CN112554253A - 多功能抢险救援车及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种多功能抢险救援车及其控制方法，其中，多功能抢险救援车包括：底盘(201)，底盘(201)上设有转台(202)；工作臂，在水平面内可回转地设在转台(202)上，工作臂包括：动臂(204)、伸缩臂(207)和铲斗(210)，动臂(204)的第一端铰接于转台(202)，伸缩臂(207)的第一端与动臂(204)的第二端铰接，铲斗(210)铰接于伸缩臂(207)的第二端；参数检测部件，被配置为检测工作臂的工作参数；和控制器(212)，被配置为根据工作臂的工作参数计算铲斗(210)尖部的空间位置坐标，并在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动。
Description
技术领域
本公开涉及应急救援机械控制技术领域，尤其涉及一种多功能抢险救援车及其控制方法。
背景技术
多功能抢险救援车是一种特种应急救援车辆，可实现在地震、塌方、滑坡、泥石流等自然灾害发生时的道路抢通、废墟清理、堰塞湖疏通、掩埋人和物体救援等救援场景下的挖掘、破碎、切割、抓取等多种作业工况。
在上述工作环境中，操作人员的作业环境都非常的恶劣，作业空间也会受到一定的限制，当操作人员进行作业时会存在多功能抢险救援车工作臂与自身底盘发生碰撞的危险，造成车辆的损坏进而影响救援的效率，
目前，挖掘机的底盘基本都是履带式，自身的底盘结构比较紧凑，操作人员的视野比较开阔，通过操作人员对挖掘臂的肉眼观察，在工作时很少会发生挖掘臂与自身底盘发生碰撞的危险，所以对挖掘臂和自身底盘的实时相对位置无需进行检测。可见，现有设备工况单一，基本不存在多机具、多模式作业过程，机动性能差，加之作业环境不是非常的恶劣，无需对自身的挖掘臂和自身底盘的实时相对位置进行检测。而现有的多功能抢险救援车也没有任何检测措施，只能靠操作人员的经验来判断，安全性较低。
发明内容
本公开的实施例提供了一种多功能抢险救援车及其控制方法，能够提高工作臂动作的安全性。
根据本公开的第一方面，提供了一种多功能抢险救援车，包括：
底盘，底盘上设有转台；
工作臂，在水平面内可回转地设在转台上，工作臂包括：动臂、伸缩臂和铲斗，动臂的第一端铰接于转台，伸缩臂的第一端与动臂的第二端铰接，铲斗铰接于伸缩臂的第二端；
参数检测部件，被配置为检测工作臂的工作参数；和
控制器，被配置为根据工作臂的工作参数计算铲斗尖部的空间位置坐标，并在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动。
在一些实施例中，控制器被配置为在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，使工作臂停止运动或朝着离开预设碰撞区域的方向移动。
在一些实施例中，预设碰撞区域被构造为以底盘的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离形成的区域。
在一些实施例中，参数检测部件包括：
回转角度传感器，设在底盘与转台的连接处，被配置为检测转台相对于底盘的回转角度a1；
动臂举升角度传感器，设在转台与动臂的铰接处，被配置为检测动臂相对于水平面的举升角度a2；
伸缩臂举升角度传感器，设在动臂与伸缩臂的铰接处，被配置为检测伸缩臂相对于水平面的举升角度a3；
铲斗举升角度传感器，设在伸缩臂与铲斗的铰接处，被配置为检测铲斗相对于水平面的举升角度a4；和/或
伸缩臂长度传感器，设在伸缩臂上，被配置为检测伸缩臂的伸出长度d。
在一些实施例中，控制器被配置为根据转台相对于底盘的回转角度a1、动臂相对于水平面的举升角度a2、伸缩臂相对于水平面的举升角度a3、铲斗相对于水平面的举升角度a4、转台和动臂的铰接点与动臂和伸缩臂铰接点之间的距离L1、动臂和伸缩臂铰接点与伸缩臂的固定臂末端之间的距离L2、伸缩臂与铲斗铰接点与铲斗尖部之间的距离L3、伸缩臂的伸出长度d，计算铲斗的斗尖的空间位置坐标。
在一些实施例中，参数检测部件包括伸缩臂长度传感器，伸缩臂长度传感器包括拉线长度传感器，被配置为检测伸缩臂的伸出长度；
伸缩臂包括固定臂和活动臂，活动臂相对于固定臂可伸缩地设置，拉线长度传感器安装于固定臂上，拉线长度传感器的拉绳的一端固定在活动臂与铲斗的铰接处。
在一些实施例中，还包括显示器，与控制器电连接，被配置为显示工作臂的工作参数、铲斗尖部的空间位置坐标以及铲斗尖部相对于预设碰撞区域的位置关系中的至少一种。
