CN111721561B - 判断回转操作的稳定性的方法和装置及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种判断回转操作的稳定性的方法和装置及工程机械，该方法包括获取回转操作稳定性判断参数，其中，所述回转操作稳定性判断参数包括所述工程机械的转台的回转角度或所述工程机械的第一重心；确定所述工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，所述第一稳定判断区域为控制所述转台逆时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台顺时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域，所述第二稳定判断区域为控制所述转台顺时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台逆时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域；以及基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定。藉此，实现了判断控制转台执行回转操作的稳定性。

Description

判断回转操作的稳定性的方法和装置及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种判断回转操作的稳定性的方法和装置及工程机械。

背景技术

移动式臂架设备高举臂架作业，整机(含作业负载)重心高，臂架回转时相对于有限的承载区域有倾翻风险，须加以对回转动作的安全控制。其中，移动式臂架设备，包含臂架混凝土泵车、混凝土布料机、带折臂的(高空)作业平台机械、折臂消防设备、移动式清洗机械手设备、砌墙机等建筑设备，挖掘机、移动式起重机(含汽车起重机、履带起重机、地面起重机等)、移动式可回转皮带输送设备(矿机或农机)，及其它可回转的移动分拣设备(机器人)。

针对防倾翻，现有技术中公开了两种技术方案，一种是对支撑平面区域与整车重心进行检测，根据整车重心是否落入支撑区域内及重心与边界的临近程度评价不至倾翻的安全性并实施相应控制；另一种是在获取设备整车重心与支撑平面区域的情况下，划定一个表示防倾翻安全性的区域，通过识别整车重心与该区域的位置关系，判断设备姿态的安全性。现有技术公开的技术方案，仅聚焦设备整车重心位置对倾翻的影响，并以(整车重心落在)支撑区域内满足一定规则的分区(作为判据)来控制臂架运动，保障防倾翻的安全；只能判断当前时刻是否存在倾翻危险，不能判断如何操作回转动作可以避免危险，对操作的安全性没有预判能力，控制滞后，限制了对回转操作进行控制的灵活性，安全控制保障能力较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种判断回转操作的稳定性的方法和装置及工程机械，其可实现解决或至少部分解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法，该方法包括：获取回转操作稳定性判断参数，其中，所述回转操作稳定性判断参数包括所述工程机械的转台的回转角度或所述工程机械的第一重心；确定所述工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，所述第一稳定判断区域为控制所述转台逆时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台顺时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域，所述第二稳定判断区域为控制所述转台顺时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台逆时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域；以及基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

可选地，所述将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：确定划分所述支撑区域的顶点位置；基于所述顶点位置及相邻两支腿位置，将所述支撑区域划分为多个三角形；确定所述顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及针对所述多个三角形中的任一三角形：若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于所述顶点位置至所述垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿所述顶点位置至所述垂足的方向，在所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧的三角形为所述第一稳定判断区域，在所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧的三角形为所述第二稳定判断区域；以及若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿所述顶点位置至所述垂足的方向，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧则该三角形为所述第一稳定判断区域，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧则该三角形为所述第二稳定判断区域。

可选地，在所述回转操作稳定性判断参数为所述回转角度的情况下，所述基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断所述工程机械的回转操作的稳定性包括：以所述回转角度的始边为初始边，确定所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域包括的任一三角形的过所述顶点位置的两条边分别相对于所述初始边的角度；以及基于所确定的角度和所述回转角度的关系，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

可选地，所述顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为所述工程机械的第二重心，N′为所述顶点位置，ε<300mm。

可选地，在基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性之前，该方法还包括：对所述工程机械的稳定状态进行判断，其中，基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性的条件为所述稳定状态是存在风险状态。

