CN115305979B - 用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备 - Google Patents

用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程设备技术领域，公开了一种用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备，通过获取臂架的当前位姿信息并获取输入的运动指令，将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度，据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架的位姿的控制指令。通过臂架挠度误差补偿模型对臂架的末端位置误差进行挠度补偿，有效的提升了臂架的末端位置的控制精度，且通过用于调节臂架位姿的控制指令，可以实现臂式高空作业平台末端位置的自动控制，使臂式高空作业平台的操作更加简单直观、可控性更好，降低劳动强度。

Description

用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备
技术领域
本发明涉及工程设备技术领域，具体地涉及一种用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备。
背景技术
现有的包括臂架的工程设备的臂架通常是冗余自由度串联机构，其通过末端工作平台的空间运动辅助工作人员在高空中完成不同作业任务，广泛应用于市政、风电、机场、设备安装维护等场合。工程设备的应用场合日益广泛，同时也将面临作业环境复杂、作业难度高等问题，这就对工程设备作业的高效性、智能性提出更高要求。
工程设备的臂架由多个节臂和连接节臂的关节组成，节臂在工作的过程中，由于自身重力和端部工作平台载荷的影响，臂架极易出现大挠度变形，这使得工程设备的末端工作平台沿特定轨迹运行精准度低且稳定性差，为操作安全性带来隐患，为提高工程设备的作业效率，对其末端位置进行精确的运动控制有着重要意义。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明实施例的目的是提供用于控制工程设备臂架的方法、处理器、装置及工程设备。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于控制工程设备臂架的方法，臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节，包括：
获取臂架的当前位姿信息，当前位姿信息包括关节的当前转动角度和/或关节的当前伸缩量；
获取输入的运动指令；
将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度；
根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度；以及
基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架的位姿的控制指令。
在本发明实施例中，将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度，包括：
确定运动指令中的指令末端位移；
将指令末端位移和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定目标末端位移；
基于目标末端位移和运动指令中的运动时间确定末端的目标末端速度。
在本发明实施例中，臂架挠度误差补偿模型是通过以下步骤建立的：
基于预设位姿信息确定臂架的末端的预测期望位置和实际测量位置；
确定预测期望位置和实际测量位置之间的挠度误差；
根据不同的预设位姿信息确定预设测量数量的挠度误差；
基于预设测量数量的挠度差值确定臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式以及臂架挠度误差补偿模型的修正系数；
根据指令末端位移、关系式以及修正系数生成用于确定臂架的末端的目标末端位移的臂架挠度误差补偿模型。
在本发明实施例中，臂架挠度误差补偿模型包括：
pj＝p+f(l)*k
其中，pj表示目标末端位移，p表示指令末端位移，f(l)表示臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式，k表示臂架挠度误差补偿模型的修正系数。
在本发明实施例中，根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，包括：
根据当前位姿信息确定臂架的末端的目标雅可比矩阵；
根据目标雅可比矩阵和目标末端速度确定关节对应的运动速度。
