CN114455474B - 用于确定工程设备的稳定性的方法、装置及工程设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，公开了一种用于确定工程设备的稳定性的方法、装置及工程设备，工程设备包括至少三个支腿，用于确定工程设备的稳定性的方法包括：确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线；获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离；获取一个或多个支腿的支腿反力；根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩；根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。采用本发明的方案可以降低硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于确定工程设备的稳定性的方法、装置及工程设备。
背景技术
对于混凝土泵车、流动式起重机、消防车、高空作业平台等通常带有长臂架、流动作业以及采用支腿支撑保证稳定性的工程设备，由于作业时臂架高举或向外伸展，甚至需要起吊外负载，具有严重的倾翻风险。因此，确保工程设备稳定性，避免倾翻，是这些工程设备领域最常见的控制需求。然而，现有技术通常是获取重心位置后，计算重心与边界的最小距离，从而计算可用力矩，或者通过比较支反力的大小来确定工程设备的稳定性，上述方法都需要获取全部支腿的支腿反力，故需要所有的传感器都准确可靠，故存在硬件成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定工程设备的稳定性的方法、装置、工程设备及存储介质，以解决现有技术存在硬件成本较高的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于确定工程设备的稳定性的方法，工程设备包括至少三个支腿，方法包括：
确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线；
获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离；
获取一个或多个支腿的支腿反力；
根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩；
根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。
在本发明实施例中，根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，包括：确定不在倾覆线上的支腿的数量为一个；确定距离和支腿反力的乘积值，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在本发明实施例中，根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，包括：确定不在倾覆线上的支腿的数量为多个；确定各距离分别与对应的各支腿反力的乘积值，以得到各支腿反力对倾覆线产生的各个力矩；对各个力矩进行求和，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在本发明实施例中，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：在力矩大于或者等于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备稳定；在力矩小于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备易倾翻。
在本发明实施例中，确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线包括：确定工程设备的当前作业工况，其中，作业工况包括作业区域；根据作业区域确定倾覆线。
在本发明实施例中，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：确定力矩与预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；根据稳定系数确定工程设备的稳定性。
在本发明实施例中，根据稳定系数确定工程设备的稳定性，包括：在稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定工程设备充分稳定以执行第一控制策略；在稳定系数小于或等于第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中第二预设稳定系数小于第一预设稳定系数；在稳定系数小于或等于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备不稳定以执行第三控制策略。
在本发明实施例中，第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值；第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值。
本发明第二方面提供一种用于确定工程设备的稳定性的装置，工程设备包括至少三个支腿，装置包括：
支腿反力检测单元，至少设置于不在倾覆线上的支腿上，用于检测不在倾覆线上的支腿的支腿反力，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线；
处理器，被配置成：
确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线；
获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离；
获取一个或多个支腿的支腿反力；
根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩；
根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。
在本发明实施例中，装置还包括：距离检测单元，设置于不在倾覆线上的支腿上，用于检测不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离。