相应地，本发明的另一方面提供一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置，该装置包括：参数获取模块，用于获取回转操作稳定性判断参数，其中，所述回转操作稳定性判断参数包括所述工程机械的转台的回转角度或所述工程机械的第一重心；支撑区域确定模块，用于确定所述工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；划分模块，用于将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，所述第一稳定判断区域为控制所述转台逆时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台顺时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域，所述第二稳定判断区域为控制所述转台顺时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台逆时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域；以及判断模块，用于基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

可选地，所述划分模块将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：确定划分所述支撑区域的顶点位置；基于所述顶点位置及相邻两支腿位置，将所述支撑区域划分为多个三角形；确定所述顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及针对所述多个三角形中的任一三角形：若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于所述顶点位置至所述垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿所述顶点位置至所述垂足的方向，在所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧的三角形为所述第一稳定判断区域，在所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧的三角形为所述第二稳定判断区域；以及若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿所述顶点位置至所述垂足的方向，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧则该三角形为所述第一稳定判断区域，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧则该三角形为所述第二稳定判断区域。

可选地，在所述回转操作稳定性判断参数为所述回转角度的情况下，所述判断模块基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断所述工程机械的回转操作的稳定性包括：以所述回转角度的始边为初始边，确定所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域包括的任一三角形的过所述顶点位置的两条边分别相对于所述初始边的角度；以及基于所确定的角度和所述回转角度的关系，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

可选地，所述顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为所述工程机械的第二重心，N′为所述顶点位置，ε<300mm。

可选地，所述判断模块还用于在基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性之前，对所述工程机械的稳定状态进行判断，其中，基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性的条件为所述稳定状态是存在风险状态。

此外，本发明的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括上述的装置。

另外，本发明的另一方面还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利上述的方法。

通过上述技术方案，实现了判断控制转台执行回转操作的稳定性，如此，在控制转台执行回转操作之前，先对转台执行回转操作的稳定性进行判断，实现了对回转操作的稳定性预判；通过判断控制转台执行回转操作的稳定性，可以了解如何控制转台执行回转操作可以增加稳定性，如此，可以提醒工作人员其想要进行的操作是否能增加稳定性以及如何执行回转操作能增加稳定性，如此，可以避免危险；提前预判控制转台执行回转操作的稳定性，使得控制提前，增加了对回转操作进行控制的灵活性，提高了安全控制保障能力。

本发明的其它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是本发明一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的支撑区域划分示意图；

图3是本发明另一实施例提供的支撑区域划分示意图；

图4是本发明另一实施例提供的支撑区域划分示意图；

图5是本发明另一实施例提供的顶点位置示意图；

图6是本发明另一实施例提供的角度划分示意图；

图7是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图；

图8是本发明另一实施例提供的基于重心位置判断回转操作稳定性的示意图；

图9是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图；

图10是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图；

图11是本发明另一实施例提供的系统结构的示意图；以及

图12是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置的结构框图。

附图标记说明

1 参数获取模块 2 判断模块

3 支撑区域确定模块 4 划分模块

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。

本发明实施例的一个方面提供一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法。

图1是本发明一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下内容。

在步骤S10中，获取回转操作稳定性判断参数，其中，回转操作稳定性判断参数包括工程机械的转台的回转角度或工程机械的第一重心。其中，可以通过回转编码器获取回转角度，也可以使用电位计、拉线传感器及转速传感器等获取回转角度。此外，对于第一重心，具体地，获取工程机械的重心在水平面上的投影。其中，获取重心在水平面上的投影的方法有很多。例如，方法一可以是，检测工程机械的姿态和负载状态，获取工程机械的结构质量参数，进而通过计算得出工程机械的重心投影，例如，可以参考CN102514550B中的描述，计算出工程机械的重心投影。另外，方法二可以是，对工程机械的承载结构为受力可检测的(如采用支腿支撑设备质量的工程起重机、泵车等可检测支撑支腿的受力)通过受力分析，计算出工程机械的重心投影。

