CN113942768B - 伸缩臂抱桶上料机构控制方法、装置、设备及环卫车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法、装置、设备及环卫车，所述方法包括步骤：接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料。本申请在控制伸缩臂抱桶上料机构动作过程中，根据可伸缩变幅臂架和抱爪机构的受力情况及运动轨迹实时动态调节可伸缩变幅臂架和抱爪机构各阀组电流的大小，既解决了抱桶上料作业时间偏长、易抖动的问题，还解决因抱爪力度偏小或偏大引起的掉桶/破桶的问题，避免在抱桶上料中出现漏料造成环境污染。

Description

伸缩臂抱桶上料机构控制方法、装置、设备及环卫车

技术领域

本申请涉及环卫设备技术领域，特别地，涉及一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法、装置、设备及环卫车。

背景技术

目前国内市场上常见的垃圾收运车辆，大都采用上料机构配套倾倒垃圾桶来完成，主要包括挂桶上料和抱桶上料两者方式，其中，挂桶上料作业时需要人工手动挂桶，挂桶上料方式有以下缺点：1、环卫工人劳动强度大；2、人力成本高。而抱桶上料主要用于机械臂自动化作业，智能化程度较高，但是目前国内抱桶上料技术不太成熟且有存在一定缺陷。抱桶上料方式有以下缺点：1、整个上料过程时间偏长，效率不高；2、上料过程中运动轨迹和抱桶的力度难以控制，抱桶时力度过大则容易破桶；力度小未夹紧则会出现垃圾桶倾斜，从而使桶内垃圾在上料过程中容易洒落滴漏，臂架容易出现冲击和抖动，出现垃圾桶倾斜漏料的现象。

发明内容

本申请实施例一方面提供了一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法，以解决现有抱桶上料过程中抱桶上料作业时间偏长、容易出现倾斜漏料的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法，包括步骤：

接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料。

进一步地，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定。

进一步地，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的张开比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作松开垃圾桶。

进一步地，当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的收缩比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bout表示抱爪机构的收缩比例阀的实时电流(mA)，t1表示抱爪收缩时的控制时间。

进一步地，当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的张开比例阀输出相匹配的实时电流，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bback表示抱爪机构的张开比例阀的实时电流，t2为抱爪张开时的控制时间。

进一步地，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的伸出比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应伸出；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应缩回；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应举升；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的下降比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应下降。

进一步地，当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的伸出比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_out表示臂架伸出电磁阀的实时电流，x1表示可伸缩变幅臂架伸出的实时长度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_back表示可伸缩变幅臂架的缩回比例阀的实时电流，x2表示可伸缩变幅臂架缩回的实时长度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_up表示可伸缩变幅臂架的举升比例阀的实时电流，θ表示可伸缩变幅臂架的实时角度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的下降比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_down表示可伸缩变幅臂架的下降比例阀的实时电流。

本发明另一方面还提供了一种伸缩臂抱桶上料机构控制装置，包括：

信号接收模块，用于接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

实时电流输出模块，用于根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料。

本发明另一方面还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法的步骤。

本发明另一方面还提供了一种环卫车，包括伸缩臂抱桶上料机构，还包括：

控制器，与所述伸缩臂抱桶上料机构控制连接，用于实现所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法。

本申请具有以下有益效果：

本申请的伸缩臂抱桶上料机构控制方法在接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号后，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料。本申请在控制伸缩臂抱桶上料机构动作过程中，根据可伸缩变幅臂架和抱爪机构的受力情况及运动轨迹实时动态调节可伸缩变幅臂架和抱爪机构各阀组电流的大小，使可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作周期中的不同阶段具有不同的动作特性，如运动速度、抓抱力度等，以达到较理想的控制效果，既解决了抱桶上料作业时间偏长、易抖动的问题，同时，还解决上料过程中因抱爪力度偏小或偏大引起的掉桶/破桶的问题，避免在抱桶上料中出现漏料造成环境污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请优选实施例的伸缩臂抱桶上料机构控制方法流程示意图。

