CN113213356B - 一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质 - Google Patents

一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质，包括：获取伸缩臂的俯仰角度变化量；根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度；控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度；检测所述伸缩臂的状态信息；其中所述状态信息表示所述伸缩臂的位置参数；以及根据所述状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。本申请采用主从控制及反馈校正的方法，提高伸缩臂运动轨迹的稳定性，减少人为调整运动轨迹的不可控性。

Description

一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质
技术领域
本申请涉及工程机械技术领域，具体涉及一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质。
背景技术
伸缩臂被用于高空作业车、飞机除冰车、云梯救援车等领域，操作人员通过手柄或开关按钮独立控制伸缩臂变幅角度和伸缩臂伸缩长度等动作，将作业平台移动到预指定位置，进行相关功能作业。现有的控制方法，伸缩臂末端轨迹为圆弧，在特殊工况，例如高空作业车需要直线运动来规避空中障碍的工况下，要求操作人员掌握一定的专业技巧，不断通过肉眼观察末端的姿态，反复独立控制伸缩臂变幅角度和伸缩长度，以达到近似直线的控制或规避障碍的效果，现有的控制方法会受到操作人员的熟练程度和操作准确度的影响，人为操作的伸缩臂行动轨迹存在不稳定性。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种伸缩臂控制方法、控制装置、伸缩臂叉车及介质，解决了人为调整运动轨迹的不可控问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种伸缩臂控制方法，包括获取伸缩臂的俯仰角度变化量；根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度；控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度；检测所述伸缩臂的状态信息；其中所述状态信息表示所述伸缩臂的位置参数；以及根据所述状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。
在一实施例中，在所述获取所述伸缩臂的俯仰角度变化量之后，所述伸缩臂控制方法还包括：获取当前状态信息；其中所述当前状态信息包括所述伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息；其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：根据所述伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息和所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，在所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度之前，所述伸缩臂控制方法包括：获取运动方式；其中，所述运动方式包括竖向运动与横向运动；其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：根据所述运动方式、所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，在所述获取所述伸缩臂的俯仰角度变化量之前，所述伸缩臂控制方法还包括：获得所述伸缩臂的初始状态信息；其中所述初始状态信息包括所述伸缩臂在未进行任何角度调整和长度调整时的位置参数；其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：根据所述初始状态信息和所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，所述控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度包括：对所述目标长度进行微分，得到目标速度；对所述目标速度进行滤波，得到滤波后的目标速度；对所述滤波后的目标速度进行增益，将所述目标伸缩速度转换为目标电信号；以及根据所述目标电信号，控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度。
