專利名稱：混凝土泵送設(shè)備及其末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土泵送設(shè)備，尤其是一種混凝土泵送設(shè)備及其末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
混凝土泵送設(shè)備是一種利用壓力將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機(jī)械，廣泛應(yīng)用于道路工程、橋梁工程、地下工程、工業(yè)與民用建筑施工等各個(gè)領(lǐng)域。混凝土泵車是一種典型的混凝土泵送設(shè)備。混凝土泵車的臂架一般由至少三段臂節(jié)組成，每段臂節(jié)之間由鉸接軸鉸接，各臂節(jié)能夠繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)相當(dāng)?shù)慕嵌?，同時(shí)，該臂架整體通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)固定在底架上，臂架整體借助液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)作用可在轉(zhuǎn)臺(tái)的帶動(dòng)下，繞垂直于水平面的豎直軸進(jìn)行360°的旋轉(zhuǎn)?；炷帘密嚨妮斔凸芨街诒奂苌希⒃诳拷炷脸隹谔幵O(shè)置有末端軟管，用來(lái)對(duì)混凝土的澆筑起導(dǎo)向作用。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，經(jīng)常要按照操控要求，將固定于末臂節(jié)的末端軟管從一個(gè)地點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)，因此對(duì)臂架的控制提出了較高的要求，尤其是對(duì)其末端的運(yùn)動(dòng)軌跡需要進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。目前在混凝土泵車末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方面，只能依靠泵車操作機(jī)手通過(guò)無(wú)線遙控器或泵車電控柜內(nèi)的控制器對(duì)各臂架油缸的伸縮控制以實(shí)現(xiàn)臂架末端(末端軟管)按期望軌跡的運(yùn)動(dòng)控制，然而，泵車操作機(jī)手與末端軟管操作員不是同一個(gè)人，而且遙控器操作員離澆筑位置一般較遠(yuǎn)，很多情況下，泵車操作機(jī)手并不知道末端軟管處操作員的具體施工軌跡意圖，相互之間的溝通不暢，導(dǎo)致降低施工效率，甚至給末端軟管處操作員帶來(lái)安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種混凝土泵送設(shè)備末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以改善其末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制，提高末端軟管的運(yùn)動(dòng)精度、施工效率和操作員的施工安全性。有鑒于此，亦有必要提供一種混凝土泵送設(shè)備末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，以提高末端軟管的運(yùn)動(dòng)精度、施工效率和操作員的施工安全性。有鑒于此，亦有必要提供一種具有上述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的混凝土泵送設(shè)備。本發(fā)明提供一種末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在末臂節(jié)上的末端軟管，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括操控手柄、臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、及運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述操控手柄安裝在末端軟管上，所述操控手柄上設(shè)有方向控制開關(guān)，所述方向控制開關(guān)供末端軟管處操作員進(jìn)行操作來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息并生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，所述運(yùn)動(dòng)控制單元同時(shí)接收所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)并生成相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元依據(jù)所述控制信號(hào)控制末端軟管按照操作員期望的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置在各段臂節(jié)上實(shí)時(shí)采集各段臂節(jié)與水平面的夾角的傾角傳感器以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上實(shí)時(shí)采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，確定臂架末端所需的運(yùn)動(dòng)量，并分解為各段臂節(jié)所需的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括多路閥和驅(qū)動(dòng)組件，所述多路閥包括多個(gè)電磁閥，所述驅(qū)動(dòng)組件包括回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及多個(gè)臂節(jié)油缸，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)，所述多個(gè)臂節(jié)油缸分別用于驅(qū)動(dòng)所述多段臂節(jié)的伸縮，所述多個(gè)電磁閥分別與所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及所述多個(gè)臂節(jié)油缸對(duì)應(yīng)相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述操控手柄上設(shè)有模式切換開關(guān)，所述模式切換開關(guān)對(duì)應(yīng)兩種狀態(tài)，其中一種狀態(tài)為末端手柄操控模式，另一種狀態(tài)為遙控器操控模式，通過(guò)按壓所述模式切換開關(guān)，可以選定對(duì)臂架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的模式并在末端手柄操控模式與遙控器操控模式之間進(jìn)行切換。