CN112441511A - 工程机械及其支撑控制方法、装置、系统及介质 - Google Patents

工程机械及其支撑控制方法、装置、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种工程机械的支撑控制方法、装置、系统及介质，属于工程机械领域。所述方法包括：获取用户输入的工程机械的上装进行作业的目标位置；根据目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中最优上装姿态是指使得工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且内侧是指上装重心距离距工程机械的回转中心投影距离小的一侧；根据上装姿态信息，计算对应于最优上装姿态的整车重心；以及根据整车重心计算针对工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且处于整车重心的外侧。本发明可以预先得到上装作业所需的推荐支撑开度，从而对支撑展开提供指导性建议。

Description

工程机械及其支撑控制方法、装置、系统及介质
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种工程机械的支撑控制方法、装置、系统及介质。
背景技术
专业、特种车辆等工程机械(如泵车、起重机、消防车等)一般包括上装和下车两部分，其中上装是指臂架、转台、云梯等在作业工况下具有相对运动的部分，而下车是指支腿、底盘、车架等无相对运动的部分。其中，支腿用于保障车辆安全稳定性，其支撑开度对于上装进行作业至关重要，举例而言，在有限空间中支腿无法全部打开情况下，需要及时判断车辆是否能够安全展开上装进行作业。
但是，现有技术对于支腿支撑的检测或控制主要集中在支撑调平、支撑展开过程的调速、支撑开度的检测等方面，没有涉及对实现作业支撑所需满足的最小开度的推荐，从而车辆设备入场后可能因为反复调整支撑状态而导致效率低下，甚至不正确的支撑状态会导致设备倾翻。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种工程机械的支撑控制方法、装置、系统及介质，用于至少部分地解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种工程机械的支撑控制方法，包括：获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置；根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧；根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心；在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧；以及基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
进一步的，所述根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息包括：获取所述目标位置与所述上装姿态信息及上装结构参数之间的映射关系；以及根据所述映射关系，在已知所述目标位置、已知所述上装结构参数且将所述最优上装姿态作为最优判据的条件下，采用最优化算法计算所述上装姿态信息。
进一步的，所述根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度包括：确定所述整车重心所在的所述工程机械的支腿展开区域；以及计算与所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度。
进一步的，所述支腿展开区域包括以所述工程机械为参照的前侧区域、左侧区域、右侧区域以及在所述前侧区域、所述左侧区域和所述右侧区域之外的外部区域。
进一步的，所述支腿展开区域还包括所述工程机械的主体部分对应的中部区域。
进一步的，在满足所述相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧的条件下，所述计算与所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度包括：在使得存在相应支腿的支撑支点形成的边线与所述工程机械的车身相平行的情况下，利用对应的平行关系计算所述相应支腿的所述推荐支撑开度；或者将所述相应支腿中的选定支腿的推荐支撑开度确定为指定支撑开度，再基于所述指定支撑开度确定所述相应支腿中的剩余支腿的推荐支撑开度。
进一步的，所述指定支撑开度是最小支撑开度，或者所述选定支腿的所述指定支撑开度与所述剩余支腿的所述推荐支撑开度使得所述相应支腿能够完成针对支腿的推荐动作。