在一实施例中，所述状态信息包括变化长度，所述变化长度表示所述伸缩臂伸缩后的长度；其中，所述根据所述状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度还包括：根据所述伸缩臂的变化长度和所述目标长度，得到所述伸缩臂的变化长度和所述目标长度的差值；以及根据所述差值调整所述伸缩臂的伸缩长度。
在一实施例中，所述获取伸缩臂的俯仰角度变化量包括：根据人工输入的变幅指令，得到所述伸缩臂的俯仰角度变化量。
根据本申请的另一方面，提供了一种伸缩臂控制装置，包括：获取模块，用于获取伸缩臂的俯仰角度变化量；解算模块，根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度；执行模块，用于控制所述伸缩臂执行伸缩动作至目标长度；检测模块，用于检测所述伸缩臂的状态信息；以及调整模块，用于根据状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。
根据本申请的另一方面，提供了一种伸缩臂控制装置，包括：伸缩臂；手柄，所述手柄用于输出所述伸缩臂的俯仰角度变化指令；控制装置，所述控制装置与所述手柄通信连接，所述控制装置用于执行上述任一实施例所述的伸缩臂控制方法。
根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任一实施例所述的伸缩臂控制方法。
有益效果：通过获得伸缩臂的俯仰角度变化量，可以作为后续计算的相关参数，通过俯仰角度变化量，可以计算得到伸缩臂的目标长度，即期望伸缩臂达到的长度，并控制伸缩臂伸展或缩回到目标长度，通过检测伸缩臂的状态信息，比对伸缩臂实际的位置参数和目标长度，可以对实际位置参数进行校正，最终调整伸缩臂的伸缩长度使实际伸缩后的长度达到与目标长度最接近的值，伸缩臂的目标长度随着俯仰角度变化量变化，即伸缩臂的伸缩长度随着伸缩臂的变幅角度变化，伸缩臂的变幅角度由人为输入，伸缩臂的伸缩长度由计算得出，形成一套主从控制的体系，并且最终的伸缩长度会根据状态信息和目标长度进行校正和调整，形成一套校正体系，该控制方法以伸缩臂俯仰角度变化为主动控制，同时伸缩臂伸缩跟随俯仰角度的运动而运动；伸缩臂伸缩运动控制引入反馈校正，抑制跟随过程中由于力学性能差异引起的超调，消除轨迹跟随静差，提高跟随响应速度，进而实现伸缩臂运动轨迹精准度的提高。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图。
图2是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法应用场景的结构示意图。
图3是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的原理示意图。
图4是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图。
图5是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图。
图6是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图。
图7是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂解算原理示意图。
图8所示是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂竖向运动解算原理示意图。
图9所示是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂横向运动解算原理示意图。
图10是本申请一示例性实施例提供的控制伸缩臂执行伸缩动作至目标长度的方法的流程示意图。
图11是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂主从控制的原理示意图。
图12是本申请一示例性实施例提供的调整伸缩臂长度的方法的流程示意图。
图13是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制装置的结构示意图。
图14是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂叉车的结构示意图。
