CN107849856B - 具有可快速折叠和展开的铰接式桅杆的大型机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型机械手(1)，尤其是卡车车载式混凝土泵，其具有：桅杆基座(3)，其能够通过旋转驱动器绕竖直轴线旋转，并布置在底盘(2)上；铰接式桅杆(4)，其包括两个或更多个桅杆臂(5，6，7，8)，其中，所述桅杆臂(5，6，7，8)经由铰接接头连接至相应的相邻的桅杆基座(3)或桅杆臂(5，6，7，8)，以便能够分别借助于枢转驱动器来枢转；控制装置，其控制所述驱动器以用于桅杆运动；和桅杆传感器系统，其用于检测铰接式桅杆(4)的至少一个点的位置或至少一个铰接接头的枢转角度
Figure DDA0001546461860000011
该大型机械手的特征在于，控制装置(17)还被设计成能基于来自桅杆传感器系统的输出信号来限制桅杆运动的速度。此外，本发明涉及一种用于控制大型机械手(1)、尤其是卡车车载式混凝土泵的铰接式桅杆(4)的运动的方法。

Description

具有可快速折叠和展开的铰接式桅杆的大型机械手
技术领域
本发明涉及一种大型机械手，尤其是卡车车载式混凝土泵，其具有：桅杆基座，其能够通过旋转驱动器绕竖直轴线旋转，并设置在底盘上；铰接式桅杆，其包括两个或更多个桅杆臂，其中，所述桅杆臂经由铰接接头连接至相应的相邻的桅杆基座或桅杆臂，以便能够分别借助于枢转驱动器来枢转；控制装置，其致动所述驱动器以用于桅杆运动；和桅杆传感器布置结构，其用于检测铰接式桅杆的至少一个点的位置或至少一个铰接接头的枢转角度。
本发明还涉及一种用于控制大型机械手、尤其是卡车车载式混凝土泵的铰接式桅杆的运动的方法。
背景技术
大型机械手在现有技术的多个实施例中是已知的。具有铰接式桅杆的大型机械手例如由WO 2014/166637A1公开。
作为用于使桅杆臂围绕铰接接头相对于相应邻近的桅杆臂或桅杆基座枢转的枢转驱动器，通常使用液压缸。为了能够可变地预限定各个液压缸的运动速度的目的，通过电子控制装置借助于比例操作致动阀来致动这些液压缸。在现有大型机械手的情况下，各个液压缸的运动速度通常是受限的，因为铰接式桅杆的过快运动会对周围的人造成危险。为了保证操作安全，有一些法律标准规定了铰接式桅杆的末端所允许的最大速度。
在现有技术中，液压缸的控制阀借助于(无线地或有线地)连接至控制装置的远程控制器而被致动。替代地，控制阀可(例如在紧急模式中)使用手柄手动控制。在这种情况下，控制阀设计成使得远程控制器上的操作杆的特定位置对应于液压流体的限定体积流量，也就是相应液压缸的限定运动速度，特别是不管液压系统中相应存在的压力条件如何。在此，控制阀被设计成，当所有接头同时以最大运动速度枢转且铰接式桅杆处于完全伸直状态时，不达到桅杆末端所允许的最大速度。控制阀的这种设计的缺点是，在大多数实际情况下，桅杆末端的运动速度的法律允许范围利用得非常不充分。上文所讨论的“最坏的情况”、即在铰接式桅杆完全伸直的情况下所有接头以最大速度运动，实际上从来不会发生。因此，运动速度的限制在大多数情况下导致桅杆运动非常慢。因而，铰接式桅杆在展开和折叠过程中产生相当长的时间延迟。这使得其操作效率低下。
上述WO 2014/16373A1提出了一种大型机械手，其中，控制装置为桅杆基座的旋转驱动器提供快速移动措施，以便以更快的速度将铰接式桅杆转动到期望的工作位置，其中，只有在桅杆或吊臂处于完全折叠起来的状态时才能选择快速移动措施。在现有的大型机械手中提供与控制装置相互作用的单个传感器，其中，通过传感器能够检测铰接式桅杆是否处于完全折叠起来的状态。只要确认铰接式桅杆被折叠起来且因而具有最小半径，传感器就会向控制装置输出允许信号。在这种状态下，铰接式桅杆可以以更快的速度旋转。
在从上述文件获知的大型机械手的情况下，桅杆末端的速度的允许范围仍未被充分利用。只有当铰接式桅杆处于完全折叠起来的状态时，桅杆的旋转运动才能以更高的速度进行。然而，在所有部分展开的位置上，铰接式桅杆如前所述仅以与“最坏的情况”相对应的减小的运动速度运动，特别是使得——不管桅杆位置如何——都从来不超过桅杆末端的法律允许的最大速度。因此，在大多数情况下，所达到的桅杆速度仍处于远小于法律允许的程度。如前所述，铰接式桅杆的展开和折叠耗时太长。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种改进的大型机械手。尤其地，意图使铰接式桅杆能够在最短的时间内从完全折叠状态移动到所需的工作位置。同样，也意图使铰接式桅杆能够在最短的时间内从工作位置转换到完全折叠位置。此外，还意图使铰接式桅杆在施展状态下可快速地从一工作位置移动到另一工作位置。