在本发明实施例中，根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，以基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架位姿的控制指令，包括：
确定目标雅可比矩阵的伪逆矩阵；
将伪逆矩阵与目标末端速度相乘，得到关节对应的运动速度；
基于关节对应的运动速度和运动指令中的运动时间确定用于调节臂架位姿的控制指令。
在本发明实施例中，获取臂架的当前位姿信息，包括：
响应于监测到用于控制臂架的末端移动的控制信号，获取当前时刻的臂架的当前位姿信息。
在本发明实施例中，多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，
转台转动关节通过塔臂转动关节与塔臂的一端连接，塔臂的另一端通过主臂转动关节与主臂的一端连接，主臂的另一端与主臂伸缩关节的一端连接，主臂伸缩关节的另一端通过飞臂转动关节与飞臂的一端连接，飞臂的另一端与平台调平转动关节连接；
当前位姿信息包括转台转动关节的第一当前转动角度、塔臂转动关节的第二当前转动角度、主臂转动关节的第三当前转动角度、飞臂转动关节的第四当前转动角度、平台调平转动关节的第五当前转动角度以及主臂伸缩关节的第一伸缩量。
本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行时实现如上的用于控制工程设备臂架的方法的步骤。
本发明第三方面提供一种用于控制工程设备臂架的装置，包括：
液压驱动系统，用于驱动臂架运动；
传感器，用于检测臂架的位姿；
如上所述的处理器；以及
液压伺服控制器，被配置成：
响应于接收到的控制信号，根据传感器检测的位姿生成位姿信息，并将生成的位姿信息输送至处理器；
根据从处理器接收的用于调节臂架位姿的控制指令控制液压驱动系统驱动臂架运动。
在本发明实施例中，还包括：
遥控器，用于响应于用户操作发送控制信号。
本发明第四方面提供一种工程设备，包括：
臂架，臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节；
如上所述的用于控制工程设备臂架的装置。
在本发明实施例中，多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，转台转动关节通过塔臂转动关节与塔臂的一端连接，塔臂的另一端通过主臂转动关节与主臂的一端连接，主臂的另一端与主臂伸缩关节的一端连接，主臂伸缩关节的另一端通过飞臂转动关节与飞臂的一端连接，飞臂的另一端与平台调平转动关节连接。
本发明第五方面提供一种存储介质，存储介质上存储有指令，指令在被处理器执行时使得处理器执行如上所述的用于控制工程设备臂架的方法。
通过上述技术方案，利用臂架挠度误差补偿模型对臂架进行挠度补偿，很好地解决了控制精度低的技术问题，满足精准性的控制要求；并且，通过自动控制，无需操作人员预先熟悉臂车的结构形式，降低了高空作业平台的使用门槛，使臂式高空作业平台的操作更加简单直观、可控性更好，降低劳动强度。
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为根据本发明一实施例的用于控制工程设备臂架方法的流程示意图；
图2为根据本发明一实施例的用于控制设备臂架的装置的示意框图；
图3为根据本发明一实施例的工程设备的臂架的示意图。
附图标记说明
100、用于控制工程设备臂架的装置；101、处理器；102、液压驱动系统；103、液压伺服控制器；104、传感器；105、遥控器；111、转台转动关节；112、塔臂转动关节；113、塔臂；114、主臂转动关节；115、主臂；116、主臂伸缩关节；117、飞臂转动关节；118、飞臂；119、平台调平转动关节；θ1、第一当前转动角度；θ2、第二当前转动角度；θ3、第三当前转动角度；θ4、第一伸缩量；θ5、第四当前转动角度；θ6、第五当前转动角度。
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。
图1为根据本发明一实施例的用于控制工程设备臂架方法的流程示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于控制工程设备臂架的方法，臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节，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S100，获取臂架的当前位姿信息，当前位姿信息包括关节的当前转动角度和/或关节的当前伸缩量；