在本发明实施例中，处理器被配置成根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩包括：处理器被配置成：确定不在倾覆线上的支腿的数量为一个；确定距离和支腿反力的乘积值，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在本发明实施例中，处理器被配置成根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩包括：处理器被配置成：确定不在倾覆线上的支腿的数量为多个；确定各距离分别与对应的各支腿反力的乘积值，以得到各支腿反力对倾覆线产生的各个力矩；对各个力矩进行求和，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在本发明实施例中，处理器被配置成根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：在力矩大于或者等于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备稳定；在力矩小于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备易倾翻。
在本发明实施例中，处理器被配置成确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线包括：处理器被配置成：确定工程设备的当前作业工况，其中，作业工况包括作业区域；根据作业区域确定倾覆线。
在本发明实施例中，处理器被配置成根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：确定力矩与预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；根据稳定系数确定工程设备的稳定性。
在本发明实施例中，处理器被配置成根据稳定系数确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：在稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定工程设备充分稳定以执行第一控制策略；在稳定系数小于或等于第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中第二预设稳定系数小于第一预设稳定系数；在稳定系数小于或等于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备不稳定以执行第三控制策略。
在本发明实施例中，第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值；第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值。
本发明第三方面提供一种工程设备，包括：至少三个支腿；以及根据上述的用于确定工程设备的稳定性的装置。
本发明第四方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述的用于确定工程设备的稳定性的方法。
通过上述技术方案，确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线，进而获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离，并获取一个或多个支腿的支腿反力，从而根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。上述方案不需要获取全部支腿的受力，只需要获取位于非倾覆线上的支腿的受力，也不需要得到等效重心的具体位置或等效重心与倾覆线之间的距离，即可确定工程设备的稳定性，降低了硬件成本，可以在部分传感器损坏或缺失的情况下继续实现防倾翻功能，大大增强了工程设备的适应能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示意性示出了本发明一实施例中用于确定工程设备的稳定性的方法的流程示意图；
图2示意性示出了本发明一实施例中用于确定工程设备的稳定性的装置的结构框图；
图3示意性示出了本发明另一实施例中用于确定工程设备的稳定性的装置的结构框图；
图4示意性示出了本发明一实施例中关于包括四个支腿的工程设备的稳定性分析示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
对于混凝土泵车、流动式起重机、消防车、高空作业平台等通常带有长臂架、流动作业以及采用支腿支撑保证稳定性的工程设备，现有技术中确定工程设备的稳定性的方法通常需要获取合力作用点或重心位置，因此所有传感器需要准确可靠，系统容错能力差、可靠性较低；需要获取全部支腿反力，同样存在系统可靠性较低的问题；而且，对不同支撑姿态(开度不同)，载荷转差率的阈值难于统一，因为力学阈值不能评价相同的稳定性状态，可能会导致误判或较大偏差。
为解决上述问题，图1示意性示出了本发明一实施例中用于确定工程设备的稳定性的方法的流程示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于确定工程设备的稳定性的方法，工程设备包括至少三个支腿，以该方法应用于处理器为例进行说明，该方法可以包括以下步骤：
步骤S102，确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线。
可以理解，支腿在处于支撑状态时，支腿的脚与地面接触形成支撑点，倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线，可以表示工程设备可能发生倾覆的某一个方向。工程设备的作业工况与倾覆线存在对应关系，也就是说，只要作业工况一确定，工程设备的倾覆线也可以确定下来。
具体地，处理器可以确定工程设备的当前作业工况，从而根据当前作业情况确定倾覆线。进一步地，工程设备的当前作业工况可以由用户手动输入或选择，也可以根据工程设备大多数的作业场景进行事先固定设置。
在一个实施例中，确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线包括：确定工程设备的当前作业工况，其中，作业工况包括作业区域；根据作业区域确定倾覆线。