在步骤S11中，确定工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域。具体地，针对工程机械的各支腿中的每一支腿，先获取支腿支撑姿态，具体地，可以通过拉线传感器(还可以使用激光测距传感器、油缸位移传感器等)获取伸缩支腿的伸长量，可以通过摆角传感器(还可以使用编码器、电位计等)获取摆动支腿的摆动角度。然后，针对各支腿中每一支腿，根据所获取的支腿支撑姿态数据，计算该支腿在空间上的坐标，即确定各支腿中的每一支腿的支腿位置。将确定出的各个支腿位置连线则组成支撑区域。

在步骤S12中，将支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，第一稳定判断区域为控制转台逆时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台顺时针回转时降低工程机械的稳定性的区域，第二稳定判断区域为控制转台顺时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台逆时针回转时降低工程机械的稳定性的区域。

在步骤S13中，基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，判断控制转台执行回转操作的稳定性。其中，第一稳定判断区域为控制转台逆时针回转增强工程机械的稳定性且控制转台顺时针回转降低工程机械的稳定性的区域，第二稳定判断区域为控制转台顺时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台逆时针回转时降低工程机械的稳定性的区域，如此，在判断控制转台执行回转操作的稳定性时可以确定出如何操作转台能增加工程机械的稳定性，如何操作转台能降低工程机械的稳定性；或者，对想要控制转台执行的回转操作增加工程机械的稳定性还是降低工程机械的稳定性进行判断。如此，实现对回转操作进行预判。

通过上述技术方案，实现了判断控制转台执行回转操作的稳定性，如此，在控制转台执行回转操作之前，先对转台执行回转操作的稳定性进行判断，实现了对回转操作的稳定性预判；通过判断控制转台执行回转操作的稳定性，可以了解如何控制转台执行回转操作可以增加稳定性，如此，可以提醒工作人员其想要进行的操作是否能增加稳定性以及如何执行回转操作能增加稳定性，如此，可以避免危险；提前预判控制转台执行回转操作的稳定性，使得控制提前，增加了对回转操作进行控制的灵活性，提高了安全控制保障能力。

可选地，在本发明实施例中，将支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：确定划分支撑区域的顶点位置；基于顶点位置及相邻两支腿位置，将支撑区域划分为多个三角形；确定顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及针对多个三角形中的任一三角形：若垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于顶点位置至垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿顶点位置至垂足的方向，在顶点位置至垂足的连线的左侧的三角形为第一稳定判断区域，在顶点位置至垂足的连线的右侧的三角形为第二稳定判断区域；以及若垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿顶点位置至垂足的方向，若该三角形位于顶点位置至垂足的连线的左侧则该三角形为第一稳定判断区域，若该三角形位于顶点位置至垂足的连线的右侧则该三角形为第二稳定判断区域。

可选地，在本发明实施例中，顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为工程机械的第二重心，N′为顶点位置，ε<300mm。可选地，ε<150mm。优选地，在本发明实施例中，顶点位置为所述第二重心。其中，第二重心为工程机械除去转台及其上臂架后剩余设备结构的重心位置。第二重心位置可以通过剩余设备结构的重心合成计算，或通过吊线法、天平法测量。

下面结合图2至图4对支撑区域的划分进行解释。其中，需要说明的是，图2至图5中，N表示本发明实施例中所述的顶点位置。

如图2所示，A0-A4是工程机械的支撑点(以泵车为例，其支撑点位置较多，较灵活；描述对起重机等同样适用，支撑点也就是本发明实施例中所述支撑位置)，N是特定点(也就是本发明实施例中所述顶点位置)，B0-B4是N到相邻支撑点间的连线的垂足(垂线交点)；θ是以预先指定的参考方向为始边，转台方向为终边的夹角，转台的角度以同一始边为始边，即θ就是转台角度。如实施例，指定以转台中心到车尾的连线方向(其中，该连线方向过N点)为始边，转台方向(转台上臂架水平展开时所指的方向)为终边。当回转角度同样以转台中心到车尾的连线方向为始边时，转台方向就可以用转台角度来表示了。

