CN112677987A - 一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法，所述控制系统包括第一倾角传感器、第二倾角传感器、测距传感器和控制器；所述第一倾角传感器适于检测机械设备底盘的倾角；所述第二倾角传感器适于检测工作装置的倾角；所述测距传感器适于检测履带的展宽；所述控制器分别与所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器、所述测距传感器电连接。本发明实施例提供的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统通过第一倾角传感器检测机械设备底盘的倾角，通过第二倾角传感器检测机械臂的倾角，通过测距传感器检测履带的展宽，实现多个因素作为输入值，有效提高了机械设备爬坡动作控制输出的准确度。

Description

一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法

技术领域

本发明涉及工程设备技术领域，尤其涉及一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法。

背景技术

目前关于行走装置的爬坡辅助系统多通过控制器对传感器采集的角度信息进行处理并输出值对其自身运动装置进行控制，从而提高运动平稳性，实现稳定爬坡。目前大型工程机械如旋挖钻机的爬坡辅助系统并不多见，较多的为工作过程中的防倾翻系统及装置，尤其针对旋挖钻机的爬坡动作无专用的辅助系统，更没有爬坡角度预测及报警系统。

现有的爬坡辅助系统只是对单一的本体倾斜角度进行采集，作为控制器计算的唯一输入值，判断条件较少；同时现有的爬坡辅助系统只是对爬坡过程中的运动稳定性进行控制，并未结合本体结构将爬坡角度作为计算输入值，进行爬坡角度是否可行的预判断和报警。

发明内容

本发明实施例提供一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法，用以解决现有技术中爬坡辅助系统只是对单一的本体倾斜角度进行采集，作为控制器计算的唯一输入值，判断条件较少；不具备爬坡角度是否可行的预判断和报警的功能。

本发明实施例提供一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，履带式机械设备的爬坡辅助控制系统包括：

第一倾角传感器，所述第一倾角传感器适于检测机械设备底盘的倾角；

第二倾角传感器，所述第二倾角传感器适于检测工作装置的倾角；

测距传感器，所述测距传感器适于检测履带的展宽；

控制器，所述控制器分别与所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器、所述测距传感器电连接。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述控制系统还包括：

坡度识别传感器，所述坡度识别传感器与所述控制器电连接，适于对坡度进行预测量得到坡度的预测量值。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述坡度识别传感器为摄像头。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述控制系统还包括：

报警器，所述报警器与所述控制器电连接。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述报警器为显示器、扬声器、指示灯或振动器。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述第一倾角传感器设置于所述机械设备底盘，所述第二倾角传感器设置于所述工作装置，所述测距传感器设置于所述履带或所述机械设备底盘。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，所述第一倾角传感器与所述第二倾角传感器均为加速度传感器；所述工作装置为桅杆。

本发明实施例还提供一种履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S10，根据所述机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S20，根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，所述根据所述机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整包括：

获取所述机械设备底盘的倾角、所述工作装置的姿态和所述履带的展宽；

根据所述机械设备底盘的倾角与所述机械设备的结构得到所述机械设备的重心；

根据所述机械设备底盘的倾角、所述机械设备的重心、所述工作装置的姿态和所述履带的展宽对所述工作装置的姿态和所述履带的展宽进行调整。

根据本发明一个实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，所述根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度包括：

获取坡度的所述预测量值；

将所述预测量值与所述机械设备底盘的重心结合得到重心预算偏移值S1；

根据所述重心预算偏移值S1与预设阈值S2进行比较，若S1≤S2，则执行所述步骤S20；若S1＞S2，则发出报警信息。

本发明实施例提供的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统通过第一倾角传感器检测机械设备底盘的倾角，通过第二倾角传感器检测工作装置的倾角，通过测距传感器检测履带的展宽，实现多个因素作为输入值，有效提高了机械设备爬坡动作控制输出的准确度。

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是本发明实施例提供的一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种履带式机械设备的爬坡辅助控制方法的流程示意图。

附图标记：

1、第一倾角传感器；2、第二倾角传感器；3、测距传感器；4、控制器；5、坡度识别传感器；6、报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实施例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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图2描述本发明实施例的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统及方法。

如图1所示，履带式机械设备的爬坡辅助控制系统包括：第一倾角传感器1、第二倾角传感器2、测距传感器3和控制器4，第一倾角传感器1设置于机械设备底盘，本实施例中机械设备底盘为旋挖钻机底盘，第一倾角传感器1适于检测机械设备底盘的倾角。第二倾角传感器2设置于工作装置，第二倾角传感器2适于检测工作装置的倾角，本实施例中机械设备为旋挖钻机，因此工作装置为桅杆，第二倾角传感器2检测的工作装置的倾角为桅杆的倾角。测距传感器3设置于履带或机械设备底盘，测距传感器3适于检测履带的展宽。控制器4分别与第一倾角传感器1、第二倾角传感器2、测距传感器3电连接，控制器4适于根据机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整，以及根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度。

本发明实施例提供的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统通过第一倾角传感器1检测机械设备底盘的倾角，通过第二倾角传感器2检测工作装置的倾角，通过测距传感器3检测履带的展宽，实现多个因素作为输入值，有效提高了机械设备爬坡动作控制输出的准确度。

根据本发明的实施例，本实施例中履带式机械设备的爬坡辅助控制系统还包括坡度识别传感器5，坡度识别传感器5与控制器4电连接，适于对坡度进行预测量得到坡度的预测量值。本实施例中坡度识别传感器5为摄像头。通过坡度识别传感器5对坡度进行预测量得到坡度的预测量值，控制器4根据预测量值与机械设备结构进行重心计算，若所爬坡度大于机械设备的可爬坡度，可通过报警器6发出报警提示，有效提高了机械设备的驾驶安全性。