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方向控制開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)，分別用于發(fā)出控制末端軟管向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述操控手柄上設(shè)有集成式的開關(guān)組件，所述四個(gè)方向控制開關(guān)集成設(shè)置在所述開關(guān)組件上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述操控手柄套設(shè)安裝于末端軟管的外周面上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述操控手柄包括第一夾圈、第二夾圈、第一扶手、及第二扶手，所述第一夾圈和第二夾圈合圍成圓形，用于套設(shè)固定在末端軟管的外周面上，所述第一扶手和第二扶手分別環(huán)設(shè)在第一夾圈和第二夾圈的外圍，所述第一扶手和第二扶手為弧形的管件結(jié)構(gòu)，中間是空心的。本發(fā)明還提供一種末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，對(duì)設(shè)置在末臂節(jié)上的末端軟管進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，所述末端軟管上安裝有操控手柄且所述操控手柄上設(shè)有方向控制開關(guān)，所述運(yùn)動(dòng)控制方法包括如下步驟:
由末端軟管處操作員對(duì)所述方向控制開關(guān)進(jìn)行操作來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)；
利用臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息并生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)；
利用運(yùn)動(dòng)控制單元同時(shí)接收所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，并生成相應(yīng)的控制信號(hào)；及
利用運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元接收所述控制信號(hào)，并依據(jù)所述控制信號(hào)控制末端軟管按照操作員期望的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置在各段臂節(jié)上實(shí)時(shí)采集各段臂節(jié)與水平面的夾角的傾角傳感器以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上實(shí)時(shí)采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，確定臂架末端所需的運(yùn)動(dòng)量，并分解為各段臂節(jié)所需的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括多路閥和驅(qū)動(dòng)組件，所述多路閥包括多個(gè)電磁閥，所述驅(qū)動(dòng)組件包括回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及多個(gè)臂節(jié)油缸，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)，所述多個(gè)臂節(jié)油缸分別用于驅(qū)動(dòng)所述多段臂節(jié)的伸縮，所述多個(gè)電磁閥分別與所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及所述多個(gè)臂節(jié)油缸對(duì)應(yīng)相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方向控制開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)，分別用于發(fā)出控制末端軟管向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。本發(fā)明還提供一種混凝土泵送設(shè)備，包括車體、轉(zhuǎn)臺(tái)、及臂架，所述臂架通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車體上，所述臂架具有多段臂節(jié)，所述混凝土泵送設(shè)備還包括上述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是，末端軟管上安裝有操控手柄，可由末端軟管處的操作員直接對(duì)操控手柄上的方向控制開關(guān)進(jìn)行操作，操作員可以按照澆筑現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)，并結(jié)合由臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元生成的臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，以對(duì)臂架末端(末端軟管)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，提高末端軟管的運(yùn)動(dòng)精度、施工效率和操作員的施工安全性。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中混凝土泵送設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中操控手柄安裝于末端軟管上的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中操控手柄安裝于末端軟管上的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例中操控手柄的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例中操控手柄的每一開關(guān)組件上的四個(gè)方向控制開關(guān)的分布示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法的流程框圖。圖7是圖6所示方法中運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。請(qǐng)參圖1，本發(fā)明的實(shí)施例中混凝土泵送設(shè)備30包括車體31、轉(zhuǎn)臺(tái)32、及臂架33，臂架33通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)32在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車體31上?；炷帘盟驮O(shè)備30可以為混凝土泵車、混凝土布料機(jī)等。本實(shí)施例中以具有五段臂節(jié)的混凝土泵送設(shè)備為例進(jìn)行說(shuō)明，但并不表示本發(fā)明只適用于五段臂節(jié)的混凝土泵送設(shè)備。臂架33中的五段臂節(jié)分別為第一臂節(jié)331、第二臂節(jié)332、第三臂節(jié)333、第四臂節(jié)334、第五臂節(jié)335，其中末臂節(jié)即第五臂節(jié)335上設(shè)置有末端軟管20。