CN105625956B - 机械臂及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂及其控制方法，属于石油机械领域。该机械臂包括：机械臂总成、单油路控制阀、双油路控制阀和控制器，其中，机械臂总成包括：伺服缸和位移传感器，伺服缸上设置有伺服缸前油路和伺服缸后油路，伺服缸与推拉机械手连接；伺服缸前油路与伺服缸后油路分别连接液压油箱，单油路控制阀设置于伺服缸后油路上，双油路控制阀设置于伺服缸前油路与伺服缸后油路上；控制器分别与位移传感器和单油路控制阀连接。本发明解决了在油、水井口进行起下油管的相关操作时，操作过程复杂，操作安全性较低的问题，实现了简化操作过程，提高操作安全性的效果，本发明用于油、水井起下油管。

Description

机械臂及其控制方法

技术领域

本发明涉及石油机械领域，特别涉及一种机械臂及其控制方法。

背景技术

修井作业是油田开发过程中保持油、水井正常生产的重要手段。在日常油、水井修井作业中，需要经常将油管起出或者放入，离不开大量的起下油管操作。

现有技术中，在修井作业现场起下油管时，需要至少2名操作人员在井口进行作业，操作人员需站立在井口旁边，完成起下油管的相关操作。在需要摘挂吊环时，操作人员使用双手将修井机上的两个吊环挂在吊卡上；当需要推拉油管时，操作人员借助手臂的力量将需要起出或下入的油管推至油管枕外或从油管枕外接收油管并拉送到井内油管中心等所需位置，以便于后续的起下油管操作。

在进行作业时，需要操作人员将油管推拉至该预设位置，由于是人工操作，容易出现油管无法有效准确到达预设位置的情况，有时需要反复操作数次才能放好；此外，油管的推拉需要操作人员的配合，如果操作人员稍有疏忽，或者配合稍有失误，比较容易导致操作人员的磕、碰、伤、残问题发生。因此，操作过程复杂，操作安全性较低。

发明内容

为了解决在油、水井口进行起下油管的相关操作时，操作过程复杂，操作安全性较低的问题，本发明提供了一种机械臂及其控制方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种机械臂，包括：

机械臂总成、单油路控制阀、双油路控制阀和控制器，

所述机械臂总成包括：伺服缸和位移传感器，所述伺服缸上设置有伺服缸前油路和伺服缸后油路，所述伺服缸与推拉机械手连接，所述伺服缸前油路到井口的距离大于所述伺服缸后油路到井口的距离；

所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路分别连接液压油箱，所述单油路控制阀设置于所述伺服缸后油路上，用于控制所述伺服缸后油路的导通和截止，所述双油路控制阀设置于所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路上，用于通过分别控制所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路的导通和截止来调整油路方向，使所述机械臂的位置得到调整；

所述控制器分别与所述位移传感器和所述单油路控制阀连接，所述控制器用于根据所述位移传感器检测的位置信息判断所述机械臂当前的位置与预设位置是否相同，在所述机械臂当前的位置与所述预设位置相同时，指示所述单油路控制阀控制所述伺服缸后油路关断，使所述机械臂停止运动。

可选的，所述机械臂总成还包括：机械臂外套、外套支撑板、机械臂本体、臂腔定位板、臂头连接螺孔和外套连接板，

其中，所述位移传感器、所述外套支撑板、所述伺服缸沿所述机械臂外套的长度方向依次排布在所述机械臂外套的内腔中；

所述外套支撑板将所述机械臂外套的内腔隔为两部分，所述两部分中位于所述外套支撑板的一侧的部分设置有所述位移传感器，位于所述外套支撑板的另一侧的部分设置有所述伺服缸，且所述外套支撑板的另一侧连接所述伺服缸的尾部，所述伺服缸头部设置有活塞杆；

所述机械臂本体套接在所述伺服缸上，所述机械臂本体的内腔上设置有所述臂腔定位板，所述活塞杆与所述臂腔定位板连接，所述机械臂本体能够在所述活塞杆的带动下沿所述机械臂外套的长度方向在所述机械臂外套的内腔及所述内腔之外往复移动，所述机械臂本体沿所述机械臂外套的长度方向的一端位于所述内腔之内，所述另一端设置有用于外连推拉机械手的臂头连接螺孔；

