CN114986560A - 确定臂架姿态的方法和装置及展收臂架的方法和装置 - Google Patents

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黄鑫
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Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种确定臂架姿态的方法和装置及展收臂架的方法和装置，该确定臂架姿态的方法包括基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，相同臂架末端位置为与目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一臂架末端位置和臂架姿态组包括一臂架末端位置和对应的一臂架姿态；以及在预设关系库中存在相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。籍此，实现了以臂架末端位置为控制目标，使得在根据确定的臂架姿态展收臂架时能够满足无人化作业要求。

Description

确定臂架姿态的方法和装置及展收臂架的方法和装置
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种确定臂架姿态的方法和装置及展收臂架的方法和装置。
背景技术
混凝土布料设备如泵车、布料机等，是一种常用的工程机械，用于将混凝土通过臂架上的输送管输送到预定的浇筑点，其臂架长、节数多，需要人工手动操作每节臂架使臂架末端达到预定的浇筑点。
为了减轻人工操作臂架强度，行业内发明了多种自动展收臂架的方法和装置。但是这些方法都是臂架姿态为控制目标，并非以臂架末端位置为控制目标。但在实际混凝土浇筑作业过程中，特别是无人化作业中，臂架末端位置才是控制关键，因为臂架末端位置直接决定浇筑点位置，因此现有的自动展收臂架的方法不能满足泵车无人化作业要求。
此外，现有技术中还提供了臂架自动展收到目标姿态的方法，但没有提供目标姿态的确定方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定臂架姿态的方法和装置及展收臂架的方法和装置，其可解决或至少部分解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于确定工程机械的臂架姿态的方法，该方法包括：基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，所述相同臂架末端位置为与所述目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，所述预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一所述臂架末端位置和臂架姿态组包括一所述臂架末端位置和对应的一臂架姿态；以及在所述预设关系库中存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从所述预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
可选地，所述历史最优臂架姿态筛选原则包括：在位置组数为1的情况下，所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述位置组数为在所述预设关系库中包括所述相同臂架末端位置的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述第一臂架姿态集包括所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态，所述相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的所述臂架姿态；和/或在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的所述相同臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，一所述相同臂架姿态对应的所述姿态组数为包括该相同臂架姿态的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数。
可选地，在所述预设关系库中不存在所述相同臂架末端位置的情况下，该方法还包括：基于所述目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，所述第二臂架姿态集包括多个满足所述目标臂架末端位置的所述臂架姿态；以及基于预设臂架姿态求解目标，从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
可选地，所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短或所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限。
可选地，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量；以及将所确定的总流量中最小的所述总流量对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
可选地，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括：基于流量参数、所述臂架姿态和所述工程机械的当前臂架姿态，确定所述总流量。
可选地，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括基于以下第一公式确定所述总流量：
Figure BDA0003624477520000031
其中，N为所述臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的所述节臂，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的所述总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为所述当前臂架姿态中部件i的角度值。
可选地，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度；以及将所确定的远离夹角限制程度中最大的所述远离夹角限制程度对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
可选地，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括：基于所述臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的节臂；以及基于所述部件集中每一部件的所述夹角值和夹角限制，确定所述远离夹角限制程度，其中，针对一所述部件，所述夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。
可选地，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还基于流量参数。
可选地，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括基于以下第二公式确定所述远离夹角限制程度：
Figure BDA0003624477520000041
其中，N为所述臂架包括的所述节臂的数量；i是所述部件集中所述部件的序号，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的所述最小夹角值；Δθmaxi为部件i的所述最大夹角值。
此外，本发明的另一方面提供一种用于展收臂架的方法，该方法包括：基于上述的用于确定工程机械的臂架姿态的方法确定最优臂架姿态；以及基于最优臂架姿态展收臂架，以使得臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
另外，本发明的另一方面提供一种用于控制布料设备布料的方法，该方法包括：针对至少一个布料位置中的任一所述布料位置，基于所述布料位置，确定目标臂架末端位置；基于上述的用于展收臂架的方法展收所述布料设备的臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达所述布料位置；以及在所述臂架末端位置到达所述布料位置后，控制所述布料设备对所述布料位置进行布料。
