CN115167387A - 臂架控制方法、装置及作业机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动控制领域，提供一种臂架控制方法、装置及作业机械，方法包括：接收对臂架的运动操控指令；基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。通过运动操控指令确定臂架中各臂节的实时目标姿态数据，进而基于各个臂节的实时目标姿态数据按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作，从而可以根据接收到的对臂架的运动操控指令，自动控制臂架中相应的臂节动作，由于整个控制过程中无需单独手动控制各个臂节，控制过程更加便捷和高效，解决了现有臂架控制方式控制过程繁琐且控制效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种臂架控制方法、装置及作业机械。
背景技术
目前，带有臂架的作业机械能够通过对臂架的控制带动臂架末端的工作台达到指定位置，从而在指定位置进行作业。
然而，在对臂架进行控制的过程中，需要分别控制臂架中的相应臂节动作，以完成整个臂架控制任务。
现有的臂架控制方式存在控制过程繁琐且控制效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种臂架控制方法、装置及作业机械，用以解决现有技术中臂架控制方式控制过程繁琐且控制效率低的缺陷，实现对臂架的便捷和高效控制。
第一方面，本发明提供一种臂架控制方法，该方法包括：
接收对臂架的运动操控指令；
基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作。
根据本发明提供的臂架控制方法，所述基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据，包括：
基于所述运动操控指令，确定所述臂架末端的实时行进量；
基于所述实时行进量，确定臂架的实时位置坐标；
基于所述臂架的实时位置坐标，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据。
根据本发明提供的臂架控制方法，所述基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作，包括：
按照所述预设执行次序依次判断所述臂架中各个所述臂节的实时目标姿态数据是否满足预设的输出条件；
基于满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据；
基于所述控制数据控制所述臂架中至少一个臂节动作。
根据本发明提供的臂架控制方法，所述基于满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据，包括：
对满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据进行校正，将校正后的所述实时目标姿态数据作为控制数据。
根据本发明提供的臂架控制方法，在基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作之后，还包括：
获取所述臂架的姿态数据以及姿态限值；
若所述姿态数据与所述姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制所述臂架减速动作。
根据本发明提供的臂架控制方法，所述若所述姿态数据与所述姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制所述臂架减速动作，包括：
若所述姿态数据中臂架的展收角度与所述姿态限值中角度限值之间的差值达到第一角度差值阈值，和/或所述姿态数据中臂架的伸出长度与所述姿态限值中长度限值之间的差值达到第一长度差值阈值，则控制所述臂架减速动作。
根据本发明提供的臂架控制方法，在基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作之后，还包括：
获取所述臂架动作过程中的障碍物信息；
若基于所述障碍物信息判定所述臂架动作过程中存在障碍物，则确定所述臂架与所述障碍物之间的距离；
基于所述臂架与所述障碍物之间的距离，控制所述臂架动作。
根据本发明提供的臂架控制方法，所述基于所述臂架与所述障碍物之间的距离，控制所述臂架动作，包括：