本发明从引言中所提类型的大型机械手来实现该目的，其中，控制装置被设计成：根据来自桅杆传感器布置结构的输出信号来限制桅杆运动的速度。
在根据本发明的方法中，铰接式桅杆的至少一个铰接接头的枢转角度优选地在整个枢转范围内由传感器装置检测，且桅杆运动的速度根据当前的枢转角度受限制。替代地，检测桅杆的一点的位置，例如该点到桅杆基座的距离，且基于此通过控制装置限制桅杆运动的速度，以使得该点的最大允许速度或从其导出的铰接式桅杆的另一点的速度不被超过。
为了提高桅杆运动的速度，只要随时检测桅杆接头的枢转角度就足以。甚至假定未检测到枢转角度的铰接接头关于桅杆末端的速度处于不利的位置也是如此。通过这种改进，相对于现有技术已经可实现运动速度的增加。然而，也可提供桅杆传感器布置结构，借助于该桅杆传感器布置结构随时检测铰接接头的所有枢转角度。例如，铰接式桅杆可在每个铰接接头处具有角度传感器，该角度传感器检测相应的当前枢转角度。桅杆速度可通过这种方式被最佳地限制。
根据本发明，控制装置处理检测到的枢转角度，且由桅杆接头的位置和枢转驱动器的运动速度来计算尤其是所产生的桅杆末端的速度。基于该计算，枢转接头的驱动器可被致动，且驱动器中的至少一个的速度可被限制。
在本发明的一个优选实施例中，控制装置被设计成根据运动命令按比例地致动各个驱动器，其中，运动命令预定了驱动器的设定点速度。在此，运动命令例如由远程控制器的信号产生，大型机械手的操作者使用远程控制器来控制桅杆运动。控制装置致动各个驱动器，以使得相应的运动速度根据运动命令对应于设定点速度。在此，如上所述，控制装置可确定铰接式桅杆的末端的速度，该速度由运动命令、桅杆臂长度和当前的枢转角度产生。一旦末端的速度超过例如对应于法定最大速度的预定极限值，控制装置可相对于运动命令相应地减小各个驱动器的速度。在此，控制装置优选设计成：通过将驱动器致动到小于或等于预定极限值的值来调节铰接式桅杆的末端的速度。在一个可能的实施例中，控制装置相对于运动命令将所有驱动器的速度以相同的因数降低，以使得铰接式桅杆的末端的速度总是小于或等于预定极限值，尤其不考虑由铰接接头的通过传感器装置检测到的枢转角度所引起的当前桅杆位置。
在另一优选的实施方式中，控制装置被设计成：根据预定出铰接式桅杆的末端的设定点运动的操作信号来导出运动命令，即各个驱动器的设定点速度。这要与铰接式桅杆的所谓的笛卡尔或圆柱控制结合考虑，在该情况下，操作者通过远程控制器不预定各个驱动器的运动速度，而是直接控制桅杆末端的运动。由该操作信号，根据本发明的大型机械手的控制装置可导出和调节各个驱动器的设定速度，且从而可自动地保证在所有桅杆位置上都符合桅杆运动的速度极限。根据本发明，通过这种笛卡尔或圆柱控制，相对于现有技术而言，实现了各个驱动器的更高速度。如果桅杆位于所谓的奇异位置附近，且为了精确地实施桅杆末端的运动预设值，需要各个驱动器的更高的速度，这就是特别有利的。这例如是如下情况：当桅杆处于完全伸直状态时，如果用户预定了桅杆末端的运动，在该情况下，在桅杆末端与桅杆基座的水平间距要减小的情况下同时保持桅杆末端的高度不变。因此，本发明能够允许在这种奇异位置附近使具有笛卡尔或圆柱桅杆控制的系统的性能得到重要改进。
由于通过本发明可获得的桅杆运动的高速度，在本发明的一个有利实施例中，考虑到桅杆位置和桅杆速度，控制装置确定桅杆运动过程中的动能，并通过控制桅杆驱动器来限制桅杆速度，从而不超过铰接式桅杆在其运动过程中的最大动能。该措施用于在桅杆运动突然加速或减速的情况下，防止铰接式桅杆的机械过载。
此外，为了避免铰接式桅杆的机械过载，控制装置可包括对速度的斜坡控制，可能结合减振。以这种方式，可限制铰接式桅杆运动的加速和制动。
因此，本发明可在桅杆的各个铰接接头处允许更高的运动速度，从而相对于现有技术可更好地利用法定的桅杆速度范围。通过传感器器件进行的桅杆位置的检测，以及从枢转角度导出的桅杆运动学特性，在这种情况下形成了驱动器运动速度调节的基础，从而总是保证了符合法律速度限制。同时，在大多数实际情况下，与现有技术中已知的大型机械手相比，铰接式桅杆可更快地移动。因此，在铰接式桅杆的展开和折叠过程中，与之前已知的系统相比，可获得较大的时间优势。
附图说明