进一步的，在所述计算所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度之后，所述工程机械的支撑控制方法还包括：控制所述相应支腿之外的其他支腿以展开状态或未展开状态支撑于地面，其中所述展开状态包括以预设的允许最小开度展开。
进一步的，所述基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制包括以下一者或多者：显示所述推荐支撑开度；提醒用户基于所述推荐支撑开度手动调节对应支腿，或者控制对应支腿以所述推荐的支撑开度自动展开；以及在对应支腿的实时支撑开度小于所述推荐支撑开度时，进行报警。
进一步的，所述工程机械的支撑控制方法还包括：在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
进一步的，在存在多个能够包围所述所有整车重心的所述支撑多边形的情况下，基于以下任意一者来选择所述支撑多边形以用于确定所述推荐支撑开度：选择面积最小的支撑多边形；选择周长最小的支撑多边形；在周长相同的情况下，选择最长边与最短边的差值最小的支撑多边形；选择具有与车身相平行的边线的支撑多边形；以及在任意支腿具有指定支撑开度的情况下，选择支撑多边形以使该支撑多边形满足预设规则。
另一方面，本发明还提供一种工程机械的支撑控制装置，包括：输入模块，用于获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置；上装姿态计算模块，用于根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧；整车重心计算模块，用于根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心；支撑开度计算模块，用于在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧；以及控制模块，用于基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
进一步的，所述支撑开度计算模块还用于在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
本发明还提供一种工程机械的支撑控制装置，包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述的支撑控制方法。
本发明还提供一种工程机械的支撑控制系统，包括：人机交互装置，用于向用户提供关于所述工程机械的上装进行作业的目标位置的输入功能以及关于针对预计算的推荐支撑开度的提醒功能；以及上述的支撑控制装置，用于从所述人机交互装置获取所述目标位置，并计算出针对所述工程机械的推荐支撑开度，以及将所计算出的推荐支撑开度提供给所述人机交互装置进行提醒。
进一步的，所述工程机械的支撑控制系统还包括：支撑开度检测装置，用于检测各支腿的实时支撑开度，并提供给所述支撑控制装置。
本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括上述的支撑控制系统。
本发明还提供一种机器可读存储介质，所述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的支撑控制方法。
通过上述技术方案，本发明方案可以预先得到上装作业所需的推荐支撑开度，从而对支撑展开提供指导性建议，使得工程机械在抵达作业现场前即可通过确定的推荐支撑开度，提前预估支腿展开所需空间，继而可提前了解狭小环境是否满足支撑要求，避免工程机械抵达现场反复调整支腿开度所造成的时间、人力、经济等方面的浪费。
本发明实施例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实施例的进一步理解，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实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例一的工程机械的支撑控制方法的流程示意图；
图2是示出泵车涉及的目标位置、臂架姿态信息及臂节长度向量之间的映射关系的图；
图3是本发明实施例一中采用最优化算法计算臂架姿态信息的流程示意图；
图4(a)和图4(b)是分别示出了本发明实施例中关于支腿展开区域的两种划分示例的图；
图5(a)是本发明实施例的示例中基于边线与车身的平行确定推荐支撑开度的原理示意图；图5(b)和图5(c)是本发明实施例的一示例中基于一个支腿的最小支撑开度确定另一个支腿的推荐支撑开度的原理示意图，其中图5(b)是设定了前腿最小开度以确定后腿推荐开度，图5(c)是设定了后腿最小开度以确定前腿推荐开度；图5(d)和图5(e)是本发明实施例的另一示例中基于选定支腿的指定支撑开度来确定剩余支腿的推荐支撑开度的原理示意图，其中图5(d)是设定了前腿指定开度以确定后腿推荐开度，图5(e)是设定了后腿指定开度以确定前腿推荐开度。