相应地，本发明的另一方面还提供一种用于确定工程机械的臂架姿态的装置，该装置包括：相同臂架末端位置判断模块，用于基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，所述相同臂架末端位置为与所述目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，所述预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一所述臂架末端位置和臂架姿态组包括一所述臂架末端位置和对应的一臂架姿态；以及最优臂架姿态确定模块，用于在所述预设关系库中存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从所述预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
可选地，所述历史最优臂架姿态筛选原则包括：在位置组数为1的情况下，所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述位置组数为在所述预设关系库中包括所述相同臂架末端位置的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述第一臂架姿态集包括所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态，所述相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的所述臂架姿态；和/或在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的所述相同臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，一所述相同臂架姿态对应的所述姿态组数为包括该相同臂架姿态的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数。
可选地，该装置还包括：第二臂架姿态集确定模块，用于在所述预设关系库中不存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，所述第二臂架姿态集包括多个满足所述目标臂架末端位置的所述臂架姿态；所述最优臂架姿态确定模块还用于基于预设臂架姿态求解目标，从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，以实现确定所述工程机械的所述臂架姿态。
可选地，所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短或所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限。
可选地，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，所述最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量；以及将所确定的总流量中最小的所述总流量对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
可选地，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括：基于流量参数、所述臂架姿态和所述工程机械的当前臂架姿态，确定所述总流量。
可选地，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括基于以下第一公式确定所述总流量：
Figure BDA0003624477520000071
其中，N为所述臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的所述节臂，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的所述总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为所述当前臂架姿态中部件i的角度值。
可选地，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，所述最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度；以及将所确定的远离夹角限制程度中最大的所述远离夹角限制程度对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
可选地，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括：基于所述臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的节臂；以及基于所述部件集中每一部件的所述夹角值和夹角限制，确定所述远离夹角限制程度，其中，针对一所述部件，所述夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。
可选地，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还基于流量参数。
可选地，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括基于以下第二公式确定所述远离夹角限制程度：
Figure BDA0003624477520000081
其中，N为所述臂架包括的所述节臂的数量；i是所述部件集中所述部件的序号，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的所述最小夹角值；Δθmaxi为部件i的所述最大夹角值。
相应地，本发明的另一方面还提供一种用于展收臂架的装置，该装置包括：展收模块，用于：基于上述的用于确定工程机械的臂架姿态的方法确定最优臂架姿态；以及基于所述最优臂架姿态展收所述臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
相应地，本发明的另一方面还提供一种用于控制布料设备布料的装置，该装置包括：布料模块，用于针对至少一个布料位置中的任一所述布料位置，基于所述布料位置，确定目标臂架末端位置；基于上述的用于展收臂架的方法展收所述布料设备的臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达所述布料位置；以及在所述臂架末端位置到达所述布料位置后，控制所述布料设备对所述布料位置进行布料。
此外，本发明的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括：上述的用于确定工程机械的臂架姿态的装置；或上述的用于展收臂架的装置。
另外，本发明的另一方面还提供一种布料设备，该布料设备包括上述的用于控制布料设备布料的装置。
此外，本发明的另一方面还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，该指令用于使得机器执行上述的方法。
通过上述技术方案，以目标臂架末端位置为基础确定工程机械的臂架姿态，实现了以臂架末端位置为控制目标，使得在根据确定的臂架姿态展收臂架时能够满足无人化作业要求；此外，实现了确定工程机械的臂架姿态，提供了臂架姿态的确定方法。另外，预设关系库是根据工程机械历史使用过程中确定的臂架姿态和臂架末端位置数据建立的，由此，结合预设关系库确定出的臂架姿态是历史验证可以使用的姿态，结合预设关系库确定臂架姿态可以防止出现异常姿态，使得臂架根据确定的臂架姿态进行动作时能够更好的适应作业要求
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是本发明以实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供的回转角度和倾角的示意图；
图3是本发明另一实施例提供的简化臂架的侧视图；
图4是本发明另一实施例提供的简化臂架的侧视图；
图5是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的流程图；
图6是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的逻辑示意图；
图7是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法对应的装置的简图；