图2是伸缩臂抱桶上料机构的俯视示意图。

图3是伸缩臂抱桶上料机构主视示意图(包括两个姿态位置)。

图4是本申请优选实施例的抱爪机构的张开状态时的俯视示意图。

图5是伸缩臂抱桶上料机构在整个上料过程中的状态示意图。

图6是本申请优选实施例的电气系统硬件系统模块示意图。

图7是本申请优选实施例的操作手柄控制示意图。

图8是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架变幅时的状态示意图。

图9是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架受力分析示意图。

图10是本申请另一优选实施例中步骤S2的子步骤流程示意图。

图11是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架伸出过程中的伸出比例阀控制曲线示意图。

图12是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架下降过程中的下降比例阀控制曲线示意图。

图13是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架缩回过程中的缩回比例阀控制曲线示意图。

图14是本申请优选实施例的可伸缩变幅臂架举升过程中的举升比例阀控制曲线示意图。

图15是本申请另一优选实施例中步骤S2的子步骤流程示意图。

图16是本申请另一优选实施例中步骤S2的子步骤流程示意图。

图17是本申请优选实施例的整个垃圾桶抱取的完整过程示意图。

图18是本申请优选实施例的抱爪机构的运动轨迹示意图。

图19是本申请优选实施例的抱爪机构收缩过程中的收缩比例阀控制曲线示意图。

图20是本申请优选实施例的抱爪机构张开过程中的张开比例阀控制曲线示意图。

图21是本申请优选实施例的伸缩臂抱桶上料机构控制装置模块示意图。

图22是本申请优选实施例的电子设备实体示意框图。

图23是本申请优选实施例的计算机设备的内部结构图。

图24是本申请优选实施例的环卫车模块结构示意图。

图中：1、抱爪机构；2、可伸缩变幅臂架；3、变幅油缸；4、底座；5、垃圾桶；6、填料器盖；7、填料器；8、压填机构；9、抱爪；10、抱爪伸缩油缸；11、软皮带。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1，本申请的优选实施例提供了一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法，包括步骤：

S1、接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

S2、根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料。

如图2至图4所述，与现有伸缩臂抱桶上料机构一样，本实施例的伸缩臂抱桶上料机构包括有铰接设置在底座4上的可伸缩变幅臂架2、设置在所述可伸缩变幅臂架2自由端的抱爪机构1，其中，可伸缩变幅臂架2通过变幅油缸3实现举升和下降，所述抱爪机构1用于抱紧垃圾桶5，包括一对沿弧线轨迹开合运动的抱爪9、驱动抱爪9动作的抱爪伸缩油缸10、分别设置在两个抱爪9内侧的软皮带11。

伸缩臂抱桶上料机构主要包括张开、收缩、倾翻、回位四组动作。通过控制抱爪机构1的收缩和张开，可以完成对垃圾桶5的夹取和松开控制；通过控制抱爪机构1的翻转和回位可以完成垃圾桶5的倾翻和回位。驾驶室内配有实时监控显示系统，该监控系统有三个摄像头视角，分别监控可伸缩变幅臂架2、抱爪机构1、投料口的实时状态。

整个上料过程如下图5所示，主要包括三个状态：状态一，完成垃圾桶5的抓取；状态二，通过可伸缩变幅臂架2的伸缩和变幅，将垃圾桶5举升到投料口；状态三，控制抱爪机构倾翻，完成垃圾桶的倾翻倒料，垃圾桶5内的垃圾倒入设置有填料器盖6的填料器7；倒料后，程序自动触发箱体的压填机构8(由刮板和滑板组成)，完成垃圾倒入后的压实与装填。