图6(a)-图6(e)是本发明实施例中与图5(a)-图5(e)一一对应但存在未展开状态的支腿的原理示意图；
图7(a)-图7(d)是分别示出了本发明实施例二的示例中基于面积最小、周长最小、边线与车身的平行关系以及任意支腿具有指定支撑开度来确定推荐支撑开度的原理示意图；
图8是本发明实施例三的工程机械的支撑控制装置的结构示意图；以及
图9是本发明实施例五的一种工程机械的支撑控制系统的结构示意图。
附图标记说明
501、极限内侧重心；502、极限支撑边线；503、最大支撑边线；
100、支撑控制装置；200、人机交互装置；300、支撑开度检测装置；
110、输入模块；120、上装姿态计算模块；130、整车重心计算模块；140、支撑开度计算模块；150、控制模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。
需说明的是，下文涉及的上装是指臂架、转台、云梯等在作业工况下具有相对运动的部分，而本发明实施例主要是指臂架，即对应的上装姿态主要是指臂架姿态；下车是指支腿、底盘、车架等无相对运动的部分，而本发明实施例主要涉及对于其中的支腿的支撑开度的推荐。另外，在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词，如“前、后、左、右、中、外”是指图中相应轮廓的前侧、后侧、左侧、右侧、中部和外部。
实施例一
图1是本发明实施例的工程机械的支撑控制方法的流程示意图，其中所述工程机械以泵车为例。如图1所示，所述工程机械的支撑控制方法可以包括以下步骤：
步骤S100，获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置。
其中，在制定上装计划之后，所述目标位置一般已记载在上装计划中，故而可通过用户输入的方式获取所述目标位置。另外，所述目标位置原则可适应于上装计划任意确定，但在实际中，该目标位置优选采用上装计划作业极远位置。对于所述上装计划作业极远位置，举例而言，在同一个方向(回转角度)下，可以有A、B、C、D等多个布料点，其中D点是泵车在该区域进行布料时的最远点，若能满足针对D点的布料，则针对其他点的布料都可以满足，因此将该D点的位置称为上装计划作业极远位置，该位置例如是混凝土计划浇筑点位置。另外，针对消防车辆，上装计划极远位置例如是云梯目标位置，这对于本领域技术人员是可以理解的，在此不再赘述。
步骤S200，根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息。
其中，所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧。
在优选的实施例中，该步骤S200可以包括：
步骤S210，获取所述目标位置与所述上装姿态信息及上装结构参数之间的映射关系；以及
步骤S220，根据所述映射关系，在已知所述目标位置、已知所述上装结构参数且将所述最优上装姿态作为最优判据的条件下，采用最优化算法计算所述上装姿态信息。
针对步骤S210，举例而言，图2是示出泵车涉及的目标位置、臂架姿态信息及臂节长度向量之间的映射关系的图。
参考步骤S100及步骤S200，易知可根据上装计划作业极远位置计算得到上装姿态信息，如臂架倾角、臂架伸长量、转台转角等信息。在此，以六节臂泵车为例，泵车的臂架姿态信息可由一个7维向量θ(θ0,θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ6)描述，其中θ0为回转角度，θi(i＝1，2…6)为第i节节臂与第i-1节节臂间的夹角；泵车的混凝土浇筑点(即目标位置)可由一个柱坐标系的三维坐标P(α,d,h)描述，其中α为回转角度，d为布料点在水平面投影距回转中心的距离，h为布料点距水平面的高度。
从图2可知，布料点P与臂架姿态向量θ和臂节长度向量L有着对应的如下面的式(1)所示的映射关系，其中臂节长度向量L(l1,l2,l3,l4,l5,l6)为泵车臂架的结构常参数：
P＝f(θ,L) (1)
针对步骤S220，承接图2的示例，图3是本发明实施例中采用最优化算法计算臂架姿态信息的流程示意图。参考图3，当已知布料点P时，往往存在多个向量θ使式(1)成立，即由P反解θ是一个多解问题，需要一个额外判据对解集进行筛选，找到满足条件的最优解。具体地，如图3所示，可采用以下迭代算法和判据计算出臂架姿态信息：
步骤S301，初始化
Figure BDA0002782766940000071
其中，
Figure BDA0002782766940000072
为臂架夹角最小值。
步骤S302，计算
Figure BDA0002782766940000073
其中，在结构参数L已知的情况下，可参考式(1)进行该计算。
步骤S303，输入布料点Pe，计算P与Pe的距离D。
