CN114415687A - 一种单手柄控制器的控制方法 - Google Patents

一种单手柄控制器的控制方法 Download PDF

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CN114415687A CN202210073860.2A CN202210073860A CN114415687A CN 114415687 A CN114415687 A CN 114415687A CN 202210073860 A CN202210073860 A CN 202210073860A CN 114415687 A CN114415687 A CN 114415687A
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李小鹏
张善睿
张琳
邓波
李西波
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Beigu Electronics Co ltd Shanghai Branch
Beigu Electronics Wuxi Co ltd
Luogu Technology Shanghai Co ltd
North Valley Electronics Co ltd
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Beigu Electronics Co ltd Shanghai Branch
Beigu Electronics Wuxi Co ltd
Luogu Technology Shanghai Co ltd
North Valley Electronics Co ltd
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
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Abstract

本发明提供了一种单手柄控制器的控制方法，单手柄控制器用于控制右侧电机的转速和左侧电机的转速；控制方法包括以下步骤：S1、判断行走选项是否被选中，如果是，则执行步骤S2；如果否，则保持右侧电机的转速和左侧电机的转速均为0；S2、获取手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；S3、根据手柄的初始位置的坐标值、手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第一计算公式，确定右侧电机的转速和左侧电机的转速。通过一个手柄控制右侧电机的转速和左侧电机的转速，操作简单，方便使用者操作单手柄控制器控制车辆行走；使用者只需一个手操作单手柄控制器，另一个手可以扶着车辆，防止摔倒，提高了作业的安全性。

Description

一种单手柄控制器的控制方法
技术领域
本发明涉及高空作业车技术领域，特别涉及一种单手柄控制器的控制方法。
背景技术
目前市场上的履带剪叉式高空作业车(高空作业车也可以称为高空作业平台)都沿用与履带挖掘机同样的控制方法，即控制器为双手柄控制器，双手柄控制器包括左手柄和右手柄，左手柄控制左侧电机转动，左侧电机控制左侧履带转动；右手柄控制右侧电机转动，右侧电机控制右侧履带转动。
然而，双手柄控制器具有以下问题：
问题一：双手柄控制器的操作比较难，左手柄和右手柄要配合好才能控制好履带剪叉式高空作业车的举升和行走动作。履带剪叉式高空作业车与履带挖掘机的使用者不同，履带挖掘机的使用者是经过特殊培训的驾驶员，已熟练掌握双手柄控制器的操纵技巧，而高空作业车的使用者通常为普通施工工人，普通施工工人通常不能熟练操作双手柄控制器。
问题二：双手柄控制器需要两个手同时操作。操作员在操作履带剪叉式高空作业车时，均为站着驾驶车辆，双手同时操控手柄控制器时不能抓住护栏保持身体平衡，有摔倒的人身安全风险。
发明内容
本发明提供了一种单手柄控制器的控制方法，以解决双手柄控制器不易操作和存在安全风险的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种单手柄控制器的控制方法，所述单手柄控制器包括手柄和行走选项，所述单手柄控制器用于控制右侧电机的转速和左侧电机的转速；
所述控制方法包括以下步骤：
S1、判断所述行走选项是否被选中，如果是，则执行步骤S2；如果否，则保持所述右侧电机的转速和所述左侧电机的转速均为0；
S2、获取所述手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；
S3、根据所述手柄的初始位置的坐标值、所述手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第一计算公式，确定所述右侧电机的转速和所述左侧电机的转速。
可选的，所述坐标系包括直角坐标系和极坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴，所述极坐标系包括极点和极轴，所述原点和所述极点重合，所述X轴和所述极轴重合，所述X轴的正方向和所述极轴的正方向相同。
可选的，所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)。
可选的，所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000021