本实施例中，需要说明的是，工程设备的臂架可以是串联结构，其可以包括多个节臂和关节，关节包括转动关节和伸缩关节，节臂间通过可以控制节臂转动的转动关节或者可以控制节臂伸缩的伸缩关节连接，臂架的所有节臂可以均为可伸缩的节臂或者均为不可伸缩的节臂，还可以为既包括可伸缩的节臂也包括不可伸缩的节臂。当前位姿信息包括臂架的转动关节的当前转动角度和/或伸缩关节的当前伸缩量，其中，当前转动角度或者当前伸缩量表示当前时刻对应的转动关节的转动角度或者伸缩关节的伸缩量。可以通过获在臂架的关节对应的位置安装的传感器来获取臂架的当前位姿信息。
具体地，获取臂架的当前位姿信息，包括：
步骤a，响应于监测到用于控制臂架的末端移动的控制信号，获取当前时刻的臂架的当前位姿信息。
本实施例中，需要说明的是，控制臂架的末端移动的控制信号可以触发对臂架的末端进行移动，此时需要确定如何控制臂架的节臂或关节进行运动，以实现臂架末端的位置移动。具体地，当处理器监测到用于控制臂架的末端移动的控制信号时，可以从传感器获取当前时刻的臂架的当前位姿信息。在一个示例中，控制信号可以是用户(操作员)通过操作遥控器产生的。
步骤S200，获取输入的运动指令；
本实施例中，需要说明的是，运动指令包括控制臂架运动的指令信息，例如，运动位移、运动时间、运动速度等。运动指令由操作员根据实际需求进行确定。
具体地，处理器获取输入的运动指令。
步骤S300，将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度；
本实施例中，需要说明的是，通常高空作业车的臂架最大长度可达数十米，其在工作的过程中，由于自身重力和端部工作平台载荷的影响，臂架极易出现大挠度变形，如果在确定调节臂架的位姿的控制指令时，没有将臂架可能出现的挠度变形而产生的影响考虑进去，极可能造成较大的误差，从而导致对臂架位姿的控制精度较低。本实施例中，通过臂架挠度误差补偿模型对臂架可能产生的挠度误差进行预测，以在确定调节臂架位姿的控制指令时，基于该挠度误差进行适应性调整，提升末端位置控制的精确度。目标末端速度是指调节臂架的位姿时，臂架的末端的运动速度。
具体地，将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度，包括：
步骤b，确定运动指令中的指令末端位移；
步骤c，将指令末端位移和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定目标末端位移；
步骤d，基于目标末端位移和运动指令中的运动时间确定末端的目标末端速度。
本实施例中，需要说明的是，指令末端位移包括臂架的末端需要控制移动的位移量，但若直接根据指令末端位移确定调节臂架末端位姿的控制指令，由于可能出现的造成臂架变形的挠度误差，臂架的末端极可能无法到达按照该指令末端位移对应的预期位置。本实施例中，臂架挠度误差补偿模型中，可根据臂架的当前位姿信息确定对应的挠度误差。运动时间包括臂架的末端移动该目标末端位移对应的位移量时的时间长度。基于目标末端位移和运动时间即可确定末端的目标末端速度，其中目标末端速度包括末端角速度以及末端线速度，表示为其中，v表示目标末端速度，ve表示末端线速度，ωe表示末端角速度。
具体地，处理器在确定运动指令中的指令末端位移后，将指令末端位移和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定目标末端位移，并基于目标末端位移和运动指令中的运动时间确定末端的目标末端速度。
在一个实施例中，臂架挠度误差补偿模型是通过以下步骤建立的：
步骤e，基于预设位姿信息确定臂架的末端的预测期望位置和实际测量位置；
步骤f，确定预测期望位置和实际测量位置之间的挠度误差；
步骤g，根据不同的预设位姿信息确定预设测量数量的挠度误差；
步骤h，基于预设测量数量的挠度差值确定臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式以及臂架挠度误差补偿模型的修正系数；
步骤i，根据指令末端位移、关系式以及修正系数生成用于确定臂架的末端的目标末端位移的臂架挠度误差补偿模型。
本实施例中，需要说明的是，预设位姿信息是指臂架的位姿信息，可以包括臂架的所有的关节的位姿信息和臂架的末端的位姿信息，该预设位姿信息可以为臂架工作时的实际位姿信息，通过记录的各种臂架在工作时出现过的位姿信息得到；也可以为给定的臂架的位姿信息，根据经验确定或者随机确定。预测期望位置为在预设位姿信息下所确定的臂架的末端期望到达的位置，实际测量位置为在预设位姿信息下对臂架的末端进行实际测量的位置。根据该预测期望位置与实际测量位置之间的偏差即可确定该预设位姿信息所对应的挠度误差。修正系数是指在数据计算、公式表达等由于理想和现实、现实和调查等产生偏差时，为了使其尽可能的体现真实性能对计算公式进行处理而加的系数。本实施例中，通过大量的测试确定多组预设位姿信息所对应的挠度误差，以得到臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式，并确定臂架挠度误差补偿模型的修正系数。
