CN112297034A - 一种抓臂式清污机机器人液压控制系统 - Google Patents

一种抓臂式清污机机器人液压控制系统 Download PDF

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CN112297034A CN202011246791.8A CN202011246791A CN112297034A CN 112297034 A CN112297034 A CN 112297034A CN 202011246791 A CN202011246791 A CN 202011246791A CN 112297034 A CN112297034 A CN 112297034A
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黄振东
袁家宝
杜辉胜
方瑞
李伟
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Abstract

本发明公开了一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，本发明中清污机器人的主要运动结构分为轨道移动车和抓臂，轨道移动车由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置；抓臂由液压系统驱动，即大臂、小臂、抓斗三个旋转关节；本发明引入泵控+阀控的方案，每只油缸单独配一个液压泵组，通过变频或伺服电机驱动液压泵的形式改变电机转速控制泵的流量，控制系统按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，变频或伺服电机驱动液压泵按略大于需求流量给定流量，再通过伺服比例阀精确控液压缸的运动方向和速度。解决了液压油缸精确控制问题，同时也解决伺服泵站发热大、能量损耗大的问题，从而实现系统的节能。

Description

一种抓臂式清污机机器人液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种液压控制系统，具体为一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，属于抓臂式清污机控制技术领域。
背景技术
抓臂式清污机器人依靠液压机械臂沿格栅强力将垃圾推向栅条底部，让污物聚集在一起，液压抓斗抓取力量大，一次性将污物全部抓取。同时抓斗爪齿穿入格栅，使格栅从上至下全部清理干净，对各种类型污物都能有效清理，清污效果好。清污能力有了大幅度的提高，对于高强度上游污物的集中拥堵在取排水口拦污栅前，也能及时有效的清理干净。
抓臂式清污机器人在清污过程中为追求启停的运动平稳，设定加减速阶段，会降低油缸的速度。若泵站采用定量泵，液压泵需按系统最大流量给定，油缸低速时，比例阀阀口开的很小，多余流量要从溢流阀溢流回油箱，能量在比例阀口和溢流阀口转换成热量，造成整个泵站系统发热大、能量损耗高。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，用于解决清污机器人清污时清污机器人液压伺服泵站采用定量泵，液压泵需按系统最大流量给定，油缸低速时，比例阀阀口开的很小，多余流量要从溢流阀溢流回油箱，能量在比例阀口和溢流阀口转换成热量，造成整个泵站系统发热大、能量损耗高问题，本发明中清污机器人液压伺服泵站采用一体化电液伺服驱动系统，引入泵控+阀控的方案。每只油缸单独配一个液压泵组，通过变频或伺服电机驱动液压泵的形式改变电机转速控制泵的流量，控制系统按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，电机驱动液压泵按略大于需求流量给定流量，再通过伺服比例阀精确控液压缸的运动方向和速度。解决了液压油缸精确控制问题，同时也解决伺服泵站发热大、能量损耗大的问题，从而实现系统的节能。本发明中清污机器人的主要运动结构分为轨道移动车和抓臂，轨道移动车由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置；抓臂由液压系统驱动，即大臂、小臂、抓斗三个旋转关节。大臂液压缸安装在轨道移动车上，驱动大臂相对于轨道移动车做旋转运动；小臂液压缸安装在大臂上，驱动小臂相对于大臂做旋转运动；抓斗液压缸安装在小臂上，驱动抓斗相对于小臂做旋转运动。采用液压伺服比例阀分别对三个运动关节的液压缸进行控制，通过对液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，即控制液压缸的伸缩长度和方向。液压缸伸缩控制抓臂相邻两节支臂的铰接角度，从而调节控制抓斗沿控制系统设定的轨迹上升下降。同时在各个液压缸安装绝对编码器，测量液压缸实际行程。电液位置伺服模块主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，包括清污机本体、液压控制模块、泵控策略模块、阀控策略模块、电液位置伺服模块、液压模块以及空间轨迹规划模块；