Figure BDA0003483227930000022
Figure BDA0003483227930000023
Figure BDA0003483227930000024
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄在所述极坐标系中的当前位置的角度值，a是预先设定的常数，0＜a＜|xmax|且0＜a＜|ymax|，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，V原表示所述手柄的当前位置的坐标值对应的原始总速度，V总表示V原被处理后的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机的转速。
可选的，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；
所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；
所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000031
Figure BDA0003483227930000032
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，|xmax|＝|ymax|，V右表示所述右侧电机的转速，V左表示所述左侧电机的转速。
可选的，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；
所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；
所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000033
Figure BDA0003483227930000034
Figure BDA0003483227930000035
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄在所述极坐标系中的当前位置的角度值，V总1表示所述手柄的当前位置的坐标值对应的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机的转速。
可选的，所述单手柄控制器为履带剪叉式高空作业车的控制器。
可选的，所述履带剪叉式高空作业车还包括用于控制工作平台上升或下降的升降电机，所述单手柄控制器还用于控制所述升降电机的转速；
所述单手柄控制器还包括举升选项，所述举升选项和所述行走选项在同一时刻只能有一个被选中；
所述控制方法还包括以下步骤：
S4、判断所述举升选项是否被选中，如果是，则执行步骤S5；如果否，则保持所述升降电机的转速为0；
S5、获取所述手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；
S6、根据所述手柄的初始位置的坐标值、所述手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第二计算公式，确定所述升降电机的转速。
可选的，所述第二计算公式包括：V升降＝ky；其中，V升降表示所述升降电机的转速，k表示预先设定的系数，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值。
可选的，所述单手柄控制器还包括使能选项，当所述使能选项被一直选中时，所述行走选项和所述举升选项才能被选中。
本发明提供的一种单手柄控制器的控制方法，可以通过一个手柄控制右侧电机的转速和左侧电机的转速，操作简单，方便使用者操作单手柄控制器控制车辆行走；使用者只需一个手操作单手柄控制器，另一个手可以扶着车辆，防止摔倒，提高了作业的安全性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种单手柄控制器的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种单手柄控制器安装在履带剪叉式高空作业车的工作平台上的结构示意图。
图3是本发明一实施例提供的手柄位置和车辆行走方向的关系示意图。
图4是本发明一实施例提供的V原和V总之间的关系曲线图。
图5是本发明一实施例提供的一种单手柄控制器的控制方法的流程示意图。
[附图标记说明如下]：
单手柄控制器-1、左侧电机-2、左侧履带-3、手柄-11。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种单手柄控制器的控制方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等限定词是为了方便描述和引用而增加的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等限定词的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
如图1～图5所示，本实施例提供了一种单手柄控制器的控制方法，所述单手柄控制器1包括手柄11和行走选项，所述单手柄控制器1用于控制右侧电机的转速和左侧电机2的转速；
所述控制方法包括以下步骤：