如图6所示，本实施例基于的电气系统硬件包括：视频监控辅助系统+CAN总线控制器+人体工程学操作手柄+感知传感器+语音报警作业提示，其中，臂架倾角传感器用于在臂架举升/下降时，实时检测臂架的倾斜角度；抱爪倾角传感器用于抱爪机构翻转(垃圾桶倾翻倒料)时的实时角度检测；抱爪打开传感器用来检测抱爪是否完全打开，判断垃圾桶是否松开到位；垃圾桶测距传感器在抓取垃圾桶时，用来实时检测垃圾桶距离抱爪的距离；盖板打开传感器在垃圾桶倾翻投料时，用来检测投料口盖板是否打开到位；尾门打开传感器在卸料时，用来检测尾门是否打开到位；箱体下降到位传感器在卸料时，用来检测整个垃圾桶是否下降到位。

如图7所示，本实施例中，针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号来自位于驾驶室内的操作手柄，手柄上方的六个按键分别控制抱爪的四组动作(按键E和F备用)，按钮A对应抱爪收缩，按钮B对应抱爪张开，按钮C对应抱爪倾翻(垃圾桶5倾翻)、按钮D对应抱爪回位(垃圾桶5回位)。手柄前后左右四个方向可以单独动作，分别对应可伸缩变幅臂架2的下降、举升、缩回、伸出四组动作。手柄前后左右四个方向的打开幅度(简称手柄开度)在0-100％范围内可调，手柄中位对应开度为0，手柄全推到底开度为100％。

该手柄为万向手柄，除了前后左右四个方向，还可以进行任意角度的斜推操作。斜推时的实时开度信号可以在这四个方向进行分解输出，当然，除了采用万向手柄外，还可以采用其他方式进行操作，如触摸屏等。

现有控制过程中，手柄控制的过程一般包括：

步骤一：驾驶员通过安装在车辆右侧的辅助监控系统，完成定点停车，此时垃圾桶正好处于伸缩臂抱桶上料机构的可操作范围内；

步骤二：通过手柄调节可伸缩变幅臂架2伸缩，借助辅助监控系统将可伸缩变幅臂架2伸出至垃圾桶5附近；

步骤三：通过手柄控制抱爪机构1收缩，完成垃圾桶5的夹取与固定；

步骤四：通过手柄控制可伸缩变幅臂架2的缩回与举升，将垃圾桶5移动至投料口；

步骤五：通过手柄控制抱爪机构1倾翻，完成垃圾桶5倾翻卸料；

步骤六：通过手柄控制抱爪机构1回位，完成垃圾桶5复位；

步骤七：通过手柄控制可伸缩变幅臂架2的伸出与下降，垃圾桶5回到原位；

步骤八：通过手柄控制抱爪抱爪机构1，松开垃圾桶5，同时控制可伸缩变幅臂架2缩回归位。

上述八个步骤完成了整个抱桶上料的控制，但是受可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的结构特征、运动学参数、液压系统响应特性等影响，在上料机构进行动作复合与切换时，可伸缩变幅臂架2容易出现冲击与抖动、抱爪机构1易松动倾斜、可伸缩变幅臂架2响应滞后等问题。

上述问题如控制不当会出现整个上料过程时间偏长、整机大幅抖动、垃圾桶5被挤坏、桶内垃圾洒落等现象。本申请结合臂架运动学参数和动作函数，通过分阶段自适应给定动态电流输出，提出一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法，该方法在接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号后，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1自适应动作实现抱桶上料。本实施例在控制伸缩臂抱桶上料机构动作过程中，基于开式液压系统，在泵和阀组最大流量一定的情况下，可根据可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的受力情况及运动轨迹实时动态调节可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1各比例阀组电流的大小，使可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1在动作周期中的不同阶段具有不同的动作特性，如运动速度、抓抱力度等，以达到较理想的控制效果，既解决了抱桶上料作业时间偏长、易抖动的问题，同时，还解决上料过程中因抱爪力度偏小或偏大引起的掉桶/破桶的问题，避免在抱桶上料中出现漏料造成环境污染。

