一種針對(duì)臂架的防碰撞方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)臂架的防碰撞方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的方法包括以下步驟：監(jiān)測(cè)所述臂架之間的距離；當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示；當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于或小于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定所述臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠有效避免臂架的碰撞從而提高鑿巖臺(tái)車使用的安全性；同時(shí)，本發(fā)明的方法實(shí)施簡(jiǎn)單，系統(tǒng)硬件成本低，具有很高的推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
一種針對(duì)臂架的防碰撞方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種針對(duì)臂架的防碰撞方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)在交通運(yùn)輸、水電基礎(chǔ)建設(shè)、礦山挖掘中需大量的隧道施工工作。由于工作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)系數(shù)大、人力需求大，故急需提高施工過(guò)程的機(jī)械化。而設(shè)備的自動(dòng)化與智能化能大大減輕施工過(guò)程中對(duì)人的依賴。
[0003]鑿巖臺(tái)車是一種鑿巖設(shè)備，它能移動(dòng)并支持多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆眼作業(yè)。因此鑿巖臺(tái)車被用于鉆爆法巖石開挖，尤其是在隧道及地下工程采用鉆爆法施工的過(guò)程中鑿巖臺(tái)車得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]為了支持多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆眼作業(yè)，通常一臺(tái)鑿巖臺(tái)車上構(gòu)造有多個(gè)臂架。由于每個(gè)臂架的作業(yè)位置不同，因此在將臂架移動(dòng)到相應(yīng)的作業(yè)位置的過(guò)程中，每個(gè)臂架具有不同的位移軌跡。這就導(dǎo)致在臂架進(jìn)行位移的過(guò)程中由于位移軌跡的相交會(huì)出現(xiàn)臂架碰撞的情況。臂架的碰撞不僅會(huì)造成正常施工的中斷，而且會(huì)損壞鑿巖機(jī)。
[0005]因此，為了避免臂架的碰撞，需要一種針對(duì)臂架的防碰撞方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了避免臂架的碰撞，本發(fā)明提供了一種針對(duì)臂架的防碰撞方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]監(jiān)測(cè)臂架之間的距離；
[0008]當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示；
[0009]當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于或小于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定所述臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。
[0010]在一實(shí)施例中，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于所述第一預(yù)設(shè)值大于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)監(jiān)控所述臂架的位移趨勢(shì)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為接近時(shí)令所述臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)退出所述減速位移狀態(tài)。
[0011]在一實(shí)施例中，在所述第一預(yù)設(shè)值與所述第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值，針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的警告提示和/或不同的減速位移狀態(tài)。
[0012]在一實(shí)施例中，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止所述臂架的位移。
[0013]在一實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:
[0014]當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡重新規(guī)劃所述臂架的位移軌跡。
[0015]在一實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)所述臂架設(shè)定相應(yīng)的位移優(yōu)先級(jí)，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)保持位移優(yōu)先級(jí)高的所述臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的所述臂架的位移軌跡。
[0016]本發(fā)明還提出了一種針對(duì)臂架的防碰撞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0017]距離監(jiān)測(cè)器，其配置為監(jiān)測(cè)臂架之間的距離；
[0018]報(bào)警器，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示；
[0019]位移鎖定模塊，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定所述臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。