图8是本发明另一实施例提供的用于控制布料设备布料的方法的逻辑示意图；以及
图9是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的装置的结构框图。
附图标记说明
1 第一节臂 2 第二节臂
3 第三节臂 4 第四节臂
5 第五节臂 6 第六节臂
7 转台 8 相同臂架末端位置判断模块
9 最优臂架姿态确定模块
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。
本发明实施例的一个方面提供一种用于确定工程机械的臂姿态的方法。可选地，工程机械可以是具备多个节臂的作业机械，比如泵车、布料机、消防车、高空作业车等。
图1是本发明一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下内容。
在步骤S10中，基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，相同臂架末端位置为与目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一臂架末端位置和臂架姿态组包括一臂架末端位置和对应的一臂架姿态。将目标臂架末端位置与预设关系库中每组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架末端位置进行比较以判断两者是否相同，从而判断预设关系库中是否存在与目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，也就是判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置。若至少一组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架末端位置与目标臂架末端位置相同，则说明存在相同臂架末端位置。此外，在判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置时，预设关系库中的被与目标臂架末端位置进行比较的臂架末端位置和臂架姿态组为针对与期望确定臂架姿态的工程机械具有相同的臂架信息的工程机械而建立的数据。其中，具有相同的臂架信息指的是臂架包括的节臂的数量相同且对应的节臂的长度相同。例如，期望确定臂架姿态的工程机械的臂架包括3节节臂，分别是节臂a1、节臂a2和节臂a3；对于与期望确定臂架姿态的工程机械具有相同的臂架信息的工程机械，臂架包括3节节臂，分别是节臂a4、节臂a5和节臂a6，其中，节臂a4与节臂a1对应，节臂a5与节臂a2对应，节臂a6与节臂a3对应，节臂a4的长度与节臂a1的长度相同，节臂a5的长度与节臂a2的长度相同，节臂a6的长度与节臂a3的长度相同。
在步骤S11中，根据判断结果以及预设最优臂架姿态确定策略，确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，根据判断结果以及预设最优臂架姿态确定策略，确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，可以包括以下内容。在预设关系库中存在相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。在本发明实施例中，以目标臂架末端位置为基础确定工程机械的臂架姿态，实现了以臂架末端位置为控制目标，使得在根据确定的臂架姿态展收臂架时能够满足无人化作业要求；此外，实现了确定工程机械的臂架姿态，提供了臂架姿态的确定方法。另外，预设关系库是根据工程机械历史使用过程中确定的臂架姿态和臂架末端位置数据建立的，由此，结合预设关系库确定出的臂架姿态是历史验证可以使用的姿态，结合预设关系库确定臂架姿态可以防止出现异常姿态，使得臂架根据确定的臂架姿态进行动作时能够更好的适应作业要求。此外，在本发明实施例中，预设关系库中存储的数据不是一成不变的，还可以将工程机械在实际作业过程中实时获取到的臂架姿态和臂架末端位置数据添加到预设关系库中，以对预设关系库进行更新。
可选地，在本发明实施例中，可以根据以下内容确定预设关系库。
确定臂架姿态。例如，在工程机械的历史作业过程中实时确定臂架姿态。具体地，可以通过倾角检测模块(例如倾角传感器)检测臂架中每一节臂的倾角，通过回转角度检测模块(例如回转角度检测传感器)检测转台的回转角度，以确定臂架姿态。此外，还可以通过其他方式确定节臂的倾角，例如，针对一节臂，检测该节臂对应的油缸的活塞运动长度(例如，使用拉线、磁致伸缩传感器等)，根据检测到的活塞运动长度计算出倾角。在确定臂架姿态时确定多个臂架姿态，确定的臂架姿态的数量越多，预设关系库中的数据越多，越有利于确定工程机械的臂架姿态。针对每一臂架姿态，确定对应的臂架末端位置。可选地，在本发明实施例中，确定臂架末端位置可以是采用臂架末端位置检测模块检测臂架末端位置，例如，采用全站仪。可选地，在本发明实施例中，还可以是基于臂架姿态确定出臂架末端位置。例如，针对一臂架姿态，根据转台的回转角度和臂架中的每一节臂的倾角以及每一节臂的长度计算臂架末端位置，以确定该臂架姿态对应的臂架末端位置。可选地，在本发明实施例中，可以根据以下公式计算臂架末端位置。如图2所示，以臂架的转台7为坐标原点，计算臂架末端三维坐标P(x,y,z)，N为臂架包括的节臂的数量，θi为部件集中部件i的角度，i是部件集中部件的序号，部件集包括转台7、第一节臂1、第二节臂2、第三节臂3、第四节臂4、第五节臂5和第六节臂6，也就是部件为转台或者节臂，部件的序号为在臂架伸直的情况下对转台和所有节臂按照从转台7至第六节臂6(末节臂)进行排序而得到的，转台7角度是回转角度，节臂的角度是倾角，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别第一节臂1、第二节臂2、第三节臂3、第四节臂4、第五节臂5、第六节臂6的长度。臂架末端三维坐标P(x,y,z)中x、y、z轴的值分别是
Figure BDA0003624477520000131
Figure BDA0003624477520000132
针对确定的每一臂架姿态，确定对应的臂架末端位置，从而建立预设关系库。其中，可以借助图3和图4来理解预设关系库中臂架姿态和臂架末端位置的一一对应关系，其中，图3为简化臂架的侧视图，图4为简化臂架的侧视图。此外，预设关系库可以被预先存储到存储模块中。例如，存储模块可以是本地侧数据记录仪，也可以是云平台。臂架末端三维坐标和臂架姿态被存储在存储模块的数据库汇总，如表1所示。
表1
θ<sub>i</sub>(i＝0..N) P(x,y,z)
可选地，在本发明实施例中，历史最优臂架姿态筛选原则可以包括以下内容。在位置组数为1的情况下，相同臂架末端位置在预设关系库中对应的臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，位置组数为在预设关系库中包括相同臂架末端位置的臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或在位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，第一臂架姿态集包括相同臂架末端位置在预设关系库中对应的臂架姿态，相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的所述臂架姿态；和/或在位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的相同臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，一相同臂架姿态对应的姿态组数为包括该相同臂架姿态的臂架末端位置和臂架姿态组的组数。在位置组数为1的情况下，预设关系库中仅有一组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架末端位置与目标臂架末端位置相同，该组中的臂架姿态即为目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。在位置组数大于或等于2的情况下，预设关系库中有多组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架末端位置与目标臂架末端位置相同，也就是此时目标臂架末端位置可以与预设关系库中的多个臂架姿态相对应，该多个臂架姿态组成第一臂架姿态集，需要从该多个臂架姿态中确定出最优臂架姿态。通过将该多个臂架姿态进行比较，以确定第一臂架姿态集中是否存在相同臂架姿态，其中，相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架姿态。