图15是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂竖向运动控制方法的对比实验结果示意图。
图16是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂横向运动控制方法的对比实验结果示意图。
图17是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂叉车的结构图。
附图标记说明：伸缩臂控制装置1、获取模块15、执行模块2、调整模块16、检测模块3、解算模块4、手柄5、伸缩臂6、变幅油缸7、伸缩油缸8、变幅比例阀21、伸缩比例阀22、角度传感器31、长度传感器32、叉具9、车架10、处理器11、存储器12、输入装置13、输出装置14。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
图1是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图。该伸缩臂控制方法可以应用于伸缩臂叉车的控制设备上，如图2所示，伸缩臂叉车可以包括：车架10、伸缩臂6、叉具9、变幅油缸7、伸缩油缸8；伸缩臂6铰接安装在车架10上，叉具9设置在伸缩臂6远离车架10的一端，变幅油缸7连接车架10和伸缩臂6，变幅油缸7伸缩的动作可以实现伸缩臂6绕车架10铰点转动，伸缩油缸8一端连在车架10上，伸缩油缸8另一端连接在伸缩臂6上，伸缩油缸8伸缩的动作可以改变伸缩臂6的长度，通过变幅油缸7和伸缩油缸8实现叉具9的空间位置调整。如图1所示，该伸缩臂控制方法包括：
步骤110：获取伸缩臂的俯仰角度变化量。
伸缩臂的俯仰角度变化可以由人为操控，例如工作人员手动输出伸缩臂的变幅指令，将变幅指令转化为俯仰角度变化量，伸缩臂的俯仰动作采用开环控制，不需要参考其他动作的数值，获取伸缩臂的俯仰角度变化量可以作为之后计算伸缩臂目标长度的参数。
步骤120：根据俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
根据人为输入的控制指令转化的俯仰角度变化量，可以通过公式计算得到伸缩臂的目标长度，即伸缩臂的目标长度与俯仰角度变化量有关，俯仰角度变化量随着人为输入的控制指令而不断变化，目标长度表示根据俯仰角度变化量计算得到的伸缩臂(包括属具、附载物)的整体长度，即伸缩臂执行伸缩动作之前的长度加上或者减去伸缩臂到目标平面的距离。
步骤130：控制伸缩臂执行伸缩动作至目标长度。
控制伸缩臂跟随俯仰角度的变化伸展或者缩回到目标长度，伸缩臂的目标长度随着俯仰角度变化量的改变而变化，最终伸缩臂远离叉车的一端的运动轨迹可以趋近于一条直线，伸缩臂的伸缩长度随着伸缩臂的俯仰角度变化，形成主从控制，通过计算得到的伸缩臂的伸缩长度比人眼观测更加精准，从而提高了伸缩臂运动轨迹的精准度。
步骤140：检测伸缩臂的状态信息；其中状态信息表示伸缩臂的位置参数。
检测伸缩臂的各种状态信息，包括伸缩臂的各种位置参数，比如在进行角度变化后，伸缩臂与地面之间形成的夹角，以及在进行伸展或缩回动作后，伸缩臂的一端到另一端之间的直线长度。
步骤150：根据状态信息和目标长度，调整伸缩臂的伸缩长度。
将伸缩臂的状态信息和目标长度进行对比，可以检测伸缩臂当前的长度与目标长度是否存在偏差，通过计算校正在移动过程中产生的偏差，从而调整伸缩臂的伸缩长度，使伸缩长度接近或等于目标长度，此时的伸缩长度为更精准的伸缩长度，通过校正步骤可以进一步提高伸缩臂伸缩长度的精准性，从而提高伸缩臂运动轨迹的精准性。
本申请提供的一种伸缩臂控制方法，通过获得伸缩臂的俯仰角度变化量，可以作为后续计算的相关参数，根据俯仰角度变化量，可以计算得到伸缩臂的目标长度，即期望伸缩臂达到的长度，得到目标长度后控制伸缩臂伸展或缩回到目标长度，检测伸缩臂的状态信息，比对伸缩臂实际的状态信息和目标长度，可以对实际位置参数进行校正，最终调整伸缩臂的伸缩长度使实际伸缩后的长度达到与目标长度最接近的值，伸缩臂的目标长度随着俯仰角度变化量变化，即伸缩臂的伸缩长度随着伸缩臂的变幅角度变化，伸缩臂的变幅角度由人为输入，伸缩臂的伸缩长度由计算得出，形成一套主从控制的体系，并且最终的伸缩长度会根据状态信息和目标长度进行校正和调整，形成一套校正体系，该控制方法以伸缩臂俯仰角度变化为主动控制，同时伸缩臂伸缩跟随俯仰角度的运动而运动；伸缩臂伸缩运动控制引入反馈校正，抑制跟随过程中由于力学性能差异引起的超调，消除轨迹跟随静差，提高跟随响应速度，进而实现伸缩臂运动轨迹精准度的提高。
具体的，本申请的伸缩臂控制方法的控制原理如图3所示，人为输入变幅信号，即俯仰角度变换指令，直接控制变幅比例阀的开度，即控制进出变幅油缸的流量，实现变幅油缸速度控制，进而控制伸缩臂的角速度，进而控制俯仰角度的改变。
