CN105353776B - 一种臂架的控制系统、方法、装置及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种臂架的控制系统、方法、装置及一种工程机械。为了提高臂架调节的操作效率，本发明提供了一种臂架的控制系统，该臂架的控制系统，包括：臂架检测装置，用于检测臂架的当前回转角和当前姿态；定位检测装置，用于检测臂架根部回转中心的位置信息和目标位置信息；启动装置，用于发送启动所述臂架动作的第一启动命令；控制装置，与所述臂架检测装置、定位检测装置和启动装置信号连接，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

Description

一种臂架的控制系统、方法、装置及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种臂架的控制系统、方法、装置及一种工程机械。

背景技术

臂架类工程机械在施工前需将臂架末端伸展至指定的施工位置，臂架末端移动方向的控制完全由操作手经验以及操作手对施工位置的观察进行控制，对于多节臂节铰接成的臂架(例如混凝土泵车的臂架)而言，操作手需要控制每节臂节，而每节臂架的操作相互不关联，其臂架末端的移动方向完全由操作手的经验把握。如果操作手经验不足，不能准确把握臂架末端的移动方向，则需要对多节臂节进行多次调整，进而导致施工效率较低。

鉴于上述问题，现有技术中逐步发展了一键展臂技术，传统的一键展臂技术是将臂架直接展开至某一常用的臂架姿态，一键展臂技术由于其简单高效，已广泛应用于臂架类工程机械之中。但一键展开至常用的臂架姿态这一技术的使用率低，使其实用性不高，对于不同的施工工况，特别是施工工况复杂时，常用的臂架姿态并不能保证复杂的工况可以使用，因此还经常需要操作手对施工位置进行观察来对臂架根部回转中心以及每节臂节进行调整，由于操作手对回转中心以及每节臂节进行手动操作，因此，使得臂架调节的操作效率较低，影响工程的施工进度。

发明内容

本发明实施例提供了一种臂架的控制系统、方法、装置及一种工程机械，用以提高臂架调节的操作效率，进而提高工程的施工进度。

本发明实施例首先提供一种臂架的控制系统，所述控制系统包括：

臂架检测装置，用于检测臂架的当前回转角和当前姿态；

定位检测装置，用于检测臂架根部回转中心的位置信息和目标位置信息；

启动装置，用于发送启动所述臂架动作的第一启动命令；

控制装置，与所述臂架检测装置、定位检测装置和启动装置信号连接，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

在本发明技术方案中，针对不同的施工工况，通过定位检测装置对臂架根部回转中心以及目标位置(例如施工区域)进行定位，根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹，最终输出第一运行控制信号，使得臂架末端运行至目标位置。操作手在地面上通过启动装置对臂架进行智能化控制，控制装置能够合理规划臂架的运行路线，取代了操作手根据经验对臂架根部回转中心以及每节臂节进行调整，大大提高了施工效率，进而提高了施工进度，另外，控制装置规划的臂架的运行轨迹，相对于操作手手动调节，可以提高臂架操作的安全性。

所述定位检测装置的类型可以有多种，只要可以实现检测臂架根部回转中心和目标位置的位置关系即可，优选的，所述定位检测装置包括：

位于包括所述臂架的工程机械的设定位置上的基准GPS终端，用于获得设定三维坐标系下臂架根部回转中心的位置坐标；

位于目标位置的移动GPS终端，用于获得所述设定三维坐标系下目标位置的位置坐标。

采用GPS技术，可以在同一个三维坐标系下得到臂架根部回转中心和目标位置的坐标，进而精确确定臂架根部回转中心和目标位置的位置关系。定位技术不限定于使用GPS，其他定位坐标的技术如超声波等也可以。

对于不同的施工工况，如隧道、高楼、基坑等，可能具有障碍物，优选的，所述启动装置，还用于发送启动所述臂架动作的第二启动命令，所述控制系统还包括：

障碍物范围确定装置，用于检测障碍物的位置信息；

所述控制装置，还与所述障碍物范围确定装置信号连接，进一步用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；及当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

采用障碍物范围确定装置检测障碍物，控制装置根据障碍物的位置及臂架的运行轨迹确定出臂架的安全运行轨迹，可以有效提高臂架在回转或展开时的安全性。

优选的，所述臂架包括多节臂节，所述臂架检测装置包括：

检测当前回转角的回转编码器；以及，

位于每节臂节上的倾角传感器；或，位于每节臂节的油缸内的位移传感器。

本发明的技术方案特别适合于有多节臂节的臂架，例如混凝土泵车的臂架，回转角的检测可以采用设置于回转平台上的回转编码器，臂架的姿态可以采用倾角传感器或位移传感器来确定。

