CN114382703B - 排涝机器人的控制方法和排涝机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种排涝机器人的控制方法和排涝机器人。排涝机器人的控制方法包括如下步骤在离合器闭合以使发动机通过离合器与水泵连接时，获取发动机的负荷率；并根据负荷率判断水泵是否处于异常状态，在水泵处于异常状态时控制离合器打开。该排涝机器人通过在水泵的工作过程中自动获取发动机的负荷率，并通过负荷率判断水泵是否处于异常状态，在水泵处于异常状态时控制离合器打开，进而断开发动机和水泵之间的动力连接，这样在发生堵塞时使得水泵停止转动以避免叶轮损坏，且可防止堵塞时发动机负荷过大而导致发动机熄火。在发生干抽时断开发动机和水泵之间的动力连接以使得水泵停止工作进而有效避免水泵轴承发生过热损坏，进而提高工作可靠性。

Description

排涝机器人的控制方法和排涝机器人

技术领域

本申请涉及工程机械技术领域，特别涉及一种排涝机器人的控制方法和排涝机器人。

背景技术

洪涝灾害是造成财产损失最严重的灾害之一。由于发动机直接驱动水泵的排涝机器人具有效率高、结构紧凑等优点，在应对洪涝灾害的抢险救援中得到广泛使用。但是现有的排涝机器人缺少对发动机的保护机制。

发明内容

本申请提供一种排涝机器人的控制方法和排涝机器人，以提高排涝机器人的工作可靠性。

本申请第一方面提供一种排涝机器人的控制方法，排涝机器人包括水泵、离合器和发动机，发动机通过离合器与水泵驱动连接，排涝机器人的控制方法包括如下步骤在离合器闭合以使发动机通过离合器与水泵连接时，获取发动机的负荷率；并根据负荷率判断水泵是否处于异常状态，在水泵处于异常状态时控制离合器打开。

在一些实施例中，根据负荷率判断水泵是否处于异常状态包括：根据负荷率和发动机的转速判断水泵是否处于第一堵塞状态。

在一些实施例中，根据负荷率和发动机的转速判断水泵是否处于第一堵塞状态包括：当负荷率升高且大于第一设定范围，并且转速下降至设定范围内时判断水泵处于第一堵塞状态。

在一些实施例中，排涝机器人还包括用于控制离合器开合的油缸以及控制油缸动作的液压系统，液压系统包括与发动机驱动连接的液压泵和换向阀，液压泵通过换向阀与油缸连接，在水泵处于第一堵塞状态时，控制换向阀动作以使得油缸的活塞杆缩回以控制离合器打开。

在一些实施例中，排涝机器人的控制方法还包括：根据负荷率判断水泵是否处于异常状态包括：当负荷率升高且发动机熄火时判断水泵处于第二堵塞状态。

在一些实施例中，排涝机器人还包括用于控制离合器开合的油缸以及与油缸连接的手动泵，在水泵处于第二堵塞状态时通过手动泵动作控制油缸的活塞杆缩回以控制离合器打开。

在一些实施例中，根据负荷率判断水泵是否处于异常状态包括：根据负荷率判断水泵是否处于干抽状态，当负荷率下降至小于第二设定范围时，判断水泵处于干抽状态。

在一些实施例中，根据负荷率判断水泵是否处于干抽状态，当负荷率下降至小于第二设定范围且在设定时间段内负荷率均小于第二设定范围，判断水泵处于干抽状态。

在一些实施例中，排涝机器人的控制方法还包括在水泵处于异常状态时，显示异常信息并报警。

本申请第二方面提供一种排涝机器人，包括水泵、离合器、发动机和控制器，发动机通过离合器与水泵连接；控制器被配置为获取发动机的负荷率并根据负荷率判断水泵是否处于异常状态，在水泵处于异常状态时控制离合器打开。