若所述臂架与所述障碍物之间的距离达到第一距离阈值，则控制所述臂架减速动作；
若所述臂架与所述障碍物之间的距离达到第二距离阈值，则控制所述臂架停止动作。
第二方面，本发明还提供一种臂架控制装置，该装置包括：
接收模块，用于接收对臂架的运动操控指令；
第一处理模块，用于基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
第二处理模块，用于基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作。
第三方面，本发明还提供一种作业机械，所述作业机械使用上述任一种所述的臂架控制方法或者包括上述臂架控制装置。
本发明提供的臂架控制方法、装置及作业机械，通过运动操控指令确定臂架中各臂节的实时目标姿态数据，进而基于各个臂节的实时目标姿态数据按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作，从而可以根据接收到的对臂架的运动操控指令，自动控制臂架中相应的臂节动作，由于整个控制过程中无需单独手动控制各个臂节，控制过程更加便捷和高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的臂架控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中臂架控制过程中涉及的硬件结构示意图；
图3是本发明实施例中基于垂直运动信号的控制流程示意图；
图4是本发明实施例中基于水平运动信号的控制流程示意图；
图5是本发明实施例中基于控制器实现的臂架控制原理示意图；
图6是本发明提供的臂架控制装置的结构示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图6描述本发明实施例提供的臂架控制方法、臂架控制装置以及作业机械。
图1示出了本发明实施例提供的臂架控制方法，该方法包括：
步骤101：接收对臂架的运动操控指令；
可以理解的是，本实施例中运动操控指令本质为对臂架指定作业部位移动方向的控制指令，比如对工作斗、水炮等作业部位垂直向上、垂直向下或者水平运动的控制指令，具体地，本实施例中运动操控指令可以是垂直向上运动指令、垂直向下运动指令、水平向前运动指令以及水平向后运动指令等操控指令，上述运动操控指令可以通过相应的操控键进行一键式触发，比如按下垂直向上运动指令对应的操控按键发出垂直向上运动指令，臂架将按照预设的自动控制逻辑动作，根据作业部位的运动位置，多个臂节相互配合，复合运动，松开操控按键，臂架停止动作。
步骤102：基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
本实施例中各个臂节的实时目标姿态数据，可以包括臂节的实时目标展收角度和实时目标伸出长度，实时目标姿态数据具体可以理解为控制过程中臂架末端行进单位行进量，各臂节对应的展收角度和伸出长度等姿态数据，由于控制过程中臂架末端是按照单位行进量逐步动作的，因此本实施例中引入实时这个概念，以说明臂架控制过程中相关数据的逐步变化规则。
步骤103：基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。
在实际应用过程中可以按照预设的执行次序逐个判断各臂节的实时目标姿态数据是否满足输出条件，进而根据满足输出条件的臂节的实时目标姿态数据控制相应的臂节动作，从而可以根据运动操控指令自动控制一个或多个臂节动作，控制过程更加便捷和高效。
在示例性实施例中，基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据，具体可以包括：
基于运动操控指令，确定臂架末端的实时行进量；
基于实时行进量，确定臂架的实时位置坐标；
基于臂架的实时位置坐标，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据。
上述提到的实时行进量可以是臂架在运动操控指令对应的方向上行进单位行进量后的位置，基于实时行进量可以确定臂架末端的位置坐标，即臂架的实时位置坐标。
在获得臂架的实时位置坐标后，通过逆运算的方式可以进一步确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据，之后按照预设执行次序控制相应臂节动作，本实施例中预设执行次序指的是每个臂节的动作顺序。
在实际应用过程中，确定臂架末端的实时行进量之后，还可以判断当前确定的实时行进量是否在安全范围内，如果当前确定的实时行进量在安全范围内，再进一步基于实时行进量，确定臂架的实时位置坐标。