S1、判断所述行走选项是否被选中，如果是，则执行步骤S2；如果否，则保持所述右侧电机的转速和所述左侧电机2的转速均为0；其中，所述行走选项可以是按键或按钮，当所述行走选项被选中时，所述行走选项所在的回路被导通；当所述行走选项未被选中时，所述行走选项所在的回路未被导通；例如，当所述行走选项是按键时，按键被按下时，所述行走选项被选中，按键弹起时，所述行走选项未被选中；所述右侧电机和所述左侧电机2可以是履带剪叉式高空作业车左右两侧控制履带转速的电机，也可以是挖掘机等其它类似车辆的两个电机；
S2、获取所述手柄11在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；可以将所述手柄11的中心作为被采集对象，将所述手柄11的中心位置作为所述手柄11的位置；
S3、根据所述手柄11的初始位置的坐标值、所述手柄11的当前位置的坐标值和预先设定的第一计算公式，确定所述右侧电机的转速和所述左侧电机2的转速。为了实现无级调速，可以将手柄11距离坐标原点的距离与手柄11在该方向的最远距离的比值作为当前行驶速度与最大行驶速度的比值，即手柄11离坐标原点的距离越远，电机的转速越快。
本实施例提供的一种单手柄控制器的控制方法，可以通过一个手柄11控制右侧电机的转速和左侧电机2的转速，操作简单，方便使用者操作单手柄控制器1控制车辆行走；使用者只需一个手操作单手柄控制器1，另一个手可以扶着车辆，防止摔倒，提高了作业的安全性。
可选的，如图1～图2所示，所述坐标系包括直角坐标系和极坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴，所述极坐标系包括极点和极轴，所述原点和所述极点重合，所述X轴和所述极轴重合，所述X轴的正方向和所述极轴的正方向相同。在图1中，X轴方向是指左右方向，Y轴方向是指前后方向。决定车辆行走的主要因素包括方向和速度，通过所述极坐标系可以确定所述手柄11移动的方向，所述手柄11移动的方向表示所述车辆的移动方向；通过所述直角坐标系可以确定所述手柄11偏离初始位置的距离，通过所述距离可以确定所述右侧电机和所述左侧电机2的转速，即所述车辆的形式速度。
可选的，参考图1～图4所示，所述手柄11的初始位置的坐标值为(0，0)。这样可以简化计算所述右侧电机的转速和所述左侧电机2的转速。在其它实施例中，所述手柄11的初始位置的坐标值也可以是其它值。
可选的，参考图1～图4所示，所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000061
Figure BDA0003483227930000062
Figure BDA0003483227930000063
Figure BDA0003483227930000071
其中，x表示所述手柄11在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄11在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄11在所述极坐标系中的当前位置的角度值，a是预先设定的常数，0＜a＜|xmax|且0＜a＜|ymax|，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，V原表示所述手柄11的当前位置的坐标值对应的原始总速度，V总表示V原被处理后的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机2的转速。在其它实施例中，α也可以使用x和y组成的关系式表示。
假设x的范围是[0，100]，y的范围是[0，100]，a＝10。则V原的范围也是[0，100]，当0≤V原≤10时，手柄11未被操作或存在轻微偏离，此时不动作，防止手柄11被误操作。当10<V原≤100时，手柄11被推动，右侧电机和左侧电机2开始转动。小范围推动手柄11时，手柄11反馈力变化小，此时操作者感受的反馈力较小，因此V总的变化率较小；大范围推动手柄11时，手柄11反馈力变化大，此时操作者感受的反馈力较大，因此V总的变化率较大。
通过以上四个公式，可以得出右侧电机的转速和左侧电机2的转速。现以履带剪叉式高空作业车为例说明，当右侧电机的转速和左侧电机2的转速确定后，右侧履带和左侧履带3的转速也被确定，进而实现车辆任何角度任何速度的行驶操作，主要行驶方向及操作方法如下：
不动作：松开手柄，或让手柄位于中心区域，此时车辆停止移动。
前进：按住使能选项，并选中行走选项，前推手柄，左右履带同时前进，可通过手柄偏离中点的距离调节前进速度。
后退：后拉手柄，左右履带同时后退，可通过手柄偏离中点的距离调节后退速度。
前进差速左转：左前方向推手柄，左边履带慢速前进，右边履带快速前进，可通过手柄偏离中点的距离调节左右履带转速，实现前进差速左转。
前进差速右转：右前方向推手柄，右边履带慢速前进，左边履带快速前进，可通过手柄偏离中点的距离调节左右履带转速，实现前进差速右转。
后退差速左转：左后方向拉手柄，左边履带慢速后退，右边履带快速后退，可通过手柄偏离中点的距离调节左右履带速度，实现差速转向。
后退差速右转：右后方向拉手柄，右边履带慢速后退，左边履带快速后退，可通过手柄偏离中点的距离调节左右履带速度，实现差速转向。
原地调速左转：左推手柄，左边履带后退，右边履带前进，实现原地左转，调节手柄偏离中点的距离控制转向速度。
原地调速右转：右推手柄，右边履带后退，左边履带前进，实现原地右转，调节手柄偏离中点的距离控制转向速度。
