CN113978973B - 全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车，所述方法包括步骤：根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸进行抱桶；根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量；根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定相关控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度。本申请有效规避了误操作对对工作人员造成伤害的可能，保证操作人员安全性同时，大幅提高了伸缩臂抱桶上料机构的作业效率。

Description

全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车

技术领域

本申请涉及环卫设备技术领域，特别地，涉及一种全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车。

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。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。

虽然目前市面上也有机械臂抱桶垃圾车，但智能化程度不高，基本为依据人工视觉，通过手动操作来实现整个上料过程，故动作不流畅，工作效率不高，甚至有因误操作而导致安全事故发生的风险，其主要存在以下缺点：

1、上料动作依靠人工操作，复合动作无法做到同步到位，动作不流畅且影响效率，甚至有因误操作导致安全事故发生的风险；

2、动作需分解操作，相对繁琐，无法做到一键智能控制。

发明内容

本申请实施例一方面提供了一种全智能抱桶手臂液压控制方法，以解决现有抱桶作业过程中动作不流畅、效率低、风险大、智能化程度不高的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种全智能抱桶手臂液压控制方法，包括步骤：

根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。

本申请另一方面还提供了一种全智能抱桶手臂液压控制装置，包括：

伸缩抱桶模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

伸缩量计算模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

电流控制模块，用于根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。

本申请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全智能抱桶手臂液压控制方法的步骤。

本申请另一方面还提供了一种环卫车，包括有伸缩臂抱桶上料机构，还包括：控制器，所述控制器与所述伸缩臂抱桶上料机构的液压系统控制连接，用于实现所述的全智能抱桶手臂液压控制方法。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车，所述方法包括步骤：根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。本申请通过一键控制的方式，根据伸缩臂抱桶上料机构的动作制定对应的控制阀流量控制策略，使机械臂上料机构具有复合动作，从而确保升举油缸和伸缩油缸同步完成所需伸缩量，继而实现整个上料过程的一键控制，有效规避了误操作对对工作人员造成伤害的可能，保证操作人员安全性同时，大幅提高了伸缩臂抱桶上料机构的作业效率。

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是机械臂抱桶垃圾车示意图。

图2是机械臂抱桶垃圾车的机械臂抱桶机构的轴测示意图。

图3是本申请优选实施例的液压原理示意图。

图4是本申请优选实施例的全智能抱桶手臂液压控制方法流程示意图。

图5是本申请优选实施例的伸缩油缸的油缸总长关系示意图。

图6是本申请优选实施例的伸缩臂伸缩长度与伸缩油缸行程的关系示意图。

图7是本申请优选实施例的伸缩臂的夹角与升举油缸的油缸总长的关系示意图。

图8是本申请另一优选实施例中步骤S1的子步骤流程示意图。

图9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10是本申请另一优选实施例中步骤S3的子步骤流程示意图。

图11是本申请另一优选实施例中步骤S31的子步骤流程示意图。

图12是本申请优选实施例中步骤S4的子步骤流程示意图。

图13是本申请另一优选实施例中步骤S41的子步骤流程示意图。

图14是本申请另一优选实施例中步骤S42的子步骤流程示意图。

图15是本申请另一优选实施例中步骤S4的子步骤流程示意图。

图16是本申请优选实施例的全智能抱桶手臂液压控制装置模块示意图。

图17是本申请另一优选实施例的全智能抱桶手臂液压控制装置模块示意图。

图18是本申请优选实施例的电子设备实体示意框图。

图19是本申请优选实施例的计算机设备的内部结构图。

图20是本申请优选实施例的环卫车模块结构示意图。

图中：1、伸缩臂抱桶上料机构；2、伸缩油缸；3、举升油缸；4、翻桶油缸；5、抱桶油缸；6、调平油缸；7、多路换向阀；8、平衡阀；9、压力继电器；10、液压锁；11、溢流阀；12、电磁换向阀。