进一步地，基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作，具体可以包括：
按照预设的执行次序依次判断臂架中各个臂节的实时目标姿态数据是否满足预设的输出条件；
基于满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据；
基于控制数据控制臂架中至少一个臂节动作。
本实施例中可以按照预设的执行次序依次判断臂架中各个臂节的实时目标姿态数据是否在安全范围内且无倾翻无干涉，如果该臂节的实时目标姿态数据在安全范围内且无倾翻无干涉，则可以判定满足输出条件，当然，也可以根据实际应用场景和应用需求设定相应的输出判定条件，在此不做过多赘述。
进一步地，基于满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据，具体可以包括：
对满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据进行校正，将校正后的实时目标姿态数据作为控制数据。
可以理解的是，本实施例中控制数据主要指的是控制器控制相应臂节动作所直接依据的数据。
为了保证控制精度，可以将满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据进行校正，比如进行变形校正，通过将实时目标姿态数据与预设的变形校正系数相乘，即可实现对实时目标姿态数据的校正，从而可以降低臂架变形对臂架控制过程的影响程度。
在控制过程中，除了将上述控制数据输入控制器进行处理，还可以通过相关的传感器对臂架动作过程中的姿态数据进行检测，通过传感器检测到的臂架的姿态数据也同步输入至控制器进行处理，进而通过控制器控制臂架上相应臂节动作至目标位置。
在示例性实施例中，在基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作之后，还可以包括：
获取臂架的姿态数据以及姿态限值；
若姿态数据与姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制臂架减速动作。
在本实施例中，臂架的姿态数据可以包括臂架的展收角度(即变幅角度)和臂架的伸出长度。
本实施例中姿态限值指的是姿态数据的上限值，比如可以是臂架展收角度的角度上限值，即角度最大值，也可以是臂架伸出长度的长度上限值，即长度最大值，超过上述上限值后臂架存在超幅而引发的安全隐患。
为了确定姿态数据将要达到姿态限值，本实施例将姿态数据与姿态限值之间的差值与第一预设差值阈值进行比较，在姿态数据与姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值时，说明姿态数据将要达到姿态阈值，以当前的运动速度为第一运动速度进行说明，此时控制臂架以低于第一运动速度的第二运动速度动作，以在姿态数据达到姿态限值前使臂架提前减速缓冲，从而可以降低超幅的风险。
在示例性实施例中，获取臂架的姿态数据，具体可以包括：
获取臂架的实测姿态数据；
将实测姿态数据与预设的第一校正系数相乘，得到修正后的实测姿态数据；
将修正后的实测姿态数据作为臂架的姿态数据。
本实施例中臂架的实测姿态数据可以包括实际测量得到的臂架的伸出长度以及臂架的展收角度，参见附图2，臂架的伸出长度可以通过臂架拉线传感器201检测得到，臂架的展收角度可以通过臂架倾角传感器202检测得到。
在获得实测姿态数据以后，为了提高后续用于控制过程的数据精度，本实施例通过校正系数对实测姿态数据进行修正，比如考虑到臂架变形对控制数据精度的影响，此时单纯的基于传感器实测的数据由于未考虑臂架变形影响，依然存在超幅的风险，因此第一校正系数可以是变形标定系数，通过臂架的理论数据与存在变形的实测数据确定变形标定系数，后续对传感器实测的数据利用变形标定系数进行标定，可以提高控制过程的控制精度。
进一步地，将实测姿态数据与预设的第一校正系数相乘，得到修正后的实测姿态数据，具体可以包括：
将实测姿态数据中臂架的展收角度与第一校正系数中展收角度校正系数相乘，得到修正后的展收角度；
将实测姿态数据中臂架的伸出长度与第一校正系数中伸出长度校正系数相乘，得到修正后的伸出长度；
将修正后的展收角度和修正后的伸出长度作为修正后的实测姿态数据。