在一些实施例中，底盘上设有第一驾驶室，被配置为供操作者控制工作臂动作，控制器和显示器均设在第一驾驶室内。
根据本公开的第二方面，提供了了一种基于上述实施例的多功能抢险救援车的控制方法，包括：
通过参数检测部件检测工作臂的工作参数；
根据工作臂的工作参数计算铲斗尖部的空间位置坐标；
在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动。
在一些实施例中，在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动包括：
使工作臂停止运动；或者
使工作臂朝着离开预设碰撞区域的方向移动。
在一些实施例中，根据工作臂的工作参数计算铲斗尖部的空间位置坐标包括：
根据转台相对于底盘的回转角度a1、动臂相对于水平面的举升角度a2、伸缩臂相对于水平面的举升角度a3、铲斗相对于水平面的举升角度a4、转台和动臂的铰接点与动臂和伸缩臂铰接点之间的距离L1、动臂和伸缩臂铰接点与伸缩臂的固定臂末端之间的距离L2、伸缩臂与铲斗铰接点与铲斗尖部之间的距离L3、伸缩臂的伸出长度d，计算铲斗的斗尖的空间位置坐标。
本公开实施例的多功能抢险救援车，通过参数检测部件实时检测工作臂的工作参数，并通过控制器对参数检测部件的检测信号进行处理，以判断出工作臂上铲斗尖部与底盘的相对位置，从而判断工作臂与底盘是否会发生碰撞，如果有碰撞潜在风险，则限制工作臂继续按原路径移动，避免工作臂与底盘发生碰撞，从而提高设备自身的安全性和作业效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是本公开多功能抢险救援车的一些实施例的结构示意图。
图2是本公开多功能抢险救援车的一些实施例的模块组成示意图。
具体实施方式
以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。
本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系均是基于多功能抢险救援车处于行进时的方向进行定义，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本公开提供了一种多功能抢险救援车，在一些实施例中，如图1和图2所示，包括：底盘201、工作臂、参数检测部件和控制器212。
其中，底盘201上设有转台202，工作臂在水平面内可回转地设在转台202上，工作臂包括：动臂204、伸缩臂207和铲斗210，动臂204的第一端铰接于转台202，伸缩臂207的第一端与动臂204的第二端铰接，铲斗210铰接于伸缩臂207的第二端。
参数检测部件被配置为检测工作臂的工作参数，在整机上电时，控制器212被配置为接收参数检测部件的检测信号，并根据工作臂的工作参数计算铲斗210尖部的空间位置坐标，例如，可计算铲斗210尖部任一点的空间位置坐标或多点的空间位置坐标，并在判断出铲斗210尖部当前的空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动。
对于挖掘机，采用履带时底盘，底盘面积小，工作臂与底盘发生碰撞的可能性较小，而对于多功能抢险救援车，采用汽车式底盘，例如可采用专用的越野底盘，配备了多种作业机具，这就使得自身底盘比较大，在救援车工作或调试时，工作臂极易与底盘发生碰撞。
为避免此种情况，本公开实施例的多功能抢险救援车，通过参数检测部件实时检测工作臂的工作参数，并通过控制器对参数检测部件的检测信号进行处理，以判断出工作臂上铲斗尖部与底盘的相对位置，从而判断工作臂与底盘是否会发生碰撞，如果有碰撞潜在风险，则限制工作臂继续按原路径移动，避免工作臂与底盘发生碰撞，确保工作臂在安全的作业区域内进行作业，从而大大提高了设备作业时安全性，且避免了工作臂和底盘发生碰撞造成的损失，保证了救援设备的作业效率。
在一些实施例中，控制器212被配置为在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，使工作臂停止运动或朝着离开预设碰撞区域的方向移动。
工作臂各部分的动作通过液压缸的驱动实现，液压缸的动作通过电磁阀控制。在一种实现方式中，在当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，可能会出现工作臂与底盘201发生碰撞的危险，可以使电磁阀断电停止工作臂的动作，使工作臂处于锁定状态，直到操作者控制工作臂离开预设碰撞区域，确保工作臂处于安全位置。在另一种实现方式中，在当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，可直接通过控制器212使工作臂朝着离开预设碰撞区域的方向移动，例如朝着与原路径相反的方向移动。