步骤S304，判断D<Dmin是否成立，若否，则执行步骤SS305，否则认为找到了一组解
Figure BDA0002782766940000074
并根据该组解计算臂架重心GB。
其中，Dmin是判断到达布料点的距离阈值，优选为500mm。
步骤S305，θ6增加deta。
其中，deta为夹角增量值，优选为1°。
步骤S306，判断θ6是否超出范围，若没有则返回步骤S302，否则执行步骤S307。
其中，θi范围指第i节臂与前一节臂夹角的取值范围，该范围受臂架连杆和油缸行程限制，如θ1取值范围[0°，90°]，θ2取值范围[-180°，0°]。
步骤S307，θ6恢复初值且θ5增加deta，且据此开始，按照θ5至θ1的顺序，针对不同θi迭代重复上述的步骤S305-S307直到最终判定θ1超出范围，至转至步骤S310。
步骤S308，根据找到的解
Figure BDA0002782766940000081
计算臂架重心GB。
步骤S309，判断重心GB是否靠内侧，若是则保存该组解
Figure BDA0002782766940000082
并执行步骤S310，否则舍弃该组解
Figure BDA0002782766940000083
具体地，重心GB靠内侧是进行解的取舍的判断条件，其中臂架重心距回转中心投影距离小的一侧为内侧(保留)，臂架重心距回转中心投影距离大的一侧为外侧(舍弃)。
步骤S310，在满足重心GB靠内侧和θ1超出范围这两者的情况下，输出最优解θ。
其中，易知在步骤S309保存了解
Figure BDA0002782766940000084
的情况下，最优解θ就是该组解
Figure BDA0002782766940000085
需说明的是，图3示出的臂架姿态反解只是一种示例的可行最优化算法，也可使用其他优化反解算法和其他最优解判据来得到臂架姿态向量(信息)。
返回至上文的步骤S100及步骤S200，下面继续介绍本发明实施例的工程机械的支撑控制方法的后续步骤S300和步骤S400。
步骤S300，根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心。
承接于图3的示例，在反解出最优解θ之后，可计算出最优姿态下的整车重心。需说明的是，整车重心包括下车重心和上装重心两个部分，下车重心一般是固定已知，上装重心取决于上装结构和上装姿态，而上装结构一般也是固定已知的；并且，在本发明实施例得到上装姿态信息的情况下，本领域技术人员根据下车重心、上装结构和上装姿态来计算整车重心的方法在现有技术中是常规的，故此处不再详述。
步骤S400，在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度。
其中，所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧。举例而言，所述预定值优选为0至500mm中的任意值，更为优选为300mm至400mm中的任意值。
举例而言，根据图3中所示的姿态取舍判据，在满足上装达到作业极远位置的前提条件下，重心内侧(远离边线或靠近回转中心的方向)为优化方向，最优解(最优姿态)意味着在所有可能的上装姿态中，令整车重心最靠内侧的姿态，可称最优解的整车重心为极限内侧重心；当相应支腿的支撑支点形成的边线靠近并处于所述极限内侧重心的外侧(在要求严格的情况下，可使所述边线刚好穿过所述极限内侧重心)时，所对应的支撑开度值为极限最小开度，若支撑开度小于极限最小开度，则车辆上装无法安全到达上装计划作业极远位置。此时的极限最小开度即为本发明实施例所关注的推荐支撑开度。
进一步的，对于步骤S400，可以包括：
步骤S410，确定所述整车重心所在的所述工程机械的支腿展开区域；以及
步骤S420，计算与所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度。
对于步骤S410，举例而言，图4(a)和图4(b)分别示出了本发明实施例中关于支腿展开区域的两种划分示例。其中，如图4(a)所示，所述支腿展开区域可以划分为包括以所述工程机械为参照的前侧区域、左侧区域、右侧区域以及在所述前侧区域、所述左侧区域和所述右侧区域之外的外部区域。再如图4(b)所示，其在图4(a)所划分的四个区域的基础上，还可以包括所述工程机械的主体部分对应的中部区域。
易理解的是，与前侧区域相关联的支腿为左前支腿和右前支腿，与左侧区域相关联的支腿为左前支腿和左后支腿，与右侧区域相关联的支腿为右前支腿和右后支腿，与外部区域和中部区域相关联的支腿则可以是全部支腿。
对于步骤S420，在满足所述相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧的条件下，优选为包括：在使得存在相应支腿的支撑支点形成的边线与所述工程机械的车身相平行的情况下，利用对应的平行关系计算所述相应支腿的所述推荐支撑开度；或者将所述相应支腿中的选定支腿的推荐支撑开度确定为指定支撑开度，再基于所述指定支撑开度确定所述相应支腿中的剩余支腿的推荐支撑开度。其中，所述剩余支腿是选定支腿之外的支腿。