考虑到实测姿态数据可以包括臂架的展收角度和臂架的伸出长度，本实施例可以对实际测量得到的臂架的展收角度和臂架的伸出长度分别进行修正，无论是展收角度校正系数还是伸出长度校正系数，均与臂架末端工作斗的载重相关，以展收角度为例，可以每隔预设展收角度值确定不同工作斗载重下的展收角度校正系数，比如预设展收角度值可以是5度，每隔5度确定不同工作斗载重下的展收角度校正系数。
在实际应用过程中，上述实测姿态数据的修正过程也可以在智能传感器内部实现，比如电子角度传感器可以直接将采集的臂架的展收角度通过展收角度校正系数进行修正，从而输出给控制器修正后的展收角度。
在示例性实施例中，获取姿态限值，具体可以包括：
获取带动臂架旋转的转动机构的角度数据；
确定转动机构的角度数据对应的姿态理论限值；
将姿态理论限值与预设的第二校正系数相乘，得到修正后的姿态理论限值；
将修正后的姿态理论限值作为姿态限值。
考虑到转动机构在不同旋转角度下对应的姿态理论限值不同，本实施例可以提前确定转动机构在各个旋转角度下对应的姿态理论限值，进而在确定当前转动机构的角度数据后，可以进一步确定当前状态下的姿态理论限值，具体可以是臂架的展收角度理论限值以及伸出长度理论限值。
本实施例中带动臂架旋转的转动机构的角度数据可以通过安装在转动机构上的旋转编码器207检测得到，本实施例中转动机构可以是作业机械上的转台，转动机构的角度数据即是转台的旋转角度，运动操控指令可以通过操作手柄203上的相关操控键触发。
考虑实际应用过程中，考虑到姿态理论限值也可能因实际误差影响控制过程的可靠性，比如可能存在臂架变形的状况，因此，本实施例引入第二校正系数，通过第二校正系数对臂架的姿态理论限值进行动态修正，以保证臂架控制过程中的安全性。
本实施例中第二校正系数可以与第一校正系数相同，也可以基于理论姿态限值与臂架姿态数据的取值范围重新确定。
以臂架中第一臂节的展收角度为例，当第一臂节的展收角度≥80°时，第二校正系数中第一臂节对应的展收角度校正系数为0.871，此时第一臂节的展收角度限值等于第一臂节的理论展收角度限值乘以0.871；
当第一臂节的展收角度≥65°时，第二校正系数中第一臂节对应的展收角度校正系数为1.0055，此时第一臂节的展收角度限值等于第一臂节的理论展收角度限值乘以1.0055；
当第一臂节的展收角度≥25°时，第二校正系数中第一臂节对应的展收角度校正系数为0.9556，此时第一臂节的展收角度限值等于第一臂节的理论展收角度限值乘以0.9556。
以上仅示例性的示出了本实施例中第一臂节的展收角度校正系数的设置方案，实际应用过程中也可以结合臂架末端工作斗的载重以及其他参考条件对第二校正系数的取值进行合理的调整，在此不做过多赘述。
本实施例提供的臂架控制方法的执行主体可以是控制器204，该控制器204可以是作业机械上的车辆控制器，也可以是作业机械上的臂架控制器，或者为实现对臂架的控制在作业机械上增设的控制器，具体可以根据实际需求合理选择。
控制器204可以通过控制各个电液比例阀205的流量控制油缸206运行进而驱动臂架动作，本实施例中油缸206可以是变幅油缸，也可以是伸缩油缸。
在示例性实施例中，若姿态数据与姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制臂架减速速度动作，具体可以包括：
若姿态数据中臂架的展收角度与姿态限值中角度限值之间的差值达到第一角度差值阈值，和/或姿态数据中臂架的伸出长度与姿态限值中长度限值之间的差值达到第一长度差值阈值，则控制臂架减速动作，即以低于第一运动速度的第二运动速度动作。
也就是说，本实施例可以在臂架的展收角度趋近对应的角度限值之前，和/或臂架的伸出长度趋近对应的长度限值之前，控制臂架减速至第二运动速度，以实现减速缓冲。
在示例性实施例中，控制臂架减速速度动作之后，还可以包括：
若姿态数据与姿态限值之间的差值达到第二预设差值阈值，则控制臂架停止动作。
需要说明的是，本实施例中第二预设差值阈值小于第一预设差值阈值，也就是说，在控制臂架减速缓冲后，如果姿态数据更接近姿态限值，考虑到如果在达到姿态限值时控制臂架停止动作仍然存在因惯性超幅的风险，本实施例在姿态数据与姿态限值之间的差值达到第二预设差值阈值时，即达到姿态限值前即控制臂架停止动作，可以提高臂架控制过程的安全性。
进一步地，若姿态数据与姿态限值之间的差值达到第二预设差值阈值，则控制臂架停止动作，具体可以通过如下方式实现：
若臂架的展收角度与预设角度限值之间的差值达到第二角度差值阈值，和/或臂架的伸出长度与预设长度限值之间的差值达到第二长度差值阈值，则控制臂架停止运动。
也就是说，本实施例可以在判定臂架的姿态数据接近姿态限值时，提前控制臂架停止动作，由于臂架在达到姿态限值之前已经停止动作，可以避免因运动速度过快加之惯性原因导致臂架出现超幅的安全风险。