請(qǐng)結(jié)合圖2至圖4，末端軟管20的外周面上套設(shè)安裝有操控手柄10。操控手柄10包括第一夾圈11、第二夾圈12、第一扶手13、第二扶手14、第一支撐輻條15、第二支撐輻條16、第一螺栓17、第二螺栓18、模式切換開關(guān)19、第一開關(guān)組件110、第二開關(guān)組件120、第三開關(guān)組件130、第四開關(guān)組件140。第一夾圈11和第二夾圈12分別呈半圓形，第一夾圈11和第二夾圈12圍成圓形并通過(guò)第一螺栓17和第二螺栓18固定在混凝土泵送設(shè)備的末端軟管20外周面的適當(dāng)高度位置上，確保操控手柄10對(duì)末端軟管20的夾持與定位。第一扶手13和第二扶手14為弧形的管件結(jié)構(gòu)，中間是空心的，可以布置數(shù)據(jù)線；第一扶手13和第二扶手14分別環(huán)設(shè)在第一夾圈11和第二夾圈12的外圍。第一支撐輻條15連接在第一夾圈11與第一扶手13之間，第二支撐輻條16連接在第二夾圈12與第二扶手14之間；第一支撐輻條15和第二支撐輻條16中至少有一根為中空結(jié)構(gòu)，可以布置數(shù)據(jù)線。第一至第四開關(guān)組件110、120、130、140沿圓周方向上對(duì)稱地設(shè)置在操控手柄10的第一扶手13和第二扶手14上。模式切換開關(guān)19可以設(shè)置在第一支撐輻條15或第二支撐輻條16上，例如，設(shè)置在第一支撐輻條15上靠近第一夾圈11的位置處或設(shè)置在第二支撐輻條16上靠近第二夾圈12的位置處。模式切換開關(guān)19對(duì)應(yīng)兩種狀態(tài)，其中一種狀態(tài)為末端手柄操控模式，另一種狀態(tài)為遙控器操控模式，兩種狀態(tài)具有互鎖功能，保證在任意時(shí)刻只有其中一種狀態(tài)處于開啟。通過(guò)按壓該模式切換開關(guān)19，可以選定對(duì)臂架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的模式，并在末端手柄操控模式與遙控器操控模式之間進(jìn)行切換，如果當(dāng)前開啟狀態(tài)是遙控器操控模式，則只能由遙控器操作員通過(guò)操控遙控器(圖未示)對(duì)臂架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的控制。如果當(dāng)前開啟狀態(tài)是末端手柄操控模式，就只能由末端軟管操作員對(duì)其上面的開關(guān)組件110 (120、130、140)進(jìn)行操作控制，發(fā)出與操作員期望運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)。四個(gè)開關(guān)組件110、120、130、140沿著操控手柄10的圓周方向均勻布置，使得末端軟管20處的操作員在任意方位均能方便地對(duì)操控手柄10的開關(guān)組件進(jìn)行操作。第一開關(guān)組件110、第二開關(guān)組件120、第三開關(guān)組件130、第四開關(guān)組件140各自均為集成式的開關(guān)組件，每一開關(guān)組件110(120、130、140)包括四個(gè)集成設(shè)置的方向控制開關(guān)，分別為開關(guān)1、開關(guān)I1、開關(guān)II1、開關(guān)IV，請(qǐng)參圖5，所示為每一開關(guān)組件110 (120、130、140)的四個(gè)方向控制開關(guān)1、I1、II1、IV的分布結(jié)構(gòu)示意圖，所述開關(guān)1、I1、II1、IV分別設(shè)置在每一開關(guān)組件110 (120、130、140)的上端、內(nèi)偵U、下端、外側(cè)。每一開關(guān)組件110 (120、130、140)的四個(gè)方向控制開關(guān)1、I1、II1、IV分別用于發(fā)出控制末端軟管20向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)，該四個(gè)方向控制開關(guān)1、I1、II1、IV所具體對(duì)應(yīng)控制方向(向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向)的設(shè)定可以是任意的，但最好與操作員的使用習(xí)慣匹配。例如，操作第一開關(guān)組件110的各方向控制開關(guān)產(chǎn)生的控制信號(hào)為:操作第一開關(guān)組件Iio的開關(guān)I發(fā)出控制末端軟管20向下方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第一開關(guān)組件110的開關(guān)II發(fā)出控制末端軟管20向外徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第一開關(guān)組件110的開關(guān)III發(fā)出控制末端軟管20向上方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第一開關(guān)組件110的開關(guān)IV發(fā)出控制末端軟管20向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。例如，操作第二開關(guān)組件120的各方向控制開關(guān)按鈕產(chǎn)生的控制信號(hào)為:操作第二開關(guān)組件120的開關(guān)I發(fā)出控制末端軟管20向下方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第二開關(guān)組件120的開關(guān)II發(fā)出控制末端軟管20向外徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第二開關(guān)組件120的開關(guān)III發(fā)出控制末端軟管20向上方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第二開關(guān)組件120的開關(guān)IV發(fā)出控制末端軟管20向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。例如，操作第三開關(guān)組件130的各方向控制開關(guān)按鈕產(chǎn)生的控制信號(hào)為:操作第三開關(guān)組件130的開關(guān)I發(fā)出控制末端軟管20向下方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第三開關(guān)組件130的開關(guān)II發(fā)出控制末端軟管20向外徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第三開關(guān)組件130的開關(guān)III發(fā)出控制末端軟管20向上方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第三開關(guān)組件130的開關(guān)IV發(fā)出控制末端軟管20向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。