在一些实施例中，排涝机器人还包括用于驱动离合器开合的油缸以及用于控制油缸动作的液压系统，液压系统包括与发动机驱动连接的液压泵、换向阀以及手动泵，液压泵通过换向阀与油缸连接，手动泵与油缸连接，在发动机熄火时，通过手动泵动作控制油缸的活塞杆缩回以控制离合器打开。

基于本申请提供的技术方案，该排涝机器人通过在水泵的工作过程中自动获取发动机的负荷率，并通过负荷率判断水泵是否处于异常状态，在水泵处于异常状态时控制离合器打开，进而断开发动机和水泵之间的动力连接，这样在发生堵塞时使得水泵停止转动以避免叶轮损坏，且可防止堵塞时发动机负荷过大而导致发动机熄火。在发生干抽时断开发动机和水泵之间的动力连接以使得水泵停止工作进而有效避免水泵轴承发生过热损坏，进而提高工作可靠性。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本申请实施例的排涝机器人的结构方框图。

图2为本申请实施例的排涝机器人的立体结构示意图。

图3为本申请实施例的排涝机器人的离合器的局部结构示意图。

图4为本申请实施例的连杆的立体结构示意图。

图5为本申请实施例的排涝机器人的液压系统的结构示意图。

图6为本申请实施例的排涝机器人的控制方法的步骤图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1和图2所示，排涝机器人包括行走装置、水泵1、联轴器2、离合器3、发动机4、车架5、连杆6、油缸7和油缸支座8。行走装置设置在车架5的下侧以带动排涝机器人移动，且行走装置与发动机4驱动连接以在发动机4的驱动下工作。行走装置可以是履带装置。

水泵1、联轴器2、离合器3、发动机4、连杆6、油缸7以及油缸支座8设置在车架5上。发动机4通过离合器3和联轴器2与水泵1连接，来为水泵1提供动力。油缸支座8固定设置在车架5上，油缸7的缸筒与油缸支座8铰接，油缸7的活塞杆通过连杆6与离合器3的换挡杆通过花键轴连接。如图3所示，离合器3的换挡杆的端部设置有花键轴31。如图4所示，连杆6的第一端设置有销轴孔61，连杆6的第二端设置有花键轴孔。如图2所示，油缸7的活塞杆通过销轴与连杆6第一端的销轴孔连接，连杆6的第二端的花键轴孔与离合器3的花键轴31花键连接。油缸7的活塞杆相对于缸筒伸出以控制离合器3闭合，油缸7的活塞杆相对于缸筒缩回以控制离合器3打开。

本申请的发明人在研究中发现，由于洪涝灾害发生时水质较为复杂，水中各类杂质较多，尤其是塑料薄膜、布条等条状杂质，这些杂质很容易缠绕水泵的叶轮，堵塞水泵，导致发动机过载熄火。而且当水位下降至低于水泵的吸水范围后，水泵会处于干抽状态，易导致水泵轴承过热损坏。

针对以上问题，参考图6，本申请实施例提供一种排涝机器人的控制方法。该排涝机器人的控制方法包括如下步骤：

S501，在离合器闭合以使发动机4通过离合器3与水泵1连接时，获取发动机4的负荷率；以及

S502，根据负荷率判断水泵1是否处于异常状态，在水泵1处于异常状态时控制离合器3打开。

该排涝机器人的控制方法通过在水泵1的工作过程中自动获取发动机4的负荷率，并通过负荷率判断水泵1是否处于异常状态，在水泵1处于异常状态时控制离合器3打开，进而断开发动机4和水泵1之间的动力连接，这样在发生堵塞时使得水泵1停止转动以避免叶轮损坏，且可防止堵塞时发动机负荷过大而导致发动机熄火。在发生干抽时断开发动机4和水泵1之间的动力连接以使得水泵1停止工作进而有效避免水泵轴承发生过热损坏，进而提高工作可靠性。