可选的，参考图1～图3所示，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000081
Figure BDA0003483227930000082
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，|xmax|＝|ymax|，V右表示所述右侧电机的转速，V左表示所述左侧电机2的转速。其中，x的范围可以是[0，100]，y的范围可以是[0，100]，|xmax|和|ymax|可以等于100。
本实施例提供的计算公式也可以确定所述右侧电机的转速和所述左侧电机2的转速。本实施例提供的计算方法最简洁，手柄位置和车辆行走方向的关系图是菱形，手柄的移动区域比图3中的手柄的移动区域小，实际产品的应用效果没有图3对应的产品的效果好。
可选的，参考图1～图4所示，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；
所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；
所述第一计算公式包括：
Figure BDA0003483227930000083
Figure BDA0003483227930000084
Figure BDA0003483227930000091
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄在所述极坐标系中的当前位置的角度值，V总1表示所述手柄的当前位置的坐标值对应的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机的转速。
本实施例提供的计算公式也可以确定所述右侧电机的转速和所述左侧电机2的转速。本实施例提供的计算方法的复杂程度介于上面两个实施例之间，手柄位置和车辆行走方向的关系图是圆形，手柄的移动区域比图3中的手柄的移动区域稍小，实际产品的应用效果介于上面两个实施例之间。在其它实施例中，手柄位置和车辆行走方向的关系图也可以是长方形或其它形状。
可选的，参考图1～图2所示，所述单手柄控制器1为履带剪叉式高空作业车的控制器。所述单手柄控制器1可以用于控制履带剪叉式高空作业车的右侧电机的转速和左侧电机2的转速，这样方便使用者操作单手柄控制器1控制车辆行走；使用者只需一个手操作单手柄控制器1，另一个手可以扶着车辆，防止摔倒，提高了作业的安全性。在其它实施例中，所述单手柄控制器1也可以为挖掘机或类似车辆的控制器。
可选的，参考图1～图2所示，所述履带剪叉式高空作业车还包括用于控制工作平台上升或下降的升降电机，所述单手柄控制器1还用于控制所述升降电机的转速；
所述单手柄控制器1还包括举升选项，所述举升选项和所述行走选项在同一时刻只能有一个被选中；
所述控制方法还包括以下步骤：
S4、判断所述举升选项是否被选中，如果是，则执行步骤S5；如果否，则保持所述升降电机的转速为0；其中，步骤S4和步骤S1可以同时执行；
S5、获取所述手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；
S6、根据所述手柄的初始位置的坐标值、所述手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第二计算公式，确定所述升降电机的转速。
本实施例提供的一种单手柄控制器的控制方法，可以通过一个手柄对履带剪叉式高空作业车的右侧电机、左侧电机2和升降电机分别进行控制，简化了控制器的结构，降低了控制器的成本。
可选的，参考图1所示，所述单手柄控制器1还包括喇叭按键、慢速按键和数码显示管，所述喇叭按键用于发出警报声音，所述慢速按键可以调节各电机的转速，所述数码显示管可以显示各电机的转速。
可选的，所述第二计算公式包括：V升降＝ky；其中，V升降表示所述升降电机的转速，k表示预先设定的系数，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值。
所述举升选项可是按键，当操作员需要控制工作平台上升或下降时，操作员按一下举升按键，然后前推或后拉手柄即可实现工作平台的上升下降。手柄在Y轴上距离原点的距离越远，升降电机的转速越大。
可选的，参考图1所示，所述单手柄控制器1还包括使能选项，当所述使能选项被一直选中时，所述行走选项和所述举升选项才能被选中。所述使能选项可以按键或按钮，增加所述使能选项可也以提高所述单手柄控制器1的安全性，防止所述单手柄控制器1被误操作。
可选的，所述手柄沿所述X轴的正方向、所述X轴的负方向、所述Y轴的正方向、所述Y轴的负方向分别设置一个弹性元件；当所述手柄位于初始位置时，四个所述弹性元件均处于原始状态。这样可以使操作者感受到所述手柄的反馈力，反馈力越大时，各电机的转速越大。
综上所述，本发明提供的一种单手柄控制器的控制方法，可以通过一个手柄11控制右侧电机的转速和左侧电机2的转速，操作简单，方便使用者操作单手柄控制器1控制车辆行走；使用者只需一个手操作单手柄控制器1，另一个手可以扶着车辆，防止摔倒，提高了作业的安全性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述单手柄控制器包括手柄和行走选项，所述单手柄控制器用于控制右侧电机的转速和左侧电机的转速；
所述控制方法包括以下步骤：