相邻支撑点和N将整个支撑区域划分为以N为公共顶点的以支撑点为数量的若干三角形区域，计所述数量为n。

三角形区域以相邻的支撑点与N点组成。其中，针对若干三角形区域中的任一三角形区域：1)若N到两相邻支撑点的连线的垂足在连线线段上，则该三角形区域又可以以N到垂足Bi的连线为边界分为左右两个三角形，其中向量NBi左手边的三角形区域记为I类区域(等同于本发明实施例中所述的第一稳定判断区域)，右手边的三角形区域记为II类区域(等同于本发明实施例中所述的第二稳定判断区域)；2)若N到两相邻支撑点的连线的垂足在连线线段外(延长线上)，则该三角形区域不再分割，整个区域在向量NBi左手边时，该三角形区域记为I类区域；整个区域在向量NBi右手边时，该三角形区域记为II类区域。

通常工程机械使用4个支腿支撑，考虑到工程机械设计的对称性，不太会出现上述2)这种情况，但是下图可以作为2)这种情况出现时的一个角度区域分类标记的示例。如图3所示，其中，A2、A4是某相邻支撑脚，N到A2A4的垂足为B2，B2落在线段A2A4之外，△A2A4N整体在NB2射线方向的右手边，须标记为II类区域。

当然，并不需要说要在超过四边形的时候才会出现图3所示的这种相邻顶点与N组成的三角形整体都是一类区域的情况；特定的设计也可能导致这种情况发生。如图4所示，其中，A1、A2是某相邻支撑脚，N到A1A2的垂足为B，B落在线段A1A2之外，△A1A2N整体在NB射线方向的左手边，须标记为I类区域。

优选的，N是工程机械(例如，移动式臂架设备)除去转台(及其上臂架)后剩余设备结构的“重心位置”，该位置可以通过剩余设备结构的重心合成计算，或通过吊线法、天平法测量。其中，此处描述的“重心位置”等同于本发明实施例中所述的第二重心。

次优的，N是通过工程近似的、以上述“重心位置”为参考的相近点N’，它可以是一个预先指定的点(即该点N’满足|N-N’|<ε，即N’是N的邻域内的一个指定点，如图5所示)。也就是，在该近似中，N表示“重心位置”，N’表示顶点位置。优选地，该ε<150mm。次优地，ε<300mm。

可选地，在本发明实施例中，可以采用基于角度对支撑区域进行划分。设置初始边，确定第一稳定判断区域和第二稳定判断区域中的每一三角形的过顶点位置的两边相对于初始边的角度，从而用每一三角形的过顶点位置的两边对应的角度范围来表征该三角形对应的区域。判断回转角度与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域中的每一三角形对应的角度范围的关系，来判断控制转台执行的回转操作的稳定性。

可选地，在本发明实施例中，在回转操作稳定性判断参数为回转角度的情况下，基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断工程机械的回转操作的稳定性包括：以回转角度的始边为初始边，确定第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括的任一三角形的过顶点位置的两条边分别相对于初始边的角度；以及基于所确定的角度和回转角度的关系，判断控制转台执行回转操作的稳定性。

具体地，通过确定第一稳定判断区域和第二稳定判断区域中的任一三角形的过顶点位置的两条边分别相对于初始边的角度，可以用于这两条边分别对应的角度范围来表征该三角形对应的区域。通过比较回转角度与所确定的角度的大小关系，可以确定出回转角度落在第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括的哪一三角形的过顶点位置的相邻两边对应的角度之间，如此，可以确定出回转角度的终边落在第一稳定判断区域和第二稳定判断区域中的哪一三角形内，也就是，回转角度的终边与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域的位置关系。若回转角度的终边落在第一稳定判断区域内，则逆时针回转增强工程机械的稳定性且顺时针回转降低工程机械的稳定性；若回转角度的终边落在第二稳定判断区域内，则顺时针回转增强工程机械的稳定性且逆时针回转降低工程机械的稳定性。或者说，若回转角度的终边落在第一稳定区域内，控制转台将要执行的回转操作是顺时针回转，则该回转操作降低工程机械的稳定性；若回转角度的终边落在第二稳定区域内，控制转台将要执行的回转操作是顺时针回转，则该回转操作增强工程机械的稳定性。也就是，在本发明实施例中，判断控制转台执行回转操作的稳定性，可以是判断如何控制转台执行回转操作可以增强工程机械的稳定性，如何控制转台回转可以降低工程机械的稳定性；或者可以是对想要控制转台执行的回转操作进行判断其会增加工程机械的稳定性还是会降低工程机械的稳定性。