具体地，臂架挠度误差补偿模型包括：
pj＝p+f(l)*k
其中，pj表示目标末端位移，p表示指令末端位移，f(l)表示臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式，k表示臂架挠度误差补偿模型的修正系数。
步骤S400，根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度；
本实施例中，需要说明的是，关节对应的运动速度包括臂架的所有的关节在运动时的速度，该运动速度具有方向，当确定臂架的各个关节当前的运动速度后，可基于该运动速度实现对关节运动的控制。
具体地，处理器在获取臂架的当前位姿信息并确定目标末端速度后，基于该当前位姿信息和目标末端速度确定臂架的关节对应的运动速度。
步骤S500，基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架的位姿的控制指令。
本实施例中，需要说明的是，控制指令用于调节臂架的位姿，包括对臂架的所有的关节进行运动控制时的参数，基于关节的运动速度和运动指令可以确定该参数的具体数值，从而根据该参数生成对应的控制指令。
具体地，处理器在确定关节的运动速度后，结合输入的运动指令生成调节臂架的位姿的控制指令。
参考图2，在一应用场景中，用于控制工程设备臂架的方法应用于用于控制工程设备臂架的装置100，用于控制工程设备臂架的装置100包括遥控器105、传感器104、液压伺服控制器103、液压驱动系统102以及处理器101。当遥控器105被触发，液压伺服控制器103根据遥控器105触发的当前时刻t，从传感器104获取当前时刻臂架的各个关节对应的当前位姿信息，将该当前时刻和该当前位姿信息输入至处理器101，处理器101基于获取的当前位姿信息与遥控器按压时间确定用于控制臂架的位姿的控制指令，该控制指令包括对臂架的每一个关节对应的位姿信息。具体地，处理器101通过正向运动学模型和输入的运动指令确定臂架末端的目标末端位姿，输入至笛卡尔空间轨迹规划中，以得到指令时间内各个时刻的臂架的末端位姿与末端速度，后经过逆向运动学求解获得臂架各个关节对应的运动速度，关节空间轨迹规划则根据关节对应的速度生成关节位移，并在指令时间内对关节位移作进一步的规划，以得到控制指令。液压伺服控制器103根据该控制指令控制液压驱动系统102驱动臂架的多个关节进行同步运动。其中，输入的运动指令可以由遥控器105按钮对应的控制信号进行确定。
上述用于控制工程设备臂架的方法，通过获取臂架的当前位姿信息并获取输入的运动指令，将运动指令和当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定臂架的末端的目标末端速度，据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架的位姿的控制指令。上述方法通过臂架挠度误差补偿模型对臂架末端位置误差进行挠度补偿，从而有效的提升了臂架的末端位置的控制精度，并且通过用于调节臂架位姿的控制指令，可以实现臂式高空作业平台末端位置的自动控制，无需操作人员预先熟悉工程设备臂架的结构形式，降低了高空作业平台的使用门槛，使臂式高空作业平台的操作更加简单直观、可控性更好，降低劳动强度。
在一个实施例中，根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，包括：
步骤j，根据当前位姿信息确定臂架的末端的目标雅可比矩阵；
步骤k，根据雅可比矩阵和目标末端速度确定关节对应的运动速度。
本实施例中，需要说明的是，工程设备在控制臂架运动时，主要目的是为了控制臂架的末端达到指定位置，例如，高空作业平台车控制末端的工作平台移动，以到达指定位置。在对臂架的位姿进行调整之前，需要确定臂架调整前的当前时刻其末端的位姿信息，即末端的当前末端位姿。操作员在对臂架的末端进行控制时，通常只能确定对臂架末端的期望指令，例如，在2s内往前移动1米，而处理器在接收到该指令时，需要对该指令进行转换，以得到在空间中基于预设基坐标系的对臂架的各个关节进行控制的指令。本实施例中，采用雅可比矩阵求逆的方式，对臂架各个关节的运动速度进行求解，以确定调节臂架的位姿的控制指令。目标雅可比矩阵为基于雅可比矩阵表达式以及臂架的当前位姿信息所确定的雅可比矩阵。
具体地，处理器根据雅可比矩阵表达式与所述当前位姿信息确定臂架的末端的目标雅可比矩阵，从而根据目标雅可比矩阵和目标末端速度确定关节对应的运动速度。
