[发明专利]臂架末端位置控制方法及系统及包含该系统的工程机械

说明书

本发明实施例提供一种臂架末端位置控制方法、系统及工程机械，该方法包括：接收用于操控臂架末端位置的操控机构所指示的方向及幅度；接收臂架末端的实际速度及位置；根据方向及幅度、臂架末端的实际速度、以及加速度上限约束和/或速度上限约束，确定臂架末端在加速度上限约束和/或速度上限约束下的期望运动速度；根据操控机构指示方向及幅度的持续时间，对期望运动速度进行积分，得出臂架末端的位移增量；根据位移增量及臂架末端的所述实际位置，确定臂架末端的目标位置；以及控制臂架的驱动机构，以使得臂架末端运动至目标位置。通过该方案，可使得操作人员直接控制臂架末端位置，而无需经由对臂架每一关节进行单独操控而控制臂架末端位置。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地涉及臂架末端位置控制方法、臂架末端位置控制系统及包含该臂架末端位置控制系统的工程机械。

背景技术

工程机械行业内的很多工程机械涉及到对臂架的控制，该臂架一般包含一个或多个关节，而目前对多关节臂架操控的常规方法是通过遥控器分别控制每个关节动作，使得臂架末端逐渐接近目标位置。

随着关节数量增多，操作过程繁琐，对操作人员熟练程度和经验水平要求也较高。研究出一种可使得操作人员可直接控制臂架末端位置的控制方法和系统具有重要意义。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种臂架末端位置控制方法、臂架末端位置控制系统及包含该臂架末端位置控制系统的工程机械，其可使得操作人员直接控制臂架末端位置，而无需经由对臂架每一关节进行单独操控而控制臂架末端位置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种臂架末端位置控制方法，该方法包括：接收用于操控所述臂架末端位置的操控机构所指示的方向及幅度；接收所述臂架末端的实际速度及实际位置；根据所述方向及幅度、所述臂架末端的实际速度、以及加速度上限约束和/或速度上限约束，确定所述臂架末端在所述加速度上限约束和/或速度上限约束下的期望运动速度；根据所述操控机构指示所述方向及幅度的持续时间，对所述期望运动速度进行积分，得出所述臂架末端的位移增量；根据所述位移增量及所述臂架末端的所述实际位置，确定所述臂架末端的目标位置；以及控制所述臂架的驱动机构，以使得所述臂架末端运动至所述目标位置。

可选的，所述加速度上限约束和/或速度上限约束根据以下一者或多者而被确定：臂架应用场景的工作需求、臂架参数、驱动所述臂架的液压系统的流量情况、所述臂架接近工作空间边缘的程度、以及臂架关节接近极限位置的程度。

可选的，所述臂架包含一个或多个关节，所述控制所述臂架的驱动机构以使得所述臂架末端运动至所述目标位置包括：根据所述臂架末端的目标位置，反解出一组目标关节位置，该组目标关节位置包含所述臂架末端运行至所述目标位置时，所述臂架的所述一个或多个关节各自的目标关节位置；针对所述臂架的所述一个或多个关节中的每一关节，执行以下操作以得出一组目标关节速度，其中该组目标关节速度包含所述臂架末端运行至所述目标位置时，所述臂架的所述一个或多个关节各自的目标关节速度：确定该关节的实际关节位置及实际关节速度，以作为该关节的关节空间轨迹的起点的关节位置及关节速度；根据该关节的实际关节位置及实际关节速度以及所述目标关节位置，确定所述臂架末端运行至所述目标关节位置时的目标关节速度，并将该目标关节速度及所述目标关节位置作为所述关节空间轨迹的终点的关节位置及关节速度；控制所述臂架的驱动机构，以使得所述臂架的所述一个或多个关节满足各自的目标关节位置及目标关节速度。

可选的，所述确定所述臂架末端运行至所述目标位置时的目标关节速度包括：根据所述关节的实际关节位置以及目标关节位置，确定所述关节在当前轨迹规划周期内的期望平均运动速度；以及根据该期望平均运动速度及所述关节在当前轨迹规划周期开始时的实际关节速度，确定所述关节的所述目标关节速度。

可选的，所述目标关节速度被确定为：

w_end＝2w_avg-w_init，