在示例性实施例中，在基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作之后，还可以包括：
获取臂架动作过程中的障碍物信息；
若基于障碍物信息判定臂架动作过程中存在障碍物，则确定臂架与障碍物之间的距离；
基于臂架与障碍物之间的距离，控制臂架动作。
考虑到臂架动作过程中可能因障碍物影响控制过程的安全性，本实施例在臂架动作过程中还获取相关的障碍物信息，通过障碍物信息判断臂架运动过程中有无障碍物以及臂架与障碍物的距离，根据上述信息控制臂架动作，从而可以避免臂架工作过程中因障碍物干扰对控制过程安全性和可靠性的影响。
进一步地，基于臂架与障碍物之间的距离，控制臂架动作，具体可以包括：
若臂架与障碍物之间的距离达到第一距离阈值，则控制臂架减速动作，比如可以控制臂架以低于第一运动速度的第三运动速度动作；
若臂架与障碍物之间的距离达到第二距离阈值，则控制臂架停止动作。
不难发现，本实施例通过对臂架周围障碍物的判断以及臂架与障碍物之间距离的检测，可以在发现障碍物且距离障碍物一定间距的时候控制臂架提前减速，并能够在接近障碍物之前立即控制臂架停止动作，从而避免在接近障碍时停止可能因运动速度过快加之惯性原因导致超幅的安全风险，臂架控制过程中安全性得到显著提高。
可以理解的是，本实施例中提到的阈值，比如第一距离阈值、第二距离阈值和第一角度差值阈值等阈值数据，均可以根据实际应用需要以及实际应用场景合理取值。
参见附图2，在实际应用过程中，可以通过设置多个超声波传感器208检测臂架动作过程中周围是否有障碍物，并通过超声波传感器208检测臂架与障碍物之间的距离。
在实际应用过程中，当出现因臂架的姿态数据接近姿态限值或者臂架接近障碍物时，本实施例提供的方法可以控制臂架及时减速并停止动作，同时还可以发出报警提示。
此外，在检测到上述各种传感器中至少一个传感器出现异常时，比如在预设时间段内没有接收到某一传感器上传的数据，此时将退出当前的臂架自动控制模式，并进行报警提示，以使相关工作人员及时发现并处理当前的异常状态。
下面通过具体的实例详细说明本发明实施例中臂架控制方法在接收到对臂架的运动操控指令后控制臂架动作的控制原理。
一方面，以运动操控指令为垂直运动信号为例，本实施例中垂直运动信号可以是垂直向上运动指令，也可以是垂直向下运动指令，具体控制流程可以参见附图3，具体包括：
步骤301：基于垂直运动信号确定臂架的运动方向，进而确定臂架末端的实时行进量，本实施例中臂架末端的实时行进量可以通过臂架的当前高度以及臂架在垂直方向上的单位行进量确定，如果是垂直向上运动指令，则实时行进量应该是臂架的当前高度与臂架在垂直方向上的单位行进量之和，如果是垂直向下运动指令，则实时行进量应该是臂架的当前高度与臂架在垂直方向上的单位行进量之差，为了保证控制过程的安全性，在确定实时行进量以后首先可以判断当前确定的实时行进量是否在安全高度范围内；
步骤302：若不满足上述安全高度判断条件，则返回并进行报警提示；
步骤303：若满足上述安全高度判断条件，则由臂架当前的水平方向坐标值以及实时行进量确定的垂直方向坐标值确定臂架的实时位置坐标，并由实时位置坐标逆运算出臂架的各个臂节的实时目标姿态数据，本实施例以臂架上的两个臂节为例，实时目标姿态数据以展收角度和伸出长度为例，各个臂节的实时目标姿态数据包括第一臂节的实时目标展收角度、第一臂节的实时目标伸出长度、第二臂节的实时目标展收角度以及第二臂节的实时目标伸出长度，第一臂节的实时目标展收角度具体可以由第一臂节的当前展收角度与第一臂节的单位变化角度确定，第一臂节的实时目标伸出长度具体可以由第一臂节的当前伸出长度与第一臂节的单位变化长度确定，第二臂节的实时目标展收角度具体可以由第二臂节的当前展收角度与第二臂节的单位变化角度确定，第二臂节的实时目标伸出长度具体可以由第二臂节的当伸出长度与第二臂节的单位变化长度确定；
步骤304：根据预设执行次序，先判断第二臂节的实时目标姿态数据是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤305：若上述步骤304的判断结果为是，则输出第二臂节的实时目标姿态数据至位置环；
步骤306：若上述步骤304的判断结果为否，则进一步判断第一臂节的实时目标姿态数据是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤307：若上述步骤306的判断结果为是，则输出第一臂节的实时目标姿态数据至位置环；