在一些实施例中，预设碰撞区域被构造为以底盘201的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离形成的区域。通过将底盘201的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离，能够在工作臂即将与底盘201发生碰撞时，提前对工作臂采取安全措施，提高多功能抢险救援车工作的安全性。
在一些实施例中，如图1和图2所示，参数检测部件包括：回转角度传感器203，设在底盘201与转台202的连接处，被配置为检测转台202相对于底盘201的回转角度a1；动臂举升角度传感器205，设在转台202与动臂204的铰接处，被配置为检测动臂204相对于水平面的举升角度a2；伸缩臂举升角度传感器206，设在动臂204与伸缩臂207的铰接处，被配置为检测伸缩臂207相对于水平面的举升角度a3；铲斗举升角度传感器209，设在伸缩臂207与铲斗210的铰接处，被配置为检测铲斗210相对于水平面的举升角度a4；和/或伸缩臂长度传感器208，设在伸缩臂207上，被配置为检测伸缩臂207的伸出长度d。
该实施例能够通过设置多个不同的传感器实时检测工作臂的姿态，能够准确地获得铲斗210尖部的空间位置，例如x、y、z三个方向的坐标，从而及时发现工作臂与底盘201发生碰撞的潜在风险，提高救援车工作的安全性。
在一些实施例中，如图1所示，控制器212被配置为根据转台202相对于底盘201的回转角度a1、动臂204相对于水平面的举升角度a2、伸缩臂207相对于水平面的举升角度a3、铲斗210相对于水平面的举升角度a4、转台202和动臂204的铰接点与动臂204和伸缩臂207铰接点之间的距离L1、动臂204和伸缩臂207铰接点与伸缩臂207的固定臂末端之间的距离L2、伸缩臂207与铲斗210铰接点与铲斗210尖部之间的距离L3、伸缩臂207的伸出长度d，计算铲斗210的斗尖的空间位置坐标。具体地，通过上述参数的几何关系就能得出铲斗210的斗尖的空间位置坐标。
控制器212通过以上的参数可计算出铲斗210相对于底盘的空间坐标，空间坐标的建立是以底盘201和转台202连接处的中心点为原点建立起来的，底盘201的空间位置坐标和铲斗210的空间坐标都是以此为参考系。
在一些实施例中，参数检测部件包括伸缩臂长度传感器208，伸缩臂长度传感器208包括拉线长度传感器，被配置为检测伸缩臂207的伸出长度；伸缩臂207包括固定臂和活动臂，活动臂相对于固定臂可伸缩地设置，拉线长度传感器安装于固定臂上，拉线长度传感器的拉绳的一端固定在活动臂与铲斗210的铰接处。
该实施例采用拉线长度传感器检测伸缩臂207的伸出长度，直接依靠活动臂带动拉线伸出进行检测，可提高检测准确性，不容易发生误检测，进一步提高多功能抢险救援车工作的安全性。
在另一些实施例中，伸缩臂长度传感器208同时包括拉线长度传感器和电子位移传感器，控制器212在接收到拉线长度传感器和电子位移传感器的检测值后进行比较，如果两个检测值之差不超过预设阈值，则取其中一个传感器的检测结果参与计算，或者取两个传感器的平均值参与计算；如果两个检测值之差超过预设阈值，则说明其中一个传感器可能存在故障，可重复检测进行比较，或者使工作臂先停止工作。
在一些实施例中，多功能抢险救援车还包括显示器213，与控制器212电连接，被配置为显示工作臂的工作参数、铲斗210尖部的空间位置坐标以及铲斗210尖部相对于预设碰撞区域的位置关系中的至少一种。例如，为了更直观地体现出工作臂的姿态以及与底盘的位置关系，可以在显示器213中显示多功能抢险救援车的三维模型，并实时地体现工作臂的姿态变化，以使操作者更直观地看出工作臂与底盘的位置关系。
该实施例能够将工作臂的工作参数，铲斗210尖部的空间位置坐标以及工作臂的姿态进行直观显示，使操作者可以更准确地了解工作臂的作业状态，除了通过系统自动提示工作臂碰撞危险，也可通过显示器213人为观察进行判断。
进一步地，多功能抢险救援车还包括报警器，被配置为在铲斗210尖部当前的空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下进行报警，以提示操作人员及时采取措施。