下面将通过图5(a)-图5(e)及图6(a)-图6(e)来具体介绍在此提及的基于边线与车身的平行关系以基于指定支撑开度来确定相应支腿的推荐支撑开度的方案，该5(a)-图5(e)及图6(a)-图6(e)中以确定与左侧区域相关联的支腿的推荐支撑开度为例，即是以左前支腿和左后支腿为例。其中，图5(a)-图5(e)中控制左前支腿和左后支腿之外的其他支腿以展开状态支撑于地面，而图6(a)-图6(e)中控制左前支腿和左后支腿之外的其他支腿以未展开状态支撑于地面，且所述展开状态包括以预设的允许最小开度展开。
举例而言，图5(a)是本发明实施例的示例中基于边线与车身的平行确定推荐支撑开度的原理示意图，满足要求的对应于极限内侧重心501的边线(即，与极限内侧重心501之间的距离小于预定值并且处于极限内侧重心的外侧的边线)被称为极限支撑边线502，该极限支撑边线502不能远于支腿对应的最大支撑边线503，且该极限支撑边线502与相邻边线一起确定了推荐支撑开度。如图5(a)所示，在极限支撑边线402与车身平行的情况下，易知两个支腿的推荐支撑开度都是易于确定的。
举例而言，图5(b)和图5(c)是本发明实施例的一示例中基于一个支腿的最小支撑开度确定另一个支腿的推荐支撑开度的原理示意图，即以最小支撑开度为上述的指定支撑开度。其中，图5(b)是设定了前腿最小开度以确定后腿推荐开度，图5(c)是设定了后腿最小开度以确定前腿推荐开度。如图5(b)和图5(c)所示，在已知其中一个支腿的最小支撑开度的情况下，另一支腿的推荐支撑开度是易于确定的。
举例而言，图5(d)和图5(e)是本发明实施例的另一示例中基于选定支腿的指定支撑开度来确定剩余支腿的推荐支撑开度的原理示意图。其中，所述选定支腿的所述指定支撑开度与所述剩余支腿的所述推荐支撑开度使得所述相应支腿能够完成针对支腿的推荐动作，即通过该推荐动作，两个支腿之间形成约束关系。其中，图5(d)是设定了前腿指定开度以确定后腿推荐开度，图5(e)是设定了后腿指定开度以确定前腿推荐开度。如图5(d)和图5(e)所示，在已知其中一个支腿(即选定支腿)的指定支撑开度的情况下，根据两个支腿之间的约束关系，是可适应性确定另一支腿(即剩余支腿)的推荐支撑开度的。
进一步地，图6(a)-图6(e)与图5(a)-图5(e)属于一一对应的关系，其与图5(a)-图5(e)相配合，一方面表现了本发明实施例能够基于边线与车身的平行关系、指定支撑开度来确定待推荐开度的相应支腿的推荐支撑开度，另一方面还表现了本发明实施例的支撑控制方法对于待推荐开度的相应支腿之外的其他支腿的展开状态不作要求，可任意展开也可不展开，仅要求能够支持于地面。
步骤S500，基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
优选地，该步骤S500可以包括以下一者或多者：显示所述推荐支撑开度；提醒用户基于所述推荐支撑开度手动调节对应支腿，或者控制对应支腿以所述推荐的支撑开度自动展开；以及在对应支腿的实时支撑开度小于所述推荐支撑开度时，进行报警。
其中，所述显示、提醒及报警例如可通过配置显示器、报警器等来实现，使得用户能够及时获知工程机械的支撑情况，以便于进行手动或自动控制。
更为优选地，关于所述报警，举例而言，通过比较推荐支撑开度与实时支撑开度，在实时支撑开度小于推荐支撑开度时，通过显示屏等方式对用户进行警示，提醒用户当前支撑开度下上装无法达到作业极远位置，应予以调节。其中，实际支撑开度可以通过检测手段得到，如采用拉绳传感器、摆角传感器、油缸位移传感器、机器视觉、激光测距仪等，可以得到支腿的实时支撑开度。
如上，通过步骤S100-S500完成了关于推荐支撑开度的计算，并使得用户可基于推荐支撑开度控制支腿对工程机械的支撑，进而达到使所述工程机械能够进行上装计划以满足用户需求的目的。
综上，本发明实施例的工程机械的支撑控制方法可以预先得到上装作业所需的推荐支撑开度，从而对支撑展开提供指导性建议，使得工程机械在抵达作业现场前即可通过确定的推荐支撑开度，提前预估支腿展开所需空间，继而可提前了解狭小环境是否满足支撑要求，避免工程机械抵达现场反复调整支腿开度(支撑位置)所造成的时间、人力、经济等方面的浪费。
实施例二
本发明实施例二相对于实施例一，主要区别在于步骤S400，在实施例一中，步骤S400主要是针对目标位置唯一的情形，而在实施例二中，该步骤S400可修改为针对多个目标位置。举例而言，在一次作业中，用户可能会连续输入A、B、C三个目标位置，以期望工程机械按顺序完成对于A、B、C三个目标位置的布料。在该情形下，若采用实施例一的方案，每次分别对A、B、C三个目标位置确定相应支腿的推荐支撑开度，则需要对支腿展开进行至少三次控制，使得操作相对繁琐。
对此，在实施例二中提供了一种工程机械的支撑控制方法，其在实施例一基础上，还包括：在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