[0020]在一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包含減速控制模塊以及位移趨勢(shì)判斷模塊，其中:
[0021]所述位移趨勢(shì)判斷模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于所述第一預(yù)設(shè)值大于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)監(jiān)控所述臂架的位移趨勢(shì)；
[0022]所述減速控制模塊配置為當(dāng)所述位移趨勢(shì)為接近時(shí)令所述臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)退出所述減速位移狀態(tài)。
[0023]在一實(shí)施例中，在所述第一預(yù)設(shè)值與所述第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值，其中:
[0024]所述報(bào)警器配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的警告提示；
[0025]所述減速控制模塊配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的減速位移狀態(tài)。
[0026]在一實(shí)施例中，所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止所述臂架的位移。
[0027]在一實(shí)施例中，所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡重新規(guī)劃所述臂架的位移軌跡。
[0028]在一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包含位移優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊，其中:
[0029]所述臂架優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊配置為針對(duì)每個(gè)所述臂架設(shè)定相應(yīng)的位移優(yōu)先級(jí)；
[0030]所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)保持位移優(yōu)先級(jí)高的所述臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的所述臂架的位移軌跡。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠有效避免臂架的碰撞從而提高鑿巖臺(tái)車使用的安全性;同時(shí)，本發(fā)明的方法實(shí)施簡(jiǎn)單，系統(tǒng)硬件成本低，具有很高的推廣價(jià)值。
[0032]本發(fā)明的其它特征或優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述。并且，本發(fā)明的部分特征或優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)說(shuō)明書而變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而被了解。本發(fā)明的目的和部分優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)或獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0033]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖；
[0035]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此本發(fā)明的實(shí)施人員可以充分理解本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程并依據(jù)上述實(shí)現(xiàn)過(guò)程具體實(shí)施本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0037]鑿巖臺(tái)車是一種鑿巖設(shè)備，它能移動(dòng)并支持多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆眼作業(yè)。因此鑿巖臺(tái)車被用于鉆爆法巖石開挖，尤其是在隧道及地下工程采用鉆爆法施工的過(guò)程中鑿巖臺(tái)車得到了廣泛的應(yīng)用。
[0038]為了支持多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆眼作業(yè)，通常一臺(tái)鑿巖臺(tái)車上構(gòu)造有多個(gè)臂架。由于每個(gè)臂架的作業(yè)位置不同，因此在將臂架移動(dòng)到相應(yīng)的作業(yè)位置的過(guò)程中，每個(gè)臂架具有不同的位移軌跡。這就導(dǎo)致在臂架進(jìn)行位移的過(guò)程中由于位移軌跡的相交會(huì)出現(xiàn)臂架碰撞的情況。臂架的碰撞不僅會(huì)造成正常施工的中斷，而且會(huì)損壞鑿巖機(jī)。
[0039]為了避免臂架的碰撞，本發(fā)明提出了一種針對(duì)臂架的防碰撞方法。首先根據(jù)鑿巖臺(tái)車通常的工況確定臂架碰撞發(fā)生機(jī)率較大的臂架距離區(qū)間。即確定兩個(gè)臂架間的距離接近到什么程度時(shí)臂架有較大的幾率發(fā)生碰撞。在本發(fā)明中，首先確定三個(gè)距離區(qū)間。確定第一預(yù)設(shè)值以及第二預(yù)設(shè)值，第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值，臂架距離大于第一預(yù)設(shè)值為一個(gè)距離區(qū)間(正常工作距離區(qū)間)；在第一預(yù)設(shè)值與第二預(yù)設(shè)值之間為一個(gè)距離區(qū)間(報(bào)警距離區(qū)間)；小于等于第二預(yù)設(shè)值為一個(gè)距離區(qū)間(制動(dòng)距離區(qū)間)。
[0040]在鑿巖臺(tái)車進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)臂架之間的距離。當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離大于第一預(yù)設(shè)值(正常工作距離區(qū)間)時(shí)繼續(xù)正常作業(yè)；當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值(報(bào)警距離區(qū)間)時(shí)輸出警告提示；當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離等于或小于第二預(yù)設(shè)值(制動(dòng)距離區(qū)間)時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。
