CN114086754B - 稳定调控系统、方法及应用其高空作业平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定调控系统、方法及应用其高空作业平台，其系统包括辅助稳定装置，其包括用作安装于作业平台的多个多方位活动组件，且活动连接墙体与作业平台；隔振装置，其安装于作业平台，用于抵触墙体并抑制作业平台的振动；控制装置，其电连接于辅助稳定装置，用于实现人机交互，并控制辅助稳定装置的活动。本申请具有改善高空作业平台的稳定性的效果。

Description

稳定调控系统、方法及应用其高空作业平台

技术领域

本申请涉及高空作业领域，尤其是涉及一种稳定调控系统、方法及应用其高空作业平台。

背景技术

近些年来，随着建筑行业的迅速发展，高层建筑物层出不穷。高层建筑物需要配套的基础设施：高空作业平台，用以应对高层建筑物的玻璃幕墙安装、外墙喷涂、清洗、喷漆、甚至高空救援等作业任务，施工人员借助高空作业平台在空中进行相应作业操作。

一般来说高空作业平台有以下几点技术要求：一是承载能力，包括承载施工人员和各种材料；二是安全性，平台需要具备防坠落安全机构；三是平稳性，平台作业的过程中，其平稳性会影响到整个高空作业平台的安全性、施工的精准性以及施工的效率。

现有的高空作业平台的平稳性存在一些问题，比如高空吊篮容易晃动、抗风能力较差；比如升降车高空作业平台，通过电机或液压机械结构使得平台能够一直保持在水平状态，方便施工人员作业，但是由于伸缩臂其机械结构力臂太长，施工人员在作业平台上施工作业，也容易引起晃动，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了改善高空作业平台的稳定性，本申请提供一种稳定调控系统、方法及应用其高空作业平台。

第一方面，本申请提供一种稳定调控系统，采用如下的技术方案：

一种稳定调控系统，包括：

辅助稳定装置，其包括用作安装于作业平台的多个多方位活动组件，且活动连接墙体与作业平台；

隔振装置，其安装于作业平台，用于抵触墙体并抑制作业平台的振动；

控制装置，其电连接于辅助稳定装置，用于实现人机交互，并控制辅助稳定装置的活动。

可选的，所述多方位活动组件包括至少两个多关节机械手，且沿作业平台的侧面高度分布，所述多关节机械手的末段安装有夹具，所述夹具包括适配的机械夹爪或吸盘夹爪。

可选的，所述隔振装置包括阻尼器隔振机构或多连杆隔振机构，且用作面向墙体的一端安装有滚动件。

可选的，所述控制装置包括用作人机交互的控制台以及电连接控制台的系统控制器，所述系统控制器电连接于辅助稳定装置。

可选的，所述系统控制器还电连接有感应报警装置，所述感应报警装置包括平台侧感应组和报警单元，所述平台侧感应组用于感测作业平台与墙体的相对位置信息并输出，所述报警单元用于根据系统控制器对平台侧感应组、辅助稳定装置的反馈发出告警信号。

可选的，所述夹具安装有用于感应爪侧施加压力的压力感应组，且压力感应组电连接于系统控制器。

第二方面，本申请提供一种稳定调控方法，采用如下的技术方案：

一种稳定调控方法，包括：

获取平台侧感应组反馈的相对位置信息、控制台反馈的人机交互信息、多关节机械手反馈的动量执行反馈信息以及压力感应组反馈的压力信息；以及，

响应各个人机交互信息，并执行机械手控制逻辑；

其中，所述人机交互信息包括稳定触发信息、机械脱离触发信息以及自适应稳定触发信息；所述机械手控制逻辑包括：根据相对位置信息、动量执行反馈信息计算符合当前人机交互信息的多关节机械手的活动量，并结合机械夹爪或吸盘夹爪的动作指令，产生实时控制指令输出。