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。

如图1和图2所示，本申请的机械臂抱桶垃圾车设置有伸缩臂抱桶上料机构1，所述伸缩臂抱桶上料机构包括由伸缩油缸2、举升油缸3组成的机械臂，以及由翻桶油缸4和抱桶油缸5组成的抱桶机构。

图3是本申请中伸缩臂抱桶上料机构的液压系统原理图，除了包括伸缩油缸2、举升油缸3、翻桶油缸4和抱桶油缸5外，还包括有调平油缸6、多路换向阀7、平衡阀8、压力继电器9、液压锁10、溢流阀11、电磁换向阀12，其具体的连接关系均为现有技术，在此不再赘述。

参照图4，本申请的优选实施例提供了一种全智能抱桶手臂液压控制方法，包括步骤：

S2、根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

S3、根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

S4、根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。

本申请提供了一种全智能抱桶手臂液压控制方法、装置、电子设备及环卫车，所述方法包括步骤：根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。本申请通过一键控制的方式，根据伸缩臂抱桶上料机构的动作制定对应的控制阀流量控制策略，使机械臂上料机构具有复合动作，从而确保升举油缸和伸缩油缸同步完成所需伸缩量，继而实现整个上料过程的一键控制，有效规避了误操作对对工作人员造成伤害的可能，保证操作人员安全性同时，大幅提高了伸缩臂抱桶上料机构的作业效率。

如图5所示，在本申请的另一优选实施例中，根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶之前，还包括步骤：

S1、获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标。

本实施例在控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶之前，先获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标，从而方便后续根据所得的垃圾桶的当前点位置坐标和目标点位置坐标计算出伸缩油缸所需的抱桶伸缩量，以及伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量。

如图8所示，在本申请的另一优选实施例中，获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标，具体包括步骤：

S11、车辆停稳姿态下，接收一键上料触发信号；

S12、通过位置检测传感器获取垃圾桶的当前点位置坐标和目标点位置坐标，其中，所述当前点位置坐标和目标点位置坐标所在的坐标系以抱桶手臂的基座在地面上的投影点作为坐标原点，所述目标点位置坐标恒定，其中，所述的位置检测传感器包括激光雷达、毫米波雷达、单目相机、双目相机、深度相机，本实施例采用激光雷达。

本实施例在接收到操作人员的一键上料触发信号后，通过位置检测传感器，如激光雷达扫描，快速准确地获取垃圾桶的当前点位置坐标和目标点位置坐标，该坐标以基座在地面上的投影点作为坐标原点，同时，由于目标点位置就是车辆的垃圾口，因此在激光雷达扫描所得坐标系中，所述目标点位置坐标是恒定的。

如图9所示，在本申请的另一优选实施例中，根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，具体包括步骤：

S21、根据伸缩油缸初始位置及垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸延伸至当前点位置时伸缩油缸的油缸总长；

S22、根据伸缩油缸的油缸总长与伸缩油缸安装距的差得到伸缩油缸的伸缩量；

S23、伸缩油缸根据所得伸缩量驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶。

本实施例中，控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶时，首先根据伸缩油缸初始位置及垃圾桶的当前点位置坐标可以计算出伸缩油缸延伸至当前点位置时伸缩油缸的油缸总长，在伸缩油缸延伸至当前点位置时伸缩油缸的油缸总长的基础上，由于伸缩油缸在作业前都是完全收缩到位的，也就是说，伸缩油缸在伸出抱桶前，其初始油缸总长与伸缩油缸安装距相等，此时，只需将计算出伸缩油缸延伸至当前点位置时伸缩油缸的油缸总长减去伸缩油缸的安装距即可获得伸缩油缸延伸至当前点位置时所需的伸缩量；最后，以该收缩量为控制参考，使伸缩油缸驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶，整个延伸抱桶的过程无需人工参与，完全根据所测的当前点位置坐标所计算的伸缩量自动控制伸缩油缸动作，既降低了人工劳动强度，同时还提高了抱桶的自动化程度、可靠性和准确性。