[0041]根據(jù)上述方法流程，不僅可以在臂架有碰撞趨勢(shì)時(shí)及時(shí)提醒操作人員注意臂架運(yùn)行軌跡以避免碰撞，而且可以在極限距離前自動(dòng)阻止臂架的碰撞，從而提高鑿巖臺(tái)車使用的安全性。
[0042]接下來(lái)基于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明一實(shí)施例的具體執(zhí)行流程。附圖的流程圖中示出的步驟可以在包含諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。雖然在流程圖中示出了各步驟的邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0043]如圖1所示，首先執(zhí)行步驟S100，距離監(jiān)測(cè)步驟，在鑿巖臺(tái)車進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)臂架之間的距離。在步驟SlOO執(zhí)行的過(guò)程中進(jìn)行臂架間距判斷，判斷臂架間距是處于正常工作距離區(qū)間、報(bào)警距離區(qū)間或制動(dòng)距離區(qū)間。在臂架間距判斷過(guò)程中，針對(duì)多個(gè)臂架中的任意兩個(gè)進(jìn)行判斷。
[0044]首先執(zhí)行步驟Slll，判斷臂架間距與第一預(yù)設(shè)值的關(guān)系。當(dāng)任意兩個(gè)臂架的間距大于等于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，該兩個(gè)臂架的間距處于正常工作距離區(qū)間。此時(shí)臂架繼續(xù)正常工作，返回繼續(xù)執(zhí)行步驟SI 11，繼續(xù)再次進(jìn)行間距判斷。
[0045]如果任意兩個(gè)臂架的間距小于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，則該兩個(gè)臂架的間距處于報(bào)警距離區(qū)間或制動(dòng)距離區(qū)間。此時(shí)需要進(jìn)一步判斷兩個(gè)臂架的間距是處于報(bào)警距離區(qū)間還是制動(dòng)距離區(qū)間。
[0046]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離處于報(bào)警距離區(qū)間時(shí)監(jiān)控臂架的位移趨勢(shì)，當(dāng)位移趨勢(shì)為接近時(shí)說(shuō)明臂架的碰撞可能正在逐漸增大，此時(shí)令臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)。在減速位移狀態(tài)中，臂架的移動(dòng)速度小于正常工作時(shí)的移動(dòng)速度，這樣就預(yù)留出更多反應(yīng)時(shí)間以判斷臂架是否會(huì)碰撞并進(jìn)一步阻止臂架碰撞。當(dāng)位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)說(shuō)明臂架的碰撞可能正在逐漸減小，此時(shí)退出減速位移狀態(tài)，令臂架以正常工作時(shí)的移動(dòng)速度進(jìn)行位移。
[0047]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，將報(bào)警距離區(qū)間進(jìn)一步劃分為多個(gè)小區(qū)間(在第一預(yù)設(shè)值與第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值)，針對(duì)不同的小區(qū)間設(shè)置不同的警告提示以及不同的減速位移狀態(tài)。
[0048]具體的，在第一預(yù)設(shè)值與第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置第三預(yù)設(shè)值。即將報(bào)警距離區(qū)間劃分為第一報(bào)警距離區(qū)間(小于第一預(yù)設(shè)值且大于等于第三預(yù)設(shè)值)以及第二報(bào)警距離區(qū)間(小于第三預(yù)設(shè)值且大于第二預(yù)設(shè)值)兩個(gè)區(qū)間。對(duì)應(yīng)第一報(bào)警距離區(qū)間以及第二報(bào)警距離區(qū)間分別設(shè)置第一警告提示以及第二警告提示，并分別設(shè)置第一減速位移狀態(tài)以及第二減速位移狀態(tài)。
[0049]例如，將第一警告提示設(shè)置為特定間隔的滴滴聲，將第二警告提示設(shè)置為間隔小于第一警告提示的滴滴聲。這樣操作人員就可以根據(jù)滴滴聲的間隔確定當(dāng)前臂架間距的具體情況。
[0050]又例如，設(shè)置第二減速位移狀態(tài)中臂架的位移速度小于第一減速位移狀態(tài)中臂架的位移速度。這樣就可以實(shí)現(xiàn)隨著臂架的進(jìn)一步接近，其位移速度進(jìn)一步降低，從而更加有效的預(yù)留出更多反應(yīng)時(shí)間以判斷臂架是否會(huì)碰撞并進(jìn)一步阻止臂架碰撞。
[0051]具體的，如圖1所示，當(dāng)步驟Slll判斷臂架間距小于第一預(yù)設(shè)值后執(zhí)行步驟S112，判斷臂架間距與第三預(yù)設(shè)值的關(guān)系。當(dāng)臂架間距大于等于第三預(yù)設(shè)值(且小于第一預(yù)設(shè)值)(第一報(bào)警距離區(qū)間)時(shí)執(zhí)行步驟S113，輸出第一警告提示。
[0052]然后執(zhí)行步驟S114，位移趨勢(shì)判斷步驟。當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為接近時(shí)，執(zhí)行步驟SI 15，令臂架進(jìn)入第一減速位移狀態(tài)。當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)，執(zhí)行步驟S141，令臂架退出減速位移狀態(tài)。并且，當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)，返回繼續(xù)進(jìn)行間距判斷，重新判斷臂架間距。由于臂架位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離，此時(shí)臂架間距在第一報(bào)警距離區(qū)間的基礎(chǔ)上向正常工作距離區(qū)間移動(dòng)，因此在步驟S141后返回執(zhí)行步驟S111。