可选的，当所述人机交互信息为自适应稳定触发信息，所述机械手控制逻辑包括：

计算并判断压力信息的变化量和变化频率是否达到主动介入晃动的阈值，如果是，则执行下一步，如果否，则结束；

计算相对位置信息的变化量；以及，

变化量赋值为运动方向相反的机械手新活动量，并生成对应的新控制指令输出；

其中，控制指令的输出基于超前预估触发；所述超前预估包括：

计算相对位置信息的变化频率；

根据变化频率，以当前时间计算得到下一晃动周期的预估时间分布；

基于预估时间分布输出的新控制指令。

可选的，机械手新活动量包括：实际活动量=活动量*预设的渐进逼近系数。

第三方面，本申请提供一种高空作业平台，采用如下的技术方案：

一种高空作业平台，包括作业平台，所述作业平台上安装有如上所述稳定调控系统。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：可以通过机械手将作业平台相对墙体稳定，减小施工人员使用平台作业时的晃动；同时，施工人员可开启自适应模型，使得机械手可以在系统控制器的作用下不断主动介入微调，适应作业平台发生的晃动，使稳定性更佳。

附图说明

图1是本申请的稳定调控系统应用于高空作业平台后的工作状态示意图；

图2是本申请的应用稳定调控系统的高空作业平台的结构示意图；

图3是本申请的方法的主流程示意图；

图4是本申请的方法的自适应稳定机制的流程示意图。

附图标记说明：1、作业平台；2、多关节机械手；21、夹具；3、隔振装置；4、控制台；5、系统控制器；6、平台侧感应组；7、报警单元。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种稳定调控系统及应用其的高空作业平台。

参照图1，应用稳定调控系统的高空作业平台包括：作业平台1和调控系统，其中，调控系统包括辅助稳定装置、隔振装置3、控制装置、感应告警装置。应用本申请所述系统后，可以实现施工人员使用平台作业时，起到防晃、抑振的作用。

在本实施例中，作业平台1的动力装置，以绳索升降装置为实例举例说明。

参照图2，上述作业平台1呈长方体框架结构，辅助稳定装置包括两个多方位活动组件，多方位活动组件包括至少两个多关节机械手2；本实施例以两个为例说明，同一组的两个多关节机械手2沿作业平台1的侧面高度分布；多关节机械手2安装于作业平台1侧面的固定板上，且其末段安装有夹具21，夹具21可以适配的机械夹爪或吸盘夹爪。

当作业平台1出现晃动、较大波动时，辅助稳定装置起作用，保持多关节机械手2的末端夹具21抓住或者吸附高层建筑物的墙体稳定不动，产生一个不动的支点；在多关节机械手2负荷、行程允许的范围内，多关节机械手2的伺服电机设置转矩模式主动控制，其多个关节协同运动、变换不同的姿态，以使其迫使作业平台1保持原有的位置稳定不变。

可以理解的是：

在本发明的一个实施例中，上述多关节机械手2具有六个自由度、有一定的臂展运动范围，该范围内能够确保作业平台1稳定作业；并且允许作业平台1在一定行程范围内能够在系统的控制下稳定移动，配合平台动力装置，能使所述高空作业平台1在空中稳定的升降运动。

多关节机械手2其伺服电机以转矩模式主动控制，设定好的数值与电流环的反馈值进行对比后，其差值在电流环内做PID调节输出相电流给伺服电机，根据反馈的相电流波形计算伺服电机负载，不超出允许范围时正常工作。

需要注意的是，为了能够实现本申请所述的方法，在夹具21安装有用于感应爪侧施加压力的压力感应组，且压力感应组电连接于控制装置。其中，压力感应组包括多个薄膜型压力传动器，且各个夹具21均布设多个。对于压力感应组的应用在本申请的方法中具体阐述，此处不在赘述。

参照图2，隔振装置3包括阻尼器隔振机构或多连杆隔振机构，且用作面向墙体的一端安装有滚动件。

在本实施例中，隔振装置3安装于作业平台1面向墙体的一侧，且位于作业平台1的下部区域；上述滚动件可以是靠墙轮，且靠墙轮为万向轮结构。

隔振装置3用于抑制作业平台1在作业过程中的振动，使施工人员在高空作业平台1上能够平稳地作业。

参照图2，控制装置包括用作人机交互的控制台4以及电连接控制台4的系统控制器5。

其中，控制台4安装于作业平台1的上部，集成了整个系统的控制操作单元，如按键、摇杆等，使搭乘平台的施工人员能够操控系统各个装置

系统控制器5，其电连接控制台4和上述辅助稳定装置，用于处理系统相关信号交互、传输，完成协调并控制系统的正常、稳定运作；其安装于作业平台1的侧面。

参照图2，感应告警装置包括平台侧感应组6和报警单元7，其中，平台侧感应组6安装于作业平台1，其包括：角度传感器、测距传感器、加速度传感器、陀螺仪中的多种，用于感测作业平台1的垂直度、到墙面的距离，即作业平台1与墙体的相对位置信息并输出。