下面结合图6和图7，对回转操作稳定性判断参数为回转角度的情况进行解释。

如图6所示，以回转角度的始边θ₀为初始边，将整个支撑区域规整到0-360°，确定出属于Ⅰ类区域和Ⅱ类区域的每一三角形的过顶点位置N的相邻两边相对于θ₀的角度，如图6所示，确定出θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇、θ₈。通过比较回转角度值θ与θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、θ₇、θ₈进行比较，确定出θ∈(θ₁，θ₂)。因为角度的初始边相同，在可以确定出回转角度的终边在θ₁和θ₂对应的区域中，如图6所示，为Ⅰ类区域。则可知，控制转台逆时针回转时增强工程机械的稳定性，控制转台顺时针回转时降低工程机械的稳定性。

图7是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图。

如图7所示，回转角度检测，获取转台的回转角度。转角区域比较，即，将回转角度与Ⅰ类区域和Ⅱ类区域中的每一三角形对应的角度区域(也就是过顶点位置的两边对应的角度范围)进行比较，判断回转角度位于哪一角度区域，也就是位于哪一角度范围内。若回转角度位于Ⅰ类区域中的某一三角形对应的角度区域内，则顺时针回转导致稳定性降低，逆时针回转导致稳定性增强；若回转角度不位于Ⅰ类区域中的某一三角形对应的角度区域内，则回转角度位于Ⅱ类区域中的某一三角形对应的角度区域内，则顺时针回转导致稳定性增强，逆时针回转导致稳定性降低。

通过图7所示的判断方法，识别出顺回转操作和逆回转操作对工程机械支撑稳定性的安全判断，获知该操作是否将导致工程机械支撑稳定性的恶化。

注意：这里的转角区域比较，比较的对象是回转角度检测值与Ⅰ类区域和Ⅱ类区域的边界角度值的比较，根据角度值比较的结果判断实时回转角度位于Ⅰ类区域和Ⅱ类区域中哪一三角形对应的角度区域。

基于角度值的比较方法，仅依靠回转角度值这个易于获取的检测量，而不是整车重心这个多因素影响的量，所以具有判据更加简洁直接的应用效果。

可选地，在本发明实施例中，回转操作稳定性判断参数可以是工程机械的第一重心。根据第一重心在第一稳定判断区域和第二稳定判断区域中的哪一区域内，来判断控制转台执行回转操作的稳定性。若第一重心在第一稳定判断区域内，则控制转台逆时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台顺时针回转时降低工程机械的稳定性；若第一重心在第二稳定判断区域内，则控制转台顺时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台逆时针回转时降低工程机械的稳定性。

需要说明的是，在本发明实施例中，回转角度和第一重心具有对应性。下面以第一重心为例进行解释说明，为什么当回转角度或第一重心第一稳定区域内时控制转台逆时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台顺时针回转时降低工程机械的稳定性，当回转角度或第一重心第二稳定区域内时控制转台顺时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台逆时针回转时降低工程机械的稳定性。

如果工程机械支撑稳定性已经很差(较危险)，通过图7所示的流程的识别判断，可以清晰知道如何操作回转将增加设备的稳定性，使得设备脱离危险状态。以图8为例说明应用效果。