步骤308：若上述步骤306的判断结果为否，则进一步判断两个臂节的实时展收角度是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤309：若上述步骤308的判断结果为是，则输出两个臂节的实时展收角度至位置环；
步骤310：若上述步骤308的判断结果为否，则进一步判断两个臂节的实时输出长度是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤311：若上述步骤310的判断结果为是，则输出两个臂节的实时输出长度至位置环；
步骤312：若上述步骤310的判断结果为否，则返回并进行报警提示。
另一方面，以运动操控指令为水平运动信号为例，本实施例中水平运动信号可以是水平向前运动指令，也可以是水平向后运动指令，具体控制流程可以参见附图4，具体包括：
步骤401：基于水平运动信号确定臂架的运动方向，进而确定臂架末端的实时行进量，本实施例中臂架末端的实时行进量可以通过臂架的当前水平位置以及臂架在水平方向上的单位行进量确定，如果是水平向前运动指令，则实时行进量应该是臂架的当前水平位置与臂架在水平方向上的单位行进量之和，如果是水平向后运动指令，则实时行进量应该是臂架的当前水平位置与臂架在水平方向上的单位行进量之差，为了保证控制过程的安全性，在确定实时行进量以后首先可以判断当前确定的实时行进量是否在安全水平区域范围内；
步骤402：若不满足上述安全水平区域判断条件，则返回并进行报警提示；
步骤404：若满足上述安全水平区域判断条件，则由臂架当前的垂直方向坐标值以及实时行进量确定的水平方向坐标值确定臂架的实时位置坐标，并由实时位置坐标逆运算出臂架的各个臂节的实时目标姿态数据，本实施例中各个臂架的实时目标姿态数据在确定的过程中与上述步骤303中各个臂架的实时目标姿态数据的确定过程大体相同；
步骤404：根据预设执行次序，先判断第二臂节的实时目标姿态数据是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤405：若上述步骤404的判断结果为是，则输出第二臂节的实时目标姿态数据至位置环；
步骤406：若上述步骤404的判断结果为否，则进一步判断第一臂节的实时目标姿态数据是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤407：若上述步骤406的判断结果为是，则输出第一臂节的实时目标姿态数据至位置环；
步骤408：若上述步骤406的判断结果为否，则进一步判断两个臂节的实时展收角度是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤409：若上述步骤408的判断结果为是，则输出两个臂节的实时展收角度至位置环；
步骤410：若上述步骤408的判断结果为否，则进一步判断两个臂节的实时输出长度是否在安全范围内，且无倾翻无干涉；
步骤411：若上述步骤410的判断结果为是，则输出两个臂节的实时输出长度至位置环；
步骤412：若上述步骤410的判断结果为否，则返回并进行报警提示。
可以理解的是，上述图3和图4示出的步骤中，涉及的相应臂节的展收角度和/或伸出长度是否在范围内的判断，主要判断基于当前的姿态数据确定的臂架的位置是否超出预设安全作业范围，是否存在倾翻风险，并判断当前姿态数据确定的臂架的位置是否存在障碍物干涉，或者臂架的位置是否会干涉作业机械上其他工作机构正常运行，主要目的在于确定当前的姿态数据确定的臂架位置是否安全，进而保证控制过程的安全性。
此外，当上述图3或图4中输出的数据进入位置环后，会以位置环参数的形式输入控制器进行进一步的分析处理，该过程具体可以参见附图5，具体实现过程主要包括：
步骤501：将位置环参数输入控制器；
步骤502：控制器通过对位置环参数的分析处理，通过相应的校正系数对输入数据进行动态修正，输出对液压执行机构的控制信号；
步骤503：液压执行机构基于步骤502输出的控制信号运行，以驱动二臂(即第二臂节)或者一臂(即第一臂节)执行变幅展收动作或者伸缩动作；
步骤504：通过步骤503中二臂或者一臂的动作带动臂架末端的工作斗水平或者垂直运动；
步骤505：在二臂或者一臂动作过程中，臂架拉线传感器和臂架倾角传感器可以实时检测一臂和二臂的伸出长度和展收角度，同时，超声波传感器可以实时检测臂架周围的障碍物信息，上述传感器检测到的数据能够实时输入到控制器。
控制器基于传感器检测到数据不断对相应的臂节进行调节，最终控制臂架以达到位置环参数对应的目标位置，以实现控制臂架动作的目的。