伸缩臂角度传感器实时采集伸缩臂角度数据传给解算模块，计算得到目标长度，速度前馈和PID控制器将目标长度和长度传感器检测到的伸缩臂变化长度的差转换为伸缩比例阀的目标电信号，目标电信号通过饱和模块和死区补偿转换为目标控制电流，目标控制电流可以控制伸缩比例阀，进而控制伸缩油缸的伸缩。
其中，饱和模块的作用是限制最大电流输出；死区补偿的作用是由于伸缩比例阀存在死区，例如电信号为350mA时，阀芯才刚刚开启，故需要设置电信号初始值，控制模块的输出电信号加上设置好的电信号初始值才是伸缩比例阀的输入电信号，也就是目标控制电流。
图4是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图，如图4所示，在步骤110之后，上述伸缩臂控制方法还可以包括：
步骤160：获取当前状态信息；其中当前状态信息包括伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息。
获取伸缩臂执行伸缩动作之前且已经执行俯仰角度变换动作之后的长度信息，此时伸缩臂尚未执行伸缩动作，伸缩臂的长度为暂未伸缩的长度信息，此时的长度信息可以作为后续计算的参数，为计算伸缩臂的目标长度提供参考。
其中，上述步骤120可以包括：
步骤121：根据伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息和俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
计算伸缩臂的目标长度需要用到执行伸缩动作之前的长度信息，即伸缩臂在进行移动之前的长度，人为输入指令后通过计算得到的俯仰角度变化量，伸缩臂的目标长度与俯仰角度变化量存在联系，伸缩臂的目标长度随着俯仰角度的变化而变化，最终形成伸缩臂的伸缩运动跟随角度变化的运动而运动，形成叉具直线或近似直线运动。
图5是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图，如图5所示，在上述步骤120之前，上述伸缩臂控制方法可以包括：
步骤170：获取运动方式。
其中，运动方式包括竖向运动与横向运动，获取伸缩臂的运动方式，在步骤130之前先确定伸缩臂的运动方式，例如伸缩臂竖向运动或横向运动，伸缩臂在设定好的运动方式下进行角度变换和伸缩，从而实现伸缩臂一端的叉具沿特定的方向做直线或近似直线运动。
其中，上述步骤120可以包括：
步骤122：根据运动方式、俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
由于伸缩臂选择不同的运动方式会实现伸缩臂一端叉具不同方向的运动，因此针对不同的运动方式，伸缩臂的目标长度计算方式也有所不同，最后伸缩臂的运动轨迹也会产生不同，伸缩臂一直保持跟随俯仰角度变化量而改变，但变换的方式不同。
图6是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制方法的流程示意图，如图6所示，在上述步骤110之前，上述伸缩臂控制方法还可以包括：
步骤100：获得伸缩臂的初始状态信息。
其中初始状态信息包括伸缩臂在未进行任何角度调整和长度调整时的位置参数，伸缩臂的伸缩长度改变量和俯仰角度变化量都需要与初始状态作对比才能够得到，在进行任何动作之前需要先检测伸缩臂的初始状态信息，包括伸缩臂与地面之间的夹角和伸缩臂一端到另一端的直线距离。
其中，上述步骤120还可以包括：
步骤123：根据初始状态信息和俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
结合初始状态信息和俯仰角度变化量，可以计算出伸缩臂的目标长度值。
具体的，计算目标长度的具体方式可以如图7、图8和图9所示。其中，图7是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂解算原理示意图。如图7所示，O点(即图中O(0，0)点)为伸缩臂的尾部铰点，B1点为伸缩臂的变幅缸上铰点，B2点为变幅缸下铰点，W点(即图中W(X，Y)点)为伸缩臂的头部铰点，L为O点与W点的距离，L1为O点与W点沿伸缩臂方向的距离，L2为O点与B2点的距离，L3为B1点与B2点的距离，L4为O点与B1点的距离，YW为W点到伸缩臂的垂直距离，θ为直线OW与X轴的夹角，θB为直线OB2与X轴的夹角，θ1为伸缩臂与X轴的夹角。