如图10所示，在本申请的另一优选实施例中，根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，具体包括步骤：

S31、根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标分别计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长；

S32、根据所述伸缩油缸、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长分别计算伸缩油缸、举升油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量，其中，伸缩油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量与伸缩油缸位置驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶时的伸缩量相等。

为了能够获得伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，本实施例首先根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标分别计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长，其中，伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长即为伸缩油缸完全收缩到位时的长度，而举升油缸在抱爪位于当前点位置时的油缸总长即为举升油缸的安装距，而举升油缸在抱爪位于目标点位置时的油缸总长即为举升油缸的最大油缸总长；在获得伸缩油缸和举升油缸的相关油缸总长后，即可分别计算出伸缩油缸、举升油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量，其中，伸缩油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量与伸缩油缸位置驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶时的伸缩量相等，也就是说，伸缩油缸向当前点位置伸出去多长进行抱桶，则在将垃圾桶抱送至目标点位置的过程中，则会缩回来多长，即在整个上料过程中，伸缩油缸伸的伸长量和缩回量是相同的，从而简化了计算过程，一定程度了降低了控制难度和准确性。

如图11所示，在本申请的另一优选实施例中，根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标分别计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长，具体包括步骤：

S311、根据垃圾桶的当前点位置坐标和伸缩油缸的初始长度计算得到伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长；

S312、根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长计算得到伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长；

S313、根据伸缩油缸伸缩至当前点位置和目标点位置时，伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角关系计算举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长：

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式中：

L₃----举升油缸总长，为举升油缸的安装距与伸缩量之和；

L₁----机械臂绞点与举升油缸安装绞点1之间的距离，由结构件确定；

L₂----机械臂绞点与举升油缸安装绞点2之间的距离，由结构件确定；

α---伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角，由角度传感器测出；

b----L₂与伸缩油缸夹角角度，由结构件确定；

a----L₁与机械臂安装基座夹角角度，由结构件确定。

本实施例在计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长时，首先根据垃圾桶的当前点位置坐标和伸缩油缸的初始长度计算得到伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长，其中伸缩油缸的初始长度即为伸缩油缸的安装距，此为已知数，从而可以根据当前点位置坐标以及伸缩油缸的初始长度计算出伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长L₄(见图5)，同时，由于目标点位置坐标已知，因此在已知当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长时，根据三者的几何关系(见图6)，即可求得伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长；而举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长则通过伸缩臂抱桶上料机构的安装参数进行计算得到，详情见上述公式，该公式表示了在升举过程中，伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角与举升油缸总长的关系，而夹角可由角度传感器测出，因此，只需要测得伸缩油缸伸缩至当前点位置和目标点位置时伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角，即可通过上述公式准确地计算得到举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长。

如图12所示，在本申请的另一优选实施例中，根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量，具体包括步骤：

S41、根据伸缩油缸及举升油缸的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的特征参数计算伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比，使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成伸缩油缸伸缩量及举升油缸伸缩量；

S42、根据所述进油流量配比、举升油缸和伸缩油缸的控制阀的特征参数计算控制阀电流配比，使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成各自所需的伸缩量。

为了确保垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成各自的伸缩量，本实施例首先根据伸缩油缸及举升油缸的伸缩量，以及伸缩油缸和举升油缸的特征参数计算伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比，由于对伸缩油缸和举升油缸的进油流量的控制最终要通过控制阀电流的大小来实现，因此，本实施例在求得进油流量配比后，再结合控制阀的特征参数即可求出举升油缸和伸缩油缸的控制阀的电流配比，从而为保证臂架协调动作，使垃圾桶抱送至目标点位置(垃圾口)时，伸缩油缸及举升油缸近乎同时停止动作。

如图13所示，在本申请的另一优选实施例中，根据伸缩油缸及举升油缸的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的特征参数计算伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比，具体包括步骤：