所述液压控制模块用于对抓臂式清污机进行控制清污，所述泵控策略模块用于通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，所述阀控策略模块用于控制液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，液压控制模块具体控制抓臂式清污机清污的过程包括具体以下步骤：
步骤一：抓臂式清污机的抓臂包括大臂、小臂、抓斗三个旋转关节，大臂液压缸安装在轨道移动车上，小臂液压缸安装在大臂上，抓斗液压缸安装在小臂上；
步骤二：空间轨迹规划模块对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，设定清污机的起始位置、拦污栅上端点、河面位置；
步骤三：在清污过程中，清污机器人从起始位置向下运动，到达拦污栅上端点，然后沿着拦污栅向下运动，在抓臂式清污机运动过程中电液位置伺服模块对抓臂式清污机的大臂、小臂、抓斗位置进行实时跟踪，并将大臂、小臂、抓斗位置发送至液压控制模块；
步骤四：液压控制模块将大臂、小臂、抓斗位置共享至泵控策略模块以及阀控策略模块，泵控策略模块通过变频或伺服电机驱动液压泵改变电机转速控制泵的流量，液压控制模块按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，电机驱动液压泵按大于需求流量给定流量；
步骤五：阀控策略模块通过对液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，即控制液压缸的伸缩长度和方向；
步骤六：通过泵控策略模块以及阀控策略模块实现抓臂式清污机清污过程中液压控制。
优选的，所述电液位置伺服模块具体为安装在大臂液压缸、小臂液压缸以及抓斗液压缸处的行程编码器。
优选的，所述泵控策略模块是通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，具体的工作过程包含以下步骤：
步骤S1：通过空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向；
步骤S2：获取抓臂式清污机的行进距离L，并根据大臂液压缸、小臂液压缸以及抓斗液压缸的型号计算出流量；
步骤S3：泵控策略模块根据流量设定计算出流量对应的电机转速；
步骤S4：根据电机转速进行泵转速控制进而进行控制液压油的流量。
优选的，所述清污机本体包括轨道移动车和抓臂，所述轨道移动车由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置，所述抓臂由液压控制模块驱动，所述抓臂包括大臂、小臂以及抓斗三个旋转关节，所述液压模块包括大臂液压缸、小臂液压缸以及抓斗液压缸，大臂液压缸安装在轨道移动车上，用于驱动大臂相对于轨道移动车做旋转运动；小臂液压缸安装在大臂上，用于驱动小臂相对于大臂做旋转运动；抓斗液压缸安装在小臂上，用于驱动抓斗相对于小臂做旋转运动；大臂液压缸伸缩控制轨道移动车与大臂之间的铰接角度，小臂液压缸伸缩控制大臂与小臂之间的铰接角度，抓斗液压缸伸缩控制小臂与抓斗之间的铰接角度。
优选的，所述空间轨迹规划模块用于对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，具体的规划过程包括以下步骤：
步骤Q1：根据清污机器人实际清污路径，设定清污机器人的起始位置为P1，拦污栅上端点为P2，河面为P3；
步骤Q2：在清污过程中，清污机器人从起始位置P1向下运动，到达拦污栅上端点P2，然后沿着拦污栅向下运动，其末端抓斗爪齿与拦污栅重合，到达河面P3，抓取污物；
步骤Q3：采用五次多项式进行两段直线轨迹的过渡，过渡起始点B位置P1，速度V1，加速度0，过渡终止点C位置P2，速度V2，加速度0；