水泵的异常状态包括堵塞状态和干抽状态。当水泵1处于堵塞状态时，发动机4的负荷率快速提升，同时发动机4的转速快速下降。基于此，为了对水泵1的状态进行准确判断，在一些实施例中，根据负荷率判断水泵1是否处于异常状态包括：根据负荷率和发动机4的转速判断水泵1是否处于第一堵塞状态。也就是说根据负荷率和发动机的转速两个参数的变化来综合判断水泵1是否处于第一堵塞状态，进而提高对水泵1状态监测的准确性。此处所说的第一堵塞状态指的是虽然水泵1发生堵塞，但是发动机4还能正常运转。在下文提到的第二堵塞状态指的是水泵1发生堵塞而导致发动机4过载熄火而无法点火。

由上可知，本申请实施例的排涝机器人的控制方法先判断水泵1是否堵塞并在发生堵塞时及时打开离合器3，那么一定是在离合器3闭合以使得水泵1在发动机4的动力驱动下动作的过程中进行判断的。在一些实施例中，根据负荷率和发动机4的转速判断水泵1是否处于第一堵塞状态包括：当负荷率升高且大于第一设定范围，并且转速在设定范围内时判断水泵1处于第一堵塞状态。

例如在水泵1正常工作时，发动机4的转速一般处于1200r/min～1800r/min。当发动机4的负荷率大于等于95％，转速下降至600r/min～900r/min时，可以判断水泵1处于第一堵塞状态。

在一些实施例中，参考图1和图5，排涝机器人还包括用于控制离合器3开合的油缸7以及控制油缸7动作的液压系统，液压系统包括与发动机4驱动连接的液压泵71和换向阀73。液压泵71通过换向阀73与油缸7连接。在一个具体实施例中，如图5所示，换向阀73具有第一工作位、中位以及第二工作位。当换向阀73处于第一工作位时，液压泵71的液压油进入到油缸7的有杆腔以使得油缸7的活塞杆回缩进而控制离合器3打开。当换向阀73处于第二工作位时，液压泵71的液压油进入到油缸7的无杆腔以使得油缸7的活塞杆伸出进而控制离合器3闭合。当换向阀73处于中位时，油缸7动作保持不动。

在水泵1处于第一堵塞状态时，控制换向阀73动作以使得油缸7的活塞杆缩回以控制离合器3打开。

当然在其他附图未示出的实施例中，离合器3的开合也可以通过电缸等方式来驱动，此时可直接通过控制器向电缸发送电信号来控制其伸缩。

在一些实施例中，排涝机器人的控制方法还包括：根据负荷率判断水泵1是否处于异常状态包括：当负荷率升高且发动机熄火时判断水泵1处于第二堵塞状态。第二堵塞状态指的是当水泵1发生堵塞而导致发动机4过载熄火而无法点火。此时排涝机器人可能会占用救援通道而影响救援，此时需要采用应急手段对发动机进行点火以实现发动机4对行走装置的驱动。

参考图1和图5，排涝机器人还包括用于控制离合器3开合的油缸7以及与油缸7连接的手动泵74。在水泵1处于第二堵塞状态时通过手动泵74动作控制油缸7的活塞杆缩回以控制离合器3打开。也就是说当水泵1被硬质大颗粒物堵塞、损坏等导致发动机4无法点火时，需要手动泵74驱动油缸7以断开离合器3，实现发动机4点火以使得行走装置行走，避免堵塞救援通道，及时返厂维修。

在一些实施例中，根据负荷率判断水泵是否处于异常状态包括：根据负荷率判断水泵是否处于干抽状态，当负荷率下降且小于第二设定范围时，判断水泵处于干抽状态。当水位下降低于水泵1的吸水范围后，水泵1处于干抽状态，发动机4的负荷率明显下降，因此可以依据发动机4的负荷率判断水泵1是否处于干抽状态。