下面将基于附图更详细地讨论本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了在一个实施例中根据本发明的具有铰接式桅杆的大型机械手，
图2示出了在另一实施例中根据本发明的大型机械手的铰接式桅杆，
图3示出了根据本发明的大型机械手的铰接式桅杆的控制的电路框图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的大型机械手，具体为卡车车载式混凝土泵，其整体由附图标记1表示。桅杆基座3布置在底盘2上，该桅杆基座3通过旋转驱动器(未示出)可绕着卡车车载式混凝土泵1的竖直轴线旋转。整体由附图标记4表示的铰接式桅杆铰接在桅杆基座3上，该铰接式桅杆在所示的示例性实施例中包括四个桅杆臂5，6，7和8。第一桅杆臂5通过接头绕着水平轴线可枢转地附接至桅杆基座3。枢转运动通过枢转驱动器(为了清楚起见，未示出)实现。其余的桅杆臂6，7和8分别通过枢转接头绕着相互平行的水平轴线可枢转地连接至相应的相邻的桅杆臂。枢转运动同样分别通过枢转驱动器(未示出)来实现。枢转驱动器分别具有一个(或多个)液压缸，该液压缸通过比例操作的致动阀来致动。这些进而由用于桅杆运动的电子控制装置(未示出)来控制。
根据本发明的大型机械手1具有桅杆传感器布置结构(例如成用于接头的角度传感器、用于检测各个液压缸的活塞位置的行程传感器或大地测量倾角传感器的形式)。借助于桅杆传感器布置结构，例如检测铰接接头的枢转角度
Figure BDA0001546461840000051
和
Figure BDA0001546461840000052
其中，控制装置通过对液压缸的阀的相应致动根据当前枢转角度
Figure BDA0001546461840000053
和
Figure BDA0001546461840000054
来控制桅杆运动的速度。
以下，将基于一种大型机械手来详细讨论根据本发明的用于桅杆控制的算法的一个示例性实施例，该大型机械手具有任意数量的N个接头，且在底盘2上通过桅杆基座3固定在固定位置处。图1示意性地示出了具有带N＝4个接头的铰接式桅杆4的卡车车载式混凝土泵1的情况。不考虑各个桅杆臂5，6，7，8的弹性变形，从而可将其视为刚体。为了确定铰接式桅杆4的端点EP的速度，需要对系统进行运动学描述。系统的自由度是刚体角
Figure BDA0001546461840000061
(其中，i＝1，...，N)和桅杆基座3绕其竖直旋转轴线的旋转角度θ。系统的绝对运动在惯性坐标系00x0y0z0中、也就是相对于底盘2固定的坐标系中描述。0dxdydzd表示相对于惯性坐标系旋转了旋转角度θ的坐标系。此外，对于每个桅杆臂5，6，7，8，定义了局部坐标系0ixiyizi，其中，xi沿着相应的桅杆臂5，6，7，8的纵向轴线延伸。因为对于i≥2，桅杆臂通常在开始时具有弯曲，从而其纵向轴线不与相应的接头轴线相交。因此，每个局部坐标系的原点通过纵向轴线与穿过接头轴线的正交直线的交点来布置。接头轴线与局部坐标系的原点之间的间距由Di表示，其中，i＝2，...，N。
局部坐标系和惯性坐标系之间的运动学关系可用旋转矩阵和平移矢量表示。在局部坐标系i中描述(由下标表征)的第i个桅杆臂的纵向轴线上的一个点的惯性坐标
Figure BDA0001546461840000062
给出为
Figure BDA0001546461840000063
矩阵
Figure BDA0001546461840000064
其中，
Figure BDA0001546461840000065
Figure BDA0001546461840000066
和
Figure BDA0001546461840000067
(其中，j＝2，…，N)描述局部坐标系0ixiyizi相对于惯性坐标系00x0y0z0的旋转偏移量。局部坐标系0ixiyizi和惯性坐标系00x0y0z0之间的平移偏移量di 0由
Figure BDA0001546461840000068
给出，其中，j＝2，…，N，其中，d1 0＝[0，0，0]T，且
Figure BDA0001546461840000071
在此，Lj表示第j个桅杆臂的长度。
因此，第N个桅杆臂的端点EP的惯性坐标可通过
Figure BDA0001546461840000072
表示为N接头的和桅杆基座3的位置的函数，且自由度矢量为
Figure BDA0001546461840000073
端点EP在各个坐标轴的方向上的速度通过关于时间的微分而得出为
Figure BDA0001546461840000074