所述机械臂外套另一端还设置有置放所述推拉机械手的矩形凹槽，所述机械臂外套垂直于所述机械臂外套高度方向的底面设置有所述外套连接板，所述外套连接板用于外连固定支撑座。

可选的，所述机械臂总成还包括：定位螺母，

所述活塞杆通过所述定位螺母与所述臂腔定位板固定连接；

所述机械臂外套上及所述外套支撑板上均设置有供所述伺服缸前油路、所述伺服缸后油路和所述位移传感器的导线进出的孔。

可选的，所述机械臂外套为长方体。

可选的，所述机械臂还包括：电源，所述电源为直流电源，所述电源提供的直流电压小于或等于36伏。

可选的，双油路控制阀能够脚踏操作或手动操作。

可选的，所述机械臂还包括：

定位开关盒，所述定位开关盒包括：控制开关和定位开关；

所述定位开关盒与所述控制器连接，所述控制开关用于控制所述控制器的开启或关闭，所述定位开关用于通过所述控制器控制所述位移传感器的开启或关闭。

可选的，所述机械臂还包括：

双路阀传感器，所述双路阀传感器用于感知所述双油路控制阀的操作动作，并向所述控制器发送所述双油路控制阀的操作动作对应的信号。

另一方面，提供一种机械臂控制方法，包括：

位移传感器检测机械臂当前的位置；

所述位移传感器向控制器发送第一位置信息，所述第一位置信息指示所述机械臂当前的位置；

所述控制器根据所述第一位置信息判断所述机械臂当前的位置与预设位置是否相同；

如果所述机械臂当前的位置与所述预设位置相同，则所述控制器指示单油路控制阀控制伺服缸后油路关断，使所述机械臂停止运动；

如果所述机械臂当前的位置与所述预设位置不同，则通过控制双油路控制阀调整油路方向，使得所述机械臂的位置调整至所述预设位置。

可选的，所述方法还包括：

定位开关盒中的定位开关向所述控制器发送定位关闭信号；

通过控制所述双油路控制阀调整油路方向，使得所述机械臂的位置调整；

所述定位开关向所述控制器发送定位开启信号；

位移传感器检测调整后的机械臂的位置；

所述位移传感器向所述控制器发送第二位置信息，所述第二位置信息指示所述调整后的机械臂的位置；

所述控制器将所述调整后的机械臂的位置确定为预设位置。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供了一种机械臂及其控制方法，由于该机械臂设置了控制器与位移传感器，控制器能够根据位移传感器所采集的位置信息中的当前位置，判断当前位置与预设位置是否相同，在当前位置与预设位置相同时，控制机械臂的供油，使得机械臂在预设位置停止运动，又由于安装了臂头连接螺孔，可以完成对推拉机械手的定位安装。因此，机械臂可以在进行起下油管作业时，控制推拉机械手完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，简化了操作过程，提高了操作的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种起下油管系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种机械臂的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种机械臂的局部结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种机械臂总成的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种机械臂的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种机械臂的控制方法的方法流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种机械臂的控制方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的机械臂应用于起下油管系统，如图1所示，该起下油管系统包括：电控液压站101、支撑座102、机械臂103、推拉机械手104、油管吊卡105、吊环106、油管钳107、油管钳就位装置108、油管钳远程控制装置109和油管卡盘110。

其中，该电控液压站101分别与油管吊卡105、油管钳就位装置108和油管举升机20连接，用于为油管吊卡105、油管钳就位装置108和油管举升机20提供压力能。具体的，该电控液压站101是一种液压装置，能够将通电后的电机的机械能转化为液压油的压力能。示例的，支撑座102用于支撑机械臂103，将该机械臂103进行支撑固定，具体的，该机械臂103的纵向轴截面、井内油管30的轴线和油管滑道50处于同一个纵平面上，其中，该机械臂103的纵向轴截面为沿该机械臂103的轴在竖直方向即图1中x方向上的截面，该纵平面为与竖直方向即图1中x方向相平行的平面。需要说明的是，该推拉机械手104安装在机械臂103的靠近井口的一端，具体的，该推拉机械手104可以通过固定螺栓固定安装在该机械臂103的一端。示例的，该推拉机械手104能够在机械臂103的控制下沿机械臂103的长度方向y往复移动，并能够在机械臂103移动至预设位置时有效地抓住油管30，进行相关的起下油管30操作。