例如，操作第四開關(guān)組件140的各方向控制開關(guān)按鈕產(chǎn)生的控制信號(hào)為:操作第四開關(guān)組件140的開關(guān)I發(fā)出控制末端軟管20向下方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第四開關(guān)組件140的開關(guān)II發(fā)出控制末端軟管20向外徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第四開關(guān)組件140的開關(guān)III發(fā)出控制末端軟管20向上方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)；操作第四開關(guān)組件140的開關(guān)IV發(fā)出控制末端軟管20向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。據(jù)此，當(dāng)末端軟管20的當(dāng)前開啟狀態(tài)是末端手柄操控模式時(shí)，末端軟管20處的操作員(例如現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工人員)在末端軟管20的任何方位均可方便地通過(guò)第一開關(guān)組件至第四開關(guān)組件的共16個(gè)方向控制開關(guān)的任意組合，進(jìn)行臂架末端(末端軟管20)的運(yùn)動(dòng)控制。請(qǐng)參圖6，為本發(fā)明實(shí)施例中所提供的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法的流程框圖。該運(yùn)動(dòng)控制方法包括由末端軟管操作員對(duì)操控手柄10上的方向控制開關(guān)進(jìn)行操作發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令，并將運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)傳遞給運(yùn)動(dòng)控制單元42 ;利用臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元41實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臂架末端的當(dāng)前位置，并將臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)傳遞給運(yùn)動(dòng)控制單元42 ;運(yùn)動(dòng)控制單元42同時(shí)接收從操控手柄10傳送過(guò)來(lái)的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)和從臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元41傳送過(guò)來(lái)的臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，確定臂架末端所需的運(yùn)動(dòng)量，并分解為各臂節(jié)所需的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量，再發(fā)出控制信號(hào)至控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元43，使臂架末端向運(yùn)動(dòng)控制指令所表示的方向運(yùn)動(dòng)。由于需要傳送的控制信號(hào)比較多，因此可以采用CAN總線進(jìn)行信息傳送，一方面可有效減少因?yàn)殡姎饴肪€的長(zhǎng)度而引起信號(hào)衰減；另一方面可減少電氣路線線束的重量。當(dāng)然，也可以考慮通過(guò)無(wú)線通信進(jìn)行信號(hào)的傳送。其中，臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元41包括設(shè)置在各臂節(jié)上用于實(shí)時(shí)采集各臂節(jié)與水平面的夾角的傾角傳感器以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上用于實(shí)時(shí)采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器，在得到各臂節(jié)的傾角以及轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量后，通過(guò)相應(yīng)算法(例如在線逐點(diǎn)濾波)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成當(dāng)前時(shí)刻的臂架末端位置信號(hào)，最后將臂架末端位置信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制單元42。其中作為一個(gè)例子，用于采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器可以為旋轉(zhuǎn)編碼器。請(qǐng)結(jié)合圖7，為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元43的結(jié)構(gòu)示意圖。運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元43包括多路閥44和驅(qū)動(dòng)組件45，其中多路閥44包括六個(gè)電磁閥441，驅(qū)動(dòng)組件45包括回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)450、第一臂節(jié)油缸451、第二臂節(jié)油缸452、第三臂節(jié)油缸453、第四臂節(jié)油缸454、第五臂節(jié)油缸455。所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)450用于控制所述轉(zhuǎn)臺(tái)32的回轉(zhuǎn)，所述五個(gè)臂節(jié)油缸451、452、453、454、455分別用于控制所述五段臂節(jié)331、332、333、334、335的伸縮，所述六個(gè)電磁閥441分別與回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)430及第一至第五臂節(jié)油缸451、452、453、454、455對(duì)應(yīng)相連。運(yùn)動(dòng)控制單元42將臂架末端的運(yùn)動(dòng)方向分解為各臂節(jié)的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量之后，生成相應(yīng)的控制電流信號(hào)并發(fā)送給多路閥44中相應(yīng)的電磁閥441，運(yùn)動(dòng)控制單元43根據(jù)多路閥44中相應(yīng)的電磁閥441的控制作用，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行臂架的運(yùn)動(dòng)控制，比如控制臂節(jié)油缸451 (452、453、454、455)的伸縮運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)450的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)末端軟管20的混凝土出口在末端軟管操作員的直接控制作用下按照期望的澆筑路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。