可以理解，当作业工况中的作业区域确定的时候，该工程设备在当前作业工况下的倾覆线也可以对应确定。
具体地，处理器可以确定工况设备的当前作业工况，其中该作业工况包括作业区域，进一步处理器根据作业工况确定当前作业工况下的倾覆线。例如，以桥梁检修车为例，通常仅向右侧伸出作业平台，故桥梁检修车的作业范围有限且通常固定，从而发生倾翻的倾覆线也有限且通常固定。
步骤S104，获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离。
可以理解，当工程设备包括三个支腿的时候，处理器只需要获取不在倾覆线上的一个支腿的支撑点与倾覆线的距离。当工程设备包括四个或以上的支腿的时候，处理器需要获取不在倾覆线上的多个支腿的支撑点与倾覆线的距离。进一步地，支撑点与倾覆线的距离可以预先固定设置，也可以通过相应的距离检测单元(例如距离传感器)检测得到。
在一些实施例中，工程设备在作业时，支腿必须或只能工作在固定位置，则无需检测支撑点相对位置(也就是支撑点与倾覆线的距离)的距离检测单元，可以事先确定并存储各个支腿的支撑点与各个倾覆线的距离，以便后续需要确定工程设备的稳定性时调取相应数据。
在另一些实施例中，如果工程设备作业时，支腿可以灵活展开到任意开度位置，则需要能检测支撑点相对位置(也就是支撑点与倾覆线的距离)的距离检测单元，例如检测伸缩支腿的拉线传感器、检测摆动支腿的回转编码器或角度传感器，或者分布在支撑点附近的差分GPS定位传感器等。
具体地，处理器可以获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离，也就是非倾覆线上的支腿的支撑点相对于倾覆线的距离。
步骤S106，获取一个或多个支腿的支腿反力。
可以理解，支腿反力为支腿的支腿油缸所承受的压力，也就是支腿的受力，可以通过支腿反力检测单元，例如支腿力传感器检测得到。
具体地，处理器可以获取支腿反力检测单元检测得到的不在倾覆线上的一个或多个支腿的支腿反力。
步骤S108，根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩。
具体地，处理器可以根据支撑点与倾覆线的距离以及支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在一个实施例中，根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，包括：确定不在倾覆线上的支腿的数量为一个；确定距离和支腿反力的乘积值，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
具体地，处理器在确定不在倾覆线上的支腿的数量为一个的情况下，处理器可以确定该支腿与倾覆线的距离以及该支腿的支腿反力，从而将该距离与支腿反力相乘，得到两者的乘积值，也就是该支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在一个实施例中，根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，包括：确定不在倾覆线上的支腿的数量为多个；确定各距离分别与对应的各支腿反力的乘积值，以得到各支腿反力对倾覆线产生的各个力矩；对各个力矩进行求和，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
具体地，处理器在确定不在倾覆线上的支腿的数量为多个的情况下，处理器可以确定各个支腿与倾覆线的距离和各个支腿的支腿反力的乘积值，从而得到各支腿反力对倾覆线产生的各个力矩，对各个力矩进行求和，从而可以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在一个实施例中，当工程设备包括四个支腿的时候，处理器可以确定不在倾覆线上的支腿分别为第一支腿和第二支腿，第一支腿与倾覆线的距离为第一距离，第二支腿与倾覆线的距离为第二距离，第一支腿的支腿反力为第一支腿反力，第二支腿的支腿反力为第二支腿反力；确定第一支腿反力和第二支腿反力对倾覆线产生的力矩可以包括：确定第一距离和第一支腿反力的乘积值，以确定第一力矩；确定第二距离和第二支腿反力的乘积值，以确定第二力矩；确定第一力矩和第二力矩的和，以得到第一支腿反力和第二支腿反力对倾覆线产生的力矩。
步骤S110，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。
可以理解，预设力矩阈值为预先设置的力矩阈值，该值可以由用户根据实际情况设置。
具体地，处理器可以根据力矩和预设力矩阈值来确定工程设备的稳定性情况。
在一个实施例中，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：在力矩大于或者等于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备稳定；在力矩小于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备易倾翻。
具体地，当力矩大于或者等于预设力矩阈值的时候，处理器可以确定工程设备稳定，当力矩小于预设力矩阈值的时候，处理器可以确定工程设备易倾翻。
上述用于确定工程设备的稳定性的方法，通过确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线，进而获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离，并获取一个或多个支腿的支腿反力，从而根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。上述方案不需要获取全部支腿的受力，只需要获取位于非倾覆线上的支腿的受力，也不需要得到等效重心的具体位置或等效重心与倾覆线之间的距离，即可确定工程设备的稳定性，降低了硬件成本，可以在部分传感器损坏或缺失的情况下继续实现防倾翻功能，大大增强了工程设备的适应能力。
在一个实施例中，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：确定力矩与预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；根据稳定系数确定工程设备的稳定性。