通过所使用的液压系统，与控制装置相结合，对于根据本发明的大型机械手的操作者来说，可对各个液压缸的运动速度进行比例控制。所得到的接头角速度可在知道接头运动布置的传动比的情况下基于液压缸的设定点速度来确定。缸的活塞位置sz，i通常可表示为相应的接头角
Figure BDA00015464618400000710
的非线性函数，
Figure BDA0001546461840000075
在速度范围中，满足关系式
Figure BDA0001546461840000076
由此从预定的活塞速度
Figure BDA0001546461840000077
可确定所得的接头角速度。此外，利用该关系式，从预定的接头角速度相反地可计算相应的活塞速度。因此，使用户能够对接头角速度进行均匀的比例控制。这对用户来说是特别有利的，因为以这种方式补偿了接头运动学的通常不可避免的非线性。因此，矢量
Figure BDA0001546461840000078
代表用户输入，也就是在本发明的含义内的运动命令，其预定了驱动器的设定点速度或直接预定了接头的设定点速度。根据本发明，使用合适的桅杆传感器布置结构对于检测接头位置或自由度q而言是必要的。
吊臂末端EP的绝对速度由
Figure BDA0001546461840000079
给出。如果这超过了最大允许速度vEP max，就通过控制装置相对于由运动命令预定的设定点速度均匀地、即以相同的因数降低驱动器的所有速度。因此，对于
Figure BDA0001546461840000081
求取矢量
Figure BDA0001546461840000082
由于对速度的均匀降低的要求，这个问题可被唯一地解决，并简化为确定因数
Figure BDA0001546461840000083
其中，
Figure BDA0001546461840000084
因此，满足
Figure BDA0001546461840000085
为此遵循关系式
Figure BDA0001546461840000086
对于修改的运动命令
Figure BDA0001546461840000087
即相对于操作者预设值
Figure BDA0001546461840000088
的减小的速度的结果为
Figure BDA0001546461840000089
控制装置根据所述修改的运动命令来致动液压缸并限制其运动速度，从而使得桅杆末端EP不会比法律所允许的情况更快地移动。同时，在任意桅杆位置，运动速度可能是在法律范围内最快的，从而相对于现有技术，在铰接式桅杆4的展开和折叠过程中以及在桅杆在两个工作位置之间运动的过程中，可节省相当多的时间。
在本发明的另一实施例中，代替用于检测枢转角度的桅杆传感器布置结构，提出了用于检测桅杆臂的端点相对于桅杆基座或底盘的位置的传感器。这些传感器对于本领域技术人员而言通常是已知的，且可例如是GPS、无线电或超声波传感器的形式。如图2所示，对于最终的桅杆元件8的端点EP的位置，例如通过测量来检测桅杆末端与惯性坐标系的水平距离ρEP(半径)。如果试图仅将水平运动速度(不管各个缸的运动预设值)限制成一值
Figure BDA00015464618400000810
结果对于遵守不等式
Figure BDA00015464618400000811
是特别简单的要求。
还必须提到的是，为了实施本发明，不需要检测所有接头角度。例如，如果未检测到最终接头的角度
Figure BDA00015464618400000812
则可修改算法，从而检测下标为N-1的倒数第二桅杆段的端点
Figure BDA0001546461840000091
的速度，而不是桅杆末端的速度。根据其位置，可确定所述端点的最大允许速度，在遵守该速度的情况下，无论接头角度
Figure BDA0001546461840000092
如何，都不会超过桅杆末端的最大允许速度。通过该限制，相对于现有技术，在机器的施展和收回过程中也可节省相当多的时间。
在所描述的解决方法中，要注意的是，由于各个接头中和旋转机构中更高的运动速度，液压致动器在相对较高的速度下并因而在相对较高的动能下的突然制动不可避免地导致与现有系统相比更高的动态力。因此必须保证较高的动态力不会超出机械部件的负载极限。尽管通过技术人员的相应操作，在机器的正常操作期间不应发生突然制动，但是例如在紧急停止的情况下必须始终预期到这种可能性。