綜合上述，本發(fā)明可由末端軟管操作員對(duì)固定安裝于末端軟管20的操控手柄10上的方向控制開關(guān)進(jìn)行操作，操控手柄10發(fā)出與操作員期望運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)，同時(shí)，臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元41實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息，并轉(zhuǎn)換生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制單元42根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)、臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)控制策略生成相應(yīng)的控制信號(hào)并發(fā)送給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元43，通過(guò)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元43中各臂節(jié)油缸、回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的作動(dòng)，最終使臂架系統(tǒng)在末端軟管操作員的直接控制作用下，實(shí)現(xiàn)末端軟管的混凝土出口按照期望的澆筑路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，保持臂架末端軟管的混凝土出口與期望澆筑位置一致。本發(fā)明中，末端軟管20上安裝有操控手柄10，可由末端軟管20處的操作員直接對(duì)操控手柄10上的方向控制開關(guān)進(jìn)行操作，末端軟管20處的操作員可以按照澆筑現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)發(fā)出期望末端軟管20運(yùn)動(dòng)方向的電信號(hào)，電信號(hào)可以傳遞至控制各臂架的油缸伸縮的控制機(jī)構(gòu)，由控制機(jī)構(gòu)對(duì)各臂架的油缸的伸縮控制以實(shí)現(xiàn)臂架末端(末端軟管20)按期望軌跡的運(yùn)動(dòng)控制，可以提高末端軟管20的運(yùn)動(dòng)精度、施工效率和操作員的施工安全性，且操控手柄10的成本低、安裝及拆卸維護(hù)方便。另外，操控手柄10上設(shè)有模式切換開關(guān)19，其中一種狀態(tài)為末端手柄操控模式，另一種狀態(tài)為遙控器操控模式，可以依據(jù)需要選擇末端手柄操控模式或者遙控器操控模式，兩種狀態(tài)具有互鎖功能，保證在任意時(shí)刻只有其中一種狀態(tài)處于開啟，使用方便靈活?？蛇x地，操控手柄10上第一夾圈11和第二夾圈12的一端可以通過(guò)鉸接形式進(jìn)行聯(lián)接，另一端可以通過(guò)螺栓進(jìn)行聯(lián)接；或者操控手柄10和末端軟管20可做成一體，不用通過(guò)螺栓來(lái)聯(lián)接；另外，開關(guān)組件的數(shù)量可以不只為4個(gè)，每一開關(guān)組件上設(shè)置的方向控制開關(guān)的數(shù)量也可以不只為4個(gè)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在末臂節(jié)上的末端軟管，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括操控手柄、臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、及運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述操控手柄安裝在末端軟管上，所述操控手柄上設(shè)有方向控制開關(guān)，所述方向控制開關(guān)供末端軟管處操作員進(jìn)行操作來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息并生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，所述運(yùn)動(dòng)控制單元同時(shí)接收所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)并生成相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元依據(jù)所述控制信號(hào)控制末端軟管按照操作員期望的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置在各段臂節(jié)上實(shí)時(shí)采集各段臂節(jié)與水平面的夾角的傾角傳感器以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上實(shí)時(shí)采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，確定臂架末端所需的運(yùn)動(dòng)量，并分解為各段臂節(jié)所需的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
4.如權(quán)利要求3所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括多路閥和驅(qū)動(dòng)組件，所述多路閥包括多個(gè)電磁閥，所述驅(qū)動(dòng)組件包括回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及多個(gè)臂節(jié)油缸，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)，所述多個(gè)臂節(jié)油缸分別用于驅(qū)動(dòng)所述多段臂節(jié)的伸縮，所述多個(gè)電磁閥分別與所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及所述多個(gè)臂節(jié)油缸對(duì)應(yīng)相連。
5.如權(quán)利要求1所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述操控手柄上設(shè)有模式切換開關(guān)，所述模式切換開關(guān)對(duì)應(yīng)兩種狀態(tài)，其中一種狀態(tài)為末端手柄操控模式，另一種狀態(tài)為遙控器操控模式，通過(guò)按壓所述模式切換開關(guān)，可以選定對(duì)臂架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的模式并在末端手柄操控模式與遙控器操控模式之間進(jìn)行切換。
