CN111894633B - 一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，是于喷射作业过程中，对臂架的操控具体指对喷头的控制而提出一种自动辅助运动控制方式，使喷头的动作1和动作2在执行手动遥控操控动作的同时自动叠加一个往返运动，以避免出现喷嘴在喷涂点停留而导致喷射物堆积而影响施工效果甚至塌落等现象，能实现喷头按特定运动方式进行动作，用以提升喷射施工效果，降低操作手的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及移动式混凝土喷射机械手的喷头控制方法，具体涉及一种根据当前操作机手的操控指令，对喷头的运动进行自动调节的方法。
背景技术
移动式混凝土喷射机械手由于其施工作业的特殊性，要求其喷头动作灵活，作业覆盖范围大，因此其操控难度大，而喷头的操作效果直接影响喷射效果。
喷头一般采用多个自由度的设计方案，实现喷嘴的空间多朝向运动控制，见图1所示，一般包括三个运动动作：
1）以末端臂架1朝向为轴线进行旋转，实现喷头2的喷嘴3绕末端臂架1旋转运动，简称为动作1，见图中标号4；
2）以垂直于末端臂架1朝向的空间方向为轴线进行旋转，实现喷嘴3平行于末端臂架1旋转运动，简称为动作2，见图中标号5；
3）喷嘴3进行固定半径的圆弧式刷动运动，简称为动作3，见图中标号6。
现有技术一般由操作机手通过遥控器或人机交互系统，实现上述三个动作的控制。由于动作3采用是固定圆弧式运动，覆盖区域呈圆形分布，一般用于在喷射过程中避免喷嘴长时间停留某一固定位置而影响喷射效果。而动作1和动作2的组合控制可实现喷嘴的朝向控制，但在实际操控时，要求动作灵敏，时刻保持喷嘴的朝向在移动，否则将出现喷射物在施工面7的喷涂点停留造成局部堆积而影响施工效果，甚至塌落。为此需要开发设计一种控制方法，对喷头动作1和动作2的运动进行调节，提升其可操控性，改善施工效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术中由于对喷头的操控实时性要求高、操作难度大等的特点，而提供一种移动式混凝土喷射机械手的喷头控制方法，以对喷头动作1和动作2的运动进行有效干预控制，达到提升喷射机械手喷射作业的效率，改善施工效果的目的，同时提升喷射机械手的操控性，降低操作者的劳动强度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，该方法步骤如下:
A.于控制单元设置一自动操控摇杆程序，并于人机交互单元设置与该程序对应的自动操控摇杆指令的操作界面；
B.人机交互单元接收操作者发出的手动遥控操控喷射指令和自动操控摇杆指令，并发送至控制单元；
C.控制单元接收手动遥控操控喷射指令，并结合信号采集单元采集的喷射机械手当前的工作状态信号进行运算处理后输出控制信号由输出信号单元发送至执行机构单元；控制单元同时接收自动操控摇杆指令，并发出自动操控摇杆信号，亦由输出信号单元发送至执行机构单元，将自动操控摇杆信号叠加于控制信号上，使执行机构单元的摇杆在被手动遥控操控的同时被自动推动，而动作1或动作2在执行摇杆的手动遥控操控的同时进行往返运动。
上述摇杆在自动操控摇杆信号下被推动的幅度和速度是先在设置自动操控摇杆程序时预先设定自动操控摇杆信号值的大小，再于人机交互单元发出自动操控摇杆指令前，于操作界面设定好每一档次自动操控摇杆信号值在每个单向运动上作用的时间长来实现；或者是由控制单元根据当前喷射机械手的工作状态进行自动调整。
上述自动操控摇杆指令的操作界面包括该指令的关闭和开启。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：在喷射作业过程中，对臂架的操控，具体指对喷头的控制，提出一种自动辅助运动控制方式，使喷头的动作1和动作2在执行手动遥控操控动作的同时自动叠加一个往返运动，以避免出现喷嘴在喷涂点停留而导致喷射物堆积而影响施工效果甚至塌落等现象。
附图说明
图1为喷头动作示意图。
具体实施方式
本发明为一种移动式混凝土喷射机械手的喷头控制方法，是在现有喷头控制系统的基础上进行的改进，同样包括人机交互单元、信号采集单元、控制单元、输出信号单元及执行机构单元，该些单元的功能作用与现有技术基本相同，不同的是，本申请于控制单元针对喷头的动作1和动作2执行手动遥控操控动作设置一自动操控摇杆程序，并于人机交互单元设置对应的操作界面。上述各单元与现有技术相同的功能作用具体见下说明：
该人机交互单元，与该控制单元连接，用于接收操作者的喷射操控指令，并将接收到的喷射操控指令发送至控制单元，其中，该喷射操控指令包括喷头操作指令、喷头运动速度及方式的参数调节等；还用于接收并显示控制单元反馈的包括控制指令的状态信息在内的喷射过程的相关状态信息；