步骤Q4：构建轨迹规划模型，将全程路径分为5个阶段，分别采用正弦加减速、五次多项式等插补方式进行路径插补，p1-A加速阶段，A-B第一段直线匀速阶段，B-C直线段间轨迹过渡阶段，C-D第二段直线匀速阶段，D-P3减速阶段，方位角
Figure BDA0002770293000000051
与末端位置y、z都采用相同的轨迹规划方式；
按照上述规划方法对清污机器人实际运动轨迹规划，P1、P2、P3点的位置和方位角的数据由实际示教所得，给定设置匀速速度vc，最大加速度amax，规划末端运动轨迹，经逆运动学解算，得到各个液压缸运动轨迹，分别规划出抓斗的运动轨迹和速度，使得各关节位置、速度曲线连续无突变，路径点间过渡平滑。
优选的，抓臂式清污机液压控制系统的工作过程包括以下步骤：
步骤P1：根据空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向，将清污臂式清污机的行进路线划分为直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段；
步骤P2：泵控策略模块根据直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段的运动距离以及大臂液压缸、小臂液压缸以及抓斗液压缸的型号计算出泵的流量；
步骤P3：电液位置伺服模块实时将抓臂式清污机的大臂、小臂、抓斗位置进行反馈，当处于直线匀速阶段，液压控制模块根据泵控策略模块计算出的流量进行提供液压油，提供的液压油量大于计算出的流量；
步骤P4：当电液位置伺服模块反馈的位置为直线匀速阶段的终点时，泵控策略模块停止液压油的供应；阀控策略模块通过调整液压伺服比例阀的阀口来实现液压缸流量和流向的控制，将多余的液压回流至油缸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、清污机器人液压伺服泵站采用一体化电液伺服驱动系统，引入泵控+阀控的方案。每只油缸单独配一个液压泵组，通过变频或伺服电机驱动液压泵的形式改变电机转速控制泵的流量，控制系统按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，电机驱动液压泵按略大于需求流量给定流量，再通过伺服比例阀精确控液压缸的运动方向和速度。解决了液压油缸精确控制问题，同时也解决伺服泵站发热大、能量损耗大的问题，从而实现系统的节能。
2、清污机器人的主要运动结构分为轨道移动车和抓臂，轨道移动车由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置；抓臂由液压系统驱动，即大臂、小臂、抓斗三个旋转关节。大臂液压缸安装在轨道移动车上，驱动大臂相对于轨道移动车做旋转运动；小臂液压缸安装在大臂上，驱动小臂相对于大臂做旋转运动；抓斗液压缸安装在小臂上，驱动抓斗相对于小臂做旋转运动。采用液压伺服比例阀分别对三个运动关节的液压缸进行控制，通过对液压伺服比例阀的开合来实现液压缸流量和流向的控制，即控制液压缸的伸缩长度和方向。液压缸伸缩控制抓臂现邻两节支臂的铰接角度，从而调节控制抓斗沿控制系统设定的轨迹上升下降。同时在各个液压缸安装绝对编码器，测量液压缸实际行程。
3、电液位置伺服模块主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的原理框图；
图2为本发明中清污机器人的结构图；
图3为图3为本发明中清污机器人运动轨迹。
其中：1、轨道移动车；2、大臂液压缸；3、大臂；4、小臂液压缸；5、小臂；6、抓斗液压缸；7、抓斗。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，包括清污机本体、液压控制模块、泵控策略模块、阀控策略模块、电液位置伺服模块、液压模块以及空间轨迹规划模块；
所述液压控制模块用于对抓臂式清污机进行控制清污，所述泵控策略模块用于通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，所述阀控策略模块用于控制液压伺服比例阀的阀口大小来实现液压缸流量和流向的控制，液压控制模块具体控制抓臂式清污机清污的过程包括具体以下步骤：
步骤一：抓臂式清污机的抓臂包括大臂3、小臂5、抓斗7三个旋转关节，大臂液压缸2安装在轨道移动车1上，小臂液压缸4安装在大臂3上，抓斗液压缸6安装在小臂5上；
步骤二：空间轨迹规划模块对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，设定清污机的起始位置、拦污栅上端点、河面位置；