6.如權(quán)利要求1所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述方向控制開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)，分別用于發(fā)出控制末 端軟管向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述操控手柄上設(shè)有集成式的開關(guān)組件，所述四個(gè)方向控制開關(guān)集成設(shè)置在所述開關(guān)組件上。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述操控手柄套設(shè)安裝于末端軟管的外周面上。
9.如權(quán)利要求8所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述操控手柄包括第一夾圈、第二夾圈、第一扶手、及第二扶手，所述第一夾圈和第二夾圈合圍成圓形，用于套設(shè)固定在末端軟管的外周面上，所述第一扶手和第二扶手分別環(huán)設(shè)在第一夾圈和第二夾圈的外圍，所述第一扶手和第二扶手為弧形的管件結(jié)構(gòu)，中間是空心的。
10.一種末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，對(duì)設(shè)置在末臂節(jié)上的末端軟管進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，其特征在于:所述末端軟管上安裝有操控手柄且所述操控手柄上設(shè)有方向控制開關(guān)，所述運(yùn)動(dòng)控制方法包括如下步驟: 由末端軟管處操作員對(duì)所述方向控制開關(guān)進(jìn)行操作來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)；利用臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息并生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)； 利用運(yùn)動(dòng)控制單元同時(shí)接收所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，并生成相應(yīng)的控制信號(hào)；及 利用運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元接收所述控制信號(hào)，并依據(jù)所述控制信號(hào)控制末端軟管按照操作員期望的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置在各段臂節(jié)上實(shí)時(shí)采集各段臂節(jié)與水平面的夾角的傾角傳感器以及設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)上實(shí)時(shí)采集臂架相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的角度傳感器。
12.如權(quán)利要求10所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，確定臂架末端所需的運(yùn)動(dòng)量，并分解為各段臂節(jié)所需的運(yùn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)臺(tái)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
13.如權(quán)利要求12所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括多路閥和驅(qū)動(dòng)組件，所述多路閥包括多個(gè)電磁閥，所述驅(qū)動(dòng)組件包括回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及多個(gè)臂節(jié)油缸，所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)，所述多個(gè)臂節(jié)油缸分別用于驅(qū)動(dòng)所述多段臂節(jié)的伸縮，所述多個(gè)電磁閥分別與所述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)及所述多個(gè)臂節(jié)油缸對(duì)應(yīng)相連。
14.如權(quán)利要求10所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述方向控制開關(guān)的數(shù)量為四個(gè)，分別用于發(fā)出控制末端軟管向下、向上、向外徑方向、向內(nèi)徑方向運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。
15.一種 混凝土泵送設(shè)備，包括車體、轉(zhuǎn)臺(tái)、及臂架，所述臂架通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車體上，所述臂架具有多段臂節(jié)，其特征在于:所述混凝土泵送設(shè)備還包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種末端軟管的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在末臂節(jié)上的末端軟管，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括操控手柄、臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、及運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述操控手柄安裝在末端軟管上，所述操控手柄上設(shè)有方向控制開關(guān)，所述方向控制開關(guān)供末端軟管處操作員進(jìn)行操作來(lái)發(fā)出期望末端軟管運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)采集臂架的姿態(tài)信息并生成臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)，所述運(yùn)動(dòng)控制單元同時(shí)接收所述運(yùn)動(dòng)控制指令信號(hào)及所述臂架末端的當(dāng)前位置信號(hào)并生成相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元依據(jù)所述控制信號(hào)控制末端軟管按照操作員期望的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)E04G21/04GK103192396SQ201210004970
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者黃毅, 鄺昊 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司