需说明的是，满足“包围所计算的所有整车重心”的多边形可能是有多个的，据此在优选的实施例中，可基于以下任意一者来选择所述支撑多边形以用于确定所述推荐支撑开度：
1)选择面积最小的支撑多边形；
2)选择周长最小的支撑多边形；
3)在周长相同的情况下，选择最长边与最短边的差值最小的支撑多边形；
4)选择具有与车身相平行的边线的支撑多边形；以及
5)在任意支腿具有指定支撑开度的情况下，选择支撑多边形以使该支撑多边形满足预设规则。其中，所述“预设规则”包括支撑多边形面积最小、周长最小、平行车身等等，本发明实施例对此并不限制。
以具有a、b、c三个极限内侧重心(整车重心)、且由四条支腿形成的支撑四边形以包括三个极限内侧重心为例，图7(a)-图7(d)分别示出了本发明实施例的示例中基于面积最小、周长最小、边线与车身的平行关系以及任意支腿具有指定支撑开度来确定推荐支撑开度的原理示意图，其中相同标号可参考图5进行理解。
如图7(a)所示，其对应的推荐策略中，形成的支撑四边形完全包围了所有极限内侧重心且面积最小，据此可确定四个支腿的推荐支撑开度。并且，四边形面积最小，使得在保证支撑安全的基础上，可能尽可能地减小支撑所需要的空间大小。
如图7(b)所示，其对应的推荐策略中，形成的支撑四边形完全包围了所有极限内侧重心且周长最小，据此可确定四个支腿的推荐支撑开度。其中，上述第3)点中在周长相同的情况下，选择最长边与最短边的差值最小的支撑多边形的方案可参考图7(b)进行理解。
如图7(c)所示，其对应的推荐策略中，形成的支撑四边形完全包围了所有极限内侧重心，且左侧两个支腿之间的边线与车身相平行，据此可确定四个支腿的推荐支撑开度。
如图7(d)所示，其对应的推荐策略中，形成的支撑四边形完全包围了所有极限内侧重心，且左前腿具有指定支撑开度，据此可进一步基于多边形面积最小、周长最小、存在与车身平行的边线等规则来确定其余三个支腿的推荐支撑开度。
需要说明的是，图7(a)-图7(d)中的四边形是示例性，若满足要求的四边形不是唯一的，则可任意确定其中一个支撑多边形，本发明实施例对此不作限定。
该实施例二中，对于其他实施细节，比如对于各个目标位置对应的整车重心的计算以及对于支腿展开区域，可参考实施例一进行理解，在此不再赘述。
实施例三
图8是本发明实施例三的工程机械的支撑控制装置的结构示意图，该支撑控制装置与上述实施例的支撑控制方法基于相同的发明思路。
如图8所示，所述工程机械的支撑控制装置100可以包括：输入模块110，用于获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置；上装姿态计算模块120，用于根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧；整车重心计算模块130，用于根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心；支撑开度计算模块140，用于在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧；以及控制模块150，用于基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
其中，所述输入模块110可与人机交互装置通信，以接收用户通过人机交互装置输入的一个或多个目标位置。
优选地，所述上装姿态计算模块120包括：映射关系获取单元，用于获取所述目标位置与所述上装姿态信息及上装结构参数之间的映射关系；以及最优姿态计算单元，用于根据所述映射关系，在已知所述目标位置、已知所述上装结构参数且将所述最优上装姿态作为最优判据的条件下，采用最优化算法计算所述上装姿态信息。
优选地，所述支撑开度计算模块140还用于在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
关于本发明实施例三的支撑控制装置的其他实施细节及效果可参考前述关于支撑控制方法的实施例，在此则不再进行赘述。
实施例四
本发明实施例四也提出了一种工程机械的支撑控制装置，包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述的支撑控制方法。
其中，所述支撑控制装置包括处理器和存储器，上述输入模块110、上装姿态计算模块120、整车重心计算模块130、支撑开度计算模块140和控制模块150等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。所述支撑控制装置可以是常规的具有计算能力和数据传感能力的装置，例如PLC、单片机、PC、控制器等。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现本发明实施例涉及的支撑控制。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