可以理解，稳定系数为定量描述工程设备的稳定性的参数，即腿反力对倾覆线产生的力矩与预设力矩阈值的比值。
具体地，处理器可以计算支腿反力对倾覆线产生的力矩与预设力矩阈值的比值，从而得到稳定系数，进而根据稳定系数来确定工程设备的稳定性情况。
在一个实施例中，根据稳定系数确定工程设备的稳定性，包括：在稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定工程设备充分稳定以执行第一控制策略；在稳定系数小于或等于第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中第二预设稳定系数小于第一预设稳定系数；在稳定系数小于或等于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备不稳定以执行第三控制策略。
可以理解，第一预设稳定系数为预先设置的稳定性较大(即充分稳定)的稳定系数值，可以由用户根据实际情况确定。第二预设稳定系数为预先设置的稳定性程度为中等程度(即基本稳定)的稳定系数值，也就是说第二预设稳定系数小于第一预设稳定系数，第二预设稳定系数的具体数值可以由用户根据实际情况确定。第一控制策略、第二控制策略以及第三控制策略分别为不同的控制策略，具体可以由用户根据实际情况确定。
具体地，处理器可以将稳定系数分别与第一预设稳定系数、第二预设稳定系数进行比较，在确定稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，处理器可以确定工程设备此时充分稳定，此时处理器可以执行第一控制策略；在确定稳定系数小于或等于第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，处理器可以确定工程设备此时基本稳定，此时处理器可以执行第二控制策略；在确定稳定系数小于或等于第二预设稳定系数的情况下，处理器可以确定工程设备此时不稳定，也就是易倾翻，此时控制器可以执行第三控制策略。
在一个实施例中，第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值；第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值。
可以理解，不限制动作即自由操作，例如不限制支腿的展开动作或支腿的收拢动作，限制动作则反之。第一预设阈值为预先设置的响应速度阈值，具体可以由用户根据实际情况确定。第二预设阈值为预先设置的小于第一预设阈值的响应速度阈值，具体可以由用户根据实际情况确定。进一步地，响应速度达到第一预设阈值可以称之为完全响应，响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值可以称之为不完全响应。
图2示意性示出了本发明一实施例中用于确定工程设备的稳定性的装置的结构框图。如图2所示，在本发明实施例中，提供了一种用于确定工程设备的稳定性的装置200，工程设备包括至少三个支腿，该装置可以包括：支腿反力检测单元210和处理器220，其中：
支腿反力检测单元210，至少设置于不在倾覆线上的支腿上，用于检测不在倾覆线上的支腿的支腿反力，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线。
可以理解，至少在倾覆线外的支腿上安装支腿反力检测单元210(例如支腿力传感器)，以支腿力传感器进行说明，例如，对以4条支撑腿为支撑的泵车，若考察其对某倾覆线的泵车稳定性，则至少应在非构成倾覆线的支腿上安装有支腿力传感器，即至少应该安装2个支腿力传感器。
处理器220，被配置成：确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线；获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离；获取一个或多个支腿的支腿反力；根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩；根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。
上述用于确定工程设备的稳定性的装置200，通过确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线，进而获取不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离，并通过支腿反力检测单元210获取一个或多个支腿的支腿反力，从而根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩，根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性。上述装置不需要获取全部支腿的受力，只需要获取位于非倾覆线上的支腿的受力，也不需要得到等效重心的具体位置或等效重心与倾覆线之间的距离，即可确定工程设备的稳定性，降低了硬件成本，可以在部分传感器损坏或缺失的情况下继续实现防倾翻功能，大大增强了工程设备的适应能力。
可理解地，用于确认支腿相对位置的检测单元不是必要的，分为两种情况：如果工程设备作业时，支腿必须或只能工作在固定位置，则无需检测支腿姿态的传感器；如果工程设备作业时，支腿可以灵活展开到任意开度位置，则需要能检测支腿姿态或支撑点相对位置的传感器——例如检测伸缩支腿的拉线传感器、检测摆动支腿的回转编码器或角度传感器，或者分布在支撑点附近的差分GPS定位传感器。
对于第二种情况，在一个实施例中，如图3所示，提供了一种用于确定工程设备的稳定性的装置300，在图2所示装置200的基础上，用于确定工程设备的稳定性的装置300可以包括：支腿反力检测单元310、距离检测单元320以及处理器330，其中，距离检测单元320设置于不在倾覆线上的支腿上，用于检测不在倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与倾覆线的距离。
在本发明实施例中，处理器330可以接收支腿反力检测单元310和距离检测单元320的检测信号并进行稳定性计算和控制。