[0053]在步驟S112中，當(dāng)臂架間距小于第三預(yù)設(shè)值時(shí)，說(shuō)明臂架間距位于第二報(bào)警距離區(qū)間或制動(dòng)距離區(qū)間，此時(shí)需要進(jìn)一步判斷兩個(gè)臂架的間距是處于第二報(bào)警距離區(qū)間還是制動(dòng)距離區(qū)間。因此此時(shí)執(zhí)行步驟S121，判斷臂架間距與第二預(yù)設(shè)值的關(guān)系。當(dāng)臂架間距大于第二預(yù)設(shè)值(且小于第三預(yù)設(shè)值)(第二報(bào)警距離區(qū)間)時(shí)執(zhí)行步驟S122，輸出第二警告提不O
[0054]然后執(zhí)行步驟S123，位移趨勢(shì)判斷步驟。當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為接近時(shí)，執(zhí)行步驟S124，令臂架進(jìn)入第二減速位移狀態(tài)。當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)，執(zhí)行步驟S142，令臂架退出減速位移狀態(tài)。并且，當(dāng)臂架的位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)，返回繼續(xù)進(jìn)行間距判斷，重新判斷臂架間距。由于臂架位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離，此時(shí)臂架間距在第二報(bào)警距離區(qū)間的基礎(chǔ)上向第一報(bào)警距離區(qū)間移動(dòng)，因此在步驟S142后返回執(zhí)行步驟S112。
[0055]在步驟S121中，當(dāng)臂架間距小于等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，說(shuō)明臂架間距位于制動(dòng)距離區(qū)間，此時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。
[0056]在一具體的應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定第二預(yù)設(shè)值為Sl(第一級(jí)別碰撞預(yù)警值)，第三預(yù)設(shè)值為S2(第二級(jí)別碰撞預(yù)警值)，第一預(yù)設(shè)值為S3(第三級(jí)別碰撞預(yù)警值碰撞臨界值)，S1〈S2〈S3。
[0057]當(dāng)兩臂架之間距離區(qū)間介于S3和S2時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出I級(jí)警告提示(第一告警提示)，并進(jìn)入第一減速位移狀態(tài)(A級(jí)軌跡控制模式)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)使得臂架的速度減速δνΑ(δνΑ為A級(jí)軌跡控制模式下需要降低的速度)，并且執(zhí)行位移趨勢(shì)判斷。
[0058]在位移趨勢(shì)判斷中，Tl時(shí)刻計(jì)算Δ Sl，Δ si為Tl時(shí)刻臂架間距與S3的差值;Τ2時(shí)刻計(jì)算Δ S2，Δ s2為T2時(shí)刻臂架間距與S3的差值，T2為Tl之后的時(shí)刻。如果Δ sl< Δ s2，表明T2時(shí)刻兩個(gè)臂架的距離處于遠(yuǎn)離狀態(tài)，以時(shí)間T為橫坐標(biāo)，以Δ s為縱坐標(biāo)，繪制距離變化值曲線，可得知兩個(gè)臂架遠(yuǎn)離或靠近的速度，一旦該曲線的斜率K值為負(fù)值時(shí)，退出減速模式。
[0059]當(dāng)兩臂架之間距離區(qū)間介于SI和S2時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出II級(jí)警告提示，并且進(jìn)入第二減速位移狀態(tài)(B級(jí)軌跡控制模式)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)使得臂架的速度δνΒ(δνβ為B級(jí)軌跡控制模式下需要降低的速度)，并且執(zhí)行位移趨勢(shì)判斷。
[0060]在位移趨勢(shì)判斷中，Τ3時(shí)刻計(jì)算Δ S3，Δ s3為Τ3時(shí)刻臂架間距與S2的差值;Τ4時(shí)刻計(jì)算Δ S4，Δ s4為T4時(shí)刻臂架間距與S2的差值，T4為T3之后的時(shí)刻。如果Δ S3〈A S4，表明T4時(shí)刻兩個(gè)臂架的距離處于遠(yuǎn)離狀態(tài)，以時(shí)間T為橫坐標(biāo)，以Δ s為縱坐標(biāo)，繪制距離變化值曲線，可得知兩個(gè)臂架遠(yuǎn)離或靠近的速度，一旦該曲線的斜率K值為負(fù)值時(shí)，退出減速模式。[0061 ]當(dāng)兩臂架之間距離等于SI時(shí)，強(qiáng)制停止臂架動(dòng)作，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算哪些動(dòng)作可以使得臂架和其他物體的距離增大，即防止碰撞，只有增大臂架之間距離的動(dòng)作有效其他的動(dòng)作則被鎖定。
[0062]具體的，在本實(shí)施例中，首先執(zhí)行步驟S131，停止臂架的位移從而避免臂架碰撞。然后執(zhí)行步驟S132，對(duì)臂架規(guī)劃新的位移軌跡(不會(huì)發(fā)生碰撞的位移軌跡)。最后執(zhí)行步驟S133，按照新規(guī)劃的位移軌跡移動(dòng)臂架。在本實(shí)施例中，僅在臂架間距小于等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)才驗(yàn)證臂架位移軌跡軌跡(規(guī)劃新的位移軌跡)。驗(yàn)證軌跡的運(yùn)算系統(tǒng)消耗大大減小(距離測(cè)量系統(tǒng)消耗較少)。
[0063]在正常施工過(guò)程中，每個(gè)臂架的移動(dòng)目標(biāo)不同，其對(duì)應(yīng)的施工目標(biāo)也是不同的。不同的施工目標(biāo)具有不同的施工優(yōu)先級(jí)。在本實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)臂架設(shè)定相應(yīng)的移動(dòng)優(yōu)先級(jí)(施工目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)越高，相應(yīng)臂架的移動(dòng)優(yōu)先級(jí)越高)。在步驟S132中，保持位移優(yōu)先級(jí)高的臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的臂架的位移軌跡。這樣就可以盡可能的保證施工優(yōu)先級(jí)高的施工目標(biāo)的施工安排不被打亂。