实施例五
图9是本发明实施例五的一种工程机械的支撑控制系统的结构示意图。如图9所示，该系统可以包括：人机交互装置200，用于向用户提供关于所述工程机械的上装进行作业的目标位置的输入功能以及关于针对预计算的推荐支撑开度的提醒功能；以及上述任意的支撑控制装置100，用于从所述人机交互装置获取所述目标位置，并计算出针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，以及将所计算出的推荐支撑开度提供给所述人机交互装置进行提醒。
其中，所述人机交互装置200是可以进行手动输入和显示的装置，如具有输入功能的显示屏、触摸屏、平板电脑、手机等装置，这些装置能够以图形化信息窗口向用户展示推荐支撑信息。所述支撑控制装置100则可参考上述其他实施例，在此不再进行赘述。
优选地，所述工程机械的支撑控制系统还可以包括：支撑开度检测装置300，用于检测各支腿的实时支撑开度，并提供给所述支撑控制装置100。举例而言，提供给所述支撑控制装置100以实现实时支撑开度和推荐支撑开度的比较。
其中，支撑开度检测装置300例如是拉绳传感器、摆角传感器、油缸位移传感器、机器视觉、激光测距仪等传感器或它们的组合，对各个传感器检测的数据进行综合处理可以得到对应的支腿实时支撑开度。
本发明其他实施例还提供了一种工程机械，所述工程机械包括上述的支撑控制系统。
其中，所述工程机械例如是泵车、起重机、消防车等。
本发明其他实施例还提供了一种机器可读存储介质，所述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的支撑控制方法。
本发明其他实施例还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如上述支撑控制方法的步骤的程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (18)

1.一种工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述工程机械的支撑控制方法包括：
获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置；
根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧；
根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心；
在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值且该边线处于所述整车重心的外侧；以及
基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
2.根据权利要求1所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息包括：
获取所述目标位置与所述上装姿态信息及上装结构参数之间的映射关系；以及
根据所述映射关系，在已知所述目标位置、已知所述上装结构参数且将所述最优上装姿态作为最优判据的条件下，采用最优化算法计算所述上装姿态信息。
3.根据权利要求1所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度包括：
确定所述整车重心所在的所述工程机械的支腿展开区域；以及
计算与所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度。
4.根据权利要求3所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述支腿展开区域包括以所述工程机械为参照的前侧区域、左侧区域、右侧区域以及在所述前侧区域、所述左侧区域和所述右侧区域之外的外部区域。
5.根据权利要求4所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述支腿展开区域还包括所述工程机械的主体部分对应的中部区域。
6.根据权利要求3所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，在满足所述相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧的条件下，所述计算与所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度包括：
在使得存在相应支腿的支撑支点形成的边线与所述工程机械的车身相平行的情况下，利用对应的平行关系计算所述相应支腿的所述推荐支撑开度；或者
将所述相应支腿中的选定支腿的推荐支撑开度确定为指定支撑开度，再基于所述指定支撑开度确定所述相应支腿中的剩余支腿的推荐支撑开度。