图8所示是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂竖向运动解算原理示意图。如图8所示，L1T表示O点与WT点沿臂架方向的距离；θT表示直线OAT与X轴的夹角，伸缩臂端点从W点位移到WT点，产生俯仰角度变化量Δθ，伸缩臂与X轴之间的夹角为θT，伸缩臂在未进行任何动作时，伸缩臂的长度为L1，L1表示O点与W点沿伸缩臂方向的距离，θ1表示伸缩臂与X轴的夹角，θT的值为θ1与Δθ之和，YW表示伸缩臂端点与伸缩臂的垂直距离。当伸缩臂进行如图8所示的竖向运动时，通过公式：
Figure BDA0003085789510000101
Figure BDA0003085789510000102
可以计算得到/>
Figure BDA0003085789510000103
此时/>
Figure BDA0003085789510000104
为伸缩臂在俯仰角度变化Δθ后，想要保持竖向运动需要达到的长度(即目标长度)，伸缩臂需要伸缩的长度为L1与/>
Figure BDA0003085789510000105
的差值。
图9所示是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂横向运动解算原理示意图。如图9所示，L1H表示O点与WH点沿伸缩臂方向的距离；θH表示直线OAH与X轴的夹角，伸缩臂端点从W点位移到WH点，产生俯仰角度变化量Δθ，伸缩臂与X轴之间的夹角为θH，伸缩臂在未进行任何动作时，伸缩臂的长度为L1，L1表示O点与W点沿伸缩臂方向的距离，θ1表示伸缩臂与X轴之间的夹角，YW表示伸缩臂端点与伸缩臂的垂直距离。当伸缩臂进行如图9所示的横向运动时，通过公式：
Figure BDA0003085789510000106
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此时/>
Figure BDA0003085789510000108
为伸缩臂在俯仰角度变化Δθ后，想要保持横向运动需要达到的长度(即目标长度)，伸缩臂需要伸缩的长度为L1与/>
Figure BDA0003085789510000109
的差值。
图10是本申请一示例性实施例提供的控制伸缩臂执行伸缩动作至目标长度的方法的流程示意图，如图10所示，上述步骤130可以包括：
步骤131：对目标长度进行微分，得到目标速度。
通过对目标长度进行微分，将目标长度的长度值转化为目标速度，得到目标速度有利于提高后续输出的控制指令的精度，提高伸缩臂的移动的稳定性。
步骤132：对目标速度进行滤波，得到滤波后的目标速度。
滤波可以将目标速度中不合适的波段频率滤除，起到筛选的作用，也可以起到抑制干扰和防止干扰的作用。
步骤133：对滤波后的目标速度进行增益，将目标伸缩速度转换为目标电信号。
通过缩放系数k对目标速度进行增益，将目标速度转换为目标电信号，使用目标电信号来传递伸缩的信号。
步骤134：根据目标电信号，控制伸缩臂执行伸缩动作至目标长度。
根据目标电信号和检测到的伸缩臂的当前的长度，可以对伸缩臂的伸缩长度进行校正，使伸缩臂的伸缩长度更加精准，同时提高伸缩臂运动轨迹的稳定性和准确性。
图11是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂主从控制的原理示意图，如图11所示，L(t)为计算得到的目标长度，目标长度经微分环节得到的是目标速度，再经饱和、一阶滤波缩放系数k环节，得到目标电信号，PID控制器接收到变化长度后，将变化长度与目标长度进行比较和计算，得到变化长度和目标长度之间的差值，再将差值与目标电信号整合计算，得到校正后的电信号，PID反馈校正计算得到的就是输入伸缩比例阀的目标电信号。
图12是本申请一示例性实施例提供的调整伸缩臂长度的方法的流程示意图，如图12所示，状态信息包括伸缩臂的变化长度；其中上述步骤150还可以包括：
步骤151：根据伸缩臂的变化长度和目标长度，得到伸缩臂的变化长度和目标长度的差值。
伸缩臂的变化长度即伸缩臂执行伸缩动作后达到的长度，但变化长度可能会与目标长度存在一定的误差，通过检测伸缩臂的变化长度，并将变化长度与目标长度进行比较，得到变化长度和目标长度之间的差值，即变化长度相对于目标长度产生的误差。
步骤152：根据差值调整伸缩臂的伸缩长度。
根据变化长度和目标长度之间的差值，即变化长度相对于目标长度产生的误差，继续调整伸缩臂的伸缩长度，可实现PID反馈调整，进一步修正变化长度和目标长度之间产生的误差，提高伸缩臂最终伸缩长度的精度，从而提高伸缩臂最后运动轨迹的精度。
PID反馈调整可有效抑制运动过程中的抖动，消除运动轨迹静差，提高动作相应速度。