本发明实施例还提供一种工程机械，包括上述任一种臂架的控制系统。

具有臂架的工程机械如果采用上述任一种臂架的控制系统，在对臂架进行操作时，由于臂架可以根据控制装置确定的运行轨迹运行，实现智能化控制，因此可以大大提高施工效率，进而提高施工进度。工程机械可以为混凝土泵车。

本发明实施例还提供一种臂架的控制方法，包括：

接收臂架的当前回转角和当前姿态，及接收臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

在本发明的臂架的控制方法中，由于可以随时获得臂架的当前回转角和当前姿态，以及臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息，因此，可以得到臂架末端从当前位置到目标位置的臂架的运行轨迹，当臂架按照该运行轨迹运行结束后，臂架末端运行至目标位置，完全采用智能化控制，大大提高了工作效率。

优选的，所述臂架包括多节臂节，所述臂架的运行轨迹包括：

臂架根部回转中心回转至目标回转角，每节臂节展开至目标角度以及多节臂节的运行顺序。

优选的，多节臂节的运行顺序具体包括：

首节臂节启动展开，直至首节臂节与回转中心的夹角为第一目标角度θ₁；

当满足L₁sinθ₁₁≥L₂时，第二臂节启动展开，直至第二臂节与首节臂节的夹角为第二目标角度θ₂，其中，L₁为首节臂节的长度，L₂为第二臂节的长度，θ₁₁为实时检测的首节臂节与回转中心的夹角；

当满足L₂sin(θ₂₁-θ₁₁)≥L₃时，第三臂节启动展开，直至第三臂节与第二臂节的夹角为第三目标角度θ₃，其中，L₃为第三臂节的长度，θ₂₁为实时检测的第二臂节与首节臂节的夹角；

当满足L₃sin(θ₃₂-θ₂₁)≥L₄时，第四臂节启动展开，直至第四臂节与第三臂节的夹角为第四目标角度θ₄，其中，L₄为第四臂节的长度，θ₃₂为实时检测的第三臂节与第二臂节的夹角；

以此类推，直至各节臂节均展开至目标角度。

在该实施例中，限定了多节臂节的运行顺序，以及限定了每节臂节的启停条件，该启停条件是考虑臂架结构形式和臂架干涉点而设计的，因此，在提高臂架运行效率的同时，也提高了臂架运行的安全性。

优选的，所述的控制方法，还包括：

接收障碍物的位置信息；

根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种臂架的控制装置，包括：

接收模块，用于接收臂架的当前回转角和当前姿态，及获取臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

确定模块，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

动作模块，用于当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

优选的，所述接收模块，还用于接收障碍物的位置信息；

所述确定模块，还用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

所述启动模块，还用于当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的臂架的控制系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的臂架的控制系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的臂架的控制方法的流程示意图；

图4为本发明臂架位置坐标的原理图；

图5为本发明另一实施例提供的臂架的控制方法的流程示意图；

图6为本发明一实施例提供的臂架的控制装置的结构示意图。

附图标记：

1-臂架检测装置 2-定位检测装置 3-启动装置

4-控制装置 5-障碍物范围确定装置 6-臂架

41-接收模块 42-确定模块 43-动作模块

具体实施方式

为了提高臂架调节的操作效率，本发明实施例提供了一种臂架的控制系统、方法、装置及一种工程机械。在该技术方案中，通过定位检测装置对臂架根部回转中心以及目标位置(例如施工区域)进行定位，根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹，最终输出第一运行控制信号，使得臂架末端运行至目标位置。操作手在地面上通过启动装置对臂架进行智能化控制，控制装置能够合理规划臂架的运行路线，取代了操作手根据经验对臂架根部回转中心以及每节臂节进行调整，大大提高了施工效率，进而提高了施工进度。下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。

本发明实施例首先提供一种臂架的控制系统，如图1所示，图1为本发明一实施例提供的臂架的控制系统的结构示意图，所述控制系统包括：

臂架检测装置1，用于检测臂架的当前回转角和当前姿态；

定位检测装置2，用于检测臂架根部回转中心的位置信息和目标位置信息；

启动装置3，用于发送启动所述臂架动作的第一启动命令；

控制装置4，与臂架检测装置1、定位检测装置2和启动装置3信号连接，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架6根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。臂架可以通过臂架的执行机构来完成按照运行轨迹运行，臂架的执行机构包括驱动臂架回转的与臂架根部连接的转台，以及驱动臂架展开的设置于每节臂节内的伸缩油缸。