需要说明的是，该油管吊卡105悬挂于吊环106上，示例的，该吊环106可以为两个单臂吊环或者双臂吊环，该油管吊卡105能够在吊环106的带动下移动，且油管吊卡105能够锁紧油管30，将油管30上提与下放。油管钳就位装置108的一端可以固定安装在修井机井架60上，且该油管钳就位装置108的另一端设置有油管钳107，该油管钳107能够完成对油管30的上扣与卸扣。其中，该油管钳远程控制装置108用于控制油管钳107的就位与回位，还用于远程控制油管钳107对油管30进行上扣与卸扣。示例的，该油管卡盘110可以安装在井口四通(图1中未示出)及防喷器40的上方，用于卡紧或松开油管30，需要说明的是，该防喷器40是一种防止井喷的安全密封井口装置，它能够在修井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生。

本发明实施例提供了一种机械臂00，需要说明的是，该机械臂00为图1中的机械臂103，如图2所示，该机械臂00可以包括：机械臂总成001、单油路控制阀002、双油路控制阀003和控制器004，示例的，该控制器004可以为可编程逻辑控制器(英文：ProgrammableLogic Controller；简称：PLC)，该可编程逻辑控制器能够通过数字或模拟的方式控制机械或生产过程。

如图3所示，图3为该机械臂00的局部示意图，其中，机械臂总成001可以包括：伺服缸0011和位移传感器0012，伺服缸0011上设置有伺服缸前油路a和伺服缸后油路b，伺服缸0011与推拉机械手(图3中未示出)连接，该推拉机械手安装于该机械臂总成001的一端，随着该伺服缸0011的运动，带动该推拉机械手运动至预设位置，完成相关的操作。需要说明的是，伺服缸前油路a到井口的距离大于伺服缸后油路b到井口的距离。位移传感器0012能够采集该机械臂00的位置信息，并为该控制器005提供该机械臂00的位置信息。

具体的，在图3中，伺服缸前油路a与伺服缸后油路b分别连接液压油箱c，且图2中的单油路控制阀002设置于伺服缸后油路b上，用于控制伺服缸后油路b的导通和截止。需要说明的是，单油路控制阀002为常开型电磁阀，即当该单油路控制阀002断电时，该单油路控制阀002开启，此时伺服缸后油路b导通；当单油路控制阀002通电时，该单油路控制阀002闭合，伺服缸后油路b断开。图2中的双油路控制阀003设置于伺服缸前油路a与伺服缸后油路b上，用于通过分别控制伺服缸前油路a与伺服缸后油路b的导通和截止来调整油路方向，使机械臂00的位置调整，在本发明实施例中，双油路控制阀003可以为手动换向阀，该双油路控制阀003上设置有控制柄，操作人员可以手动控制该控制柄以控制双油路控制阀003。特别的，该双油路控制阀003也可以安装于方便操作人员脚踏的位置，操作人员可以通过脚踏该双油路控制阀003进行操作。

示例的，请参考图2，控制器004分别与如图3所示的机械臂总成001中的位移传感器0012和单油路控制阀002连接。该控制器004用于根据位移传感器0012检测的位置信息判断机械臂00当前的位置与预设位置是否相同。在机械臂00当前的位置与预设位置相同时，指示单油路控制阀002控制机械臂总成001中的伺服缸后油路b关断，使机械臂00停止运动。该单油路控制阀002用于控制伺服缸后油路b，双油路控制阀004用于控制机械臂总成001中的伺服缸前油路a和伺服缸后油路b。伺服缸前油路a和伺服缸后油路b的具体结构可以参考图3。

综上所述，由于本发明实施例提供的机械臂，设置了控制器与位移传感器，控制器能够根据位移传感器所采集的位置信息中的当前位置，判断当前位置与预设位置是否相同，在当前位置与预设位置相同时，控制机械臂的供油，使得机械臂在预设位置停止运动，又由于安装了臂头连接螺孔，可以完成对推拉机械手的定位安装。因此，机械臂可以在进行起下油管作业时，控制推拉机械手完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，简化了操作过程，提高了操作的安全性。

进一步的，如图4所示，本发明实施例提供了一种机械臂总成001，包括：伺服缸0011、位移传感器0012、机械臂外套0013、外套支撑板0014、机械臂本体0015、臂腔定位板0016、臂头连接螺孔0017、外套连接板0018和定位螺母0019。