若在第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态，则将对应最大的姿态组数的相同臂架姿态确定为最优臂架姿态。例如，第一臂架姿态集包括两个臂架姿态，且这两个臂架姿态相同，实际为同一臂架姿态，该臂架姿态即为相同臂架姿态，则对应最大的姿态组数的臂架姿态就是该相同臂架姿态，将该相同臂架姿态确定为最优臂架姿态。再例如，第一臂架姿态集中包括的臂架姿态的数量大于2，例如为6，6个臂架姿态分别标记为第一臂架姿态、第二臂架姿态、第三臂架姿态、第四臂架姿态、第五臂架姿态、第六臂架姿态，其中，第一臂架姿态和第三臂架姿态相同，实际为同一臂架姿态，将第一臂架姿态和第三臂架姿态实际对应的该臂架姿态标记为第一相同臂架姿态，第一相同臂架姿态对应的姿态组数为2；第二臂架姿态、第四臂架姿态、第五臂架姿态和第六臂架姿态相同，实际对应同一臂架姿态，将第二臂架姿态、第四臂架姿态、第五臂架姿态和第六臂架姿态实际对应的臂架姿态标记为第二相同臂架姿态，第二相同臂架姿态对应的姿态组数为4；第二相同臂架姿态对应的姿态组数最大，将第二相同臂架姿态确定为最优臂架姿态。若在第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态，基于预设臂架姿态求解目标，从第一臂架姿态集中筛选出最优臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，根据判断结果以及预设最优臂架姿态确定策略，确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，还可以包括以下内容。在预设关系库中不存在相同臂架末端位置的情况下，基于目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，第二臂架姿态集包括多个满足目标臂架末端位置的臂架姿态；以及基于预设臂架姿态求解目标，从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
图5是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的流程图。如图5所述，该方法包括以下内容。
在步骤S50中，基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置。在存在相同臂架末端位置的情况下，执行步骤S51；在不存在相同臂架末端位置的情况下，执行步骤S52。在步骤S51中，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。在步骤S52中，基于目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，第二臂架姿态集包括多个满足目标臂架末端位置的臂架姿态。例如，根据机器运动学求解满足目标臂架末端位置的臂架姿态，以确定第二臂架姿态集。此外，臂架末端指的是臂架的自由端，臂架的自由端指的不与转台连接的一端，臂架末端位置指的是臂架的自由端的位置，如图2所示，臂架的自由端指的是第六节臂6的不与第五节臂5连接的一端；目标臂架末端位置指的是期望臂架末端到达的位置。另外，对转台的回转角度赋值，对臂架中的每一节臂赋值，臂架姿态指的是臂架在将转台的回转角度达到对应的赋值以及臂架中的每一节臂的倾角均达到对应的赋值的情况下呈现的姿态，臂架姿态对应转台的回转角度值及臂架中的节臂的倾角值，也就是臂架姿态包括转台的回转角度值及臂架中的每一节臂的倾角值。可选地，在本发明实施例中，目标臂架末端位置可以根据具体情况而定。例如，在布料设备进行布料时，可以根据布料位置确定目标臂架末端位置。具体地，布料位置一般是一个需要进行布料的区域，在将对一布料位置进行布料时，选择该布料位置的边界上的一点作为目标臂架末端位置，或者其他便于对布料位置进行布料的点作为目标臂架末端位置。在步骤S53中，基于预设臂架姿态求解目标，从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，以实现确定工程机械的臂架姿态，最优臂架姿态就是被确定出的工程机械的臂架姿态。其中，最优臂架姿态为第二臂架姿态集中满足预设臂架姿态求解目标的臂架姿态，确定出最优臂架姿态后，完成了确定工程机械的臂架姿态的过程。此外，预设臂架姿态求解目标指的是期望确定出的臂架姿态满足的目标，预设臂架姿态求解目标可以根据具体情况而定，只要能基于其求解出最优臂架姿态即可。
可选地，预设臂架姿态求解目标可以是工程机械的臂架的动作时间最短，也就是使得基于一臂架姿态展收臂架以实现臂架末端位置到达目标臂架末端位置的时间最短，其中，基于一臂架姿态展收臂架指的是使得转台的回转角度和臂架中的节臂的倾角均达到该臂架姿态中的对应角度值。此外，在臂架作业过程中，由于任一部件对应的油缸的长度有限制，对于一部件对应的油缸，如果油缸的活塞已运动到油缸顶部或底部，则该油缸的运动方向受限，油缸只能往一个方向运动；当油缸没有运动到顶部或底部时，油缸的运动方向不受限，油缸可以向两个方向运动。其中，部件可以为转台或臂架包括的节臂，转台及臂架包括的节臂组成部件集。在确定出臂架姿态后，可能会出现在根据所确定的臂架姿态展收臂架时某一个或多个油缸的运动方向受限使得臂架不能运动的问题，影响臂架的可活动范围和工作效率。因此，可以以臂架的可活动范围为优化求解目标，具体地，预设臂架姿态求解目标还可以是臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限，也就是使得基于一臂架姿态展收臂架时涉及的油缸的运动方向不受限，使得臂架的活动范围灵活。其中，臂架动作涉及的油缸包括转台对应的油缸及臂架包括的每一节臂对应的油缸。臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限，也就是使得基于一臂架姿态展收臂架以实现臂架末端位置到达目标臂架末端位置的过程中，每一部件对应的油缸未到达顶部或底部，每一部件对应的油缸可以有两个运动方向，每一部件的油缸的运动方向不受限。
可选地，在本发明实施例中，在预设臂架姿态求解目标包括工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或者基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出历史最优臂架姿态可以包括以下内容。针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量。将所确定的总流量中最小的总流量对应的臂架姿态确定为最优臂架姿态或历史最优臂架姿态。可选地，可以基于流量参数、臂架姿态和工程机械的当前臂架姿态，确定总流量。其中，流量参数由油缸尺寸、回转马达流量等决定；转台和臂架中的每一节臂具有自己的流量参数，转台的流量参数由回转马达流量决定的参数，每一节臂的流量参数由该节臂对应的油缸的尺寸决定的参数。此外，当前臂架姿态指的是工程机械的臂架当前呈现的臂架姿态。另外，在针对第二臂架姿态集中的一臂架姿态确定总流量时可以是基于转台的流量参数和每一节臂的流量参数确定总流量。
可选地，在本发明实施例中，针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，基于流量参数、该臂架姿态和当前臂架姿态确定总流量可以是基于部件集中每一部件对应的流量参数及每一部件在该臂架姿态和当前臂架姿态中分别对应的角度值的差值来确定总流量。例如，针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量可以包括基于以下第一公式确定总流量：
Figure BDA0003624477520000181
其中，N为臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，部件集包括工程机械的转台和臂架包括的节臂，部件的序号为在臂架伸直的情况下对转台和臂架包括的节臂按照从转台至末节臂进行排序而得到的，末节臂为在臂架伸直的情况下臂架包括的节臂中距离转台最远的节臂；λi为部件i的流量参数；j为第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为当前臂架姿态中部件i的角度值。