上述以角度传感器为例，其安装于作业平台1的各个角部，且对称分布；测距传感器安装于作业平台1面向墙体的一侧。

报警单元7，如报警灯，其安装于作业平台1的上部，用于根据系统控制器5对平台侧感应组6、辅助稳定装置的反馈发出告警信号，例如：辅助稳定装置是否正常工作、对超出安全范围的情况进行报警警告。

使用过程：

作业平台1在平台动力装置的作用下做升降运动，搭载施工人员、工具和材料到达指定工作位置，接着施工人员在高空作业平台1上的控制台4操作辅助稳定装置，使其多关节机械手2和夹具21能够抓住或者吸附高层建筑物的墙体，提供所需稳定支点，至此高空作业平台1得以稳定，施工人员在高空作业平台1上作业得以减少安全风险、有效提高高空作业施工效率；同时，也能利用该辅助稳定装置配合平台动力装置，使作业平台1稳定的进行升降操作，有利于提高高空作业的安全性。

本申请实施例还公开一种稳定调控方法，其可通过上述系统控制器加载执行一对应的程序实现。

参照图3，稳定调控方法包括：

S101、获取平台侧感应组6反馈的相对位置信息、控制台4反馈的人机交互信息、多关节机械手2反馈的动量执行反馈信息以及压力感应组反馈的压力信息；以及，

S102、响应各个人机交互信息，并执行机械手控制逻辑。

其中，人机交互信息包括稳定触发信息、机械脱离触发信息以及自适应稳定触发信息。

机械手控制逻辑包括：根据相对位置信息、动量执行反馈信息计算符合当前人机交互信息的多关节机械手2的活动量，并结合机械夹爪或吸盘夹爪的动作指令，产生实时控制指令输出。

可以理解的是，人机交互信息不仅仅包括上述，还可以是如上一实施例所述的控制作业平台1的移动触发信息；作业平台1通过机械手实现移动、机械手的抓取、脱离非本申请的关键，且现有技术有公开，因此本申请不在赘述，以下以自适应稳定触发信息做展开。

参照图4，当人机交互信息为自适应稳定触发信息，机械手控制逻辑包括：

S201、计算并判断压力信息的变化量和变化频率是否达到主动介入晃动的阈值，如果是，则执行下一步，如果否，则结束。

上述主动介入发生于作业平台1出现较大的晃动时；在晃动发生时，置于夹具21和墙体之间的压力感应器，其测得的压力发生变，压力变化越大，则晃动发生的越严重。可以理解的是，上述阈值为工作人员实际验证测得，并预设。

上述之所以设阈值，是因为作业平台1的少许晃动，在有隔振装置3的前提下是被允许的，且工作人员在平台上移动本身会引起一定的晃动。

S202、计算相对位置信息的变化量。

具体地：依据平台侧感应组6反馈的角度、距离、加速度等及系统固有参数，结合三角函数计算作业平台1的X、Y、Z向的变化分量。

S203、变化量赋值为运动方向相反的机械手新活动量，并生成对应的新控制指令输出。

可以理解的是，当作业平台1向墙体摆动时，机械手主动向外推送作业平台1即可抵消发生的摆动。

对于晃动的主动介入抑制而言，事后性介入效果相对不佳，可能错过合适抑制时间，为此本方法设为：控制指令的输出基于超前预估触发；超前预估包括：

计算相对位置信息的变化频率；

根据变化频率，以当前时间计算得到下一晃动周期的预估时间分布；以及，

基于预估时间分布输出的新控制指令。

具体地：变化频率计算的是当前周期的前半周期，或前一个周期，依据其可以预估下一次运动的变化时间节点，即得到预估的时间分布。后续，在发生新方向的摆动时，对应输出控制机械手带动作业平台1反向运动即可。