S411、求取伸缩油缸及举升油缸的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的特征参数与伸缩油缸及举升油缸完成伸缩量所需的时间t的关系式：

式中：ΔL₃为举升油缸伸缩量，ΔL₄为伸缩油缸伸缩量，

Q1、A1、D1、d1分别为举升油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径，Q2、A2、D2、d2分别为伸缩油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径；

S412、根据所述关系式求取伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比：

Q₁：Q₂＝ΔL₃×A1：ΔL₄×A2。

本实施例中，由于臂架的角速度与油缸伸缩速度并非线性关系，作为一种近似控制，本实施例将角速度相等的条件由举升油缸的伸缩速度相等进行代替，简化了计算，同时亦能保证最终的控制效果满足工况需要。

如图14所示，在本申请的另一优选实施例中，根据所述进油流量配比、举升油缸和伸缩油缸的控制阀的特征参数计算控制阀电流配比，具体包括步骤：

S421、在设定各控制阀压差ΔP相同的条件下，获取举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流I_max下的最大流量x、y；

S422、根据举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流下的最大流量比确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的最大开度比：

AK1_max：AK2_max：＝x：y，

其中，AK1_max为举升油缸的控制阀的最大开度，AK2_max为伸缩油缸的控制阀的最大开度；

S423、根据控制阀开度和其控制电流的线性关系得到举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式：

式中，I_I为举升油缸控制阀所需电流，I₂为伸缩油缸控制阀所需电流；

S424、根据举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式计算得到举升油缸和伸缩油缸的控制阀电流配比：

使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成各自的伸缩量。

本实施例中，由于各油缸控制阀采用流量共享型多路阀进行控制，各联控制阀的ΔP可视为相同，因此，各联的流量比可视为仅与其通流面积成正比。

在提桶工况时，此时目标点位置唯一(垃圾口位置)，伸缩油缸小腔进油，举升油缸大腔进油，设目标点位置坐标为(X₁,Y₁)，为了确保伸缩油缸和举升油缸到达目标点位置所需时间相同，则有：

作为一种简化，设定只有在举升油缸完全伸出或缩回的情况下，伸缩油缸才能进行伸缩动作，所以有：

ΔL₃＝L_3max-L_3min＝ΔL_3max

ΔL₄＝l₁-l

式中，L_3max为举升油缸完全伸出时的最大油缸总长，L_3min为举升油缸完全缩回时的最小油缸总长，ΔL_3max为举升油缸最大伸缩量，l₁为伸缩油缸位于目标点位置时的油缸总长，l为伸缩油缸位于当前点位置时的油缸总长；

将数据代入

即得出提桶工况时电流分配关系式：

此时A1为提桶工况时，举升油缸无杆腔的油液作用面积，而A2为提桶工况时，伸缩油缸有杆腔的油液作用面积。

卸桶的过程与提桶过程相反，卸桶工况时，目标点位置坐标为提桶时当前点位置(X₀,Y₀)，则有：

因为只有在举升油缸完全伸出或缩回的情况下，伸缩油缸才能进行伸缩动作，所以有：

ΔL₃＝L_3max-L_3min＝ΔL_3max

ΔL₄＝l₁-l

将数据代入

即得出提桶工况时电流分配关系式：

此时A1为卸桶工况时，举升油缸有杆腔的油液作用面积，而A2为卸桶工况时，伸缩油缸无杆腔的油液作用面积。

如图15所示，在本申请的另一优选实施例中，根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量，还包括步骤：

S43、伸缩油缸和举升油缸同步动作过程中，分别通过位移传感器和角度传感器实时获取伸缩油缸的实测伸缩量、伸缩臂与机械臂安装基座之间的实测夹角；

S44、根据所述实测伸缩量和实测夹角得到垃圾桶抱送过程中伸缩油缸、举升油缸的已经伸缩的实测伸缩量；

S45、分别计算伸缩油缸和举升油缸已经伸缩的实测伸缩量的比值、伸缩油缸和举升油缸计算所需伸缩量的比值；

S46、若两个比值的差超过设定阈值范围时，实时调节调整举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，直到两个比值的差位于设定阈值范围内。