本实施例中，需要说明的是，控制臂架的末端基于当前位置进行移动时，需要确定当前时刻臂架末端的末端位姿作为臂架姿态调整的基础，在此过程前，将建立运动学模型以实现末端位姿的确定，而在建立运动学模型的初始时刻臂架的状态为初始状态，臂架处于初始状态下的位姿信息为臂架的初始位姿信息。
本实施例中，通过正向运动学模型确定臂架的末端的末端位姿，其中，根据旋量法建立正向运动学模型。可以理解，旋量法建立正向运动学模型为根据旋量理论，将串联式臂架的关节运动视为各个节臂的旋量运动，且基于旋量理论中的刚体的旋转运动可由运动旋量的指数积的形式表示，进而可得到刚体转动一定角度后的位姿表达式。其具体的计算方法是所属领域技术人员所知的，此处不再赘述。
具体地，在确定正向运动学模型时，确定在初始状态下臂架各个关节的初始位姿信息，并确定臂架的末端在初始状态下的初始位置，以及确定在初始状态下各关节对应的单位运动旋量，最终建立正向运动学模型。将臂架的当前位姿信息输入至该正向运动学模型后，即可确定臂架的末端的末端位姿。
例如，在一实施例中，正向运动学模型为：其中，gst(θ)表示臂架的末端的当前末端位姿，gst(0)表示臂架的末端的初始位置，θi(i＝1、2、3、4、5、6)表示臂架的各个关节对应的当前位姿信息，关节包括转动关节和/或伸缩关节，ξi(i＝1、2、3、4、5、6)表示初始状态下臂架的各个运动副对应的单位运动旋量。
本实施例中，需要说明的是，位姿可以包括位置和姿态，末端位姿可以包括末端的位置和姿态。当根据正向运动学模型确定臂架末端的末端位姿gst(θ)时，可将该末端位姿gst(θ)表示为其中，/>表示臂架的末端位置，为旋转矩阵表示末端的姿态。本实施例中，以臂架的转台关节所在位置为原点建立的坐标系作为基坐标系，从而可以确定臂架的末端相较于基坐标系的线速度雅可比矩阵Jv表达式为：
其中，表示臂架的末端位置，θi(i＝1、2、3、4、5、6)表示臂架的各个关节对应的位姿信息。
关节的初始轴向单位向量是指初始状态下各个关节转动的轴向单位向量。设各个关节的初始轴向单位向量为ωi(i＝1、2、3、4、5、6)，根据旋量理论确定任意时刻各关节转动的轴向单位向量Zi(i＝1、2、3、4、5、6)，Z1＝ω1，Zi＝R1…Ri-1ωi，其中，以臂架的转台关节所在位置为原点建立的坐标系作为基坐标系，从而可以确定臂架的末端相较于基坐标系的角速度雅可比矩阵Jω表达式为：
Jω＝[Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6]
其中，Zi(i＝1、2、3、4、5、6)表示各关节转动的轴向单位向量。进而，根据当前位姿信息可以确定目标雅可比矩阵J为：
在一个实施例中，根据当前位姿信息以及目标末端速度确定关节对应的运动速度，以基于运动速度和运动指令生成用于调节臂架位姿的控制指令，包括：
步骤l，确定目标雅可比矩阵的伪逆矩阵；
步骤m，将伪逆矩阵与目标末端速度相乘，得到关节对应的运动速度；
步骤n，基于关节对应的运动速度和运动指令中的运动时间确定用于调节臂架位姿的控制指令。
本实施例中，需要说明的是，目标雅可比矩阵J为：可以确定其伪逆矩阵J+为：J+＝JT9JJT)-1；目标末端速度包括末端角速度以及末端线速度，表示为/>其中，v表示目标末端速度，ve表示末端线速度，ωe表示末端角速度。本实施例中，基于修正施密特QR分解求逆方法得到(JJT)-1，后再通过矩阵相乘求得J+，将伪逆矩阵与目标末端速度相乘，得到关节对应的运动速度。即：/>其中，v表示目标末端速度，J+表示伪逆矩阵，vθi(i＝1、2、3、4、5、6)表示各个关节的运动速度。
运动时间是指臂架完成运动指令的时长，当确定臂架各个关节的运动速度后，根据运动指令中的运动时间，即可进一步确定臂架各个关节的运动位移。根据该运动位移确定对臂架关节进行调节的运动参数，以生成用于调节臂架位姿的控制指令。可以理解的是，在一实施例中，还可直接根据运动速度与运动时间确定对臂架关节进行调节的运动参数，以生成用于调节臂架位姿的控制指令。
具体地，处理器基于线速度雅可比矩阵表达式与当前位姿信息确定臂架的末端的线速度雅可比矩阵，基于角速度雅可比矩阵表达式与当前位姿信息确定臂架的末端的角速度雅可比矩阵，从而根据线速度雅可比矩阵和角速度雅可比矩阵确定目标雅可比矩阵，将目标雅可比矩阵的伪逆矩阵与目标末端速度相乘，得到关节对应的运动速度，以基于该运动速度和运动指令中的运动时间确定用于调节臂架位姿的控制指令。
在一个实施例中，臂架的多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，
转台转动关节通过塔臂转动关节与塔臂的一端连接，塔臂的另一端通过主臂转动关节与主臂的一端连接，主臂的另一端与主臂伸缩关节的一端连接，主臂伸缩关节的另一端通过飞臂转动关节与飞臂的一端连接，飞臂的另一端与平台调平转动关节连接；