需要说明的是，该机械臂外套0013可以为长方体，且该机械臂外套0013具有一个内腔，该机械臂外套0013的内腔中设置有沿机械臂外套0013的长度方向x，依次排布的位移传感器0012、外套支撑板0014和伺服缸0011。

其中，该伺服缸0011上设置有伺服缸前油路a、伺服缸后油路b和活塞杆d。需要说明的是，伺服缸前油路a为距离井口较近的油路，伺服缸后油路b为距离井口较远的油路，即伺服缸前油路a到井口的距离大于伺服缸后油路b到井口的距离。当向该伺服缸后油路b供油时，油路沿伺服缸后油路b向伺服缸前油路a流动，推动该伺服缸0011的活塞杆d沿机械臂外套0013的长度方向x从远离井口的位置向靠近井口的位置运动，从而带动该机械臂本体0015沿机械臂外套0013的长度方向x由机械臂外套0013的内腔向该机械臂外套0013的内腔之外运动；当向该伺服缸前油路a供油时，油路沿伺服缸前油路a向伺服缸后油路b流动，推动该伺服缸0011的活塞杆d沿机械臂外套0013的长度方向x从靠近井口的位置向远离井口的位置运动，从而带动该机械臂本体0015从靠近井口的位置向远离井口的位置运动。需要说明的是，位移传感器0012包括磁环k，该磁环k套接在伺服缸0011的尾部，在该活塞杆d带动机械臂本体0015运动的过程中，位移传感器0012通过该磁环k可以检测该活塞杆d的位置信息，相应地生成该机械臂本体0015的位置信息，在本发明实施例中，机械臂本体0015的位置信息即为活塞杆d的位置信息，需要说明的是，伺服缸0011的尾部指的是该伺服缸0011远离井口的一端。

示例的，外套支撑板0014可以将该机械臂外套0013的内腔隔为两部分，具体的，可以为如图4所示的外套支撑板0014左右两部分，两部分中位于外套支撑板0014的一侧的部分设置有位移传感器0012，该侧可以为该外套支撑板0014左边一侧，该位移传感器0012用于采集该机械臂本体0015的位置信息，并将该位置信息发送至图2中的控制器005，该机械臂本体0015的位置信息为该位移传感器0012通过设置在伺服缸0011中的磁环k采集到的；位于外套支撑板0014的另一侧的部分设置有伺服缸0011，该另一侧可以为该外套支撑板0014左边一侧，且外套支撑板0014的另一侧连接伺服缸0014的尾部，伺服缸0011头部设置有活塞杆d。需要说明的是，机械臂外套0013上及外套支撑板0014上均设置有供伺服缸前油路a、伺服缸后油路b和位移传感器0012的导线进出的孔，示例的，如图4所示，孔h、孔i、孔j为机械臂外套0013上的孔。

具体的，机械臂本体0015套接在伺服缸0011上，且该机械臂本体0015的内腔上设置有臂腔定位板0016，活塞杆d通过定位螺母0019与臂腔定位板0016连接。示例的，该机械臂本体0015能够在伺服缸0011的活塞杆d的带动下沿机械臂外套0014长度方向x在机械臂外套0013的内腔及内腔之外往复移动。机械臂本体0015沿机械臂外套0014长度方向x的一端位于内腔之内，例如，可以为图4中的机械臂本体0015的左端；另一端位于内腔之外，例如，可以为图4中机械臂本体0015的右端。该机械臂本体0015的位于机械臂外套0013的内腔之外的一端设置有用于外连推拉机械手(图4中未示出)的臂头连接螺孔0017，以便于通过机械臂本体0015停止与行进实现控制推拉机械手完成井口相关的起下油管操作。示例的，该机械臂外套0013的开口一端向内还设置有置放推拉机械手的矩形凹槽f，当该机械臂本体0015回缩到机械臂外套0013的内腔中时，该矩形凹槽f用于置放该推拉机械手。