在一个实施例中，处理器被配置成根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩包括：处理器被配置成：确定不在倾覆线上的支腿的数量为一个；确定距离和支腿反力的乘积值，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在一个实施例中，处理器被配置成根据距离和支腿反力确定支腿反力对倾覆线产生的力矩包括：处理器被配置成：确定不在倾覆线上的支腿的数量为多个；确定各距离分别与对应的各支腿反力的乘积值，以得到各支腿反力对倾覆线产生的各个力矩；对各个力矩进行求和，以得到支腿反力对倾覆线产生的力矩。
在一个实施例中，处理器被配置成根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：在力矩大于或者等于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备稳定；在力矩小于预设力矩阈值的情况下，确定工程设备易倾翻。
在一个实施例中，处理器被配置成确定工程设备在当前作业工况下的倾覆线包括：处理器被配置成：确定工程设备的当前作业工况，其中，作业工况包括作业区域；根据作业区域确定倾覆线。
在一个实施例中，处理器被配置成根据力矩和预设力矩阈值确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：确定力矩与预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；根据稳定系数确定工程设备的稳定性。
在一个实施例中，处理器被配置成根据稳定系数确定工程设备的稳定性，包括：处理器被配置成：在稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定工程设备充分稳定以执行第一控制策略；在稳定系数小于或等于第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中第二预设稳定系数小于第一预设稳定系数；在稳定系数小于或等于第二预设稳定系数的情况下，确定工程设备不稳定以执行第三控制策略。
在一个实施例中，第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值，其中第二预设阈值小于第一预设阈值；第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于第一预设阈值。图4示意性示出了本发明一实施例中关于包括四个支腿的工程设备的稳定性分析示意图。如图4所示，P1、P2、P3、P4是工程设备的4个支腿的支撑点，通过相应的传感器可以获取之间的相对位置，L为倾覆线，F2、F4分别为支撑点P2、P4的支腿反力，G所在的圆圈表示等效重心，G表示工程设备的重量，D为工程设备的等效重心与倾覆线的距离，D1、D2分别为支撑点P2、P4分别与倾覆线的距离。
任取倾覆线L进行稳定性研究，总有未清晰可知的等效重心满足以下公式(1)：
G*D＝F2*D1+F4*D2公式(1)
其中，G为工程设备的重量，D为工程设备的等效重心与倾覆线的距离，F2、F4分别为支撑点P2、P4的支腿反力，D1、D2分别为支撑点P2、P4分别与倾覆线的距离。
因此，并不需要知道等效重心的具体位置或等效重心距离倾覆线的距离D，就可以获取系统的稳定性，通过非倾覆线上的支腿距离倾覆线的距离及这些支腿上的支腿反力就可以算出来。事实上，只要等效重心在支撑区域内，P2和P4上的支腿反力F2和F4的和就不可能小于等于0。可以将这些非倾覆线上的支撑点和支撑力确定的力矩称为可用力矩Mk，并为可用力矩设置一个阈值，作为判别稳定性的阈值参数，称之为力矩裕量，满足以下公式(2)：
其中，Mk为可用力矩，Fi为各个非倾覆线上的支腿的支腿反力，Di为各个非倾覆线上的支腿的支撑点与倾覆线的距离，Pi为支撑点，L为倾覆线。
当可用力矩不小于预先指定的力矩裕量阈值M0时，判断工程设备稳定；当可用力矩小于预先指定的力矩裕量阈值M0时，判断工程设备不稳定，有倾翻危险。
可用力矩Mk表征的就是等效重心相对倾覆线的力矩，这个力矩对稳定性裕量的表示是客观的，对于不同的支腿开度，标尺是不变的，是统一的安全裕量指标，即采用力矩裕量作为稳定性判断的阈值，具有统一的稳定性判断尺度，非常适合工程应用。
进一步地，上述实施例体现了对稳定性定性判断，后文将实现对稳定性的定量描述，是对上文应用实施例的扩展)，引入ks即稳定系数定量描述作业稳定性，令：
ks＝Mk/Mn公式(3)
其中Mn是预设力矩阈值，可以是任意的指定力矩值(这里采用不同于M0的符号，表示它们不严格代表同一数值)，Mk为支腿反力对倾覆线产生的力矩，ks为稳定系数。
于是通过测量Mk就可以实时计算ks，它是获取连续的、更加精细的稳定性描述。
在一个实施例中，对ks指标，可以设置多个阈值，可以用ks将“稳定性”状态进行多段的分类，并采取不同的控制。例如，设置两个阈值ks1>ks2，当ks>ks1时，系统判断稳定性为充分稳定，对工程设备采取第一控制策略(如自由操控、完全响应)；当ks1≥ks>ks2时，系统判断稳定性为比较稳定，对工程设备采取第二控制策略(如自由操控、不完全响应)；当ks2≥ks时，系统判断稳定性为不稳定，对工程设备采取第三控制策略(如受限操作、不完全响应)。
由于ks表示的是连续状态量，可以支持更加细化的控制，例如可以将ks设置多个阈值，此处不再赘述。
综上，本发明不需要完整获取全部支腿的受力就可以获取相对倾覆线的稳定性(倾翻风险)，可以在部分传感器损坏或缺失的情况下继续实现防倾翻功能，系统适应能力大大增强。例如，对于桥梁检修车，通常仅向右侧伸出作业平台，完全可以不在右侧支腿设置支腿反力传感器。又例如，在一次具体的施工过程中，作业范围有限，可能发生倾翻的倾覆线也有限(不覆盖全部支腿)，若发现工程设备某不在倾覆线上的一个支腿反力传感器损坏了，则可以将倾覆线上的支腿上安装的未损坏的传感器替换到该非倾覆线上的支腿上安全的原已损坏的传感器位置上，确保当次施工。
本发明实施例提供了一种工程设备，包括：至少三个支腿；以及根据上述实施方式中的用于确定工程设备的稳定性的装置。
本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述实施方式中的用于确定工程设备的稳定性的方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种用于确定工程设备的稳定性的方法，所述工程设备包括至少三个支腿，其特征在于，所述方法包括：
确定所述工程设备在当前作业工况下的倾覆线，其中所述倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线；