可选地，在本发明实施例中，在预设臂架姿态求解目标包括臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出历史最优臂架姿态可以包括以下内容。针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度。部件集中的每一部件对应一夹角，该夹角与对应的夹角限制之间的关系体现了该部件对应的油缸使得该部件的当前夹角达到该夹角的过程中运动方向是否受限，其中，一部件的夹角为该部件与其前一部件之间的夹角。若在臂架伸直的情况下对转台和臂架包括的节臂按照从转台至末节臂进行排序，一部件的前一部件指的是序号比该部件的序号小一个数字的部件，末节臂为在臂架伸直的情况下臂架包括的节臂中距离转台最远的节臂。此外，夹角反映了臂架油缸伸缩状态或回转驱动机构转动状态。另外，若对于一部件，其夹角越靠近夹角限制则对应的油缸的运动方向受限的可能性越大。远离夹角限制程度体现了部件集中的每一部件的夹角远离对应的夹角限制的程度的总和。由此，在以臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限为预设臂架姿态求解目标的时候，针对每一臂架姿态，确定一远离夹角限制程度。将所确定的远离夹角限制程度中最大的远离夹角限制程度对应的臂架姿态确定为最优臂架姿态或历史最优臂架姿态。在所确定的远离夹角限制程度中，最大的远离夹角限制程度对应的臂架姿态使得按照其展收臂架的过程中，每一部件对应的油缸的运动方向不受限的可能性最大，由此，最大的远离夹角限制程度对应的臂架姿态即为目标臂架末端位置的最优臂架姿态。可选地，在本发明实施例中，针对一部件，可以使用最大夹角值和最小夹角值来体现夹角限制。选择最大的远离夹角限制程度对应的臂架姿态为最优臂架姿态，也就是，选择离部件的夹角限制最远的臂架姿态为最佳姿态，减少了臂架动作涉及的油缸的运动方向受限的概率，保障作业过程中臂架的灵活性，使得臂架的活动范围最灵活。此外，根据最大的远离夹角限制程度确定的最优臂架姿态一般对应常见的拱形姿态。
可选地，在本发明实施例中，针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度可以包括以下内容。基于臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，部件集包括工程机械的转台和臂架包括的节臂。例如，在一臂架姿态中，可以使用一部件的角度值减去其前一部件的角度值得到该部件的夹角值。需要说明的是，对于部件的序号为0和1的部件(转台和与转台连接的节臂)而言，对应的夹角值为其对应的角度值，也就是转台的夹角值为回转角度值，与转台连接的节臂的夹角值为该节臂的倾角值；对于序号大于或等于2的部件，对应的夹角值为其对应的角度值减去其前一部件的角度值。例如，对于第二臂架姿态集中的臂架姿态j，(ΔθTi)j＝(θTi)j,i＝0,1；(ΔθTi)j＝(θTi-θTi-1)j,i＝2..N。其中，(ΔθTi)j表示臂架姿态j中部件i的夹角值，(θTi-θTi-1)j表示臂架姿态j中部件i的角度值与部件i-1的角度值的差值，对于i、j和N的定义可以参见上述实施例中的定义。基于部件集中每一部件的夹角值和夹角限制，确定远离夹角限制程度，其中，针对一部件，夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。具体地，对于一臂架姿态，可以基于部件集中每一部件的夹角值与最大夹角值和最小夹角值的差值，确定远离夹角限制程度。
可选地，在本发明实施例中，在确定远离夹角限制程度时还可以考虑流量参数。针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还可以基于流量参数。流量参数代表了不同油缸尺寸的差异，在确定远离夹角限制程度时考虑流量参数可以使得确定的远离夹角限制程度能更加合理，基于远离夹角限制程度确定出的最优臂架姿态更能符合臂架的运动原理，使得本发明实施例提供的技术方案具有更好的效果。
可选地，在本发明实施例中，对于一臂架姿态，可以基于部件集中每一部件的夹角值与最大夹角值和最小夹角值的差值及流量参数，确定远离夹角限制程度，其中，每一部件对应一流量参数。例如，针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度可以包括基于以下第二公式确定远离夹角限制程度：
Figure BDA0003624477520000211
其中，N为臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，部件的序号为在臂架伸直的情况下对转台和臂架包括的节臂按照从转台至末节臂进行排序而得到的，末节臂为在臂架伸直的情况下臂架包括的节臂中距离转台最远的节臂；λi为部件i的流量参数；j为第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的最小夹角值；Δθmaxi为部件i的最大夹角值。
图6是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的逻辑示意图。下面结合图6对本发明实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法进行示例性介绍。其中，与该实施例中提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法对应的装置的简图可以参见图7所示。其中，检测单元检测臂架姿态，如倾角传感器和回转角度检测传感器；计算单元根据检测的转台的回转角度和节臂的倾角以及节臂的长度计算臂架末端位置，并将每组臂架姿态与臂架末端位置发送给存储单元存储，也就是将本发明实施例中所述的预设关系库存在存储单元中，存储单元可以是本地侧数据记录仪，也可以是云平台；确定单元根据目标臂架末端位置，确定目标姿态，也就是最优臂架姿态。此外，还可以是采集多台设备的转台的回转角度和节臂的倾角以及臂架末端位置，建立臂架姿态和臂架末端位置的对应关系，将所建立的每组臂架姿态与臂架末端位置发送给存储单元存储。此外，在该实施例中，以工程机械为布料设备为例进行介绍，布料设备对布料区域进行布料，具体地，主要包括以下内容：1)根据针对布料设备的已有臂架末端位置和臂架姿态的对应关系，选择匹配臂架姿态，保证选择的臂架姿态是该布料设备经常使用的臂架姿态，可以防止异常臂架姿态出现，且能更好自动适应布料需求；2)对于没有在针对布料设备已建立的对应关系中出现的目标臂架末端位置，以臂架动作时间最短或者臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限为优化求解目标，保障臂架作业效率。
在步骤S601中，根据布料位置生成目标臂架末端位置。具体地，布料位置一般是一个需要进行布料的区域，在将对一布料位置进行布料时，选择该布料位置的边界上的一点作为目标臂架末端位置，或者其他便于对布料位置进行布料的点作为目标臂架末端位置，可以根据具体情况而定。在步骤S602中，根据目标臂架末端位置，对存储单元已有臂架末端位置进行检索。在步骤S603中，判断存储单元中是否存在相同臂架末端位置。若不存在，则执行步骤S604；若存在则执行步骤S606。在步骤S604中，根据目标臂架末端位置，通过机器运动学求解满足目标臂架末端位置要求的第二臂架姿态集。在步骤S605中，选取使得臂架的动作时间最短的臂架姿态为目标臂架姿态，其中，目标臂架姿态即为本发明实施例中所述的最优臂架姿态，具体地，可以参照上述实施例中所述的方法确定目标臂架姿态。在步骤S606中，判断存储单元中是否存在2组及以上包括相同臂架末端位置的臂架末端位置和臂架姿态组，也就是判断存储单元中位置组数是否大于或等于2。若不存在，执行步骤S607；若存在，执行步骤S608。在步骤S607中，说明在存储单元中只有一组包括相同臂架末端位置的臂架末端位置和臂架姿态组，将该组中相同臂架末端位置对应的臂架姿态选择为目标臂架姿态，目标姿态确定结束。在步骤S608中，说明在存储单元中存在多组包括相同臂架末端位置的臂架末端位置和臂架姿态组，即该目标臂架末端位置在以往使用作业中多次出现，再判断第一臂架姿态集中是否存在相同臂架姿态，其中，第一臂架姿态集包括相同臂架末端位置在预设关系库中对应的臂架姿态，相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态中的臂架姿态。若存在则执行步骤S609；若不存在则执行S605。在步骤S609中，将对应最大的姿态组数的相同臂架姿态确定为目标臂架姿态，其中，一相同臂架姿态对应的姿态组数为包括该相同臂架姿态的臂架末端位置和臂架姿态组的组数，也就是，选取第一臂架姿态集中出现次数最多的臂架姿态为目标臂架姿态，因为说明该臂架姿态实际使用较多，目标姿态确定结束。需要说明的是，当从执行完步骤S604再执行步骤S605时，为从第二臂架姿态集中选取使得臂架的动作时间最短的臂架姿态为目标臂架姿态；当从执行完步骤S608再执行步骤S605时，为从第一臂架姿态集中选取使得臂架的动作时间最短的臂架姿态为目标臂架姿态。此外，在本发明实施例中，在步骤S605中，可以将选取使得臂架的动作时间最短的臂架姿态为目标臂架姿态替换为选取使得臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的臂架姿态为目标臂架姿态，具体地，可以参照上述实施例中所述的方法。