步骤三：在清污过程中，清污机器人从起始位置向下运动，到达拦污栅上端点，然后沿着拦污栅向下运动，在抓臂式清污机运动过程中电液位置伺服模块对抓臂式清污机的大臂3、小臂5、抓斗7位置进行实时跟踪，并将大臂3、小臂5、抓斗7位置发送至液压控制模块；
步骤四：液压控制模块将大臂3、小臂5、抓斗7位置共享至泵控策略模块以及阀控策略模块，泵控策略模块通过变频或伺服电机驱动液压泵改变电机转速控制泵的流量，液压控制模块按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，电机驱动液压泵按大于需求流量给定流量；
步骤五：阀控策略模块通过对液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，即控制液压缸的伸缩长度和方向；
步骤六：通过泵控策略模块以及阀控策略模块实现抓臂式清污机清污过程中液压控制。
其中，所述电液位置伺服模块具体为安装在大臂液压缸2、小臂液压缸4以及抓斗液压缸6处的行程编码器。
优选的，所述泵控策略模块是通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，具体的工作过程包含以下步骤：
步骤S1：通过空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向；
步骤S2：获取抓臂式清污机的行进距离L，并根据大臂液压缸2、小臂液压缸4以及抓斗液压缸6的型号计算出流量；
步骤S3：泵控策略模块根据流量设定与计算出流量对应的电机转速；
步骤S4：根据电机转速进行泵转速控制进而进行控制液压油的流量。
其中，所述清污机本体包括轨道移动车1和抓臂，所述轨道移动车1由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置，所述抓臂由液压控制模块驱动，所述抓臂包括大臂3、小臂5以及抓斗7三个旋转关节，所述液压模块包括大臂液压缸2、小臂液压缸4以及抓斗液压缸6，大臂液压缸2安装在轨道移动车1上，用于驱动大臂3相对于轨道移动车1做旋转运动；小臂液压缸4安装在大臂3上，用于驱动小臂5相对于大臂3做旋转运动；抓斗液压缸6安装在小臂5上，用于驱动抓斗7相对于小臂5做旋转运动；大臂液压缸2伸缩控制轨道移动车1与大臂3之间的铰接角度，小臂液压缸4伸缩控制大臂3与小臂5之间的铰接角度，抓斗液压缸6伸缩控制小臂5与抓斗7之间的铰接角度。
其中，所述空间轨迹规划模块用于对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，具体的规划过程包括以下步骤：
步骤Q1：根据清污机器人实际清污路径，设定清污机器人的起始位置为P1，拦污栅上端点为P2，河面为P3；
步骤Q2：在清污过程中，清污机器人从起始位置P1向下运动，到达拦污栅上端点P2，然后沿着拦污栅向下运动，其末端抓斗爪齿与拦污栅重合，到达河面P3，抓取污物；
步骤Q3：采用五次多项式进行两段直线轨迹的过渡，过渡起始点B位置P1，速度V1，加速度0，过渡终止点C位置P2，速度V2，加速度0；
步骤Q4：构建轨迹规划模型，将全程路径分为5个阶段，分别采用正弦加减速、五次多项式等插补方式进行路径插补，p1-A加速阶段，A-B第一段直线匀速阶段，B-C直线段间轨迹过渡阶段，C-D第二段直线匀速阶段，D-P3减速阶段，方位角
Figure BDA0002770293000000091
与末端位置y、z都采用相同的轨迹规划方式；
按照上述规划方法对清污机器人实际运动轨迹规划，P1、P2、P3点的位置和方位角的数据由实际示教所得，给定设置匀速速度vc，最大加速度amax，规划末端运动轨迹，经逆运动学解算，得到各个液压缸运动轨迹，分别规划出抓斗7的运动轨迹和速度，使得各关节位置、速度曲线连续无突变，路径点间过渡平滑。
其中，抓臂式清污机液压控制系统的工作过程包括以下步骤：
步骤P1：根据空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向，将清污臂式清污机的行进路线划分为直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段；
步骤P2：泵控策略模块根据直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段的运动距离以及大臂液压缸2、小臂液压缸4以及抓斗液压缸6的型号计算出泵的流量；