如图8所示，整车第一重心G位于区域Ⅱ时，如果继续操作转台逆时针(AntiClk)回转，整车第一重心可能超出边界A2A3，降低工程机械的稳定性。反之若操作转台顺时针(Clk)回转，整车第一重心远离边界A2A3，增加工程机械的稳定性，在超出区域Ⅱ之前，会更加稳定、更加安全。

可选地，在本发明实施例中，可以采用呈现回转操作稳定性的方式告知操作人员如何操作能增加工程机械的稳定性，如何操作会降低工程机械的稳定性，例如，采用指示灯。需要说明的是，还可以采用指示的方式来表示控制转台执行回转操作的稳定性，例如，振动、声音等。

图9是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图。其中，在图9中，第一指示灯亮，表示逆时针方向回转操作将有助于增强工程机械稳定性；第二指示灯亮，表示顺时针方向回转操作将有助于增强工程机械稳定性。反之则降低。

可选地，在本发明实施例中，在基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断控制转台执行回转操作的稳定性之前，该方法还包括：对工程机械的稳定状态进行判断，其中，基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断控制转台执行回转操作的稳定性的条件为稳定状态是存在风险状态。

图10是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的逻辑示意图。

在判断是否位于Ⅰ类区域之前，先对工程机械的稳定状态进行判断。若工程机械的稳定状态为很安全，则工程机械的稳定性强，不干预回转操作；若工程机械的稳定状态不为很安全，则判断工程机械的稳定状态是否为存在风险。若工程机械的稳定状态不为存在风险，则工程机械危险失控，采取紧急措施；若工程机械的稳定状态为存在风险，则工程机械稳定性差，采取回转操作干预，然后基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断控制转台执行回转操作的稳定性，例如，基于回转角度进行判断，如图10所示。

通过将本发明实施例中所述的判断控制转台执行回转操作的稳定性的技术方案与其他技术复合应用，将使之从识别和指导性的功能向控制性的功能整合。

在诸多现有技术中，将工程机械的稳定性分为至少“很安全—存在风险”两种状态(这里没有列出“已倾翻”这个状态，因为它是大家都要避免的状态，而且一旦已经倾翻再进行控制就没有意义了)。

在“很安全”的状态，程机械不易倾翻，程机械臂架动作(含转台的回转)不会导致程机械倾翻的风险；在“存在风险”的状态，程机械存在在一些臂架动作和姿态的情况下使程机械倾翻或临界倾翻的风险，须对臂架动作进行有效的干预——而现有技术尽管知道“存在风险”，却并不能判断如何干预是“有效”的，如何能避免倾翻风险的加剧，利用本发明实施例中所述的判断控制转台执行回转操作的稳定性的技术方案与现有技术的整合，可以打穿这个控制流程。

注意，位于I类区域与位于II类区域是互斥的，本方案只给出了这两个区域的定义。

危险失控即指上文“已倾翻”状态，作业现场的人员采取紧急措施避难。“稳定性差”即“存在风险”的设备稳定性状态。

下面以系统的角度，对本发明实施例提供的技术方案进行解释。需要说明的是，以系统的角度进行解释，仅用于解释本发明，并不对本发明进行限制。

图11是本发明另一实施例提供的系统结构的示意图。如图11所示，系统包含支腿姿态检测单元、支撑位置计算单元、转台角度检测单元、转台操作输入单元和转台操作安全判断单元。支腿姿态检测单元，用于获取支腿支撑姿态，通常通过拉线传感器(还可以使用激光测距传感器、油缸位移传感器等)获取伸缩支腿的伸长量，通过摆角传感器(还可以使用编码器、电位计等)获取摆动支腿的摆动角度；支撑位置计算单元，根据支腿姿态检测单元输出的数据，计算支撑位置在空间上的坐标，作为安全计算的依据之一；转台角度检测单元，用户获取转台的姿态，通常通过回转编码器(还可以使用电位计、拉线传感器、转速传感器等)获取转台的转动角度，作为安全计算的依据之一；转台操作输入单元，在本方案中指可反映操作人员操作指令的信号输入器件(如遥控器、操作面板)或检测器件(如对液压手柄操作位置进行电气化检测的传感器系统)，用于反映转台操作的指令，作为操作安全性的依据之一；转台操作安全判断单元，用于根据支撑位置计算单元获取的支撑区域、根据转台角度检测单元获取的转台角度及转台操作输入单元获取的操作信号，判断正在进行的转台操作是否具有安全性，即是否可以令设备的更加稳定，避免倾翻。此外，支撑位置计算单元和转台操作安全判断单元，如采用同一器件，则可以以整体作为安全计算判断单元，但这不是必须的。