本申请提供的一种伸缩臂控制方法，首先获取伸缩臂的初始状态信息，包括伸缩臂在未进行任何角度调整之前与地面之间形成的初始夹角角度，以及伸缩臂在未进行任何长度调整之前的初始长度，然后可以获取人为输入的伸缩臂的俯仰角度变化量，伸缩臂进行俯仰角度变化之后，在获取俯仰角度变化量时会同时获取到运动方式，获取运动方式，获取当前状态信息，当前状态信息包括已经进行角度变化之后，但还未进行长度变化时的伸缩臂两端之间连成的直线的长度，可以根据运动方式、当前状态信息和俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
本申请提供的一种伸缩臂控制方法包含速度前馈和PID控制反馈的控制方法，根据伸缩臂的变化长度和目标长度，得到伸缩臂的变化长度和目标长度的差值，差值即变化长度与目标长度之间产生的误差，需要对其进行校正，根据差值调整伸缩臂的伸缩长度，通过PID控制反馈可有效抑制伸缩臂在运动过程的抖动，消除运动轨迹静差，提高动作响应速度。
还可以对目标长度进行微分，得到目标速度，对目标速度进行滤波，得到滤波后的目标速度，对滤波后的目标速度进行增益，将目标伸缩速度转换为目标电信号，对目标速度进行一系列微分、滤波和缩放系数增益，最后获得目标电信号，将目标电信号和状态信息进行比对，可以通过上述PID反馈控制方法，处理当前状态信息，获取差值，将差值与目标电信号整合，最后输出通过速度前馈和PID反馈校正后的电信号，来调整伸缩臂的伸缩长度，速度前馈可有效解决伸缩臂叉车大负载竖向举升、横向递送运动，解决竖向举升驱动和横向递送驱动因负载差异较大造成的动作特性差异问题。
图13是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂控制装置的结构示意图，如图13所示，该伸缩臂控制装置1包括：获取模块15，用于获取伸缩臂的俯仰角度变化量；解算模块4，根据俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度；执行模块2，用于控制所述伸缩臂执行伸缩动作至目标长度；检测模块3，用于检测伸缩臂的状态信息；调整模块16，用于根据状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。
本申请提供的一种伸缩臂控制装置1，获取模块15获得伸缩臂的俯仰角度变化量后，可以作为后续计算的相关参数，解算模块4根据俯仰角度变化量，可以计算得到伸缩臂的目标长度，即期望伸缩臂达到的长度，并通过执行模块2控制伸缩臂伸展或缩回到目标长度，检测模块3通过检测伸缩臂的状态信息，比对伸缩臂实际的位置参数和目标长度，可以对实际位置参数进行校正，最终由调整模块16调整伸缩臂的伸缩长度使实际伸缩后的长度达到与目标长度最接近的值，伸缩臂的目标长度随着俯仰角度变化量变化，即伸缩臂的伸缩长度随着伸缩臂的变幅角度变化，伸缩臂的变幅角度由人为输入，伸缩臂的伸缩长度由计算得出，形成一套主从控制的体系，并且最终的伸缩长度会根据状态信息和目标长度进行校正和调整，形成一套校正体系，该控制方法以伸缩臂俯仰角度变化为主动控制，同时伸缩臂伸缩跟随俯仰角度的运动而运动；伸缩臂伸缩运动控制引入速度前馈和反馈校正，抑制跟随过程中由于力学性能差异引起的超调，消除轨迹跟随静差，提高跟随响应速度，进而实现伸缩臂运动轨迹精准度的提高。
在一实施例中，获取模块15可以进一步配置为：获取当前状态信息；其中当前状态信息包括伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息；对应的解算模块4可以进一步配置为：根据伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息和俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，获取模块15可以进一步配置为：获取运动方式；其中，运动方式包括竖向运动与横向运动；对应的解算模块4可以进一步配置为：根据运动方式、俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，获取模块15可以进一步配置为：获得伸缩臂的初始状态信息；其中初始状态信息包括伸缩臂在未进行任何角度调整和长度调整时的位置参数；对应的解算模块4可以进一步配置为：根据初始状态信息和俯仰角度变化量，计算得到伸缩臂的目标长度。
在一实施例中，执行模块2可以进一步配置为：对目标长度进行微分，得到目标速度；对目标速度进行滤波，得到滤波后的目标速度；对滤波后的目标速度进行增益，将目标伸缩速度转换为目标电信号；根据目标电信号，控制伸缩臂执行伸缩动作至目标长度。
在一实施例中，调整模块16可以进一步配置为：根据伸缩臂的变化长度和目标长度，得到伸缩臂的变化长度和目标长度的差值；根据差值调整伸缩臂的伸缩长度。