本发明实施例提供了确定臂架作业姿态的一种方法，可以根据目标臂架末端位置确定最适合的臂架姿态，从而将臂架末端控制转换为臂架姿态控制，实现自动展收臂架到预期布料位置。在实际布料混凝土的过程中，很多作业场景需要保证臂架末端到目标布料位置，但是同一臂架末端位置，可以有多种臂架姿态满足，如何在多种臂架姿态中选择最适合的姿态现有技术没有解决。本发明实施例提供的技术方案包括如何从多个臂架姿态中筛选出最适合的臂架姿态。
此外，本发明实施例的另一方面提供一种用于展收臂架的方法。其中，该方法包括以下内容。基于上述实施例中所述的用于确定工程机械的臂架姿态的方法确定最优臂架姿态；以及基于最优臂架姿态展收臂架，以使得臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
另外，本发明实施例的另一方面还提供一种用于控制布料设备布料的方法。其中，该方法包括以下内容。针对至少一个布料位置中的任一所述布料位置，确定布料设备的臂架的目标臂架末端位置。根据施工任务确定布料区域，布料区域包括至少一个需要布料设备进行布料的布料位置，根据布料位置可以生成布料轨迹。在布料区域包括的布料位置中，可以针对部分布料位置采用本发明实施例提供的用于控制布料设备布料的方法，控制臂架末端位置到达布料位置以进行布料；而针对布料区域内的其他布料位置，可以根据布料轨迹控制臂架末端位置到达布料位置以进行布料。此外，还可以是针对布料区域中的所有布料位置均采用本发明实施例提供的用于控制布料设备布料的方法，控制臂架末端位置到达布料位置以对布料位置进行布料。基于上述实施例中所述的用于展收臂架的方法展布料设备的臂架，以使得臂架的臂架末端位置到达布料位置；以及在臂架末端位置到达布料位置后，控制布料设备对布料位置进行布料。可选地，布料设备可以是泵车、布料机等。
图8是本发明另一实施例提供的用于控制布料设备布料的方法的逻辑示意图。其中，布料设备是泵车。此外，在布料区域中确定第一个布料位置，基于本发明实施例提供的用于控制布料设备布料的方法将第一个布料位置转换为目标臂架末端位置，自动展收臂架到第一个布料位置，再从第一个布料位置开始沿布料轨迹进行自动布料。
如图8所示，首先判断是否是自动布料模式。在不是自动布料模式的情况下，进行手动布料。在是自动布料模式的情况下，根据施工任务确定布料区域，生成自动布料路径，也就是确定布料轨迹，确定布料区域中的第一个布料位置。根据第一个布料位置，确定目标臂架末端位置，根据本发明实施例提供用于展收臂架的方法，控制臂架展收使得泵车的臂架末端位置到达目标臂架末端位置，以使得臂架的臂架末端位置到达第一个布料位置。在臂架末端位置到达第一个布料位置后，控制泵车对第一个布料位置进行布料。从第一个布料位置开始沿布料轨迹转移到其他的布料位置，进行自动布料。在泵车进行手动布料和自动布料的过程中，实时确定泵车的臂架姿态和臂架末端位置，并将其进行存储，存储臂架姿态和臂架末端位置的数据库在常规手动布料和自动布料中更新。
通过本发明实施例提供的技术方案，根据目标布料位置确定目标臂架末端位置，再基于布料设备使用习惯和优选策略确定最合适的臂架姿态，将控制臂架末端位置转换为确定目标臂架姿态，实现自动展收臂架使得臂架末端位置到达预期布料位置，将自动展收臂架技术和自动布料技术串联起来，实现了整个臂架自动布料作业。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供用于确定工程机械的臂架姿态的装置。
图9是本发明另一实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的装置的结构框图。如图9所示，该装置包括相同臂架末端位置判断模块8和最优臂架姿态确定模块9。其中，相同臂架末端位置判断模块8用于基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，相同臂架末端位置为与目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一臂架末端位置和臂架姿态组包括一臂架末端位置和对应的一臂架姿态；最优臂架姿态确定模块9用于在预设关系库中存在相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，历史最优臂架姿态筛选原则包括：在位置组数为1的情况下，相同臂架末端位置在预设关系库中对应的臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，位置组数为在预设关系库中包括相同臂架末端位置的臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或在位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，第一臂架姿态集包括相同臂架末端位置在预设关系库中对应的臂架姿态，相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的臂架姿态；和/或在位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的相同臂架姿态为历史最优臂架姿态，其中，一相同臂架姿态对应的姿态组数为包括该相同臂架姿态的臂架末端位置和臂架姿态组的组数。
可选地，在本发明实施例中，该装置还包括：第二臂架姿态集确定模块，用于在预设关系库中不存在相同臂架末端位置的情况下，基于目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，第二臂架姿态集包括多个满足目标臂架末端位置的臂架姿态；最优臂架姿态确定模块还用于基于预设臂架姿态求解目标，从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，以实现确定工程机械的臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，预设臂架姿态求解目标包括工程机械的臂架的动作时间最短或臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限。
可选地，在本发明实施例中，在预设臂架姿态求解目标包括工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出历史最优臂架姿态包括：针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量；以及将所确定的总流量中最小的总流量对应的臂架姿态确定为最优臂架姿态或历史最优臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，最优臂架姿态确定模块针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括：基于流量参数、臂架姿态和工程机械的当前臂架姿态，确定总流量。
可选地，在本发明实施例中，最优臂架姿态确定模块针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括基于以下第一公式确定总流量：
Figure BDA0003624477520000271
其中，N为臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，部件集包括工程机械的转台和臂架包括的节臂，部件的序号为在臂架伸直的情况下对转台和臂架包括的节臂按照从转台至末节臂进行排序而得到的，末节臂为在臂架伸直的情况下臂架包括的节臂中距离转台最远的节臂；λi为部件i的流量参数；j为第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为当前臂架姿态中部件i的角度值。
可选地，在本发明实施例中，在预设臂架姿态求解目标包括臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从第二臂架姿态集中筛选出与目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于预设臂架姿态求解目标从第一臂架姿态集中筛选出历史最优臂架姿态包括：针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度；以及将所确定的远离夹角限制程度中最大的远离夹角限制程度对应的臂架姿态确定为最优臂架姿态或历史最优臂架姿态。