在本发明技术方案中，针对不同的施工工况，通过定位检测装置2对臂架根部回转中心以及目标位置(例如施工区域)进行定位，根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹，最终输出第一运行控制信号，使得臂架末端运行至目标位置。操作手在地面上通过启动装置3对臂架6进行智能化控制，控制装置4能够合理规划臂架的运行路线，取代了操作手根据经验对臂架根部回转中心以及每节臂节进行调整，大大提高了施工效率，进而提高了施工进度，另外，控制装置4规划的臂架的运行轨迹，相对于操作手手动调节，可以提高臂架操作的安全性。

在本申请中，臂架姿态仅为臂架展开成的形态，不包括臂架的回转角。

在本发明臂架的控制系统中，臂架检测装置1可以实时检测臂架的姿态和回转角的信息，以用于获取臂架末端的位置；定位检测装置2用于获得臂架根部回转中心和目标位置的位置信息，目的是得到臂架根部回转中心和目标位置的位置关系；启动装置3应具备一个开关，操作手只需打开该开关就可启动自动展臂功能，由于启动装置3可随操作手达到目标位置，因此启动装置3可与定位检测装置2中用于检测目标位置信息的装置集成于一体。启动装置3可以设置于遥控器中，操作手可以手持启动装置3，当需要更换施工位置时，操作手开启启动装置3，则控制装置4控制臂架按照计算出的运行轨迹进行动作，直至臂架末端运行至目标位置，实现了完全一键智能化操作，避免了操作手多次调节臂架或回转角，大大提高了施工效率。

控制装置4的具体类型不限，例如可以为可编程控制器、个人计算机等。控制装置4可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，本发明并不限定。

现有技术中还具有一种通过人机界面预先设定臂架目标位置参数，将臂架末端迅速调整到工作点位置，但是该方法虽然可以提高一键展臂工作效率，但需预先输入参数，操作手对参数无法准确把握，且耽误施工时间，而本发明中采用了定位检测装置2，可以直接获取到目标位置的位置信息，无需对输入参数，提高了臂架展开的准确度，也大大提高了工作效率。

所述定位检测装置的类型可以有多种，只要可以实现检测臂架根部回转中心和目标位置的位置关系即可，优选的，所述定位检测装置包括：

位于包括所述臂架的工程机械的设定位置上的基准GPS终端，用于获得设定三维坐标系下臂架根部回转中心的位置坐标；

位于目标位置的移动GPS终端，用于获得所述设定三维坐标系下目标位置的位置坐标。

采用GPS技术，可以在同一个设定三维坐标系下得到臂架根部回转中心和目标位置的坐标，进而精确确定臂架根部回转中心和目标位置的位置关系。定位检测装置使用GPS系统，移动GPS终端可安装在遥控器内或者作为一个独立的装置，基准GPS终端可置于臂架根部回转中心或是已知固定偏差的安装点，如驾驶室内。优选的，设定三维坐标系的零点位置优选设置为臂架根部回转中心，则目标位置和臂架根部回转中心的相对位置关系就可以为目标位置的坐标与零点位置的相对关系，大大简化了计算。基准GPS终端包括基准GPS发射器和基准GPS接收器，同理，移动GPS终端包括移动GPS发射器和移动GPS接收器。目标位置根据施工位置的不同而不同，移动GPS终端设置于目标位置处，用于检测目标位置处的坐标。移动GPS终端可以设置于混凝土泵车的遥控器发射机中，启动装置也可以设置于遥控器发射机中，操作手可以手持遥控器发射机走动至目标位置，方便同时进行对目标位置定位与自动展臂的启动操作。

定位技术不限定于使用GPS，其他定位坐标的技术如超声波等也可以。

定位检测装置2的具体类型不限，优选采用差分GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统，简称GPS)定位装置(通过在固定测站和流动测站上进行同步观测，利用在固定测站上所测得GPS定位误差数据改正流动测站上定位结果的卫星定位系统)或北斗定位装置(由中国自主研制和建立的用于导航和定位的卫星系统)，由于其具有全球全天候定位、定位精度高、观测时间短、测站间无需通视等优点，能够提高测量精度，建立更为精确的坐标定位，进而有效地提高智能化控制的精度。采用差分GPS技术时，定位检测装置中的移动GPS接收器对卫星组的观测获得目标位置的初始位置参数，并获取基准GPS接收器传送的载波相位信息，根据所述载波相位信息和初始位置参数获得目标位置的位置坐标。