图8和图9显示了可伸缩变幅臂架2在运动过程中的受力情况。根据结构受力分析可以得出，假设可伸缩变幅臂架2的重力为G，变幅油缸3受力为F。那么F与G之间的关系为：F＝G*Cosθ/Sinγ。其中θ角为可伸缩变幅臂架2根部与车体的夹角，在可伸缩变幅臂架2举升的过程中，该角度可以从倾角传感器读出，角度变化范围为0-87度。γ角为变幅油缸3与可伸缩变幅臂架2之间的角度值，在可伸缩变幅臂架2举升的过程中，其值跟随θ的变化而变，变化范围为0-35度。

基于可伸缩变幅臂架2的结构受力关系(F＝G*Cosθ/Sinγ)，并结合液压系统特性可知，可伸缩变幅臂架2在举升时需要克服自身重力(举升到位有机械限位缓冲)，举升过程中要选定合适的电流保证可伸缩变幅臂架2的运动速度。而在下降时，受自身重力影响，可伸缩变幅臂架2为加速曲线运动，在下降到位时(没有机械限位缓冲)如果没有控制好可伸缩变幅臂架2下降时的电流，极容易出现可伸缩变幅臂架2的大幅度冲击。鉴于可伸缩变幅臂架2的上述特性，在可伸缩变幅臂架2的运动过程中需分阶段实时调节对应比例阀组电流，以便达到最佳的控制效果来克服重力的影响，保证可伸缩变幅臂架2动作的平稳和高效。

鉴于上述受力分析，如图10所示，在本发明的优选实施例中，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

S221、当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的伸出比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应伸出；

S222、当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应缩回；

S223、当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应举升；

S224、当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的下降比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应下降。

本实施例中针对可伸缩变幅臂架2在整个伸出、缩回、举升、下降的动作过程中，不再像现有技术那样输出固定大小的实时电流给可伸缩变幅臂架2的各个比例阀组，而是在运动过程中，根据可伸缩变幅臂架2的实时长度在可伸缩变幅臂架2的缩回范围中所处的实时位置区间、实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间向各个比例阀组输出相匹配的实时电流，实时动态调节可伸缩变幅臂架2各比例阀组电流，从而控制可伸缩变幅臂架2的在不同阶段的动作速度，克服在重力影响下所造成的举升时速度不够、下降时承受大幅度冲击的问题，以便达到最佳的控制效果来克服重力的影响，保证可伸缩变幅臂架2动作的平稳和高效。

如图11所示，在本发明的优选实施例中，当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架2伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架2的伸出比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_out表示臂架伸出电磁阀的实时电流，x1表示可伸缩变幅臂架伸出的实时长度，也即，当可伸缩变幅臂架2伸出的实时长度位于三个不同的位置区间时，向所述可伸缩变幅臂架2的伸出比例阀输出三种不同的实时电流。

如图12所示，当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架2的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架2下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架2的下降比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_down表示可伸缩变幅臂架的下降比例阀的实时电流，θ表示可伸缩变幅臂架的实时角度，也即，当可伸缩变幅臂架2下降的实时角度位于四个不同的角度区间时，向所述可伸缩变幅臂架2的下降比例阀输出四种不同的实时电流。

一般情况下，为提高动作效率，可伸缩变幅臂架2会将两个动作进行复合，如在抓取垃圾桶前，会同时进行伸出和下降动作，从而使抱爪机构1能够快速到达垃圾桶5所在的位置进行抓抱，如前所述，在下降和伸出的过程中，可伸缩变幅臂架2因受到重力的影响易造成抖动冲击的问题，因此，本实施例在向伸出比例阀和下降比例阀输出实时电流时，分别根据可伸缩变幅臂架2的位移区间和角度区间分段地向伸出比例阀和下降比例阀输出不同的实时电流。通过观察图11和图12的电流控制曲线可知，向伸出比例阀和下降比例阀输出的实时电流在前期是线性增速，而在中后期，则主要是减速曲线为主，最后为一小段线性减速，该设置可兼顾下降和伸出符合动作时可伸缩变幅臂架2承受大幅度冲击的问题，以便达到最佳的控制效果来克服重力的影响，保证可伸缩变幅臂架2在执行伸出和下降复合动作时的平稳和高效。