可选地，在本发明实施例中，最优臂架姿态确定模块针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括：基于臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，部件集包括工程机械的转台和臂架包括的节臂；以及基于部件集中每一部件的夹角值和夹角限制，确定远离夹角限制程度，其中，针对一部件，夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。
可选地，在本发明实施例中，最优臂架姿态确定模块针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还基于流量参数。
可选地，在本发明实施例中，最优臂架姿态确定模块针对第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的任一臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括基于以下第二公式确定远离夹角限制程度：
Figure BDA0003624477520000281
其中，N为臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，部件的序号为在臂架伸直的情况下对转台和臂架包括的节臂按照从转台至末节臂进行排序而得到的，末节臂为在臂架伸直的情况下臂架包括的节臂中距离转台最远的节臂；λi为部件i的流量参数；j为第二臂架姿态集或第一臂架姿态集中的臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的最小夹角值；Δθmaxi为部件i的最大夹角值。
本发明实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于确定工程机械的臂架姿态的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种用于展收臂架的装置，该装置包括：展收模块，用于：基于上述实施例中所述的用于确定工程机械的臂架姿态的方法确定最优臂架姿态；以及基于最优臂架姿态展收臂架，以使得臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种用于控制布料设备布料的装置，该装置包括：布料模块，用于针对至少一个布料位置中的任一布料位置，基于布料位置，确定目标臂架末端位置；基于上述实施例中所述的用于展收臂架的方法展收布料设备的臂架，以使得臂架的臂架末端位置到达布料位置；以及在臂架末端位置到达布料位置后，控制布料设备对布料位置进行布料。
本发明实施例提供的用于控制布料设备布料的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于控制布料设备布料的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括：上述实施例中所述的用于确定工程机械的臂架姿态的装置；或上述实施例中所述的用于展收臂架的装置。
另外，本发明实施例的另一方面还提供一种布料设备，该布料设备包括上述实施例中所述的用于控制布料设备布料的装置。
此外，本发明实施例的另一方面还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，该指令用于使得机器执行上述实施例中所述的方法。
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 (29)

1.一种用于确定工程机械的臂架姿态的方法，其特征在于，该方法包括：
基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，所述相同臂架末端位置为与所述目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，所述预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一所述臂架末端位置和臂架姿态组包括一所述臂架末端位置和对应的一臂架姿态；以及
在所述预设关系库中存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从所述预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述历史最优臂架姿态筛选原则包括：
在位置组数为1的情况下，所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述位置组数为在所述预设关系库中包括所述相同臂架末端位置的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或
在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述第一臂架姿态集包括所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态，所述相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的所述臂架姿态；和/或
在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的所述相同臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，一所述相同臂架姿态对应的所述姿态组数为包括该相同臂架姿态的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述预设关系库中不存在所述相同臂架末端位置的情况下，该方法还包括：
基于所述目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，所述第二臂架姿态集包括多个满足所述目标臂架末端位置的所述臂架姿态；以及
基于预设臂架姿态求解目标，从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短或所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：
针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量；以及
将所确定的总流量中最小的所述总流量对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括：
基于流量参数、所述臂架姿态和所述工程机械的当前臂架姿态，确定所述总流量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括基于以下第一公式确定所述总流量：
Figure FDA0003624477510000031
其中，N为所述臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的所述节臂，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的所述总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为所述当前臂架姿态中部件i的角度值。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：
针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度；以及
将所确定的远离夹角限制程度中最大的所述远离夹角限制程度对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括：
基于所述臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的节臂；以及
基于所述部件集中每一部件的所述夹角值和夹角限制，确定所述远离夹角限制程度，其中，针对一所述部件，所述夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还基于流量参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括基于以下第二公式确定所述远离夹角限制程度：
Figure FDA0003624477510000041
其中，N为所述臂架包括的所述节臂的数量；i是所述部件集中所述部件的序号，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的所述最小夹角值；Δθmaxi为部件i的所述最大夹角值。