具体地，例如当发动机4的负荷率小于等于20％～30％时，可判断水泵1处于干抽状态。

进一步地，为了更准确地对水泵1的干抽状态进行判断，根据负荷率判断水泵是否处于干抽状态包括：当负荷率下降至小于第二设定范围且在设定时间段内负荷率均小于第二设定范围。具体地，例如当发动机的负荷率小于等于20％～30％的时间持续5～10min时，判定水泵1处于干抽状态，然后控制离合器打开。

在一些实施例中，排涝机器人的控制方法还包括在水泵1处于异常状态时，显示异常信息并报警。这样工作人员可及时根据显示的异常信息以及报警信号获取到水泵1处于异常状态。

本申请实施例还提供一种排涝机器人。该排涝机器人包括水泵1、离合器3、发动机4和控制器。发动机4通过离合器3与水泵1连接。控制器被配置为获取发动机4的负荷率并根据负荷率判断水泵1是否处于异常状态，在水泵1处于异常状态时控制离合器3打开。

本申请实施例的排涝机器人通过对发动机4的负荷率进行监测并根据负荷率判断水泵1是否处于异常状态，并在水泵1处于异常状态时控制离合器3打开，以对各部件进行保护。

在一些实施例中，排涝机器人还包括用于驱动离合器3开合的油缸7以及用于控制油缸7动作的液压系统。如图5所示，液压系统包括与发动机4驱动连接的液压泵71、换向阀73以及手动泵74，液压泵71通过换向阀73与油缸7连接，手动泵74与油缸7连接，在发动机熄火时，通过手动泵74动作控制油缸7的活塞杆缩回以控制离合器3打开。

具体地，如图5所示，手动泵74的出油口与油缸7的无杆腔流体连通。这样当手动泵74动作时可使液压油进入到油缸7的无杆腔内进而使得油缸7的活塞杆缩回。

液压泵71的进油口通过进油过滤79与油箱78连接，液压泵71的出油口与换向阀73的第一油口连接，换向阀73的第二油口通过回油过滤77与油箱78连接，换向阀73的第三油口与油缸7的无杆腔连接，换向阀73的第四油口与油缸7的有杆腔连接。油缸7的无杆腔与油箱78之间设置有溢流阀76。液压泵71的出油口与油箱78之间也设置有溢流阀72。

液压泵71通过进油过滤79从油箱78吸油并通过换向阀73控制油缸7的伸缩与位置保持。溢流阀72保障系统压力不超过预设压力。油缸7的无杆腔与油箱78之间设置有溢流阀76，当无杆腔压力超过预设值时发生溢流。且油缸7的有杆腔通过单向阀75与油箱78连接，可实现从油箱单向补油。溢流阀72的溢流压力大于溢流阀76的溢流压力，具体地，溢流阀72的溢流压力预设为10～20Mpa，溢流阀76的溢流压力预设为2～5Mpa。

具体地，如图1所示，本实施例的换向阀73为电磁阀。例如换向阀73为三位四通阀。控制器与换向阀73电连接以实现对换向阀73的工作位控制。

如图1所示，本实施例的排涝机器人还包括电源、显示器和报警器。其中电源用于为控制器、显示器和报警器供电。显示器和报警器与控制器连接以接收控制器的信号。例如当控制器判断水泵1处于异常状态时，将异常信息同时发送给显示器和报警器，显示器显示异常信息的同时报警器发出报警信号。

本实施例的排涝机器人的工作过程如下：

a)发动机4启动达到怠速转速n1＝600～900r/min，检测发动机的负荷率T、转速n以及换向阀73的状态。

b)换向阀73处于右位，油缸7伸长以控制离合器3闭合。

c)发动机4的转速逐步提升至工作转速n＝1200～1800r/min。

d)换向阀73处于中位，发动机4依次通过离合器3和联轴器2驱动水泵1正常工作。

e)换向阀73处于中位时，当负荷率T≥95％，n＝600～900r/min时，判定水泵1处于堵塞状态。

f)换向阀73调整至左位，油缸7收缩，离合器3断开、报警器报警、显示器显示堵塞故障信息；

g)换向阀73处于中位时，当负荷率T≤20％～30％，且该状态持续时间达到5～10min时，换向阀73调整至左位，油缸7收缩，离合器3断开、报警器报警、显示屏显示干抽故障信息；