[0064]進(jìn)一步的，在步驟S131中，保持位移優(yōu)先級(jí)高的臂架繼續(xù)位移，僅停止位移優(yōu)先級(jí)低的臂架的位移。
[0065]進(jìn)一步的，當(dāng)兩個(gè)臂架一個(gè)正處于鉆鑿施工另一個(gè)處于位移狀態(tài)時(shí)，在步驟S131中維持處于鉆鑿施工的臂架工作狀態(tài)不變，停止處于位移狀態(tài)的臂架的位移并在步驟S132中對(duì)處于位移狀態(tài)的臂架規(guī)劃新的位移軌跡。
[0066]在步驟S114中，如果臂架的位移趨勢(shì)為接近，此時(shí)臂架間距在第一報(bào)警距離區(qū)間的基礎(chǔ)上向第二報(bào)警距離區(qū)間移動(dòng)。因此在步驟S115之后執(zhí)行步驟S116，判斷臂架間距與第三預(yù)設(shè)值的關(guān)系。當(dāng)臂架間距大于等于第三預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S113，輸出第一警告提示。當(dāng)臂架間距小于第三預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S122，輸出第二警告提示。
[0067]在步驟S123中，如果臂架的位移趨勢(shì)為接近，此時(shí)臂架間距在第二報(bào)警距離區(qū)間的基礎(chǔ)上向制動(dòng)距離區(qū)間移動(dòng)。因此在步驟S124之后執(zhí)行步驟S125，判斷臂架間距與第二預(yù)設(shè)值的關(guān)系。當(dāng)臂架間距大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S122，輸出第二警告提示。當(dāng)臂架間距小于等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S131。
[0068]基于本發(fā)明的方法，本發(fā)明還提出了一種針對(duì)臂架的防碰撞系統(tǒng)。如圖2所示，在本發(fā)明一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括:
[0069]距離監(jiān)測(cè)器201，其配置為監(jiān)測(cè)臂架之間的距離；
[0070]報(bào)警器202，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示；
[0071]位移鎖定模塊203，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。
[0072]進(jìn)一步的，系統(tǒng)還包含減速控制模塊212以及位移趨勢(shì)判斷模塊211，其中:
[0073]位移趨勢(shì)判斷模塊211配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)監(jiān)控臂架的位移趨勢(shì)；
[0074]減速控制模塊配置212為當(dāng)位移趨勢(shì)為接近時(shí)令臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)，當(dāng)位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)退出減速位移狀態(tài)。
[0075]進(jìn)一步的，在第一預(yù)設(shè)值與第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值，其中:
[0076]報(bào)警器202配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的警告提示；
[0077]減速控制模塊212配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的減速位移狀態(tài)。
[0078]進(jìn)一步的，位移鎖定模塊203配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止臂架的位移。
[0079]進(jìn)一步的，位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)臂架的位移軌跡重新規(guī)劃所述臂架的位移軌跡。
[0080]進(jìn)一步的，系統(tǒng)還包含位移優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊204，其中:
[0081 ]臂架優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊203配置為針對(duì)每個(gè)臂架設(shè)定相應(yīng)的位移優(yōu)先級(jí)；
[0082]位移鎖定模塊203配置為當(dāng)任意兩個(gè)臂架之間的距離等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)保持位移優(yōu)先級(jí)高的臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的臂架的位移軌跡。
[0083]在一具體系統(tǒng)中，系統(tǒng)包含1.安裝于各臂架上的雷達(dá)傳感器。2.安裝于駕駛室內(nèi)的控制器。3.安裝于駕駛室內(nèi)的工控機(jī)。4.安裝于駕駛室內(nèi)的觸摸顯示屏。
[0084]本系統(tǒng)為通用性，可以在觸摸屏人機(jī)交互界面在出廠前對(duì)該設(shè)備臂架的數(shù)量、臂架長(zhǎng)度進(jìn)行出廠設(shè)置。在工作時(shí)，由操作員對(duì)各臂架的目的地進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)軟件可以通過(guò)計(jì)算，并選擇出一條最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡，直到操作員點(diǎn)擊開始后，各雷達(dá)傳感器對(duì)各臂架和其他物體的距離進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)某一臂架和其他物體距離小于等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止所有動(dòng)作，并重新進(jìn)行計(jì)算，再選擇出一條最優(yōu)軌跡。直到臂架到達(dá)目的地。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠有效避免臂架的碰撞從而提高鑿巖臺(tái)車使用的安全性;同時(shí)，本發(fā)明的方法實(shí)施簡(jiǎn)單，系統(tǒng)硬件成本低，具有很高的推廣價(jià)值。