本实施例中控制器可以基于臂架运动学和动力学模型、滤波算法、位置环PID算法以及全局最优运动轨迹规划算法等控制算法实现对臂架动作过程的精准控制。
由此可见，本实施例提供的臂架控制方法，控制过程中会涉及对多个臂节的实时目标姿态数据的同步分析处理，因此，可以实现对臂架上多个臂节的耦合复合运动控制，控制过程更加灵活和高效；
通过校正系数的引入，控制过程可以综合考虑臂架变形的影响，更加安全可靠；在臂架的姿态数据接近姿态限值时或者臂架靠近障碍物时，可以控制臂架提前减速缓冲，并及时停止动作，可以避免因惯性导致超幅的问题以及撞击障碍物的问题，安全性更高。
下面对本发明提供的臂架控制装置进行描述，下文描述的臂架控制装置与上文描述的臂架控制方法可相互对应参照。
图6示出了本发明实施例提供的臂架控制装置，该装置包括：
接收模块601，用于接收对臂架的运动操控指令；
第一处理模块602，用于基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
第二处理模块603，用于基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。
在示例性实施例中，上述第一处理模块602具体可以用于：基于运动操控指令，确定臂架末端的实时行进量；基于实时行进量，确定臂架的实时位置坐标；基于臂架的实时位置坐标，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据。
在示例性实施例中，上述第二处理模块模块603具体可以用于：按照预设的执行次序依次判断臂架中各个臂节的实时目标姿态数据是否满足预设的输出条件；基于满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据；基于控制数据控制臂架中至少一个臂节动作。
进一步地，上述第二处理模块603具体可以通过如下方式实现基于满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据：
对满足输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据进行校正，将校正后的实时目标姿态数据作为控制数据。
在示例性实施例中，上述臂架控制装置，还可以包括：
第三处理模块，用于获取臂架的姿态数据以及姿态限值；若姿态数据与姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制臂架减速动作。
进一步地，上述第三处理模块具体可以用于：
若姿态数据中臂架的展收角度与姿态限值中角度限值之间的差值达到第一角度差值阈值，和/或姿态数据中臂架的伸出长度与姿态限值中长度限值之间的差值达到第一长度差值阈值，则控制臂架减速动作。
在示例性实施例中，上述臂架控制装置还可以包括：
第四处理模块，用于在姿态数据与姿态限值之间的差值达到第二预设差值阈值时，则控制臂架停止动作。
在示例性实施例中，上述臂架控制装置还可以包括：
第五控制模块，用于获取臂架动作过程中的障碍物信息；若基于障碍物信息判定臂架动作过程中存在障碍物，则确定臂架与障碍物之间的距离；基于臂架与障碍物之间的距离，控制臂架动作。
进一步地，上述第五处理模块具体可以通过如下方式实现基于臂架与障碍物之间的距离，控制臂架动作：
若臂架与障碍物之间的距离达到第一距离阈值，则控制臂架减速动作；
若臂架与障碍物之间的距离达到第二距离阈值，则控制臂架停止动作。
另外，本发明实施例还提供一种作业机械，该作业机械使用上述臂架控制方法或者包括上述臂架控制装置。
本实施例中作业机械指的是带有臂架的作业机械，可以是火警消防车、混凝土泵车以及起重机等，本实施例主要针对的是登高平台消防车。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)701、通信接口(Communications Interface)702、存储器(memory)703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信。处理器701可以调用存储器703中的逻辑指令，以执行臂架控制方法，该方法包括：接收对臂架的运动操控指令；基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。