图14是本申请一示例性实施例提供的一种伸缩臂叉车的结构示意图，如图14所示，该伸缩臂叉车包括：伸缩臂6；手柄5，手柄5用于输出伸缩臂6的俯仰角度变化指令；控制装置，控制装置与手柄5通信连接，控制装置用于执行上述任一实施例所述的伸缩臂控制方法。
工作人员通过手柄5输出伸缩臂6的俯仰角度变化指令，控制装置采用上述实施例中的伸缩臂控制装置1，获取模块15获得伸缩臂6的俯仰角度变化量后，可以作为后续计算的相关参数，解算模块4根据俯仰角度变化量，可以计算得到伸缩臂6的目标长度，即期望伸缩臂6达到的长度，并通过执行模块2控制伸缩臂6伸展或缩回到目标长度，检测模块3通过检测伸缩臂6的状态信息，比对伸缩臂6实际的位置参数和目标长度，可以对实际位置参数进行校正，最终由调整模块16调整伸缩臂6的伸缩长度使实际伸缩后的长度达到与目标长度最接近的值，伸缩臂6的目标长度随着俯仰角度变化量变化，即伸缩臂6的伸缩长度随着伸缩臂6的变幅角度变化，伸缩臂6的变幅角度由人为输入，伸缩臂6的伸缩长度由计算得出，形成一套主从控制的体系，并且最终的伸缩长度会根据状态信息和目标长度进行校正和调整，形成一套校正体系，提高精准度，并且通过主从控制和校正体系，可以提高伸缩臂6最终的运动轨迹的稳定性，降低由人为控制而产生的不可控因素的影响力。
在一实施例中，如图14所示，上述伸缩臂叉车还可以包括：变幅油缸7、伸缩油缸8。
在一实施例中，如图14所示，检测模块3可以包括角度传感器31和长度传感器32。
角度传感器31实时测量伸缩臂6架相对水平地面的角度，也就是伸缩臂6架下表面与地面之间的夹角，长度传感器32实时测量伸缩臂6的长度。
在一实施例中，如图14所示，执行模块2可以包括变幅比例阀21与伸缩比例阀22，在根据手柄5输出的俯仰角度变化指令和解算模块4输出的目标电信号后，变幅比例阀21与伸缩比例阀22分别控制其开度，进而控制变幅油缸7、伸缩油缸8，达到控制伸缩臂6的角度改变和伸缩臂6的伸缩运动。
在一实施例中，手柄5可以为十字手柄，通过手柄5上下拨动可以控制伸缩臂6竖向运动，左右拨动可以控制伸缩臂6横向运动，即为伸缩臂6设定运动方式。此时伸缩臂6的长度改变会通过竖向运动模式或横向运动模式下的计算公式计算得到，在两种模式下伸缩臂6的长度都随着俯仰角度变化量改变，但长度与俯仰角度变化量之间的计算方式存在差异。
本申请实施例实现了伸缩臂末端运动轨迹的控制，以简单、准确地实现伸缩臂末端直线位移(包括竖向运行和横向运动)，简化操作流程，在允许的误差内，减少消耗时间，提高效率。
本申请实施例的伸缩臂控制方法与常规PID控制方法进行实验比较，得到如图15和图16所示的实验结果。其中，图15为伸缩臂的竖向运动轨迹，图16为伸缩臂的横向运动轨迹。通过实验结果可知，无论是在竖向运动，还是横向运动上，本申请的控制方法的稳定性更好、效果更加理想。
下面，参考图17来描述根据本申请实施例的伸缩臂叉车。该伸缩臂叉车可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。
图17是本申请另一示例性实施例提供的一种伸缩臂叉车的结构图。如图17所示，伸缩臂叉车包括一个或多个处理器11和存储器12。
处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制伸缩臂叉车中的其他组件以执行期望的功能。
存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的伸缩臂控制方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
在一个示例中，伸缩臂叉车还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
在该伸缩臂叉车是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。
此外，该输入设备13还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出设备14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图17中仅示出了该伸缩臂叉车中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，伸缩臂叉车还可以包括任何其他适当的组件。
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的伸缩臂控制方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的伸缩臂控制方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种伸缩臂控制方法，其特征在于，包括：
