[发明专利]面向双臂工程机械的属具位置操控及自避碰监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及双臂工程机械领域，具体来说，面向双臂工程机械的属具位置操控方法及自避碰监控方法，适用于所有具有主副二节臂形式工作臂的工程机械。

背景技术

当前，工程机械的应用范围变得越来越多样化，包括灾害救助、垃圾回收、危险物处理等领域。在这些应用当中通常面临着多种多样复杂而纤细的作业要求。典型的有：对建筑坍塌物剪切、破碎和分离作业，对碎石泥土的抓取、清理和转移等等作业。现阶段普遍采用的方法是通过在工程机械的单工作臂末端更换不同的操作属具来完成不同种类的作业任务。典型的属具包括：抓斗、液压剪、破碎锤、钻具、扩张器等。然而过多频繁地更换属具会以牺牲作业效率为代价。另外有些任务通过单操作臂是无法完成的，例如：从一个扁平的坍塌墙体下拉出压在下面的物体；抓住一个大型物体对其进行切割分解；折弯一个长条型物体等操作任务。因此，工程机械可以采用双工作臂的配置形式，并分别在其末端安装标准工作属具并以协调配合的方式来完成绝大多数任务，同时在必要时从工程机械车体属具工具库内更换选配其他属具来辅助完成其他任务。

传统的单工作臂工程机械通常采用关节操控模式，即驾驶室中的控制手柄的每个运动自由度仅控制工作臂的一个关节运动。这种操控方式对于关节较少的单工作臂工程机械而言是简单实用的。然而，双臂工程机械的关节数目增多，采用传统的关节操控模式容易增加操作人员的认知负担并且降低其使用的工作效率，存在一定的弊端。

发明内容

为了解决现有关节操控模式对双臂多关节工程机械操作的不足，本发明提供一种属具位置操控方法以及自避碰监控方法。通过本发明直感式的属具位置操控方法，可有效提高其操作完成任务的效率，且减轻操作人员的思维负担。并且通过自避碰监控方法实时监视双臂在运动过程中的相对位置，当相对位置小于预先设定的双臂安全距离值时，采取报警和安全干预措施防止发生双臂之间的碰撞，保证双臂的安全运行。

一种面向双臂工程机械的属具位置操控方法，通过下述步骤实现：

步骤1：通过人机接口设备向主控制器发送左工作臂和/或右工作臂中属具运动信息矢量信号（即属具与铰接臂间铰接轴的运动信息矢量信号），包括属具运动方向与运动速率，具体为：属具前、后、左、右、上、下方向信号以及各个方向上的速率信号。所述人机接口设备由操控手柄A与操控杆手柄B构成，操控手柄A与操控手柄B结构相同，均为不大于7自由度的操作手柄，由主手柄与两个辅手柄构成，主手柄具有前和/或后和/或左和/或右移动以及逆时针和/或顺时针旋转的运动方式，两个小手柄均具有前和/或后和/或左和/或右移动的运动方式。其中，操控手柄A或操控杆手柄B中主手柄用来向主控制器输入左工作臂或右工作臂属具运动信息矢量信号，主手柄前、后、左、右移动，分别对应向主控制器输入属具前、后、左、右运动方向信号以及各个方向上的速率信号；主手柄逆时针、顺时针旋转，对应向主控制器输入属具上、下运动方向信号以及各个方向上的速率信号；两个副手柄安装在主手柄上部左右两侧，用来控制属具的运动，其中，一个副手柄用来控制属具的朝向，上、下、左、右移动对应属具下变幅、上变幅、左摆、右摆；另一副手柄用来控制属具的动作，上、下、左、右移动对应属具合拢、打开、逆时针旋转、顺时针旋转。

步骤2：实时获取左工作臂和/或右工作臂中各铰接臂间的铰接轴转动角度，包括铰接臂的左右摆动角度和/或上下变幅角度；

所述左工作臂与右工作臂中各铰接臂的左右摆动角度或上下变幅角度正负方向相同：

其中，左工作臂或右工作臂中铰接臂的左右摆动角度为铰接臂在水平方向上左右摆动的角度；当左工作臂或右工作臂朝向工程机械正前方时，左右摆动角度为0°；此时若铰接臂绕左右摆动关节轴做逆时针方向旋转，则左右摆动角度大于0°；若铰接臂绕摆动关节轴做顺时针方向旋转，则左右摆动角度小于0°；

左工作臂或右工作臂中铰接臂的上下变幅角度为铰接臂在垂直方向上的变幅角度；当具有上下变幅角度的铰接臂a相邻的前一铰接臂不具有上下变幅角度时，则铰接臂a处于水平状态时，上下变幅角度为0°；此时若铰接臂a绕上下变幅关节轴做向上的运动，则上下变幅角度大于0°；若铰接臂a绕上下变幅关节轴向下转动，则上下变幅角度小于0°；当具有上下变幅角度的铰接臂a相邻的前一铰接臂具有上下变幅角度时，则铰接臂a轴线与相邻的前一铰接臂轴线共线时，铰接臂a的上下变幅角度为0°；此时若铰接臂a绕上下变幅关节轴向上转动，则上下变幅角度大于0°；若铰接臂a绕上下变幅关节轴向下转动，则上下变幅角度小于0°。

步骤3：获得左工作臂或右工作臂中各铰接臂的转动角速度；