当前位姿信息包括转台转动关节的第一当前转动角度、塔臂转动关节的第二当前转动角度、主臂转动关节的第三当前转动角度、飞臂转动关节的第四当前转动角度、平台调平转动关节的第五当前转动角度以及主臂伸缩关节的第一伸缩量。
参考图3，图3为根据本发明一实施例的工程设备的臂架的示意图。
在本发明实施例中，多个节臂可以包括塔臂113、主臂115、飞臂118，关节包括转台转动关节111、塔臂转动关节112、主臂转动关节114、主臂伸缩关节116、飞臂转动关节117以及平台调平转动关节119。转台转动关节111通过塔臂转动关节112与塔臂113的一端连接，塔臂113的另一端通过主臂转动关节114与主臂115的一端连接，主臂115的另一端与主臂伸缩关节116的一端连接，主臂伸缩关节116的另一端通过飞臂转动关节117与飞臂118的一端连接，飞臂118的另一端与平台调平转动关节119连接。该平台调平转动关节119在实际应用中连接工作平台。臂架的当前位姿信息包括：转台转动关节111的第一当前转动角度θ1、塔臂转动关节112的第二当前转动角度θ2、主臂转动关节的第三当前转动角度θ3、飞臂转动关节的第四当前转动角度θ5、平台调平转动关节的第五当前转动角度θ6以及主臂伸缩关节的第一伸缩量θ4。
现有技术中，针对臂架的末端位置进行控制时，采用的控制算法运算时间较长，无法达到实时控制效果。并且，当臂架存在挠度变形时，由于产生的挠度误差使得控制精度较低，臂架运动无法达到实现预期效果。而本发明实施例提供的技术方案，利用臂架挠度误差补偿模型对臂架进行挠度补偿，很好地解决了控制精度低的技术问题，满足精准性的控制要求；并且，通过自动控制，无需操作人员预先熟悉臂车的结构形式，降低了高空作业平台的使用门槛，使臂式高空作业平台的操作更加简单直观、可控性更好，降低劳动强度。
本发明实施例提供了一种处理器，被配置成执行时实现如上的用于控制工程设备臂架的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种用于控制工程设备臂架的装置，包括：
液压驱动系统，用于驱动臂架运动；
传感器，用于检测臂架的位姿；
如上所述的处理器；以及
液压伺服控制器，被配置成：
响应于接收到的控制信号，根据传感器检测的位姿生成位姿信息，并将生成的位姿信息输送至处理器；
根据从处理器接收的用于调节臂架位姿的控制指令控制液压驱动系统驱动臂架运动。
在本发明实施例中，还包括：
遥控器，用于响应于用户操作发送控制信号。
本发明实施例提供了一种工程设备，包括：
臂架，臂架包括多个节臂以及连接多个节臂的关节；
如上所述的用于控制工程设备臂架的装置。
在本发明实施例中，多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，转台转动关节通过塔臂转动关节与塔臂的一端连接，塔臂的另一端通过主臂转动关节与主臂的一端连接，主臂的另一端与主臂伸缩关节的一端连接，主臂伸缩关节的另一端通过飞臂转动关节与飞臂的一端连接，飞臂的另一端与平台调平转动关节连接。
在本发明实施例中，工程设备的示例可以包括：高空作业车、起重机、机械手臂等。
本发明实施例提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，指令在被处理器执行时使得处理器执行如上所述的用于控制工程设备臂架的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
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 (13)

1.一种用于控制工程设备臂架的方法，其特征在于，所述臂架包括多个节臂以及连接所述多个节臂的关节，所述方法包括：
获取所述臂架的当前位姿信息，所述当前位姿信息包括关节的当前转动角度和/或关节的当前伸缩量；
获取输入的运动指令；
将所述运动指令和所述当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定所述臂架的末端的目标末端速度；
根据所述当前位姿信息以及所述目标末端速度确定所述关节对应的运动速度；
基于所述运动速度和所述运动指令生成用于调节所述臂架的位姿的控制指令；
所述根据所述当前位姿信息以及所述目标末端速度确定所述关节对应的运动速度，包括：
根据所述当前位姿信息确定臂架的末端的目标雅可比矩阵；
根据所述目标雅可比矩阵和所述目标末端速度确定所述关节对应的运动速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述运动指令和所述当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定所述臂架的末端的目标末端速度，包括：
确定所述运动指令中的指令末端位移；