需要说明的是，该臂腔定位板0016垂直机械臂外套0014长度方向(图4中的方向x)的面为长方形，该长方形的中心位置设置有一个通孔，该伺服缸0011的活塞杆d能够穿过该通孔，且该活塞杆d可以采用螺栓与臂腔定位板0016静连接。该机械臂外套0013垂直机械臂外套0013高度方向y的底面g可以设置有外套连接板0018，该外套连接板0018用于外连支撑座(图4中未示出)，需要说明的是，该支撑座用于固定该图2中的机械臂00。

本发明实施例提供了另一种机械臂00，如图5所示，可以包括：机械臂总成001、单油路控制阀002、双油路控制阀003、控制器004、定位开关盒005、双路阀传感器006和电源(图5未标示)。

其中，该电源为直流电源，电源提供的直流电压小于或等于36伏，优选的，该电源提供的直流电压可以为24伏，该电源用于向该机械臂00中的各个零件提供电能，实际应用中，该电源可以为修井机车上的电源，这样可以有效利用现有资源，减少对空间的占用。具体的，该定位开关盒005与控制器004连接，其中，该定位开关盒005包括：控制开关0051和定位开关0052，控制开关0051用于控制控制器004的开启或关闭，定位开关0052用于通过控制器004控制图3中的位移传感器0012的开启或关闭。需要说明的是，该双路阀传感器006用于感知双油路控制阀003的操作动作，并向控制器004发送双油路控制阀003的操作动作对应的信号。

进一步的，在该机械臂作业的过程中，位移传感器可以通过伺服缸上的磁环检测伺服缸的活塞杆的位置即该机械臂当前的位置并生成第一位置信息，位移传感器将该第一位置信息发送至控制器，控制器根据第一位置信息判断机械臂当前的位置与预设位置是否相同，该第一位置信息指示机械臂当前的位置。如果机械臂当前的位置与预设位置相同，则控制器指示单油路控制阀控制伺服缸后油路关断，使机械臂停止运动，具体的，该控制器可以发出指令向单油路控制阀供电，使单油路控制阀关闭，伺服缸后油路断开，从而切断伺服缸的供油，伺服缸的活塞杆停止运动，实现了停止机械臂的运动。

如果机械臂当前的位置与预设位置不同，控制器可以对单油路控制阀不作出任何指示，此时，操作人员通过控制双油路控制阀来控制该机械臂的运动，可以通过控制双油路控制阀调整油路方向，使得机械臂的位置调整至预设位置。具体的，由于双油路控制阀为一种手动换向阀，且该双油路控制阀上设置有控制柄，所以操作人员可以将该双油路控制阀的控制柄向第一方向扳动，此时伺服缸后油路得到供油，伺服缸中的油路沿伺服缸后油路向伺服缸前油路的方向流动，带动活塞杆沿伺服缸后油路向伺服缸前油路的方向运动，使得伺服缸中的活塞杆带动机械臂沿伺服缸后油路向伺服缸前油路的方向运动；操作人员可以将该双油路控制阀的控制柄向第二方向扳动，此时伺服缸前油路得到供油，伺服缸中的油路沿伺服缸前油路向伺服缸后油路的方向流动，带动活塞杆沿伺服缸前油路向伺服缸后油路的方向运动，使得伺服缸中的活塞杆带动机械臂沿伺服缸前油路向伺服缸后油路的方向运动。需要说明的是，该第一方向与第二方向的方向相反。

在首次作业时，需要进行预设位置的初始设置，或者在作业的过程中，需要更新预设位置时，则操作人员可以按下定位开关盒中的定位开关，使得该定位开关的指示灯熄灭，并向控制器发送定位关闭信号，该控制器指示位移传感器关闭定位功能，操作人员通过控制双油路控制阀调整油路方向，调整机械臂的位置，达到需要的预设位置。此时，操作人员可以按下定位开关盒中的定位开关，使得该定位开关的指示灯点亮，定位开关向控制器发送定位开启信号，该控制器指示位移传感器开启定位功能，并通过该位移传感器检测该调整后的机械臂的当前位置并生成第二位置信息，该位移传感器将该第二位置信息发送至控制器，其中，该第二位置信息指示调整后的机械臂的位置，该控制器将调整后的机械臂的位置确定为预设位置，从而完成机械臂预设位置的初始设置或更新。示例的，通过操控该机械臂的运动，使得推拉机械手可以代替人工完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，减轻了操作人员的劳动强度。