本发明实施例提供的技术方案针对的工程机械可以为移动式臂架设备，臂架作业时承载区域(在水平面上的投影)为凸多边形的情况，用于识别回转动作方向是否有益于增加设备防倾翻的稳定性。

本发明实施例提供的技术方案可适用于采用独立计算控制单元的移动工程机械，也可以应用于采用多计算控制单元的移动工程机械，如采用设备本地检测信息获取、远程运算安全判断、设备本地执行控制的方式(不影响图11对系统结构的描述)。

相应地，本发明实施例的另一方面提供一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置。

图12是本发明另一实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置的结构框图。如图12所示，该装置包括参数获取模块1、支撑区域确定模块3、划分模块4和判断模块2。其中，参数获取模块1用于获取回转操作稳定性判断参数，其中，回转操作稳定性判断参数包括工程机械的转台的回转角度或工程机械的第一重心；支撑区域确定模块3用于确定工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；划分模块4用于将支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，第一稳定判断区域为控制转台逆时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台顺时针回转时降低工程机械的稳定性的区域，第二稳定判断区域为控制转台顺时针回转时增强工程机械的稳定性且控制转台逆时针回转时降低工程机械的稳定性的区域；判断模块2用于基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，判断控制转台执行回转操作的稳定性。

可选地，在本发明实施例中，划分模块将支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：确定划分支撑区域的顶点位置；基于顶点位置及相邻两支腿位置，将支撑区域划分为多个三角形；确定顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及针对多个三角形中的任一三角形：若垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于顶点位置至垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿顶点位置至垂足的方向，在顶点位置至垂足的连线的左侧的三角形为第一稳定判断区域，在顶点位置至垂足的连线的右侧的三角形为第二稳定判断区域；以及若垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿顶点位置至垂足的方向，若该三角形位于顶点位置至垂足的连线的左侧则该三角形为第一稳定判断区域，若该三角形位于顶点位置至垂足的连线的右侧则该三角形为第二稳定判断区域。

可选地，在本发明实施例中，在回转操作稳定性判断参数为回转角度的情况下，判断模块基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断工程机械的回转操作的稳定性包括：以回转角度的始边为初始边，确定第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括的任一三角形的过顶点位置的两条边分别相对于初始边的角度；以及基于所确定的角度和回转角度的关系，判断控制转台执行回转操作的稳定性。

可选地，在本发明实施例中，顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为工程机械的第二重心，N′为顶点位置，ε<300mm。

可选地，在本发明实施例中，判断模块还用于在基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断控制转台执行回转操作的稳定性之前，对工程机械的稳定状态进行判断，其中，基于回转操作稳定性判断参数与第一稳定判断区域和第二稳定判断区域判断控制转台执行回转操作的稳定性的条件为稳定状态是存在风险状态。

本发明实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

此外，本发明实施例的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括上述实施例中所述的装置。

另外，本发明实施例的另一方面还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述实施例中所述的方法。

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)

1.一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的方法，其特征在于，该方法包括：

获取回转操作稳定性判断参数，其中，所述回转操作稳定性判断参数包括所述工程机械的转台的回转角度或所述工程机械的第一重心；

确定所述工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；

将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，所述第一稳定判断区域为控制所述转台逆时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台顺时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域，所述第二稳定判断区域为控制所述转台顺时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台逆时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域；以及