如图13所示，在本发明的优选实施例中，当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架2的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架2缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架2的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架2的缩回比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_back表示可伸缩变幅臂架的缩回比例阀的实时电流，x2表示可伸缩变幅臂架缩回的实时长度，也即，当可伸缩变幅臂架2缩回的实时长度位于三个不同的位置区间时，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出三种不同的实时电流。

如图14所示，当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

/>

式中，I_up表示可伸缩变幅臂架的举升比例阀的实时电流，θ表示可伸缩变幅臂架2的实时角度，也即，当可伸缩变幅臂架2缩回的实时角度位于五个不同的区间时，向所述可伸缩变幅臂架2的缩回比例阀输出五种不同的实时电流。

与上述实施例类似，为提高动作效率，可伸缩变幅臂架2在抓取垃圾桶后，为完成后续的倾倒，会同时进行缩回和举升动作，从而使抱爪机构1能够快速将垃圾桶转送到环卫车的填料器7位置，与前述实施例不同的是，本实施例进行缩回和举升的复合动作时，可伸缩变幅臂架2则容易因为受到重力的影响使复合动作较慢造成响应滞后等问题，因此，本实施例在向缩回比例阀和举升比例阀输出实时电流时，分别根据可伸缩变幅臂架2的位移区间和角度区间分段地向缩回比例阀和举升比例阀输出不同的实时电流。通过观察图13和图14的电流控制曲线可知，向缩回比例阀和举升比例阀输出的实时电流大小在前期是线性增速，而在中后期，则主要是恒速为主，最后为线性减速为主，本实施例通过在缩回和举升的复合过程中对比例阀电流大小适当的设置线性增速、恒速和线性减速过程，解决了可伸缩变幅臂架2容易因为受到重力的影响使复合动作较慢造成响应滞后等问题，以便达到最佳的控制效果来克服重力的影响，保证可伸缩变幅臂架2在执行缩回和举升复合动作时的平稳和高效。

如图15所示，在本发明的优选实施例中，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

S201、当接收的动作信号为抱爪机构1的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构1自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定。

本实施例在抱爪收缩过程中对输出至所述抱爪机构1的收缩比例阀的实时电流进行相应的控制，即根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构1自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定，通过控制可在抱桶时，使抱爪机构1以合适的抓抱力度去抓抱垃圾桶5，解决上料过程中因抱爪力度偏小或偏大引起的掉桶/破桶的问题，避免在抱桶上料中出现漏料造成环境污染。

如图16所示，在本发明的优选实施例中，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

S211、当接收的动作信号为抱爪机构1的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的张开比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作松开垃圾桶。

本实施例在抱爪张开过程中对输出至所述抱爪机构1的张开比例阀的实时电流进行相应的控制，即根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的张开比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构1自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定，通过控制可在松桶时，使抱爪机构1在松桶的不同阶段以不同的速度松开垃圾桶，既缩短了张开的总耗时，而且避免了抱爪机构1在张开的过程中出现明显冲击和震荡的问题。

具体地，上述实施例中的抱爪机构1的收缩与张开，主要通过抱爪伸缩油缸10的伸缩实现，同时抱爪机构1上安装有用于缓冲的软皮带11，如图4所示。抱爪伸缩油缸10全缩到位时对应抱爪9为张开的状态；抱爪伸缩油缸10全伸出到位时对应抱爪为收缩夹紧状态。抱爪9从张开到收缩夹紧状态，整个运动轨迹为不规则的圆弧形状，对应抱爪伸缩油缸10的行程从零开始至最大值。

在抱爪9抓取垃圾桶5的时候，容易出现两种情况：一是夹紧力度偏小/未夹紧到位，垃圾桶5在上料过程中容易倾斜漏料，甚至整个垃圾桶掉落；二是夹紧力度过大则容易将垃圾桶损坏/变形。