获取伸缩臂的俯仰角度变化量；
根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度；
控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度；
检测所述伸缩臂的状态信息；其中所述状态信息表示所述伸缩臂的位置参数；以及
根据所述状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。
2.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，在所述获取所述伸缩臂的俯仰角度变化量之后，还包括：
获取当前状态信息；其中所述当前状态信息包括所述伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息；
其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：
根据所述伸缩臂执行伸缩动作之前的长度信息和所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
3.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，在所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度之前，包括：
获取运动方式；其中，所述运动方式包括竖向运动与横向运动；
其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：
根据所述运动方式、所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
4.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，在所述获取所述伸缩臂的俯仰角度变化量之前，还包括：
获得所述伸缩臂的初始状态信息；其中所述初始状态信息包括所述伸缩臂在未进行任何角度调整和长度调整时的位置参数；
其中，所述根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度包括：
根据所述初始状态信息和所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度。
5.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，所述控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度包括：
对所述目标长度进行微分，得到目标速度；
对所述目标速度进行滤波，得到滤波后的目标速度；
对所述滤波后的目标速度进行增益，将所述目标速度转换为目标电信号；以及
根据所述目标电信号，控制所述伸缩臂执行伸缩动作至所述目标长度。
6.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，所述状态信息包括变化长度，所述变化长度表示所述伸缩臂伸缩后的长度；其中，所述根据所述状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度包括：
根据所述伸缩臂的变化长度和所述目标长度，得到所述伸缩臂的变化长度和所述目标长度的差值；以及
根据所述差值调整所述伸缩臂的伸缩长度。
7.根据权利要求1所述的伸缩臂控制方法，其特征在于，所述获取伸缩臂的俯仰角度变化量包括：
根据人工输入的变幅指令，得到所述伸缩臂的俯仰角度变化量。
8.一种伸缩臂控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取伸缩臂的俯仰角度变化量；
解算模块，用于根据所述俯仰角度变化量，计算得到所述伸缩臂的目标长度；
执行模块，用于控制所述伸缩臂执行伸缩动作至目标长度；
检测模块，用于检测所述伸缩臂的状态信息；以及
调整模块，用于根据状态信息和所述目标长度，调整所述伸缩臂的伸缩长度。
9.一种伸缩臂叉车，其特征在于，包括：
伸缩臂；
手柄，所述手柄用于输出所述伸缩臂的俯仰角度变化指令；
控制装置，所述控制装置与所述手柄通信连接，所述控制装置用于执行上述权利要求1-7任一项所述的伸缩臂控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7任一所述的伸缩臂控制方法。
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