可以理解的是，上述过程中需要引入机器（机械手）响应时间，机器响应时间可以是根据上一次控制指令输出后的执行反馈时间确定。

在本方法中，对于进入自适应机制阶段所使用的机械手的活动量，其设置为：实际活动量=活动量*预设的渐进逼近系数；其中，渐进逼近系数小于1，且为工作人员预设。

之所以做上述设置，是因为对于作业平台1而言，在高空中引起其晃动的因素不仅仅只是单一的风力、绳索长度、工作人员在平台上发生的动作，其是摆动非单摆运动；同时，上述超前预估依据的是当前，甚至前一次的记录产生，如果不引入渐进逼近系数，有可能发生抑制过度等。另外，渐进逼近系数可以使得晃动自适应过程逐步进行，在不过多影响工作人员的时候更为自然。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种稳定调控系统，其特征在于，包括：

辅助稳定装置，其包括用作安装于作业平台的多个多方位活动组件，且活动连接墙体与作业平台；

隔振装置，其安装于作业平台，用于抵触墙体并抑制作业平台的振动；

控制装置，其电连接于辅助稳定装置，用于实现人机交互，并控制辅助稳定装置的活动；

所述多方位活动组件包括至少两个多关节机械手，且沿作业平台的侧面高度分布，所述多关节机械手的末段安装有夹具，所述夹具包括适配的机械夹爪或吸盘夹爪；

所述控制装置包括用作人机交互的控制台以及电连接控制台的系统控制器，所述系统控制器电连接于辅助稳定装置；

所述系统控制器还电连接有感应报警装置，所述感应报警装置包括平台侧感应组和报警单元，所述平台侧感应组用于感测作业平台与墙体的相对位置信息并输出，所述报警单元用于根据系统控制器对平台侧感应组、辅助稳定装置的反馈发出告警信号；

所述夹具安装有用于感应爪侧施加压力的压力感应组，且压力感应组电连接于系统控制器；

系统控制器用于：

获取平台侧感应组反馈的相对位置信息、控制台反馈的人机交互信息、多关节机械手反馈的动量执行反馈信息以及压力感应组反馈的压力信息；以及，

响应各个人机交互信息，并执行机械手控制逻辑；

其中，所述人机交互信息包括稳定触发信息、机械脱离触发信息以及自适应稳定触发信息；所述机械手控制逻辑包括：根据相对位置信息、动量执行反馈信息计算符合当前人机交互信息的多关节机械手的活动量，并结合机械夹爪或吸盘夹爪的动作指令，产生实时控制指令输出。

2.根据权利要求1所述的稳定调控系统，其特征在于：所述隔振装置包括阻尼器隔振机构或多连杆隔振机构，且用作面向墙体的一端安装有滚动件。

3.一种稳定调控方法，其特征在于，包括：

获取平台侧感应组反馈的相对位置信息、控制台反馈的人机交互信息、多关节机械手反馈的动量执行反馈信息以及压力感应组反馈的压力信息；以及，

响应各个人机交互信息，并执行机械手控制逻辑；

其中，所述人机交互信息包括稳定触发信息、机械脱离触发信息以及自适应稳定触发信息；所述机械手控制逻辑包括：根据相对位置信息、动量执行反馈信息计算符合当前人机交互信息的多关节机械手的活动量，并结合机械夹爪或吸盘夹爪的动作指令，产生实时控制指令输出。

4.根据权利要求3所述的稳定调控方法，其特征在于：当所述人机交互信息为自适应稳定触发信息，所述机械手控制逻辑包括：

计算并判断压力信息的变化量和变化频率是否达到主动介入晃动的阈值，如果是，则执行下一步，如果否，则结束；

计算相对位置信息的变化量；以及，

变化量赋值为运动方向相反的机械手新活动量，并生成对应的新控制指令输出；

其中，控制指令的输出基于超前预估触发；所述超前预估包括：

计算相对位置信息的变化频率；

根据变化频率，以当前时间计算得到下一晃动周期的预估时间分布；

基于预估时间分布输出的新控制指令。

5.根据权利要求4所述的稳定调控方法，其特征在于：机械手新活动量包括：实际活动量=活动量*预设的渐进逼近系数。

6.一种高空作业平台，包括作业平台，其特征在于：所述作业平台上安装有如权利要求1-2任一所述稳定调控系统。

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