该信号采集单元，用于采集喷射机械手当前的工作状态信号，如喷头的喷射状态、泵送系统的泵送方量、供风管路系统的供风量等，以识别喷射机械手当前的工作状态。该信号采集单元与该控制单元连接，以将采集到的喷射机械手当前的工作状态信号发送至控制单元；
该控制单元，用于接收人机交互单元发送的喷射操控指令以及信号采集单元发送的喷射机械手当前的工作状态信号，并将喷射操控指令与喷射机械手当前的工作状态信号结合进行运算处理后输出控制信号至输出信号单元，以实时调节控制信号；同时将控制信号的状态信息反馈至人机交互单元进行显示；
该输出信号单元，与该控制单元连接，用于接收控制单元发送的控制信号，并将该控制信号发送至执行机构单元，以对喷头的运动进行动态调节；
该执行机构单元，与该输出信号单元连接，用于接收控制信号，驱动喷头执行动作1、动作2、动作3。
现有技术中，喷头的动作1绕以末端臂架的朝向为轴线进行旋转的方式运动，喷头的动作2绕以垂直于末端臂架朝向的空间方向为轴线进行旋转，实现喷嘴平行于末端臂架旋转运动。动作1和动作2分别由一摇杆进行运动速度及方向的控制，如：摇杆分为往左推、往右推以及中位三种位置状态，分别操作动作1或动作2顺时针动、逆时针动、以及停留在当前位置，运动的速度由摇杆推动的开度值确定。
本申请则在控制单元中针对喷头的动作1和动作2执行手动遥控操控动作设置一自动操控摇杆程序，因而在控制单元输出控制信号时会同时输出一自动操控摇杆信号至执行机构单元中的摇杆，从而在手动遥控操控的控制信号上叠加该自动操控摇杆信号，使动作1或动作2在执行摇杆的手动遥控操控的同时进行往返运动，而不会停留于当前喷涂点。
具体地，本发明的喷头控制方法的步骤如下:
A.于控制单元设置一自动操控摇杆程序，并于人机交互单元设置与该程序对应的自动操控摇杆指令的操作界面，包括该指令的调节、关闭和开启；
上述自动操控摇杆指令对应的自动操控摇杆信号的作用等同于操作摇杆，操作效果是使动作1或动作2在执行摇杆的手动遥控操控的同时进行往返运动；
B.人机交互单元接收操作者发出的手动遥控操控喷射指令和自动操控摇杆指令，并发送至控制单元；
C.控制单元接收手动遥控操控喷射指令，并结合信号采集单元采集的喷射机械手当前的工作状态信号进行运算处理后输出控制信号（手动遥控操控喷射信号）由输出信号单元发送至执行机构单元；控制单元同时接收自动操控摇杆指令，并发出自动操控摇杆信号亦由输出信号单元发送至执行机构单元，将自动操控摇杆信号叠加于手动遥控操控喷射信号上，使执行机构单元的摇杆在被手动遥控操控的同时被自动推动，而动作1或动作2在执行摇杆的手动遥控操控的同时进行往返运动。
上述摇杆在自动操控摇杆信号下被推动的幅度和速度的调节方式有两种：
（1）在设置自动操控摇杆程序时预先设定自动操控摇杆信号值的大小，人机交互单元发出自动操控摇杆指令前，先于操作界面设定好每一档次自动操控摇杆信号值在每个单向运动上作用的时间长。
（2）根据当前喷射机械手的工作状态（如喷射状态、喷射方量、供风量等）由控制单元进行自动调整。
Claims (4)
1.一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，其特征在于，该方法步骤如下:
A.于控制单元设置一自动操控摇杆程序，并于人机交互单元设置与该程序对应的自动操控摇杆指令的操作界面；
B.人机交互单元接收操作者发出的手动遥控操控喷射指令和自动操控摇杆指令，并发送至控制单元；
C.控制单元接收手动遥控操控喷射指令，并结合信号采集单元采集的喷射机械手当前的工作状态信号进行运算处理后输出控制信号由输出信号单元发送至执行机构单元；同时接收自动操控摇杆指令，并发出自动操控摇杆信号亦由输出信号单元发送至执行机构单元，将自动操控摇杆信号叠加于控制信号上，使执行机构单元的摇杆在被手动遥控操控的同时被自动推动，而动作1或动作2在执行摇杆的手动遥控操控的同时进行往返运动；其中：动作1是喷嘴以喷头的末端臂架的朝向为轴线进行旋转；动作2是喷嘴以垂直于喷头的末端臂架朝向的空间方向为轴线进行旋转。
2.如权利要求1所述的一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，其特征在于，所述摇杆在自动操控摇杆信号下被推动的幅度和速度是先在设置自动操控摇杆程序时预先设定自动操控摇杆信号值的大小，再于人机交互单元发出自动操控摇杆指令前，于操作界面设定好每一档次自动操控摇杆信号值在每个单向运动上作用的时间长来实现。
3.如权利要求1所述的一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，其特征在于，所述摇杆在自动操控摇杆信号下被推动的幅度和速度是由控制单元根据当前喷射机械手的工作状态进行调整。
4.如权利要求1所述的一种移动式混凝土喷射机械手喷头控制方法，其特征在于，所述自动操控摇杆指令的操作界面包括该指令的关闭和开启。
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