本实施例在伸缩油缸和举升油缸同步配合的过程中，为了保证两动作能同时到位，故应在动作过程中，对I_I，I₂进行控制。

行进过程中，通过位移传感器监测出伸缩油缸在行进过程中的当前实测的油缸总长l_x，角度传感器监测出行进过程中的当前实测角度α_x，即可算出两缸已经伸出(缩回)的当前实测伸缩量：

为行进过程中某点，举升油缸的当前实测伸缩量；/>

为行进过程中某点，伸缩油缸的当前实测伸缩量，/>

为举升油缸在抱爪位于当前点位置时的油缸总长，此时举升油缸完全缩回到位。

当

的比值在0.95～1.05之间时，忽略不计，继续按原有电流分配进行动作；当比值超出该区间时，则应对电流进行校正处理，重新分配电流，即有：

当角度传感器所测的角度差Δα>0且位移传感器所测的长度差Δl<0时，为提桶工况：

将数据代入

即得出提桶工况下的电流分配关系式：/>

此时A1为提桶工况时，举升油缸无杆腔的油液作用面积，而A2为提桶工况时，伸缩油缸有杆腔的油液作用面积。

当角度传感器所测的角度差Δα<0且位移传感器所测的长度差Δl >0时，为卸桶工况，此时目标点位置为提桶时的当前点位置(X₀,Y₀),则有：

将数据代入

即得出卸桶工况下的电流分配关系式：

此时A1为卸桶工况时，举升油缸有杆腔的油液作用面积，而A2为卸桶工况时，伸缩油缸无杆腔的油液作用面积。

另外，由于液压系统的非线性、臂长的柔性、启停过程中的斜坡控制等因素，臂架的动作存在非线性因素，导致其偏离目标值，故此，在控制过程中，将计算所得的伸缩油缸和举升油缸的伸缩长度和角度值变化量dα、dl 与实际测量得到的伸缩长度和角度值变化量Δα、Δl进行比较，实时校准误差，从而调整各油缸控制电流和伸缩速度，实现闭环控制。

上述实施例的伸缩臂抱桶上料机构1的上料过程可分为机械臂伸出，抱桶机构抱紧，机械臂变幅举升，抱桶机构翻转几个过程，卸桶过程与上料过程反向。

当司机停稳车辆时，按压一键上料按键，由雷达测距确定伸缩油缸2的伸出长度，电磁铁Y13得电，液压油液通过多路换向阀7和平衡阀8进入伸缩油缸2无杆腔，机械臂伸出。通过在机械臂上装位移传感器，当到达雷达所测距离时发讯，电磁铁Y13失电，此时，电磁铁Y17得电，液压油液通过多路换向阀7和液压锁10进入抱桶油缸5无杆腔，抱爪抱紧，当抱桶压力达到设定压力P₁时，压力继电器9发讯，电磁铁Y17失电。接收到压力继电器9的信号之后，电磁铁Y11和Y14同时得电，机械臂变幅举升(此动作为重点控制)，同时，Y19,Y21,Y22得电，液压油液进入调平油缸6无杆腔，以及调平油缸6有杆腔液压油液进入翻桶油缸4(调平用端)无杆腔，调平抱爪。通过机械臂上位移传感器与角度传感器判断变幅举升是否到位，到位后发讯使电磁铁Y11和Y14失电。然后电磁铁Y15得电，液压油液经过多路换向阀7和平衡阀8进入翻转油缸4无杆腔，抱爪翻转。上料结束后，动作反转，逆向回程。