综上所述，由于本发明实施例提供的机械臂，设置了控制器与位移传感器，控制器能够根据位移传感器所采集的位置信息中的当前位置，判断当前位置与预设位置是否相同，在当前位置与预设位置相同时，控制机械臂的供油，使得机械臂在预设位置停止运动，又由于安装了臂头连接螺孔，可以完成对推拉机械手的定位安装。因此，机械臂可以在进行起下油管作业时，控制推拉机械手完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，简化了操作过程，提高了操作的安全性。

本发明实施例提供一种机械臂的控制方法，用于本发明实施例提供的机械臂。如图6所示，该机械臂的控制方法包括：

步骤501、位移传感器检测机械臂当前的位置。执行步骤502。

步骤502、位移传感器向控制器发送第一位置信息，第一位置信息指示机械臂当前的位置。执行步骤503。

步骤503、控制器根据第一位置信息判断机械臂当前的位置与预设位置是否相同。若是，执行步骤504。若否，执行步骤505。

步骤504、控制器指示单油路控制阀控制伺服缸后油路关断，使机械臂停止运动。

步骤505、通过控制双油路控制阀调整油路方向，使得机械臂的位置调整至预设位置。

需要说明的是，当需要更改预设位置时，该机械臂的控制方法还包括：定位开关盒中的定位开关向控制器发送定位关闭信号；通过控制双油路控制阀调整油路方向，使得机械臂的位置调整；定位开关向控制器发送定位开启信号；位移传感器检测调整后的机械臂的位置；位移传感器向控制器发送第二位置信息，第二位置信息指示调整后的机械臂的位置；控制器将调整后的机械臂的位置确定为预设位置。

综上所述，由于本发明实施例提供的机械臂的控制方法中，通过控制器根据位移传感器所采集的位置信息中的当前位置，判断当前位置与预设位置是否相同，在当前位置与预设位置相同时，控制机械臂的供油，使得机械臂在预设位置停止运动，又由于安装了臂头连接螺孔，可以完成对推拉机械手的定位安装。因此，机械臂可以在修井作业中的进行起下油管作业时，控制推拉机械手完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，简化了操作过程，提高了操作的安全性。

本发明实施例提供另一种机械臂的控制方法，用于本发明实施例提供的机械臂。如图7所示，该方法包括：

步骤601、机械臂就位。执行步骤602。

具体的，可以将机械臂内的各个零件安装就位，即将单油路控制阀、双油路控制阀、双路阀传感器、控制器、定位开关盒、液压油箱、电源等各个零件按需求安装就位，同时需检查确认各个零件运行正常，并开启修井机，使得修井机运转正常，完成机械臂的就位准备。

步骤602、在控制器上设定预设位置。执行步骤603。

示例的，按下定位开关盒上的控制器的控制开关，使得该控制器处于工作状态。调整机械臂的位置，使得该机械臂处于所需的预设位置，需要说明的是，该合适的位置可以为预下油管与井内油管相一致的纵向轴心线与该机械臂所在水平平面的交点，该预下油管为下油管操作中的井外油管。然后，按下定位开关盒的定位开关，该定位开关的指示灯点亮，该控制器将该预设位置的位置信息进行存储，从而完成在该控制器上设定预设位置。

步骤603、通过控制双油路控制阀调整油路方向，改变机械臂的位置。执行步骤604。

具体的，操作人员可以将该双油路控制阀的控制柄向第一方向扳动，此时伺服缸后油路得到供油，推动该伺服缸的活塞杆沿伺服缸的尾部到头部的方向运动，从而带动该机械臂沿伺服缸的尾部到头部的方向运动；操作人员可以将该双油路控制阀的控制柄向第二方向扳动，此时伺服缸前油路得到供油，推动该伺服缸的活塞杆沿伺服缸的头部到尾部的方向运动，从而带动该机械臂沿伺服缸的头部到尾部的方向运动，其中，该第一方向与第二方向方向相反。需要说明的是，该伺服缸的头部为该伺服缸靠近井口一端，伺服缸的尾部为该伺服缸中远离井口的一端。示例的，该双油路控制阀安装于方便操作人员脚踏的位置，操作人员可以通过脚踏该双油路控制阀进行操作，需要说明的是，该操作动作也可以为手动操作。