在一些实施例中，如图1所示，底盘201上设有第一驾驶室211，被配置为供操作者控制工作臂动作，控制器212和显示器213均设在第一驾驶室211内。由于在多功能抢险救援车上车作业时，操作需要在第一驾驶室211内操作，因此，将控制器212和显示器213设在第一驾驶室211内，能够使操作者更方便地观察到工作臂的作业情况，在出现问题时可及时维护。
操作者可在第一驾驶室211内通过显示器213实时了解到工作臂的作业姿态，避免操作人员对多功能抢险救援车工作臂的姿态以及空间位置的误判以及操作上的失误造成的不必要的设备损坏。
其次，本公开提供了一种基于上述实施例所述多功能抢险救援车的控制方法，包括：
步骤101、通过参数检测部件检测工作臂的工作参数；
步骤102、根据工作臂的工作参数计算铲斗210尖部的空间位置坐标；
步骤103、在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动。
该实施例的多功能抢险救援车控制方法，通过参数检测部件实时检测工作臂的工作参数，并通过控制器对参数检测部件的检测信号进行处理，以判断出工作臂上铲斗尖部与底盘的相对位置，从而判断工作臂与底盘是否会发生碰撞，如果有碰撞潜在风险，则限制工作臂继续按原路径移动，避免工作臂与底盘发生碰撞，从而提高设备自身的安全性和作业效率。
在一些实施例中，步骤103在判断出当前空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止工作臂按原路径移动包括：
步骤103A、使工作臂停止运动；或者
步骤103B、使工作臂朝着离开预设碰撞区域的方向移动。
在一些实施例中，步骤102根据工作臂的工作参数计算铲斗210尖部的空间位置坐标包括：
根据转台202相对于底盘201的回转角度a1、动臂204相对于水平面的举升角度a2、伸缩臂207相对于水平面的举升角度a3、铲斗210相对于水平面的举升角度a4、转台202和动臂204的铰接点与动臂204和伸缩臂207铰接点之间的距离L1、动臂204和伸缩臂207铰接点与伸缩臂207的固定臂末端之间的距离L2、伸缩臂207与铲斗210铰接点与铲斗210尖部之间的距离L3、伸缩臂207的伸出长度d，计算铲斗210的斗尖的空间位置坐标。
在一些实施例中，多功能抢险救援车的控制方法还包括：将底盘201的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离，以形成预设碰撞区域。通过将底盘201的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离，能够在工作臂即将与底盘201发生碰撞时，提前对工作臂采取安全措施，提高多功能抢险救援车工作的安全性。
以上对本公开所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。
Claims (11)
1.一种多功能抢险救援车，其特征在于，包括：
底盘(201)，所述底盘(201)上设有转台(202)；
工作臂，在水平面内可回转地设在所述转台(202)上，所述工作臂包括：动臂(204)、伸缩臂(207)和铲斗(210)，所述动臂(204)的第一端铰接于所述转台(202)，所述伸缩臂(207)的第一端与所述动臂(204)的第二端铰接，所述铲斗(210)铰接于所述伸缩臂(207)的第二端；
参数检测部件，被配置为检测所述工作臂的工作参数；和
控制器(212)，被配置为根据所述工作臂的工作参数计算所述铲斗(210)尖部的空间位置坐标，并在判断出当前所述空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止所述工作臂按原路径移动。
2.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述控制器(212)被配置为在判断出当前所述空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，使所述工作臂停止运动或朝着离开所述预设碰撞区域的方向移动。
3.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述预设碰撞区域被构造为以所述底盘(201)的外轮廓为基准整体向外扩大预设安全距离形成的区域。
4.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述参数检测部件包括：