[0086]雖然本發(fā)明所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的方法還可有其他多種實(shí)施例。在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變或變形，但這些相應(yīng)的改變或變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種針對(duì)臂架的防碰撞方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 監(jiān)測(cè)臂架之間的距離； 當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示； 當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于或小于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定所述臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于所述第一預(yù)設(shè)值大于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)監(jiān)控所述臂架的位移趨勢(shì)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為接近時(shí)令所述臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)退出所述減速位移狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一預(yù)設(shè)值與所述第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值，針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的警告提示和/或不同的減速位移狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止所述臂架的位移。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡重新規(guī)劃所述臂架的位移軌跡。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，針對(duì)每個(gè)所述臂架設(shè)定相應(yīng)的位移優(yōu)先級(jí)，當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)保持位移優(yōu)先級(jí)高的所述臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的所述臂架的位移軌跡。7.一種針對(duì)臂架的防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 距離監(jiān)測(cè)器，其配置為監(jiān)測(cè)臂架之間的距離； 報(bào)警器，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)輸出警告提示； 位移鎖定模塊，其配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)預(yù)判結(jié)果鎖定所述臂架的位移軌跡，其中，只有增大臂架之間距離的位移有效其他的位移則被鎖定。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含減速控制模塊以及位移趨勢(shì)判斷模塊，其中: 所述位移趨勢(shì)判斷模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離小于所述第一預(yù)設(shè)值大于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)監(jiān)控所述臂架的位移趨勢(shì)； 所述減速控制模塊配置為當(dāng)所述位移趨勢(shì)為接近時(shí)令所述臂架進(jìn)入減速位移狀態(tài)，當(dāng)所述位移趨勢(shì)為遠(yuǎn)離時(shí)退出所述減速位移狀態(tài)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一預(yù)設(shè)值與所述第二預(yù)設(shè)值之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中間值，其中: 所述報(bào)警器配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的警告提示； 所述減速控制模塊配置為針對(duì)不同的區(qū)間設(shè)置不同的減速位移狀態(tài)。10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)停止所述臂架的位移。11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)所述臂架的位移軌跡重新規(guī)劃所述臂架的位移軌跡。12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含位移優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊，其中: 所述臂架優(yōu)先級(jí)設(shè)定模塊配置為針對(duì)每個(gè)所述臂架設(shè)定相應(yīng)的位移優(yōu)先級(jí)； 所述位移鎖定模塊配置為當(dāng)任意兩個(gè)所述臂架之間的距離等于所述第二預(yù)設(shè)值時(shí)保持位移優(yōu)先級(jí)高的所述臂架的位移軌跡不變并重新規(guī)劃位移優(yōu)先級(jí)低的所述臂架的位移軌跡。
【文檔編號(hào)】E21B44/00GK105888644SQ201610206372
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】劉飛香, 彼特·安德森, 程永亮, 鄭大橋, 劉在政, 羅建利, 張圣, 方雙普
【申請(qǐng)人】中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司