如图16所示，在本申请的另一优选实施例还提供了一种全智能抱桶手臂液压控制装置，包括：

伸缩抱桶模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

伸缩量计算模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

电流控制模块，用于根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时同步完成所需的伸缩量。

如图17所示，在本申请的另一优选实施例中，所述全智能抱桶手臂液压控制装置还包括：

位置坐标获取模块，用于获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标。

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18所示，本申请另一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所述的全智能抱桶手臂液压控制方法的步骤。

如图19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19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全智能抱桶手臂液压控制方法的步骤。

本领域技术人员可以理解，图19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20所示，本申请另一优选实施例还提供了一种环卫车，包括有伸缩臂抱桶上料机构，还包括：控制器，所述控制器与所述伸缩臂抱桶上料机构的液压系统控制连接，用于实现所述的全智能抱桶手臂液压控制方法。

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 (11)

1.一种全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，包括步骤：

根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

求取伸缩油缸及举升油缸的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的特征参数与伸缩油缸及举升油缸完成伸缩量所需的时间t的关系式：

式中：ΔL₃为举升油缸伸缩量，ΔL₄为伸缩油缸伸缩量，

Q1、A1、D1、d1分别为举升油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径，Q2、A2、D2、d2分别为伸缩油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径；

根据所述关系式求取伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比：

Q₁：Q₂＝ΔL₃×A1：ΔL₄×A2，

使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成伸缩油缸伸缩量及举升油缸伸缩量；

在设定各控制阀压差ΔP相同的条件下，获取举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流I_max下的最大流量x、y；

根据举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流下的最大流量比确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的最大开度比：

AK1_max：AK2_max：＝x：y，

其中，AK1_max为举升油缸的控制阀的最大开度，AK2_max为伸缩油缸的控制阀的最大开度；

根据控制阀开度和其控制电流的线性关系得到举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式：

式中，I_I为举升油缸控制阀所需电流，I₂为伸缩油缸控制阀所需电流；

根据举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式计算得到举升油缸和伸缩油缸的控制阀电流配比：

I_I：I₂＝ΔL₃×A1：

/>

使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成各自的伸缩量。

2.根据权利要求1所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶之前，还包括步骤：

获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标。

3.根据权利要求2所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，获取垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标，具体包括步骤：

车辆停稳姿态下，接收一键上料触发信号；

通过位置检测传感器获取垃圾桶的当前点位置坐标和目标点位置坐标，其中，所述当前点位置坐标和目标点位置坐标所在的坐标系以抱桶手臂的基座在地面上的投影点作为坐标原点，所述目标点位置坐标恒定。

4.根据权利要求3所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，所述的位置检测传感器包括激光雷达、毫米波雷达、单目相机、双目相机、深度相机。

5.根据权利要求1所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，具体包括步骤：

根据伸缩油缸初始位置及垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸延伸至当前点位置时伸缩油缸的油缸总长；

根据伸缩油缸的油缸总长与伸缩油缸安装距的差得到伸缩油缸的伸缩量；

伸缩油缸根据所得伸缩量驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶。

6.根据权利要求4所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，具体包括步骤：

根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标分别计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长；

根据所述伸缩油缸、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长分别计算伸缩油缸、举升油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量，其中，伸缩油缸从当前点位置到目标点位置的伸缩量与伸缩油缸位置驱动抱爪从初始位置到达垃圾桶所在当前点位置进行抱桶时的伸缩量相等。

7.根据权利要求6所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标分别计算伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长、举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长，具体包括步骤：

根据垃圾桶的当前点位置坐标和伸缩油缸的初始长度计算得到伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长；

根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸伸缩至当前点位置时的油缸总长计算得到伸缩油缸伸缩至目标点位置时的油缸总长；

根据伸缩油缸伸缩至当前点位置和目标点位置时，伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角关系计算举升油缸在抱爪位于当前点位置和目标点位置时的油缸总长：