基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性，

其中，所述将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：

确定划分所述支撑区域的顶点位置；

基于所述顶点位置及相邻两支腿位置，将所述支撑区域划分为多个三角形；

确定所述顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及

针对所述多个三角形中的任一三角形：

若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于所述顶点位置至所述垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿所述顶点位置至所述垂足的方向，在所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧的三角形为所述第一稳定判断区域，在所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧的三角形为所述第二稳定判断区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域还包括：

针对所述多个三角形中的任一三角形：

若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿所述顶点位置至所述垂足的方向，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧则该三角形为所述第一稳定判断区域，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧则该三角形为所述第二稳定判断区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述回转操作稳定性判断参数为所述回转角度的情况下，所述基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断所述工程机械的回转操作的稳定性包括：

以所述回转角度的始边为初始边，确定所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域包括的任一三角形的过所述顶点位置的两条边分别相对于所述初始边的角度；以及

基于所确定的角度和所述回转角度的关系，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为所述工程机械的第二重心，所述第二重心为所述工程机械除去所述转台及其上臂架后剩余设备结构的重心位置，N′为所述顶点位置，ε<300mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性之前，该方法还包括：对所述工程机械的稳定状态进行判断，

其中，基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性的条件为所述稳定状态是存在风险状态。

6.一种用于判断工程机械的回转操作的稳定性的装置，其特征在于，该装置包括：

参数获取模块，用于获取回转操作稳定性判断参数，其中，所述回转操作稳定性判断参数包括所述工程机械的转台的回转角度或所述工程机械的第一重心；

支撑区域确定模块，用于确定所述工程机械的各支腿位置连线组成的支撑区域；

划分模块，用于将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域，其中，所述第一稳定判断区域为控制所述转台逆时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台顺时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域，所述第二稳定判断区域为控制所述转台顺时针回转时增强所述工程机械的稳定性且控制所述转台逆时针回转时降低所述工程机械的稳定性的区域；以及

判断模块，用于基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性，

其中，所述划分模块将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域包括：

确定划分所述支撑区域的顶点位置；

基于所述顶点位置及相邻两支腿位置，将所述支撑区域划分为多个三角形；

确定所述顶点位置至相邻两支腿位置的连线的垂足；以及

针对所述多个三角形中的任一三角形：

若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线上，则基于所述顶点位置至所述垂足的连线将该三角形划分两个三角形，其中，沿所述顶点位置至所述垂足的方向，在所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧的三角形为所述第一稳定判断区域，在所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧的三角形为所述第二稳定判断区域。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述划分模块将所述支撑区域划分为第一稳定判断区域和第二稳定判断区域还包括：

针对所述多个三角形中的任一三角形：

若所述垂足落在相邻两支腿位置的连线外，则在沿所述顶点位置至所述垂足的方向，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的左侧则该三角形为所述第一稳定判断区域，若该三角形位于所述顶点位置至所述垂足的连线的右侧则该三角形为所述第二稳定判断区域。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述回转操作稳定性判断参数为所述回转角度的情况下，所述判断模块基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断所述工程机械的回转操作的稳定性包括：

以所述回转角度的始边为初始边，确定所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域包括的任一三角形的过所述顶点位置的两条边分别相对于所述初始边的角度；以及

基于所确定的角度和所述回转角度的关系，判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述顶点位置满足以下条件：|N-N′|≤ε，其中，N为所述工程机械的第二重心，所述第二重心为所述工程机械除去所述转台及其上臂架后剩余设备结构的重心位置，N′为所述顶点位置，ε<300mm。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述判断模块还用于在基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性之前，对所述工程机械的稳定状态进行判断，

其中，基于所述回转操作稳定性判断参数与所述第一稳定判断区域和所述第二稳定判断区域判断控制所述转台执行所述回转操作的稳定性的条件为所述稳定状态是存在风险状态。

11.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括权利要求6-10中任一项所述的装置。

12.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-5中任意一项所述的方法。

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