对于不同的施工工况，如隧道、高楼、基坑等，可能具有障碍物，优选的，如图2所示，图2为本发明另一实施例提供的臂架的控制系统的结构示意图，所述启动装置3，还用于发送启动所述臂架动作的第二启动命令，所述控制系统还包括：

障碍物范围确定装置5，用于检测障碍物的位置信息；

控制装置4，还与障碍物范围确定装置5信号连接，进一步用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；及当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

在常规的施工现场如桥梁、隧道、巷道等，由于施工位置的特殊性，一键展臂过程中可能与周围物体碰撞，采用障碍物范围确定装置5检测障碍物，控制装置4根据障碍物的位置及臂架的运行轨迹确定出臂架的安全运行轨迹，可以有效提高臂架在回转或展开时的安全性。障碍物范围确定装置5检测障碍物的方法，具体可以采用多点进行定位，划定出障碍物的外围区域，只要臂架回转或伸展时避开障碍物的外围区域即可。障碍物范围确定装置5可以用移动GPS终端代替，即移动GPS终端既检测目标位置，也检测障碍物的外围区域，这样移动GPS终端可以起到障碍物范围确定装置的作用，节省了设备的成本。

优选的，所述臂架包括多节臂节，所述臂架检测装置1包括：

检测当前回转角的回转编码器；以及，

位于每节臂节上的倾角传感器；或，位于每节臂节的油缸内的位移传感器。

本发明的技术方案特别适合于有多节臂节的臂架，例如混凝土泵车的臂架，回转角的检测可以采用设置于回转平台上的回转编码器，臂架的姿态可以采用倾角传感器或位移传感器来确定。位于每节臂节上的倾角传感器用于检测该臂节的倾角，根据相邻两节臂节的倾角计算出相邻两节臂节之间的夹角，其中，首节臂节上的倾角传感器用于检测首节臂节与回转中心的倾角，位移传感器用于检测每节臂节的油缸行程，通过油缸行程及臂架铰点结构参数可以得出相邻两节臂节之间的夹角。因此，通过每节臂节的倾角或每节臂节的油缸行程即可确定臂架的姿态，由于臂架的姿态可以确定，因此可以得到臂架末端的位置。当然，除了采用倾角传感器和位移传感器外还可以采用其它任何形式的可以测量臂架角度的传感器。

本发明实施例还提供一种工程机械，包括上述任一种臂架的控制系统。

具有臂架的工程机械如果采用上述任一种臂架的控制系统，在对臂架进行操作时，由于臂架可以根据控制装置确定的运行轨迹运行，实现智能化控制，因此可以大大提高施工效率，进而提高施工进度。工程机械可以为混凝土泵车、布料机、登高消防车、汽车起重机等。

本发明实施例还提供一种臂架的控制方法，如图3所示，图3为本发明一实施例提供的臂架的控制方法的流程示意图，所述控制方法包括：

步骤101、接收臂架的当前回转角和当前姿态，及接收臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

步骤102、根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

步骤103、当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

在本发明的臂架的控制方法中，由于可以随时获得臂架的当前回转角和当前姿态，以及臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息，因此，可以得到臂架末端从当前位置到目标位置的臂架的运行轨迹，当臂架按照该运行轨迹运行结束后，臂架末端运行至目标位置，本发明的技术方案完全采用智能化控制，大大提高了工作效率。

优选的，所述臂架包括多节臂节，所述臂架的运行轨迹包括：

臂架根部回转中心回转至目标回转角，每节臂节展开至目标角度以及多节臂节的运行顺序。

优选的，多节臂节的运行顺序具体包括：

首节臂节启动展开，直至首节臂节与回转中心的夹角为第一目标角度θ₁；

当满足L₁sinθ₁₁≥L₂时，第二臂节启动展开，直至第二臂节与首节臂节的夹角为第二目标角度θ₂，其中，L₁为首节臂节的长度，L₂为第二臂节的长度，θ₁₁为实时检测的首节臂节与回转中心的夹角；

