐标，确定预期的所述臂架末端的坐标变化量；

根据所述预期的坐标变化量、所述每节臂节的当前倾角、预设的倾角改变次序、以及各倾角每次改变的最大允许值，计算需要被调整的臂节的倾角变化量；以及

根据所述倾角变化量调整相应臂节。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收指示相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；以及

在根据所述倾角变化量调整相应臂节之前，根据所述每节臂节的当前倾角计算相邻臂节之间的当前夹角，并在所述当前夹角小于所述临界夹角的情况下，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述相邻臂节之间的所述临界夹角使得所述相邻臂节之间满足以下条件：前一臂节的末端距离水平面的高度大于后一臂节的臂节长度。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收指示收回臂节以及相邻臂节之间不发生干涉的临界夹角的信号；

在接收到所述指示收回臂节的信号的情况下：

根据所述每节臂节的当前倾角确定相邻臂节之间的当前夹角；

判断所述当前夹角是否小于所述临界夹角；

在所述当前夹角小于所述临界夹角的情况下，调整臂节使得相邻臂节之间的夹角大于或等于所述临界夹角，并之后进行臂节收回。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，按照以下方式进行臂架收回：

同时收回除第一臂节之外的其他臂节；

将臂架回转至初始位置；以及

收回所述第一臂节。