步骤604、位移传感器检测机械臂当前的位置。执行步骤605。

具体的，在机械臂运动时，位于该机械臂的伺服缸内的磁环可以实时的检测该伺服缸内活塞杆的位置，即该机械臂当前的位置，并不断地生成该机械臂的位置信息。同时，该位移传感器可以实时的采集该磁环所生成的位置信息。

步骤605、位移传感器向控制器发送第一位置信息，第一位置信息指示机械臂当前的位置。执行步骤606。

示例的，由于该位移传感器与该控制器相连接，所以该位移传感器在采集到该机械臂的位置信息即该机械臂的第一位置信息后，可以将该机械臂的第一位置信息发送至该控制器，需要说明的是，该第一位置信息可以指示该机械臂当前的位置。

步骤606、控制器根据第一位置信息判断机械臂当前的位置与预设位置是否相同。若是，执行步骤607。若否，执行步骤603。

具体的，由于在步骤602中在可编辑逻辑控制器上设定了该预设位置，所以该可编辑逻辑控制器可以将该预设位置的位置信息与该第一位置信息进行比较。若该预设位置的位置信息与该第一位置信息相同，则该机械臂当前的位置与该预设位置相同，执行步骤607；若该预设位置的位置信息与该第一位置信息不同，即该机械臂当前的位置与该预设位置不同，该控制器不做任何指示，执行步骤603。

步骤607、控制器指示单油路控制阀控制伺服缸后油路关断，锁定机械臂。

需要说明的是，该控制器可以根据步骤606中的判断，发出指令向单油路控制阀供电，使单油路控制阀关闭，由于该单油路控制阀设置在伺服缸后油路上，所以该伺服缸后油路断开，从而切断了伺服缸的供油，伺服缸的活塞杆停止运动，从而停止机械臂的运动，实现了锁定该机械臂。需要说明的是，该单油路控制阀为常开型电磁阀，即当该单油路控制阀断电时，该单油路控制阀保持开启，此时伺服缸后油路导通；当单油路控制阀通电时，该单油路控制阀闭合，伺服缸后油路断开。

具体的，在整个过程中该控制器需要不断地获取该机械臂当前的位置，即执行步骤604，一旦发现该机械臂当前的位置与预设位置相同，就停止该机械臂的运动，即执行步骤607。示例的，在步骤607之后如果需要使机械臂运动，则需操作人员松开双油路控制阀的操作柄，使操作柄自动恢复到初始状态，此时，双路阀传感器感知到双油路控制阀的操作动作，向控制器发送该双油路控制阀的操作动作所对应的信号，该控制器将该机械臂解锁。然后，再次操作双油路控制阀，使得伺服缸得到供油，从而伺服缸驱动机械臂运动。

当需要修改预设位置时，需按下定位开关盒中的定位开关，该定位开关的指示灯熄灭，并向控制器发送定位关闭信号，控制器关闭自动定位功能。此时，通过控制双油路控制阀调整油路方向，调整机械臂的位置，达到需要的预设位置，然后可以按下定位开关盒中的定位开关，该定位开关的指示灯点亮，并向控制器发送定位开启信号，控制器开启自动定位功能，该位移传感器检测该调整后的机械臂的当前位置并生成第二位置信息，并将该第二位置信息发送至控制器，该控制器在接收到第二位置信息后将该第二位置信息中的位置确定为预设位置，完成机械臂预设位置的改变，需要说明的是，该第二位置信息指示调整后的机械臂的位置。

如果不需要该机械臂具有在预设位置停止运动的功能时，需按下定位开关盒的控制开关与定位开关，控制开关与定位开关的指示灯熄灭，该控制器、位移传感器、单油路控制阀、双路阀传感器同时停止工作，操作人员可以自由操作双油路控制阀使机械臂运动。

综上所述，由于本发明实施例提供的机械臂的控制方法中，通过控制器根据位移传感器所采集的位置信息中的当前位置，判断当前位置与预设位置是否相同，在当前位置与预设位置相同时，控制机械臂的供油，使得机械臂在预设位置停止运动，又由于安装了臂头连接螺孔，可以完成对推拉机械手的定位安装。因此，机械臂可以在修井作业中的进行起下油管作业时，控制推拉机械手完成推拉油管至油管枕外、井内油管中心等所需位置的操作，简化了操作过程，提高了操作的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：