7.根据权利要求6所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述指定支撑开度是最小支撑开度，或者所述选定支腿的所述指定支撑开度与所述剩余支腿的所述推荐支撑开度使得所述相应支腿能够完成针对支腿的推荐动作。
8.根据权利要求3所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，在所述计算所确定的支腿展开区域相关联的支腿的推荐支撑开度之后，所述工程机械的支撑控制方法还包括：
控制所述相应支腿之外的其他支腿以展开状态或未展开状态支撑于地面，其中所述展开状态包括以预设的允许最小开度展开。
9.根据权利要求1所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制包括以下一者或多者：
显示所述推荐支撑开度；
提醒用户基于所述推荐支撑开度手动调节对应支腿，或者控制对应支腿以所述推荐的支撑开度自动展开；以及
在对应支腿的实时支撑开度小于所述推荐支撑开度时，进行报警。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，所述工程机械的支撑控制方法还包括：
在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
11.根据权利要求10所述的工程机械的支撑控制方法，其特征在于，在存在多个能够包围所述所有整车重心的所述支撑多边形的情况下，基于以下任意一者来选择所述支撑多边形以用于确定所述推荐支撑开度：
选择面积最小的支撑多边形；
选择周长最小的支撑多边形；
在周长相同的情况下，选择最长边与最短边的差值最小的支撑多边形；
选择具有与车身相平行的边线的支撑多边形；以及
在任意支腿具有指定支撑开度的情况下，选择支撑多边形以使该支撑多边形满足预设规则。
12.一种工程机械的支撑控制装置，其特征在于，所述工程机械的支撑控制装置包括：
输入模块，用于获取用户输入的所述工程机械的上装进行作业的目标位置；
上装姿态计算模块，用于根据所述目标位置计算最优上装姿态下的上装姿态信息，其中所述最优上装姿态是指使得所述工程机械的整车重心最靠近内侧的姿态，且所述内侧是指上装重心距离距所述工程机械的回转中心投影距离小的一侧；
整车重心计算模块，用于根据所述上装姿态信息，计算对应于所述最优上装姿态的所述整车重心；
支撑开度计算模块，用于在存在唯一的所述目标位置及其对应的所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得相应支腿的支撑支点形成的边线与所述整车重心之间的距离小于预定值并且该边线处于所述整车重心的外侧；以及
控制模块，用于基于所述推荐支撑开度对所述工程机械进行支撑控制。
13.根据权利要求12所述工程机械的支撑控制装置，其特征在于，所述支撑开度计算模块还用于在存在多个所述目标位置且各个目标位置各自对应有所述整车重心的情况下，根据所述整车重心确定针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，其中所述推荐支撑开度使得所有支腿的支撑支点形成的支撑多边形能够包围所计算的所有整车重心。
14.一种工程机械的支撑控制装置，其特征在于，包括：
存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及
所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现权利要求1至11中任意一项所述的支撑控制方法。
15.一种工程机械的支撑控制系统，其特征在于，所述工程机械的支撑控制系统包括：
人机交互装置，用于向用户提供关于所述工程机械的上装进行作业的目标位置的输入功能以及关于针对预计算的推荐支撑开度的提醒功能；以及
权利要求12至14中任意一项所述的支撑控制装置，用于从所述人机交互装置获取所述目标位置，并计算出针对所述工程机械的支腿的推荐支撑开度，以及将所计算出的推荐支撑开度提供给所述人机交互装置进行提醒。
16.根据权利要求15所述的工程机械的支撑控制系统，其特征在于，所述工程机械的支撑控制系统还包括：
支撑开度检测装置，用于检测各支腿的实时支撑开度，并提供给所述支撑控制装置。
17.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括根据权利要求15或16所述的支撑控制系统。
18.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述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根据权利要求1-11中任一项所述的支撑控制方法。
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