此外，上述的存储器703中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的臂架控制方法，该方法包括：接收对臂架的运动操控指令；基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现上述各实施例提供的臂架控制方法，该方法包括：接收对臂架的运动操控指令；基于运动操控指令，确定臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；基于各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制臂架中至少一个臂节动作。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种臂架控制方法，其特征在于，包括：
接收对臂架的运动操控指令；
基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作。
2.根据权利要求1所述的臂架控制方法，其特征在于，所述基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据，包括：
基于所述运动操控指令，确定所述臂架末端的实时行进量；
基于所述实时行进量，确定臂架的实时位置坐标；
基于所述臂架的实时位置坐标，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据。
3.根据权利要求1所述的臂架控制方法，其特征在于，所述基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作，包括：
按照所述预设执行次序依次判断所述臂架中各个所述臂节的实时目标姿态数据是否满足预设的输出条件；
基于满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据；
基于所述控制数据控制所述臂架中至少一个臂节动作。
4.根据权利要求3所述的臂架控制方法，其特征在于，所述基于满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据，确定控制数据，包括：
对满足所述输出条件的至少一个臂节的实时目标姿态数据进行校正，将校正后的所述实时目标姿态数据作为所述控制数据。
5.根据权利要求1所述的臂架控制方法，其特征在于，在基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作之后，还包括：
获取所述臂架的姿态数据以及姿态限值；
若所述姿态数据与所述姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制所述臂架减速动作。
6.根据权利要求5所述的臂架控制方法，其特征在于，所述若所述姿态数据与所述姿态限值之间的差值达到第一预设差值阈值，则控制所述臂架减速动作，包括：
若所述姿态数据中臂架的展收角度与所述姿态限值中角度限值之间的差值达到第一角度差值阈值，和/或所述姿态数据中臂架的伸出长度与所述姿态限值中长度限值之间的差值达到第一长度差值阈值，则控制所述臂架减速动作。
7.根据权利要求1所述的臂架控制方法，其特征在于，在基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作之后，还包括：
获取所述臂架动作过程中的障碍物信息；
若基于所述障碍物信息判定所述臂架动作过程中存在障碍物，则确定所述臂架与所述障碍物之间的距离；
基于所述臂架与所述障碍物之间的距离，控制所述臂架动作。
8.根据权利要求7所述的臂架控制方法，其特征在于，所述基于所述臂架与所述障碍物之间的距离，控制所述臂架动作，包括：
若所述臂架与所述障碍物之间的距离达到第一距离阈值，则控制所述臂架减速动作；
若所述臂架与所述障碍物之间的距离达到第二距离阈值，则控制所述臂架停止动作。
9.一种臂架控制装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收对臂架的运动操控指令；
第一处理模块，用于基于所述运动操控指令，确定所述臂架中各个臂节的实时目标姿态数据；
第二处理模块，用于基于所述各个臂节的实时目标姿态数据，按照预设执行次序控制所述臂架中至少一个臂节动作。
10.一种作业机械，其特征在于，所述作业机械使用如权利要求1至8任一项所述的臂架控制方法或者包括如权利要求9所述的臂架控制装置。
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