图17显示的是抱爪机构1抱取垃圾桶5的完整过程，包括状态一到状态五，其中，状态一为初始位置，状态二到状态五为动态抱桶的过程，从状态一的初始位置到状态五的抱爪收缩完成，抱爪9的运动轨迹是一个圆弧形状。在图18中，假设抱爪伸缩油缸10伸缩的实时长度为S，抱爪伸缩油缸10初始位置为L，圆弧轨迹的半径为R，抱爪伸缩油缸10的实时伸缩角度为θ，则有实时动态关系式：S＝(L+R)/Cosθ。

如何调节抱爪伸缩油缸10伸缩时的力度大小，完成抱爪的柔性控制成为一个难点。从图17和图18的分析可以得出，在抱爪收缩的前半段圆弧轨迹中，随着角度θ的不断变大，根据动态关系式S＝(L+R)/Cosθ，抱爪伸缩油缸10的行程增量△S随着θ的不断变大而增加；在抱爪收缩的后半段圆弧轨迹中，角度θ从大到小变化，根据动态关系式S＝(L+R)/Cosθ，抱爪伸缩油缸10的行程增量△S随着θ的不断变小而减小，图18中所示位置为抱爪伸缩油缸10的行程增量△S的最大值点。

鉴于抱爪机构1的运动特征及数据分析，根据抱爪收缩时的抱爪伸缩油缸10行程增量△S的变化，给出抱爪伸缩油缸10收缩时的变化电流，就可以实现对垃圾桶抓取时的力度控制，既能保证抓桶力度，又不会使垃圾桶产生严重变形，具体方案如下：

如图19所示，在本发明的优选实施例中，当接收的动作信号为抱爪机构1的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的收缩比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bout表示抱爪机构的收缩比例阀的实时电流(mA)，t1表示抱爪收缩时的控制时间，也即，当所述抱爪机构1收缩时间位于五个不同的时间区间时，向所述抱爪机构1的收缩比例阀输出五种不同的实时电流。

如图20所示，当接收的动作信号为抱爪机构1的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的张开比例阀输出相匹配的实时电流，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bback表示抱爪机构的张开比例阀的实时电流，t2为抱爪张开时的控制时间，也即，当所述抱爪机构1张开时间位于三个不同的时间区间时，向所述抱爪机构1的张开比例阀输出三种不同的实时电流。

本实施例在根据接收的抱爪收缩指令向所述抱爪机构1的缩回比例阀输出相匹配的实时电流时，基于对抱爪机构1在抱桶过程中的受力分析，将所述抱爪机构1整个收缩周期划分为五个时间区间，接着根据当前收缩时间所在的时间区间向所述抱爪机构的收缩比例阀输出五中不同的实时电流，结合图19可以看出，向收缩比例阀输出的实时电流大小在前期是线性增速和恒速，而在中期，则主要是圆弧形曲线，该圆弧形状曲线与前述抱爪的运动轨迹的形状类似，从而使向收缩比例阀输出的实时电流大小变化与抱爪的运动轨迹相匹配，后期为恒速和线性减速，本实施例通过在抱爪机构1的收缩过程中根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构1的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构1自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定，通过控制可在抱桶时，使抱爪机构1以合适的抓抱力度去抓抱垃圾桶5，解决上料过程中因抱爪力度偏小或偏大引起的掉桶/破桶的问题，避免在抱桶上料中出现漏料造成环境污染。另外，本实施例在根据接收的抱爪张开指令向所述抱爪机构1的张开比例阀输出相匹配的实时电流时，此时不需要关心抓抱力度的问题，更多是考虑张开的速度和平稳性，因此，向张开比例阀输出的实时电流大小在前期是线性增速，而在中后期，则主要是恒速为主，最后为线性减速为主，以便达到最佳的控制效果，保证所述抱爪机构1的张开在执行张开动作时的平稳和高效。

如图21所示，在本申请的另一优选实施例还提供了一种伸缩臂抱桶上料机构控制装置，包括：

信号接收模块，用于接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

实时电流输出模块，用于根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架2和抱爪机构1自适应动作实现抱桶上料。