S1、判断所述行走选项是否被选中，如果是，则执行步骤S2；如果否，则保持所述右侧电机的转速和所述左侧电机的转速均为0；
S2、获取所述手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；
S3、根据所述手柄的初始位置的坐标值、所述手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第一计算公式，确定所述右侧电机的转速和所述左侧电机的转速。
2.如权利要求1所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述坐标系包括直角坐标系和极坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴，所述极坐标系包括极点和极轴，所述原点和所述极点重合，所述X轴和所述极轴重合，所述X轴的正方向和所述极轴的正方向相同。
3.如权利要求2所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)。
4.如权利要求3所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述第一计算公式包括：
Figure FDA0003483227920000011
Figure FDA0003483227920000012
Figure FDA0003483227920000013
Figure FDA0003483227920000021
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄在所述极坐标系中的当前位置的角度值，a是预先设定的常数，0＜a＜|xmax|且0＜a＜|ymax|，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，V原表示所述手柄的当前位置的坐标值对应的原始总速度，V总表示V原被处理后的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机的转速。
5.如权利要求1所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；
所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；
所述第一计算公式包括：
Figure FDA0003483227920000022
Figure FDA0003483227920000023
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，|xmax|表示x的最大绝对值，|ymax|表示y的最大绝对值，|xmax|＝|ymax|，V右表示所述右侧电机的转速，V左表示所述左侧电机的转速。
6.如权利要求1所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述坐标系包括直角坐标系，所述直角坐标系包括原点、X轴和Y轴；
所述手柄的初始位置的坐标值为(0，0)；
所述第一计算公式包括：
Figure FDA0003483227920000024
Figure FDA0003483227920000025
Figure FDA0003483227920000031
其中，x表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的横坐标值，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值，α表示所述手柄在所述极坐标系中的当前位置的角度值，V总1表示所述手柄的当前位置的坐标值对应的总速度，V右表示所述右侧电机的转速，V左所述左侧电机的转速。
7.如权利要求4～6任一项所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述单手柄控制器为履带剪叉式高空作业车的控制器。
8.如权利要求7所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述履带剪叉式高空作业车还包括用于控制工作平台上升或下降的升降电机，所述单手柄控制器还用于控制所述升降电机的转速；
所述单手柄控制器还包括举升选项，所述举升选项和所述行走选项在同一时刻只能有一个被选中；
所述控制方法还包括以下步骤：
S4、判断所述举升选项是否被选中，如果是，则执行步骤S5；如果否，则保持所述升降电机的转速为0；
S5、获取所述手柄在预先设定的坐标系中的初始位置的坐标值和当前位置的坐标值；
S6、根据所述手柄的初始位置的坐标值、所述手柄的当前位置的坐标值和预先设定的第二计算公式，确定所述升降电机的转速。
9.如权利要求8所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述第二计算公式包括：V升降＝ky；其中，V升降表示所述升降电机的转速，k表示预先设定的系数，y表示所述手柄在所述直角坐标系中的当前位置的纵坐标值。
10.如权利要求7所述的一种单手柄控制器的控制方法，其特征在于，所述单手柄控制器还包括使能选项，当所述使能选项被一直选中时，所述行走选项和所述举升选项才能被选中。
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