为了避免正常操作过程中的高动态负载，提出了斜坡控制和主动减振系统。通过主动减振，可减少动态负载，因为以这种方式可快速消除出现的振动。即使减振，由用户预定的突然运动变化所引起的振动的第一幅度也基本上保持不变，但是例如可通过斜坡控制有效地减小。这例如可被实施为致动速率限制，在这种情况下，速度设定点值的变化率的大小被限制为最大值。如果
Figure BDA0001546461840000093
和
Figure BDA0001546461840000094
表示以采样周期Ta在采样时间t＝kTa和t＝(k-1)Ta处的速度预设值，则调整率限制可描述为
Figure BDA0001546461840000095
其具有最大允许的调整率Rmax。斜坡控制的另一实施例是时间延迟的一阶保持。在后者的情况下，使由用户预定的设定点速度
Figure BDA0001546461840000096
用较慢的时间常数TB＝vTTa进行采样，其中，vT＞＞1且
Figure BDA0001546461840000097
因此，在两个用户预设值之间可预定致动变量
Figure BDA0001546461840000098
的准连续程式。该程式被选择为这里提出的实施变量中的直线。如果k表示以时间常数Ta采样的采样步骤，且k表示以时间常数TB对用户预设值采样的采样步骤，则所得到的致动信号可表示为
Figure BDA0001546461840000099
这种方法的优点是，对于用户而言，在整个致动范围内实现了系统的均匀的延迟表现。
由于所提出的斜坡控制和主动减振在机器紧急停止的情况下不能起作用，因此可设置另外的系统，其中，除了限制桅杆末端的速度之外，还限制由设定点速度产生的吊臂的动能。如果以简化形式将吊臂视为刚体系统，则由运动预设值产生的动能可通过广义质量矩阵M(q)表示为
Figure BDA0001546461840000101
广义质量矩阵由桅杆的当前位置和各个桅杆臂的质量分布产生。它可使用用来描述多体系统动力学的已知的机器人技术方法来确定。如果所得出的动能超过最大允许值Ekin，max(对此，例如可选择在伸直的桅杆的情况下的动能和所有接头的最大速度)，所有用户输入就都被系统均匀地降低。因此对于
Figure BDA0001546461840000102
求取矢量
Figure BDA0001546461840000103
由于对速度的均匀降低的要求，该问题可唯一地求解，并简化为确定因数
Figure BDA0001546461840000104
其中，
Figure BDA0001546461840000105
因此，满足
Figure BDA0001546461840000106
从而遵循关系式
Figure BDA0001546461840000107
对于修改的运动命令
Figure BDA0001546461840000108
即相对于操作者预设值
Figure BDA0001546461840000109
的减小的速度的结果最终为
Figure BDA00015464618400001010
由动能的限制所产生的最大运动速度小于标准所要求的运动速度。在建筑现场典型位置的展开式桅杆4的情况下，与现有技术相比，最大速度仅有少量的增加。然而，当桅杆处于基本上折叠状态(旋转机构的枢转尤其是在桅杆的施展和收回期间是时间关键的)时，仍然可实现更高的速度。因此，相对于现有技术，在铰接式桅杆4的展开和折叠过程中，同样可节省相当多的时间。
在确定动能时，可进一步考虑的是，在混凝土泵的施展和收回期间，混凝土输送管路中不存在混凝土，由此与混凝土浇筑期间相比，更高的运动速度成为可能，其中，在混凝土浇筑期间输送管路中的混凝土大大增加了桅杆的动能。
图3示出了根据本发明的具有用于致动大型机械手1的桅杆4的桅杆传感器布置结构的一个实施例的电路框图，在该情况下，对桅杆运动的速度的控制或限制根据当前的桅杆位置进行。
由操作者使用两个操纵杆11a和11b从远程控制器10控制铰接式桅杆4。操纵杆11a例如用于控制铰接式桅杆4的旋转驱动器的旋转运动，且操纵杆11b例如用于致动铰接式桅杆4的各个铰接接头的旋转驱动器。通过选择切换器12，操作者可选择不同的运动速度(A＝慢速度，B＝标准速度和C＝快速度)。位置A特别在混凝土浇筑过程中被选择。在此，对于铰接式桅杆4的各个驱动器预设了很低的极限速度。位置B对应于现有技术中桅杆臂4的简单控制。在位置C，根据本发明，桅杆速度被优化或最大化。