上述控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

如图22所示，本申请的优选实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中的伸缩臂抱桶上料机构控制方法的步骤。

如图23所示，本申请的优选实施例还提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图23所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的其他计算机设备通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述实施例中伸缩臂抱桶上料机构控制方法的步骤。

本领域技术人员可以理解，图23中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的设备，或者组合某些设备，或者具有不同的设备布置。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例方法所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个或者多个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图24所示，本申请另一方面还提供了一种环卫车，包括伸缩臂抱桶上料机构，还包括：

控制器，与所述伸缩臂抱桶上料机构控制连接，用于实现上述实施例中伸缩臂抱桶上料机构控制方法的步骤。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种伸缩臂抱桶上料机构控制方法，其特征在于，包括步骤：

接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，分阶段向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bout表示抱爪机构的收缩比例阀的实时电流(mA)，t1表示抱爪收缩时的控制时间。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法，其特征在于，根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体还包括步骤：

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的张开比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作松开垃圾桶。

3.根据权利要求2所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法，其特征在于，

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪张开指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪张开范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的张开比例阀输出相匹配的实时电流，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bback表示抱爪机构的张开比例阀的实时电流，t2为抱爪张开时的控制时间。

4.根据权利要求1所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法，其特征在于，

根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体还包括步骤：

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的伸出比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应伸出；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应缩回；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应举升；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的下降比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架自适应下降。

5.根据权利要求4所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法，其特征在于，

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的伸出指令时，根据可伸缩变幅臂架伸出的实时长度在可伸缩变幅臂架的伸出范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的伸出比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_out表示臂架伸出电磁阀的实时电流，x1表示可伸缩变幅臂架伸出的实时长度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的缩回指令时，根据可伸缩变幅臂架缩回的实时长度在可伸缩变幅臂架的缩回范围中所处的实时位置区间，向所述可伸缩变幅臂架的缩回比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_back表示可伸缩变幅臂架的缩回比例阀的实时电流，x2表示可伸缩变幅臂架缩回的实时长度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的举升指令时，根据可伸缩变幅臂架举升的实时角度在可伸缩变幅臂架的举升范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的举升比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_up表示可伸缩变幅臂架的举升比例阀的实时电流，θ表示可伸缩变幅臂架的实时角度；

当接收的动作信号包含可伸缩变幅臂架的下降指令时，根据可伸缩变幅臂架下降的实时角度在可伸缩变幅臂架的下降范围中所处的角度区间，向所述可伸缩变幅臂架的下降比例阀输出相匹配的实时电流时，所述实时电流输出策略为：

式中，I_down表示可伸缩变幅臂架的下降比例阀的实时电流。

6.一种伸缩臂抱桶上料机构控制装置，其特征在于，包括：

信号接收模块，用于接收针对伸缩臂抱桶上料机构的动作信号；

实时电流输出模块，用于根据所述动作信号以及可伸缩变幅臂架和抱爪机构在动作过程中所处的实时位置区间的不同，分阶段向所述可伸缩变幅臂架和抱爪机构的对应比例阀输出相匹配的实时电流，控制可伸缩变幅臂架和抱爪机构自适应动作实现抱桶上料，具体包括步骤：

当接收的动作信号为抱爪机构的抱爪收缩指令时，根据抱爪运动轨迹及当前位置在抱爪收缩范围中所处的实时位置区间向所述抱爪机构的收缩比例阀输出相匹配的实时电流，控制抱爪机构自适应动作实现垃圾桶的夹取与固定，所述实时电流输出策略为：

式中，I_bout表示抱爪机构的收缩比例阀的实时电流(mA)，t1表示抱爪收缩时的控制时间。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法的步骤。

8.一种环卫车，包括伸缩臂抱桶上料机构，其特征在于，还包括：

控制器，与所述伸缩臂抱桶上料机构控制连接，用于实现如权利要求1～5中任一项所述的伸缩臂抱桶上料机构控制方法。

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