回转角度传感器(203)，设在所述底盘(201)与所述转台(202)的连接处，被配置为检测所述转台(202)相对于所述底盘(201)的回转角度a1；
动臂举升角度传感器(205)，设在所述转台(202)与所述动臂(204)的铰接处，被配置为检测所述动臂(204)相对于水平面的举升角度a2；
伸缩臂举升角度传感器(206)，设在所述动臂(204)与所述伸缩臂(207)的铰接处，被配置为检测所述伸缩臂(207)相对于水平面的举升角度a3；
铲斗举升角度传感器(209)，设在所述伸缩臂(207)与所述铲斗(210)的铰接处，被配置为检测所述铲斗(210)相对于水平面的举升角度a4；和/或
伸缩臂长度传感器(208)，设在伸缩臂(207)上，被配置为检测所述伸缩臂(207)的伸出长度d。
5.根据权利要求4所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述控制器(212)被配置为根据所述转台(202)相对于所述底盘(201)的回转角度a1、所述动臂(204)相对于水平面的举升角度a2、所述伸缩臂(207)相对于水平面的举升角度a3、所述铲斗(210)相对于水平面的举升角度a4、所述转台(202)和动臂(204)的铰接点与所述动臂(204)和所述伸缩臂(207)铰接点之间的距离L1、所述动臂(204)和所述伸缩臂(207)铰接点与所述伸缩臂(207)的固定臂末端之间的距离L2、所述伸缩臂(207)与铲斗(210)铰接点与所述铲斗(210)尖部之间的距离L3、所述伸缩臂(207)的伸出长度d，计算所述铲斗(210)的斗尖的空间位置坐标。
6.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述参数检测部件包括伸缩臂长度传感器(208)，所述伸缩臂长度传感器(208)包括拉线长度传感器，被配置为检测所述伸缩臂(207)的伸出长度；
所述伸缩臂(207)包括固定臂和活动臂，所述活动臂相对于固定臂可伸缩地设置，所述拉线长度传感器安装于所述固定臂上，所述拉线长度传感器的拉绳的一端固定在所述活动臂与所述铲斗(210)的铰接处。
7.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，还包括显示器(213)，与所述控制器(212)电连接，被配置为显示所述工作臂的工作参数、所述铲斗(210)尖部的空间位置坐标以及所述铲斗(210)尖部相对于所述预设碰撞区域的位置关系中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的多功能抢险救援车，其特征在于，所述底盘(201)上设有第一驾驶室(211)，被配置为供操作者控制所述工作臂动作，所述控制器(212)和所述显示器(213)均设在所述第一驾驶室(211)内。
9.一种基于权利要求1～8任一所述多功能抢险救援车的控制方法，其特征在于，包括：
通过所述参数检测部件检测所述工作臂的工作参数；
根据所述工作臂的工作参数计算所述铲斗(210)尖部的空间位置坐标；
在判断出当前所述空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止所述工作臂按原路径移动。
10.根据权利要求9所述的多功能抢险救援车的控制方法，其特征在于，在判断出当前所述空间位置坐标落入预设碰撞区域的情况下，阻止所述工作臂按原路径移动包括：
使所述工作臂停止运动；或者
使所述工作臂朝着离开所述预设碰撞区域的方向移动。
11.根据权利要求9所述的多功能抢险救援车的控制方法，其特征在于，根据所述工作臂的工作参数计算所述铲斗(210)尖部的空间位置坐标包括：
根据所述转台(202)相对于所述底盘(201)的回转角度a1、所述动臂(204)相对于水平面的举升角度a2、所述伸缩臂(207)相对于水平面的举升角度a3、所述铲斗(210)相对于水平面的举升角度a4、所述转台(202)和动臂(204)的铰接点与所述动臂(204)和所述伸缩臂(207)铰接点之间的距离L1、所述动臂(204)和所述伸缩臂(207)铰接点与所述伸缩臂(207)的固定臂末端之间的距离L2、所述伸缩臂(207)与铲斗(210)铰接点与所述铲斗(210)尖部之间的距离L3、所述伸缩臂(207)的伸出长度d，计算所述铲斗(210)的斗尖的空间位置坐标。
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