根据本发明的实施例，本实施例中履带式机械设备的爬坡辅助控制系统还包括报警器6，报警器6与控制器4电连接。报警器6为显示器、扬声器、指示灯或振动器。若控制器4判定所爬坡度大于机械设备的可爬坡度，可通过控制报警器6发出报警进行提示，有效提高了机械设备的驾驶安全性。

如图2所示，本发明还提供一种机械设备爬坡辅助控制方法，机械设备爬坡辅助控制方法包括以下步骤：

步骤S10，根据机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S20，根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度。

本实施例中履带式机械设备为旋挖钻机，因此工作装置的倾角为桅杆的倾角，当然履带式机械设备除了可以是旋挖钻机之外，还可以是挖掘机等履带式机械设备。

本发明实施例的机械设备爬坡辅助控制方法通过采集多个因素作为控制器4的输入值，有效提高了机械设备爬坡动作控制输出的准确度，提高驾驶的安全性。通过对坡度进行预测量得到坡度的预测量值，根据预测量值与机械设备结构进行重心计算，若所爬坡度大于机械设备的可爬坡度，发出报警提示，有效提高了机械设备的驾驶安全性。

根据本发明的实施例，本实施例中机械设备爬坡辅助控制方法包括以下步骤：

步骤S100，获取机械设备底盘的倾角、工作装置的姿态和履带的展宽；

步骤S110，根据机械设备底盘的倾角与机械设备的结构得到机械设备的重心；

步骤S120，根据机械设备底盘的倾角、机械设备的重心、工作装置的姿态和履带的展宽对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S130，根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度。

上述步骤S130与上述实施例中步骤S20相同，具体实施时可参见上述步骤S20。

通过对爬坡动作时的工作装置角度(桅杆角度)、履带展宽进行实时检测，并不断以此为输入实时调整爬坡动作，有效提高了动作平稳性。

根据本发明的实施例，机械设备爬坡辅助控制方法包括以下步骤：

步骤S200，根据机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S210，获取坡度的预测量值；

步骤S220，将预测量值与机械设备底盘的重心结合得到重心预算偏移值S1；

步骤S230，根据重心预算偏移值S1与预设阈值S2进行比较；

若S1≤S2，则执行步骤S20；

此时，说明所爬坡度的预测量值属于旋挖钻机的安全爬坡坡度范围内，因此可进行爬坡动作。

若S1＞S2，则发出报警信息。

若S1＞S2，控制器4控制报警器6报警，提醒驾驶员所爬坡度大于机械设备的可爬坡度，有效提高了机械设备的驾驶安全性。

通过对爬坡的角度进行预测，并结合重心进行重心预算偏移值计算，可有效判定可爬坡度的安全值，并对超出安全值的坡度进行报警，提高了驾驶的安全性。

根据本发明的实施例，本实施例中机械设备爬坡辅助控制方法包括以下步骤：

步骤S300，获取机械设备底盘的倾角、工作装置的姿态和履带的展宽；

步骤S310，根据机械设备底盘的倾角与机械设备的结构得到机械设备的重心；

步骤S320，根据机械设备底盘的倾角、机械设备的重心、工作装置的姿态和履带的展宽对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S330，根据机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S340，获取坡度的预测量值；

步骤S350，将预测量值与机械设备底盘的重心结合得到重心预算偏移值S1；

步骤S360，根据重心预算偏移值S1与预设阈值S2进行比较，若S1≤S2，则执行步骤S20；若S1＞S2，则发出报警信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

第一倾角传感器，所述第一倾角传感器适于检测机械设备底盘的倾角；

第二倾角传感器，所述第二倾角传感器适于检测工作装置的倾角；

测距传感器，所述测距传感器适于检测履带的展宽；

控制器，所述控制器分别与所述第一倾角传感器、所述第二倾角传感器、所述测距传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

坡度识别传感器，所述坡度识别传感器与所述控制器电连接，适于对坡度进行预测量得到坡度的预测量值。

3.根据权利要求1或2所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述坡度识别传感器为摄像头。

4.根据权利要求1所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

报警器，所述报警器与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述报警器为显示器、扬声器、指示灯或振动器。

6.根据权利要求1或2所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述第一倾角传感器设置于所述机械设备底盘，所述第二倾角传感器设置于所述工作装置，所述测距传感器设置于所述履带或所述机械设备底盘。

7.根据权利要求6所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制系统，其特征在于，所述第一倾角传感器与所述第二倾角传感器均为加速度传感器；所述工作装置为桅杆。

8.一种履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S10，根据所述机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整；

步骤S20，根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度。

9.根据权利要求8所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，其特征在于，所述根据所述机械设备底盘的倾角和机械设备的重心对工作装置的姿态和履带的展宽进行调整包括：

获取所述机械设备底盘的倾角、所述工作装置的姿态和所述履带的展宽；

根据所述机械设备底盘的倾角与所述机械设备的结构得到所述机械设备的重心；

根据所述机械设备底盘的倾角、所述机械设备的重心、所述工作装置的姿态和所述履带的展宽对所述工作装置的姿态和所述履带的展宽进行调整。

10.根据权利要求8或9所述的履带式机械设备的爬坡辅助控制方法，其特征在于，所述根据坡度预测量值和机械设备的重心判断坡度是否是机械设备可爬坡度包括：

获取坡度的所述预测量值；

将所述预测量值与所述机械设备底盘的重心结合得到重心预算偏移值S1；

根据所述重心预算偏移值S1与预设阈值S2进行比较，若S1≤S2，则执行所述步骤S20；若S1＞S2，则发出报警信息。

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