式中：

L3----举升油缸总长，为举升油缸的安装距与伸缩量之和，

L₁----机械臂绞点与举升油缸安装绞点1之间的距离，由结构件确定；

L₂----机械臂绞点与举升油缸安装绞点2之间的距离，由结构件确定；

α---伸缩臂与机械臂安装基座之间的夹角，由角度传感器测出；

b----L₂与伸缩油缸夹角角度，由结构件确定；

a----L₁与机械臂安装基座夹角角度，由结构件确定。

8.根据权利要求1所述的全智能抱桶手臂液压控制方法，其特征在于，根据伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的换向阀的特征参数确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，控制伸缩油缸和举升油缸的伸缩速度，使垃圾桶抱送至目标点位置时伸缩油缸和举升油缸同步完成各自所需的伸缩量，还包括步骤：

伸缩油缸和举升油缸同步动作过程中，分别通过位移传感器和角度传感器实时获取伸缩油缸的实测伸缩量、伸缩臂与机械臂安装基座之间的实测夹角；

根据所述实测伸缩量和实测夹角得到垃圾桶抱送过程中伸缩油缸、举升油缸的已经伸缩的实测伸缩量；

分别计算伸缩油缸和举升油缸已经伸缩的实测伸缩量的比值、伸缩油缸和举升油缸计算所需伸缩量的比值；

若两个比值的差超过设定阈值范围时，实时调节调整举升油缸和伸缩油缸的控制阀的控制电流的比例关系，直到两个比值的差位于设定阈值范围内。

9.一种全智能抱桶手臂液压控制装置，其特征在于，包括：

伸缩抱桶模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标计算伸缩油缸所需的抱桶伸缩量控制伸缩油缸由初始位置延伸至当前点位置进行抱桶，所述当前点位置为待抱垃圾桶所在位置；

伸缩量计算模块，用于根据垃圾桶的当前点位置坐标、目标点位置坐标、伸缩油缸所需的抱桶伸缩量计算伸缩油缸和举升油缸将垃圾桶由当前点位置抱送至目标点位置所需的伸缩量，所述目标点位置为车辆垃圾口位置；

电流控制模块，用于求取伸缩油缸及举升油缸的伸缩量、伸缩油缸和举升油缸的特征参数与伸缩油缸及举升油缸完成伸缩量所需的时间t的关系式：

式中：ΔL₃为举升油缸伸缩量，ΔL₄为伸缩油缸伸缩量，

/>

Q1、A1、D1、d1分别为举升油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径，Q2、A2、D2、d2分别为伸缩油缸的进油流量、进油腔面积、缸径、杆径；

根据所述关系式求取伸缩油缸和举升油缸的进油流量配比：

Q₁：Q₂＝ΔL₃×A1：ΔL₄×A2，

使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成伸缩油缸伸缩量及举升油缸伸缩量；

在设定各控制阀压差ΔP相同的条件下，获取举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流I_max下的最大流量x、y；

根据举升油缸和伸缩油缸的控制阀在最大控制电流下的最大流量比确定举升油缸和伸缩油缸的控制阀的最大开度比：

AK1_max：AK2_max：＝x：y，

其中，AK1_max为举升油缸的控制阀的最大开度，AK2_max为伸缩油缸的控制阀的最大开度；

根据控制阀开度和其控制电流的线性关系得到举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式：

式中，I_I为举升油缸控制阀所需电流，I₂为伸缩油缸控制阀所需电流；

根据举升油缸和伸缩油缸进油流量与控制电流和最大开度的关系式计算得到举升油缸和伸缩油缸的控制阀电流配比：

使垃圾桶抱送至目标点位置时，伸缩油缸和举升油缸同时完成各自的伸缩量。

10.一种电子设备，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8中任一项所述的全智能抱桶手臂液压控制方法的步骤。

11.一种环卫车，包括有伸缩臂抱桶上料机构，其特征在于，还包括：

控制器，所述控制器与所述伸缩臂抱桶上料机构的液压系统控制连接，用于实现如权利要求1～8中任一项所述的全智能抱桶手臂液压控制方法。

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