[发明专利]一种臂架设备连杆机构控制装置、系统、方法和工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架设备连杆机构控制装置、系统、方法和包括所述系统的工程机械。

背景技术

混凝土喷射机是一种广泛应用于各种隧道和道路施工的混凝土机械，其中多关节臂架是混凝土喷射机作业的主要工作机构。目前混凝土喷射机臂架的运动控制是通过控制油缸的伸缩，推动臂节之间的连杆机构来调整各个臂节之间的夹角。通常，根据各个臂节之间的几何运动关系，可以得出臂节夹角与油缸长度之间的算数关系，然后设定一目标夹角，根据该算数关系求解出油缸的长度，然后将油缸伸缩到该长度以控制臂架末端达到目标位置。

例如，图1A是混凝土泵车臂架油缸、连杆机构与臂节之间的连接关系示意图。如图1A所示，混凝土泵车的臂架设备包括相互连接的第一臂节1和第二臂节2，在第一臂节1和第二臂节2之间连接有连杆机构3，在第一臂节1与连杆结构3之间连接有油缸4，由此，通过油缸4的伸缩驱动连杆机构3，来控制第二臂节2运动。图1B是混凝土泵车臂架油缸、连杆机构与臂节之间的几何关系示意图。假设已知臂节夹角∠FOG，可以通过臂节之间的几何关系推算出油缸4的长度AB。计算步骤如下：

1）∠FCE和∠GDE固定不变且已知，可以求得：∠CED＝∠FCE+∠GDE-∠FOG；

2）在三角形CDE中，可以通过余弦定理求得CD：

CD=CE2+DE2-2CE×DE×cos∠CED]]>

3）由余弦和正弦定理可分别在三角形CBD和三角形CED中求得∠BCD和∠ECD；

4）计算∠BCE＝∠BCD-∠ECD；

5）计算∠ACB＝∠FCE-∠FCA-∠BCE；

6）在三角形ABC中，计算油缸长度AB：

AB=AC2+BC2-2AC×BC×cos∠ACB]]>

通过上面可以看出，利用几何运算会产生较大的计算量。混凝土喷射机连杆机构的运动关系比混凝土泵车的复杂，因此，在混凝土喷射机中，直接进行几何计算会非常复杂，很难得到解析解，且计算量庞大，计算效率低。此外，一旦臂架的几何模型有改动，就要改变相应的控制算法，因此，无法实现仅采用一种控制算法来对不同结构的臂架设备进行控制，适用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂架设备连杆机构控制装置、系统、方法和包括所述系统的工程机械，以克服现有技术中利用臂架夹角直接进行公式计算得出油缸长度所带来的计算量大、计算效率低的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供一种臂架设备连杆机构控制装置，所述臂架设备包括相互连接的多个臂节，相邻臂节之间连接有所述连杆机构和用于驱动所述连杆机构的油缸，所述装置包括：接收器，用于接收所述相邻臂节之间的目标夹角；以及控制器，与所述接收器连接，用于根据所述目标夹角以及目标夹角与油缸长度映射表，得出与所述目标夹角对应的油缸长度，并控制所述油缸伸缩到所述油缸长度。

本发明还提供一种臂架设备连杆机构控制系统，所述臂架设备包括相互连接的多个臂节，相邻臂节之间连接有所述连杆机构和用于驱动所述连杆机构的油缸，所述系统包括：角度给定装置，用于给定所述相邻臂节之间的目标夹角；以及上述臂架设备连杆机构控制装置，与所述角度给定装置连接。

本发明还提供一种包括上述系统的工程机械。