获取不在所述倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与所述倾覆线的距离；
获取所述一个或多个支腿的支腿反力；
根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩；
根据所述力矩和预设力矩阈值确定所述工程设备的稳定性；
其中，所述根据所述力矩和预设力矩阈值确定所述工程设备的稳定性，包括：
确定所述力矩与所述预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；
在所述稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备充分稳定以执行第一控制策略，其中，所述第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；
在所述稳定系数小于或等于所述第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中，所述第二预设稳定系数小于所述第一预设稳定系数，所述第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于所述第一预设阈值，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；
在所述稳定系数小于或等于所述第二预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备不稳定以执行第三控制策略，其中，所述第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到所述第二预设阈值且小于所述第一预设阈值；
所述确定所述工程设备在当前作业工况下的倾覆线包括：
确定所述工程设备的当前作业工况，其中，所述作业工况包括作业区域；
根据所述作业区域确定所述倾覆线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩，包括：
确定不在所述倾覆线上的支腿的数量为一个；
确定所述距离和所述支腿反力的乘积值，以得到所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩，包括：
确定不在所述倾覆线上的支腿的数量为多个；
确定各所述距离分别与对应的各所述支腿反力的乘积值，以得到各所述支腿反力对所述倾覆线产生的各个力矩；
对所述各个力矩进行求和，以得到所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩。
4.一种用于确定工程设备的稳定性的装置，所述工程设备包括至少三个支腿，其特征在于，所述装置包括：
支腿反力检测单元，至少设置于不在倾覆线上的支腿上，用于检测不在所述倾覆线上的支腿的支腿反力，其中所述倾覆线为经过相邻的两个支腿的支撑点的直线；
处理器，被配置成：
确定所述工程设备在当前作业工况下的倾覆线；
获取不在所述倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与所述倾覆线的距离；
获取所述一个或多个支腿的支腿反力；
根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩；
根据所述力矩和预设力矩阈值确定所述工程设备的稳定性；
其中，所述处理器被配置成根据所述力矩和预设力矩阈值确定所述工程设备的稳定性，包括：所述处理器被配置成：
确定所述力矩与所述预设力矩阈值的比值，以得到稳定系数；
在所述稳定系数大于第一预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备充分稳定以执行第一控制策略，其中，所述第一控制策略包括不限制动作且响应速度达到第一预设阈值；
在所述稳定系数小于或等于所述第一预设稳定系数且大于第二预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备基本稳定以执行第二控制策略，其中所述第二预设稳定系数小于所述第一预设稳定系数，所述第二控制策略包括不限制动作以及响应速度达到第二预设阈值且小于所述第一预设阈值，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；
在所述稳定系数小于或等于所述第二预设稳定系数的情况下，确定所述工程设备不稳定以执行第三控制策略，其中，所述第三控制策略包括限制动作以及响应速度达到所述第二预设阈值且小于所述第一预设阈值；
所述处理器被配置成确定所述工程设备在当前作业工况下的倾覆线，包括：所述处理器被配置成：
确定所述工程设备的当前作业工况，其中，所述作业工况包括作业区域；
根据所述作业区域确定所述倾覆线。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
距离检测单元，设置于不在所述倾覆线上的支腿上，用于检测不在所述倾覆线上的一个或多个支腿的支撑点与所述倾覆线的距离。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩包括：所述处理器被配置成：
确定不在所述倾覆线上的支腿的数量为一个；
确定所述距离和所述支腿反力的乘积值，以得到所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成根据所述距离和所述支腿反力确定所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩包括：所述处理器被配置成：
确定不在所述倾覆线上的支腿的数量为多个；
确定各所述距离分别与对应的各所述支腿反力的乘积值，以得到各所述支腿反力对所述倾覆线产生的各个力矩；
对所述各个力矩进行求和，以得到所述支腿反力对所述倾覆线产生的力矩。
8.一种工程设备，其特征在于，包括：
至少三个支腿；以及
根据权利要求4至7中任意一项所述的用于确定工程设备的稳定性的装置。
9.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1至3中任意一项所述的用于确定工程设备的稳定性的方法。
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