h)换向阀73处于中位时，发动机4憋熄火，显示器显示堵塞故障信息，换向阀73调整至左位，手动泵74通油，油缸7收缩，离合器3断开。

综上可知，本实施例的排涝机器人具备堵塞保护和干抽保护等功能，保障排涝机器人工作过程稳定可靠。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本申请技术方案的精神，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种排涝机器人的控制方法，所述排涝机器人包括水泵(1)、离合器(3)和发动机(4)，所述发动机(4)通过所述离合器(3)与所述水泵(1)驱动连接，其特征在于，所述排涝机器人的控制方法包括如下步骤：

在所述离合器(3)闭合以使所述发动机(4)通过所述离合器(3)与所述水泵(1)连接时，获取所述发动机(4)的负荷率；并

根据所述负荷率判断所述水泵(1)是否处于异常状态，在所述水泵(1)处于异常状态时控制所述离合器(3)打开，根据所述负荷率判断所述水泵(1)是否处于异常状态包括：当所述负荷率升高且大于第一设定范围，并且所述发动机(4)的转速下降至设定范围内时判断所述水泵(1)处于第一堵塞状态；当所述负荷率升高且所述发动机(4)熄火时判断所述水泵(1)处于第二堵塞状态；当所述负荷率下降至小于第二设定范围时，判断所述水泵(1)处于干抽状态。

2.根据权利要求1所述的排涝机器人的控制方法，其特征在于，所述排涝机器人还包括用于控制所述离合器(3)开合的油缸(7)以及控制所述油缸(7)动作的液压系统，所述液压系统包括与所述发动机(4)驱动连接的液压泵(71)和换向阀(73)，所述液压泵(71)通过所述换向阀(73)与所述油缸(7)连接，在所述水泵(1)处于第一堵塞状态时，控制所述换向阀(73)动作以使得所述油缸(7)的活塞杆缩回以控制所述离合器(3)打开。

3.根据权利要求1所述的排涝机器人的控制方法，其特征在于，所述排涝机器人还包括用于控制所述离合器(3)开合的油缸(7)以及与所述油缸(7)连接的手动泵(74)，在所述水泵(1)处于第二堵塞状态时通过所述手动泵(74)动作控制所述油缸(7)的活塞杆缩回以控制所述离合器(3)打开。

4.根据权利要求1所述的排涝机器人的控制方法，其特征在于，根据所述负荷率判断所述水泵(1)是否处于干抽状态，当所述负荷率下降至小于第二设定范围且在设定时间段内所述负荷率均小于第二设定范围，判断所述水泵(1)处于干抽状态。

5.根据权利要求1所述的排涝机器人的控制方法，其特征在于，所述排涝机器人的控制方法还包括在所述水泵处于异常状态时，显示异常信息并报警。

6.一种排涝机器人，其特征在于，包括：

水泵(1)；

离合器(3)；

发动机(4)，通过所述离合器(3)与所述水泵(1)连接；和

控制器，被配置为执行如权利要求1至5中任一项所述的控制方法。

7.根据权利要求6所述的排涝机器人，其特征在于，所述排涝机器人还包括用于驱动所述离合器(3)开合的油缸(7)以及用于控制所述油缸(7)动作的液压系统，所述液压系统包括与所述发动机(4)驱动连接的液压泵(71)、换向阀(73)以及手动泵(74)，所述液压泵(71)通过所述换向阀(73)与所述油缸(7)连接，所述手动泵(74)与所述油缸(7)连接，在发动机熄火时，通过所述手动泵(74)动作控制所述油缸(7)的活塞杆缩回以控制所述离合器(3)打开。