操纵杆11a，11b的控制信号和旋转切换器12的切换位置通过无线电接口13/14传送到具有处理器17的桅杆控制器15。处理器17通过信号线路26a-d接收桅杆传感器布置结构的输出信号，该输出信号对应于或可从中导出铰接式桅杆4的各个铰接接头的枢转角度
Figure BDA0001546461840000111
角度可例如通过旋转角度传感器直接检测，所述旋转角度传感器也可非接触地操作(例如根据霍尔原理)。铰接式桅杆4的铰接角度也可在处理器17中基于来自大地测量倾角传感器的信号来确定，大地测量倾角传感器附接至各个桅杆臂5-8。
只要旋转切换器12位于位置B，处理器17在铰接式桅杆4的控制中就将不考虑旋转角度
Figure BDA0001546461840000113
且将致动液压阀20和21a-c，从而使得各个驱动器的可预定的运动速度被限制在固定值，从而保证符合法律标准，而不管当前的枢转角度如何，也就是说，铰接式桅杆像现有技术已知的控制那样运行。来自处理器17的控制信号通过控制线路24a-24d和25传送到比例液压阀20和21a-21d，其中，液压阀20例如致动液压电机22，液压电机22使桅杆基座能够进行旋转运动，且液压阀21a-21d致动液压缸23a-d，液压缸23a-d可能借助合适的转向杆来实现铰接式桅杆4的桅杆臂5-8的枢转。
如果旋转切换器12处于位置C以优化/最大化桅杆速度，则处理器17基于所确定的枢转角度
Figure BDA0001546461840000112
来确定铰接式桅杆4的桅杆位置。所述处理器于是通过液压阀20，21a-21d来控制铰接式桅杆4的运动，从而使得铰接式桅杆4在端点EP处的运动速度不超过端点EP的预定速度。
此外，处理器17根据桅杆位置和所计算的桅杆速度来确定桅杆4的动能，并如上所述在液压阀20，21a-21d的致动中将其考虑在内。以这种方式，不会超过移动的铰接式桅杆4的最大允许动能。
此外，处理器17可使用用于减振的算法，由此例如在制动过程中或混凝土浇筑过程中减小铰接式桅杆4的振动。以这种方式，如上所述，尤其在桅杆制动过程中也可减小铰接式桅杆4上的负载。此外，如上文进一步详细描述的，在铰接式桅杆4的加速和减速运动过程中，处理器17在铰接式桅杆4的致动中可提供斜坡控制。斜坡控制进一步减小了铰接式桅杆4上的负载。
附图标记列表
1 大型机械手/卡车车载式混凝土泵
2 底盘
3 桅杆基座
4 铰接式桅杆
5，6，7，8 第一到第四桅杆臂
10 远程控制器
11a 用于桅杆运动的左手操纵杆
11b 用于桅杆运动的右手操纵杆
12 用于桅杆速度的旋转切换器
13 用于远程控制器无线电连接的天线
14 用于远程控制器无线电连接的天线
15 桅杆控制器
16 RF输入电路
17 桅杆控制处理器
20 用于桅杆旋转的液压比例阀
21a-21d 用于铰接接头的驱动器的液压比例阀
22 用于旋转驱动器的液压电机
23a-23d 桅杆缸
24a-d 铰接接头液压阀的致动
25 桅杆控制器的液压阀的致动
26a-d 用于桅杆铰接角度的测量信号线路
30 端软管
P 液压供送管路
T 液压箱管路
θ 旋转角度
Figure BDA0001546461840000131
桅杆接头的枢转角度

Claims (16)

1.一种大型机械手(1)，其具有：桅杆基座(3)，其能够通过旋转驱动器绕竖直轴线旋转，并布置在底盘(2)上；铰接式桅杆(4)，其包括两个或更多个桅杆臂(5，6，7，8)，其中，所述桅杆臂(5，6，7，8)经由铰接接头连接至相应的相邻的桅杆基座(3)或桅杆臂(5，6，7，8)，以便能够分别借助于枢转驱动器来枢转；控制装置(17)，其致动驱动器以用于桅杆运动；和桅杆传感器布置结构，其用于检测铰接式桅杆(4)的至少一个点的位置或至少一个铰接接头的枢转角度
Figure FDA0002251513710000011
其中，控制装置(17)被设计成能基于来自桅杆传感器布置结构的输出信号来限制桅杆运动的速度，
其特征在于，
所述控制装置(17)被设计成：根据运动命令按比例地致动各个驱动器，其中，所述运动命令预定驱动器的设定点速度，
其中，所述控制装置(17)还被设计成：确定铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度，该速度由运动命令、桅杆臂(5，6，7，8)的长度和桅杆传感器布置结构的输出信号得出，以便根据修改的运动命令来控制驱动器，从而相对于由运动命令预定的驱动器目标速度来限制他们的运动速度，以使得由运动命令、桅杆臂(5，6，7，8)的长度和桅杆传感器布置结构的输出信号得出的、铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度从不超过预定的极限值。