12.一种用于展收臂架的方法，其特征在于，该方法包括：
基于权利要求1-11中任一项所述的方法确定最优臂架姿态；以及
基于所述最优臂架姿态展收所述臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
13.一种用于控制布料设备布料的方法，其特征在于，该方法包括：
针对至少一个布料位置中的任一所述布料位置，
基于所述布料位置，确定目标臂架末端位置；
基于权利要求12所述的方法展收所述布料设备的臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达所述布料位置；以及
在所述臂架末端位置到达所述布料位置后，控制所述布料设备对所述布料位置进行布料。
14.一种用于确定工程机械的臂架姿态的装置，其特征在于，该装置包括：
相同臂架末端位置判断模块，用于基于目标臂架末端位置，判断预设关系库中是否存在相同臂架末端位置，其中，所述相同臂架末端位置为与所述目标臂架末端位置相同的臂架末端位置，所述预设关系库包括多组臂架末端位置和臂架姿态组，一所述臂架末端位置和臂架姿态组包括一所述臂架末端位置和对应的一臂架姿态；以及
最优臂架姿态确定模块，用于在所述预设关系库中存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于历史最优臂架姿态筛选原则，从所述预设关系库中筛选出历史最优臂架姿态，以确定与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述历史最优臂架姿态筛选原则包括：
在位置组数为1的情况下，所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述位置组数为在所述预设关系库中包括所述相同臂架末端位置的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数；和/或
在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中不存在相同臂架姿态的情况下，基于预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出的臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，所述第一臂架姿态集包括所述相同臂架末端位置在所述预设关系库中对应的所述臂架姿态，所述相同臂架姿态为存在于至少两组臂架末端位置和臂架姿态组中的所述臂架姿态；和/或
在所述位置组数大于或等于2且第一臂架姿态集中存在相同臂架姿态的情况下，对应最大的姿态组数的所述相同臂架姿态为所述历史最优臂架姿态，其中，一所述相同臂架姿态对应的所述姿态组数为包括该相同臂架姿态的所述臂架末端位置和臂架姿态组的组数。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
第二臂架姿态集确定模块，用于在所述预设关系库中不存在所述相同臂架末端位置的情况下，基于目标臂架末端位置，确定第二臂架姿态集，其中，所述第二臂架姿态集包括多个满足所述目标臂架末端位置的所述臂架姿态；
所述最优臂架姿态确定模块还用于基于预设臂架姿态求解目标，从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态，以实现确定所述工程机械的所述臂架姿态。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短或所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述工程机械的臂架的动作时间最短的情况下，所述最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：
针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量；以及
将所确定的总流量中最小的所述总流量对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括：
基于流量参数、所述臂架姿态和所述工程机械的当前臂架姿态，确定所述总流量。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的总流量包括基于以下第一公式确定所述总流量：
Figure FDA0003624477510000081
其中，N为所述臂架包括的节臂的数量；i是部件集中部件的序号，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的所述节臂，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Mj为臂架姿态j对应的所述总流量；(θTi)j为臂架姿态j中部件i的角度值；θCi为所述当前臂架姿态中部件i的角度值。
21.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，在所述预设臂架姿态求解目标包括所述臂架动作涉及的油缸的运动方向不受限的情况下，所述最优臂架姿态确定模块基于预设臂架姿态求解目标从所述第二臂架姿态集中筛选出与所述目标臂架末端位置对应的最优臂架姿态或基于所述预设臂架姿态求解目标从所述第一臂架姿态集中筛选出所述历史最优臂架姿态包括：
针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度；以及
将所确定的远离夹角限制程度中最大的所述远离夹角限制程度对应的所述臂架姿态确定为所述最优臂架姿态或所述历史最优臂架姿态。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括：
基于所述臂架姿态，确定部件集中每一部件的夹角值，其中，所述部件集包括所述工程机械的转台和所述臂架包括的节臂；以及
基于所述部件集中每一部件的所述夹角值和夹角限制，确定所述远离夹角限制程度，其中，针对一所述部件，所述夹角限制包括最大夹角值和最小夹角值。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度还基于流量参数。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述最优臂架姿态确定模块针对所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的任一所述臂架姿态，确定该臂架姿态对应的远离夹角限制程度包括基于以下第二公式确定所述远离夹角限制程度：
Figure FDA0003624477510000091
其中，N为所述臂架包括的所述节臂的数量；i是所述部件集中所述部件的序号，所述部件的序号为在所述臂架伸直的情况下对所述转台和所述臂架包括的所述节臂按照从所述转台至末节臂进行排序而得到的，所述末节臂为在所述臂架伸直的情况下所述臂架包括的所述节臂中距离所述转台最远的所述节臂；λi为部件i的所述流量参数；j为所述第二臂架姿态集或所述第一臂架姿态集中的所述臂架姿态的序号；Qj为臂架姿态j对应的远离夹角限制程度；(ΔθTi)j为臂架姿态j中部件i的夹角值；Δθmini为部件i的所述最小夹角值；Δθmaxi为部件i的所述最大夹角值。
25.一种用于展收臂架的装置，其特征在于，该装置包括：
展收模块，用于：
基于权利要求1-11中任一项所述的方法确定最优臂架姿态；以及
基于所述最优臂架姿态展收所述臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达目标臂架末端位置。
26.一种用于控制布料设备布料的装置，其特征在于，该装置包括：
布料模块，用于针对至少一个布料位置中的任一所述布料位置，
基于所述布料位置，确定目标臂架末端位置；
基于权利要求12所述的方法展收所述布料设备的臂架，以使得所述臂架的臂架末端位置到达所述布料位置；以及
在所述臂架末端位置到达所述布料位置后，控制所述布料设备对所述布料位置进行布料。
27.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括：
权利要求14-24中任一项所述的装置；或
权利要求25所述的装置。
28.一种布料设备，其特征在于，该布料设备包括权利要求26所述的装置。
29.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-13中任一项所述的方法。
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