机械臂总成、单油路控制阀、双油路控制阀和控制器，

所述机械臂总成包括：伺服缸和位移传感器，所述伺服缸上设置有伺服缸前油路和伺服缸后油路，所述伺服缸与推拉机械手连接，所述伺服缸前油路到井口的距离大于所述伺服缸后油路到井口的距离；

所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路分别连接液压油箱，所述单油路控制阀设置于所述伺服缸后油路上，用于控制所述伺服缸后油路的导通和截止，所述双油路控制阀设置于所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路上，用于通过分别控制所述伺服缸前油路与所述伺服缸后油路的导通和截止来调整油路方向，使所述机械臂的位置得到调整；

所述控制器分别与所述位移传感器和所述单油路控制阀连接，所述控制器用于根据所述位移传感器检测的位置信息判断所述机械臂当前的位置与预设位置是否相同，在所述机械臂当前的位置与所述预设位置相同时，指示所述单油路控制阀控制所述伺服缸后油路关断，使所述机械臂停止运动。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，

所述机械臂总成还包括：机械臂外套、外套支撑板、机械臂本体、臂腔定位板、臂头连接螺孔和外套连接板，

其中，所述位移传感器、所述外套支撑板、所述伺服缸沿所述机械臂外套的长度方向依次排布在所述机械臂外套的内腔中；

所述外套支撑板将所述机械臂外套的内腔隔为两部分，所述两部分中位于所述外套支撑板的一侧的部分设置有所述位移传感器，位于所述外套支撑板的另一侧的部分设置有所述伺服缸，且所述外套支撑板的另一侧连接所述伺服缸的尾部，所述伺服缸头部设置有活塞杆；

所述机械臂本体套接在所述伺服缸上，所述机械臂本体的内腔上设置有所述臂腔定位板，所述活塞杆与所述臂腔定位板连接，所述机械臂本体能够在所述活塞杆的带动下沿所述机械臂外套的长度方向在所述机械臂外套的内腔及所述内腔之外往复移动，所述机械臂本体沿所述机械臂外套的长度方向的一端位于所述内腔之内，所述另一端设置有用于外连推拉机械手的臂头连接螺孔；

所述机械臂外套另一端还设置有置放所述推拉机械手的矩形凹槽，所述机械臂外套垂直于所述机械臂外套高度方向的底面设置有所述外套连接板，所述外套连接板用于外连固定支撑座。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂总成还包括：定位螺母，

所述活塞杆通过所述定位螺母与所述臂腔定位板固定连接；

所述机械臂外套上及所述外套支撑板上均设置有供所述伺服缸前油路、所述伺服缸后油路和所述位移传感器的导线进出的孔。

4.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，

所述机械臂外套为长方体。

5.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括：电源，所述电源为直流电源，所述电源提供的直流电压小于或等于36伏。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，双油路控制阀能够脚踏操作或手动操作。

7.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括：

定位开关盒，所述定位开关盒包括：控制开关和定位开关；

所述定位开关盒与所述控制器连接，所述控制开关用于控制所述控制器的开启或关闭，所述定位开关用于通过所述控制器控制所述位移传感器的开启或关闭。

8.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括：

双路阀传感器，所述双路阀传感器用于感知所述双油路控制阀的操作动作，并向所述控制器发送所述双油路控制阀的操作动作对应的信号。

9.一种机械臂控制方法，其特征在于，包括：

位移传感器检测机械臂当前的位置；

所述位移传感器向控制器发送第一位置信息，所述第一位置信息指示所述机械臂当前的位置；

所述控制器根据所述第一位置信息判断所述机械臂当前的位置与预设位置是否相同；

如果所述机械臂当前的位置与所述预设位置相同，则所述控制器指示单油路控制阀控制伺服缸后油路关断，使所述机械臂停止运动；

如果所述机械臂当前的位置与所述预设位置不同，则通过控制双油路控制阀调整油路方向，使得所述机械臂的位置调整至所述预设位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

定位开关盒中的定位开关向所述控制器发送定位关闭信号；

通过控制所述双油路控制阀调整油路方向，使得所述机械臂的位置调整；

所述定位开关向所述控制器发送定位开启信号；

位移传感器检测调整后的机械臂的位置；

所述位移传感器向所述控制器发送第二位置信息，所述第二位置信息指示所述调整后的机械臂的位置；

所述控制器将所述调整后的机械臂的位置确定为预设位置。