将所述指令末端位移和所述当前位姿信息输入至臂架挠度误差补偿模型中，以确定目标末端位移；
基于所述目标末端位移和所述运动指令中的运动时间确定所述末端的目标末端速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述臂架挠度误差补偿模型是通过以下步骤建立的：
基于预设位姿信息确定所述臂架的末端的预测期望位置和实际测量位置；
确定所述预测期望位置和所述实际测量位置之间的挠度误差；
根据不同的预设位姿信息确定预设测量数量的挠度误差；
基于所述预设测量数量的挠度差值确定臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式以及臂架挠度误差补偿模型的修正系数；
根据所述指令末端位移、所述关系式以及所述修正系数生成用于确定所述臂架的末端的目标末端位移的臂架挠度误差补偿模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述臂架挠度误差补偿模型包括：
pj＝p+f(l)*k
其中，pj表示目标末端位移，p表示指令末端位移，f(l)表示臂架的位姿信息与挠度误差之间的关系式，k表示臂架挠度误差补偿模型的修正系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位姿信息以及所述目标末端速度确定所述关节对应的运动速度，以基于所述运动速度和所述运动指令生成用于调节所述臂架位姿的控制指令，包括：
确定所述目标雅可比矩阵的伪逆矩阵；
将所述伪逆矩阵与所述目标末端速度相乘，得到所述关节对应的运动速度；
基于所述关节对应的运动速度和所述运动指令中的运动时间确定用于调节所述臂架位姿的控制指令。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述臂架的当前位姿信息，包括：
响应于监测到用于控制所述臂架的末端移动的控制信号，获取当前时刻的所述臂架的当前位姿信息。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，所述关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，
所述转台转动关节通过所述塔臂转动关节与所述塔臂的一端连接，所述塔臂的另一端通过所述主臂转动关节与所述主臂的一端连接，所述主臂的另一端与所述主臂伸缩关节的一端连接，所述主臂伸缩关节的另一端通过所述飞臂转动关节与所述飞臂的一端连接，所述飞臂的另一端与所述平台调平转动关节连接；
所述当前位姿信息包括所述转台转动关节的第一当前转动角度、所述塔臂转动关节的第二当前转动角度、所述主臂转动关节的第三当前转动角度、所述飞臂转动关节的第四当前转动角度、所述平台调平转动关节的第五当前转动角度以及所述主臂伸缩关节的第一伸缩量。
8.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至7中任意一项所述的用于控制工程设备臂架的方法。
9.一种用于控制工程设备臂架的装置，其特征在于，包括：
液压驱动系统，用于驱动臂架运动；
传感器，用于检测所述臂架的位姿；
根据权利要求8所述的处理器；以及
液压伺服控制器，被配置成：
响应于接收到的控制信号，根据所述传感器检测的位姿生成位姿信息，并将生成的位姿信息输送至所述处理器；
根据从所述处理器接收的用于调节所述臂架位姿的控制指令控制所述液压驱动系统驱动所述臂架运动。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
遥控器，用于响应于用户操作发送所述控制信号。
11.一种工程设备，其特征在于，包括：
臂架，所述臂架包括多个节臂以及连接所述多个节臂的关节；
根据权利要求9或10所述的用于控制工程设备臂架的装置。
12.根据权利要求11所述的工程设备，其特征在于，多个节臂包括塔臂、主臂、飞臂，所述关节包括转台转动关节、塔臂转动关节、主臂转动关节、主臂伸缩关节、飞臂转动关节以及平台调平转动关节，所述转台转动关节通过所述塔臂转动关节与所述塔臂的一端连接，所述塔臂的另一端通过所述主臂转动关节与所述主臂的一端连接，所述主臂的另一端与所述主臂伸缩关节的一端连接，所述主臂伸缩关节的另一端通过所述飞臂转动关节与所述飞臂的一端连接，所述飞臂的另一端与所述平台调平转动关节连接。
13.一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，其特征在于，所述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7中任意一项的用于控制工程设备臂架的方法。
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