2.根据权利要求1所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：限制驱动器中的至少一个的速度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：限制铰接式桅杆(4)的一点的速度。
4.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述桅杆传感器布置结构检测铰接式桅杆(4)的所述至少一个点相对于桅杆基座(3)的相对位置。
5.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：一旦运动命令导致铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度将超过预定的极限值或超过了该极限值，就将相对于运动命令减小各个驱动器的预设值。
6.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：通过致动驱动器而将铰接式桅杆的末端(EP)调节成小于或等于预定的极限值。
7.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：相对于运动命令将所有驱动器的速度以相同的因数降低，从而使得铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度小于或等于预定的极限值。
8.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：从操作信号导出运动命令，所述操作信号预定了铰接式桅杆(4)的末端(EP)的设定点运动。
9.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)被设计成：确定铰接式桅杆(4)的动能，并限制桅杆速度，从而使得在其运动过程中不超过铰接式桅杆(4)的最大动能。
10.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述控制装置(17)包括斜坡控制。
11.根据权利要求1或2所述的大型机械手(1)，其特征在于，所述大型机械手(1)是卡车车载式混凝土泵。
12.一种用于控制大型机械手(1)的铰接式桅杆(4)的运动的方法，其中，铰接式桅杆(4)的至少一个铰接接头的枢转角度
Figure FDA0002251513710000031
或铰接式桅杆(4)的至少一个点的位置通过传感器器件检测，铰接式桅杆(4)的速度基于由传感器器件检测的信号来限制，
其特征在于，
铰接接头的各个驱动器根据运动命令按比例控制，其中，运动命令预定了驱动器的设定点速度，且
铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度由运动命令、铰接式桅杆(4)的桅杆臂(5，6，7，8)的长度和当前枢转角度
Figure FDA0002251513710000032
和/或铰接式桅杆(4)的至少一个点的位置来确定，从而一旦运动命令导致铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度将超过预定的极限值或超过了该极限值，就将相对于运动命令减小各个驱动器的速度预设值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度通过致动驱动器而被调节成小于或等于预定的极限值的值。
14.根据权利要求12至13中的任一项所述的方法，其特征在于，相对于运动命令将所有驱动器的速度以相同的因数降低，从而使得铰接式桅杆(4)的末端(EP)的速度小于或等于预定的极限值。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述运动命令从操作信号导出，所述操作信号预定了铰接式桅杆(4)的末端(EP)的设定点运动。
16.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述大型机械手(1)是卡车车载式混凝土泵。
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