当满足L₂sin(θ₂₁-θ₁₁)≥L₃时，第三臂节启动展开，直至第三臂节与第二臂节的夹角为第三目标角度θ₃，其中，L₃为第三臂节的长度，θ₂₁为实时检测的第二臂节与首节臂节的夹角；

当满足L₃sin(θ₃₂-θ₂₁)≥L₄时，第四臂节启动展开，直至第四臂节与第三臂节的夹角为第四目标角度θ₄，其中，L₄为第四臂节的长度，θ₃₂为实时检测的第三臂节与第二臂节的夹角；

以此类推，直至各节节臂均展开至目标角度。

在该实施例中，限定了多节臂节的运行顺序，以及限定了每节臂节的启停条件，该启停条件是考虑臂架结构形式和臂架干涉点而设计的，因此，在提高臂架运行效率的同时，也提高了臂架运行的安全性。

图4为本发明臂架位置坐标的原理图，以图4所示的五节臂节的臂架为例来说明本发明的技术方案的计算原理，其中每节臂节的长度是固定的且是已知的，第一节臂节(即首节臂节，首节臂节与回转中心铰接)的长度为L₁，第二节臂节的长度为L₂，第三节臂节的长度为L₃，第四节臂节的长度为L₄，第五节臂节(即末节臂节)的长度为L₅。

首先，建立一个三维坐标系，该三维坐标系可以采用空间任一点为坐标原点，在该实施例中采用优选方案中以臂架根部回转中心为坐标原点，通过每节臂节上的倾角传感器检测的每节臂节的倾角(或每节臂节的油缸的行程)，以及每节臂节的固定长度可以得到臂架中每节臂节末端的端点坐标(即相邻两节臂节的铰点坐标)，在臂架处于初始状态时，首节臂节至末节臂节的当前倾角分别为θ₁₀、θ₂₀、θ₃₀、θ₄₀和θ₅₀，首节臂节的末端P₁、第二节臂节的末端P₂、第三节臂节的末端P₃、第四节臂节的末端P₄和末节臂节的末端P₅的当前端点坐标分别为(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)、(X4,Y4,Z4)和(X5,Y5,Z5)，通过回转编码器检测当前回转角为α。

其次，根据定位检测装置检测的位置信息以及该三维坐标系得到目标位置的坐标，以图4中A点作为目标位置为例，移动GPS终端和基准GPS终端分别将位置信息输入至控制装置中，确定目标位置在三维坐标系中的坐标位置，得到A点所在位置坐标(Xa,Ya,Za)；

再次，根据A点的坐标(即末节臂节的末端的坐标)和原点通过三角函数关系确定回转中心的回转角以及每节臂节的目的倾角，如图4所示的目标回转角为β，从首节臂节到末节臂节的目标夹角分别为θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ₅；控制装置根据臂架的当前回转角、当前姿态以及目标回转角和目标姿态，预算出臂架的动作顺序，并输出控制量启动臂架开始运行。在此，综合考虑臂架结构形式和臂架干涉点确定各臂节展开顺序，优选的依次从首节臂节至末节臂节的顺序展开，根据臂架的目标姿态，再按运动学规划推导，结合考虑由液压因素造成的各臂节不同运动速度，得到各臂节的启停条件：首节臂节一直打开到第一目标角度θ₁，比如θ₁＝80°；当满足L₁sinθ₁₁≥L₂启动第二臂节展开，直至达到第二目标角度θ₂，比如θ₂＝160°，θ₁₁为实时检测的首节臂节与回转中心的夹角；当满足L₂sin(θ₂₁-θ₁₁)≥L₃时启动第三臂节展开，直至第三目标角度θ₃，比如θ₃＝150°，其中，θ₂₁为实时检测的第二臂节与首节臂节的夹角，在该启停条件中，也可以选择满足当满足L₃sin(θ₃₂-θ₂₁)≥L₄时，第四臂节启动展开，直至第四臂节与第三臂节的夹角为第四目标角度θ₄，其中，θ₃₂为实时检测的第三臂节与第二臂节的夹角；以此类推其余臂节依次启停，当各个臂节按照上述顺序达到目标角度后，目标回转角可以在上述臂架进行调整时在不干涉的条件下进行调整，使得臂架达到目标回转角及目标姿态，使得末节臂节的末端运行至目标位置。