步骤P3：电液位置伺服模块实时将抓臂式清污机的大臂3、小臂5、抓斗7位置进行反馈，当处于直线匀速阶段，液压控制模块根据泵控策略模块计算出的流量进行提供液压油，提供的液压油量大于计算出的流量；
步骤P4：当电液位置伺服模块反馈的位置为直线匀速阶段的终点时，泵控策略模块停止液压油的供应；阀控策略模块通过调整液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，将多余的液压回流至油缸。
上述公式均是去量化取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。
本发明的工作原理：
根据空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向，将清污臂式清污机的行进路线划分为直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段；在清污过程中，清污机器人从起始位置P1向下运动，到达拦污栅上端点P2，然后沿着拦污栅向下运动，其末端抓斗爪齿与拦污栅重合，到达河面P3，抓取污物；采用五次多项式进行两段直线轨迹的过渡，过渡起始点B位置P1，速度V1，加速度0，过渡终止点C位置P2，速度V2，加速度0；构建轨迹规划模型，将全程路径分为5个阶段，分别采用正弦加减速、五次多项式等插补方式进行路径插补，p1-A加速阶段，A-B第一段直线匀速阶段，B-C直线段间轨迹过渡阶段，C-D第二段直线匀速阶段，D-P3减速阶段，方位角
Figure BDA0002770293000000111
与末端位置y、z都采用相同的轨迹规划方式；泵控策略模块根据直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段的运动距离以及大臂液压缸2、小臂液压缸4以及抓斗液压缸6的型号计算出泵的流量；电液位置伺服模块实时将抓臂式清污机的大臂3、小臂5、抓斗7位置进行反馈，当处于直线匀速阶段，液压控制模块根据泵控策略模块计算出的流量进行提供液压油，提供的液压油量大于计算出的流量；当电液位置伺服模块反馈的位置为直线匀速阶段的终点时，泵控策略模块停止液压油的供应；阀控策略模块通过调整液压伺服比例阀的阀口开合及来实现液压缸流量和流向的控制，将多余的液压回流至油缸。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于，包括清污机本体、液压控制模块、泵控策略模块、阀控策略模块、电液位置伺服模块、液压模块以及空间轨迹规划模块；
所述液压控制模块用于对抓臂式清污机进行控制清污，所述泵控策略模块用于通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，所述阀控策略模块用于控制液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，液压控制模块具体控制抓臂式清污机清污的过程包括具体以下步骤：
步骤一：抓臂式清污机的抓臂包括大臂(3)、小臂(5)、抓斗(7)三个旋转关节，大臂液压缸(2)安装在轨道移动车(1)上，小臂液压缸(4)安装在大臂(3)上，抓斗液压缸(6)安装在小臂(5)上；
步骤二：空间轨迹规划模块对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，设定清污机的起始位置、拦污栅上端点、河面位置；
步骤三：在清污过程中，清污机器人从起始位置向下运动，到达拦污栅上端点，然后沿着拦污栅向下运动，在抓臂式清污机运动过程中电液位置伺服模块对抓臂式清污机的大臂(3)、小臂(5)、抓斗(7)位置进行实时跟踪，并将大臂(3)、小臂(5)、抓斗(7)位置发送至液压控制模块；
步骤四：液压控制模块将大臂(3)、小臂(5)、抓斗(7)位置共享至泵控策略模块以及阀控策略模块，泵控策略模块通过变频或伺服电机驱动液压泵改变电机转速控制泵的流量，液压控制模块按轨迹规划实时计算出油缸的需求流量，变频或伺服电机电机驱动液压泵按大于需求流量给定流量；
步骤五：阀控策略模块通过对液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，即控制液压缸的伸缩长度和方向；
步骤六：通过泵控策略模块以及阀控策略模块实现抓臂式清污机清污过程中液压控制。