优选的，所述的控制方法，还包括：

接收障碍物的位置信息；

根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

如图5所示，图5为本发明另一实施例提供的臂架的控制方法的流程示意图，本发明另一实施例的臂架的控制方法如下：

步骤201、接收臂架的当前回转角和当前姿态，及接收臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

步骤202、根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

步骤203、当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行；

步骤204、判断是否接收到障碍物范围确定装置发出的障碍物的位置信息，如果是，执行步骤205，否则，返回步骤203；

步骤205、根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

步骤206、当接收到第二启动命令后输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

当接收到障碍物范围确定装置所发出的障碍物的位置信息时，设定臂架运行的安全区域，进一步结合臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹，从而进一步有效地提高臂架运行的安全性。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种臂架的控制装置，如图6所示，图6为本发明一实施例提供的臂架的控制装置的结构示意图，所述控制装置包括：

接收模块41，用于接收臂架的当前回转角和当前姿态，及获取臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

确定模块42，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

动作模块43，用于当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

请继续参照图6所示，优选的，接收模块41，还用于接收障碍物位置信息；

确定模块42，还用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

动作模块43，还用于当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

在上述实施例中，为了保证臂架末端的安全与操作手的安全，最终臂架的末端位置可设置在施工区域安全范围边界附近。

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 (11)

1.一种臂架的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

臂架检测装置，用于检测臂架的当前回转角和当前姿态；

定位检测装置，用于检测臂架根部回转中心的位置信息和目标位置信息；

启动装置，用于发送启动所述臂架动作的第一启动命令；

控制装置，与所述臂架检测装置、定位检测装置和启动装置信号连接，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述定位检测装置包括：

位于包括所述臂架的工程机械的设定位置上的基准GPS终端，用于获得设定三维坐标系下臂架根部回转中心的位置坐标；

位于目标位置的移动GPS终端，用于获得所述设定三维坐标系下目标位置的位置坐标。

3.如权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述启动装置，还用于发送启动所述臂架动作的第二启动命令，所述控制系统还包括：

障碍物范围确定装置，用于检测障碍物的位置信息；

所述控制装置，还与所述障碍物范围确定装置信号连接，进一步用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；及当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述臂架包括多节臂节，所述臂架检测装置包括：

检测当前回转角的回转编码器；以及，

位于每节臂节上的倾角传感器；或，位于每节臂节的油缸内的位移传感器。

5.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的臂架的控制系统。

6.一种臂架的控制方法，其特征在于，包括：

接收臂架的当前回转角和当前姿态，及接收臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述臂架包括多节臂节，所述臂架的运行轨迹包括：

臂架根部回转中心回转至目标回转角，每节臂节展开至目标角度以及多节臂节的运行顺序。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，多节臂节的运行顺序具体包括：

首节臂节启动展开，直至首节臂节与回转中心的夹角为第一目标角度θ₁；

当满足L₁sinθ₁₁≥L₂时，第二臂节启动展开，直至第二臂节与首节臂节的夹角为第二目标角度θ₂，其中，L₁为首节臂节的长度，L₂为第二臂节的长度，θ₁₁为实时检测的首节臂节与回转中心的夹角；

当满足L₂sin(θ₂₁-θ₁₁)≥L₃时，第三臂节启动展开，直至第三臂节与第二臂节的夹角为第三目标角度θ₃，其中，L₃为第三臂节的长度，θ₂₁为实时检测的第二臂节与首节臂节的夹角；

当满足L₃sin(θ₃₂-θ₂₁)≥L₄时，第四臂节启动展开，直至第四臂节与第三臂节的夹角为第四目标角度θ₄，其中，L₄为第四臂节的长度，θ₃₂为实时检测的第三臂节与第二臂节的夹角；

以此类推，直至各节臂节均展开至目标角度。

9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

接收障碍物的位置信息；

根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

10.一种臂架的控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收臂架的当前回转角和当前姿态，及接收臂架根部回转中心的位置信息与目标位置信息；

确定模块，用于根据当前回转角、当前姿态、臂架根部回转中心的位置与目标位置确定臂架的运行轨迹；

动作模块，用于当接收到第一启动命令后输出臂架第一运行控制信号，控制臂架根据所述运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。

11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述接收模块，还用于接收障碍物的位置信息；

所述确定模块，还用于根据障碍物的位置和臂架的运行轨迹确定使臂架避开障碍物运行的安全运行轨迹；

所述动作模块，还用于当接收到第二启动命令时输出臂架第二运行控制信号，控制臂架按照所述安全运行轨迹运行至目标回转角和目标姿态，使臂架末端运行至目标位置。