2.根据权利要求1所述的一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于：所述电液位置伺服模块具体为安装在大臂液压缸(2)、小臂液压缸(4)以及抓斗液压缸(6)处的行程编码器。
3.根据权利要求1所述的一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于：所述泵控策略模块是通过变频或伺服电机控制泵给定的流量来实现液压油缸的速度改变，具体的工作过程包含以下步骤：
步骤S1：通过空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向；
步骤S2：获取抓臂式清污机的行进距离L，并根据大臂液压缸(2)、小臂液压缸(4)以及抓斗液压缸(6)的型号计算出流量；
步骤S3：泵控策略模块根据流量设定计算出流量对应的电机转速；
步骤S4：根据电机转速进行泵转速控制进而进行控制液压油的流量。
4.根据权利要求1所述的一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于：所述清污机本体包括轨道移动车(1)和抓臂，所述轨道移动车(1)由伺服电机驱动，用于将抓臂运送至清污位置，所述抓臂由液压控制模块驱动，所述抓臂包括大臂(3)、小臂(5)以及抓斗(7)三个旋转关节，所述液压模块包括大臂液压缸(2)、小臂液压缸(4)以及抓斗液压缸(6)，大臂液压缸(2)安装在轨道移动车(1)上，用于驱动大臂(3)相对于轨道移动车(1)做旋转运动；小臂液压缸(4)安装在大臂(3)上，用于驱动小臂(5)相对于大臂(3)做旋转运动；抓斗液压缸(6)安装在小臂(5)上，用于驱动抓斗(7)相对于小臂(5)做旋转运动；大臂液压缸(2)伸缩控制轨道移动车(1)与大臂(3)之间的铰接角度，小臂液压缸(4)伸缩控制大臂(3)与小臂(5)之间的铰接角度，抓斗液压缸(6)伸缩控制小臂(5)与抓斗(7)之间的铰接角度。
5.根据权利要求1所述的一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于：所述空间轨迹规划模块用于对抓臂式清污机进行抓臂空间轨迹规划，具体的规划过程包括以下步骤：
步骤Q1：根据清污机器人实际清污路径，设定清污机器人的起始位置为P1，拦污栅上端点为P2，河面为P3；
步骤Q2：在清污过程中，清污机器人从起始位置P1向下运动，到达拦污栅上端点P2，然后沿着拦污栅向下运动，其末端抓斗爪齿与拦污栅重合，到达河面P3，抓取污物；
步骤Q3：采用五次多项式进行两段直线轨迹的过渡，过渡起始点B位置P1，速度V1，加速度0，过渡终止点C位置P2，速度V2，加速度0；
步骤Q4：构建轨迹规划模型，将全程路径分为5个阶段，分别采用正弦加减速、五次多项式等插补方式进行路径插补，p1-A加速阶段，A-B第一段直线匀速阶段，B-C直线段间轨迹过渡阶段，C-D第二段直线匀速阶段，D-P3减速阶段，方位角
Figure FDA0002770292990000031
与末端位置y、z都采用相同的轨迹规划方式；
按照上述规划方法对清污机器人实际运动轨迹规划，P1、P2、P3点的位置和方位角的数据由实际示教所得，给定设置匀速速度vc，最大加速度amax，规划末端运动轨迹，经逆运动学解算，得到各个液压缸运动轨迹，分别规划出抓斗(7)的运动轨迹和速度，使得各关节位置、速度曲线连续无突变，路径点间过渡平滑。
6.根据权利要求1所述的一种抓臂式清污机机器人液压控制系统，其特征在于，抓臂式清污机液压控制系统的工作过程包括以下步骤：
步骤P1：根据空间轨迹规划模块获取抓臂式清污机的行进路线及行进方向，将清污臂式清污机的行进路线划分为直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段；
步骤P2：泵控策略模块根据直线匀速阶段、轨迹过渡阶段以及减速阶段的运动距离以及大臂液压缸(2)、小臂液压缸(4)以及抓斗液压缸(6)的型号计算出泵的流量；
步骤P3：电液位置伺服模块实时将抓臂式清污机的大臂(3)、小臂(5)、抓斗(7)位置进行反馈，当处于直线匀速阶段，液压控制模块根据泵控策略模块计算出的流量进行提供液压油，提供的液压油量大于计算出的流量；
步骤P4：当电液位置伺服模块反馈的位置为直线匀速阶段的终点时，泵控策略模块停止液压油的供应；阀控策略模块通过调整液压伺服比例阀的阀口开合及大小来实现液压缸流量和流向的控制，将多余的液压回流至油缸。
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