用于工程设备的控制方法、处理器、控制装置及工程设备与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于工程设备的控制方法、处理器、控制装置及工程设备。


背景技术：

2.在一类型的工程设备中，工程设备包括臂架和工作斗，工作斗设置于臂架的末端以承载人员或者物资，臂架运动时便带动人员或者物资跟着一起运动。以举高消防车这类工程设备为例，工作斗在臂架的末端可以起到载人救援的作用。举高消防车在执行救援任务时遇到的情况复杂多变，在执行井底或者多楼层的救援任务时，操作人员需要同时操作臂架变幅升降和伸缩，对操作人员的熟练度和专业素质要求很高。
3.幅度可以理解为臂架在水平面上的投影长度。在幅度不变而进行不同高度下的救援(比如救援不同楼层的人员或物资)时，为保证安全，需要先缩回臂架，然后将臂架变幅升降至合适位置，再伸出臂架，使得工作斗移动至目标救援位置。当需要的救援楼层较多时，操作人员需要频繁调整臂架伸缩和变幅升降来控制工作斗的位置，操作复杂，耗时长，导致救援效率较低。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供了一种用于工程设备的控制方法、处理器、控制装置及工程设备。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于工程设备的控制方法，工程设备包括臂架和工作装置，工作斗设置于臂架的末端，控制方法包括：
6.获取臂架的变幅角度和长度；
7.根据变幅角度和长度来确定臂架的第一幅度；
8.根据变幅角度来确定臂架的变幅速度；
9.按照变幅速度对臂架执行变幅动作；
10.在预设时间内重新确定臂架的第二幅度，第一幅度和第二幅度为臂架在水平面上的投影长度；
11.根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架的伸缩速度；
12.根据变幅速度和伸缩速度来控制工作装置进行垂直升降。
13.在本发明实施例中，变幅速度与变幅角度为反比例关系，控制方法还包括：
14.在变幅角度增大的情况下，控制变幅速度减小；
15.在变幅角度减小的情况下，控制变幅速度增大。
16.在本发明实施例中，差值与伸缩速度为正比例关系。
17.在本发明实施例中，在变幅角度超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第一比例值；在变幅角度未超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第二比例值，其中，第一比例值大于第二比例值。
18.在本发明实施例中，预设角度的范围为60度至70度。
19.在本发明实施例中，控制方法还包括：
20.在第二幅度大于第一幅度的情况下，控制臂架缩短以使得第二幅度接近第一幅度；
21.在第二幅度小于第一幅度的情况下，控制臂架伸长以使得第二幅度接近第一幅度。
22.在本发明实施例中，第二幅度与第一幅度的差值小于预设值，预设值的范围为0.1米至0.2米。
23.在本发明实施例中，工程设备包括举高消防车，工作装置包括工作斗。
24.在本发明实施例中，工作装置包括喷涂装置。
25.本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于工程设备的控制方法。
26.本发明第三方面提供一种用于工程设备的控制装置，包括：
27.角度传感器，用于获取臂架的变幅角度；
28.长度传感器，用于获取臂架的长度；以及
29.上述的处理器。
30.本发明第四方面提供一种工程设备，包括上述的用于工程设备的控制装置。
31.在本发明实施例中，工程设备包括举高消防车。
32.本发明第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于工程设备的控制方法。
33.在本发明实施例中，第一幅度和第二幅度为臂架在水平面上的投影长度，根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架的伸缩速度，这样使得臂架在执行变幅动作的过程中，第二幅度始终接近或等于第一幅度，使得工作装置在臂架的末端实现垂直地上升或者下降。变幅速度可以理解为臂架运动的角速度，在相同的变幅速度下，变幅角度越大时，工作装置对应的上下升降距离会越大，工作装置可以用于承载人员或者物资，因此，出于安全考虑，为了保持工作装置在臂架的末端以较为均衡的速度来进行升降，根据变幅角度来确定变幅速度，比如在变幅角度较大的情况下控制变幅速度较小。这样，操作人员只需要设定工作装置上升或者下降的高度，或者操作变幅手柄，臂架便可以自动控制伸缩速度和变幅速度，工作装置在臂架的末端可以实现以较为均衡的速度且垂直地上升或者下降，降低了操作人员的操作强度，简化了操作过程，提升了工程设备作业的安全性和高效性。
附图说明
34.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
35.图1示意性示出了根据本发明实施例的工程设备的示意图；
36.图2示意性示出了根据本发明实施例的用于工程设备的控制方法的流程图；
37.图3示意性示出了根据本发明实施例的不同变幅角度下臂架的简易示意图；
38.图4示意性示出了根据本发明实施例的另一种用于工程设备的控制方法的流程
图；
39.图5示意性示出了根据本发明实施例的工程设备的硬件框图。
40.附图标记说明
41.10-臂架；
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11-工作斗；
42.12-角度传感器；
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13-长度编码器；
43.14-数据处理模块；
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15-运动控制模块；
44.16-可编程控制器；
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17-显示屏；
45.18-电液比例阀。
具体实施方式
46.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
47.需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.另外，若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
49.图1示意性示出了根据本发明实施例的工程设备的示意图，如图1所示，工程设备可以为举高消防车，工作装置可以为工作斗11，工程设备包括臂架10和工作斗11，工作斗11设置于臂架10的末端。图2示意性示出了根据本发明实施例的用于工程设备的控制方法的流程图。如图2所示，在本发明一实施例中，提供了一种用于工程设备的控制方法，包括以下步骤：
50.步骤201，获取臂架的变幅角度和长度；
51.步骤202，根据变幅角度和长度来确定臂架的第一幅度；
52.步骤203，根据变幅角度来确定臂架的变幅速度；
53.步骤204，按照变幅速度对臂架执行变幅动作；
54.步骤205，在预设时间内重新确定臂架的第二幅度，第一幅度和第二幅度为臂架在水平面上的投影长度；
55.步骤206，根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架的伸缩速度；
56.步骤207，根据变幅速度和伸缩速度来控制工作装置进行垂直升降。
57.需要说明的是，图1是以工作装置为工作斗11作为示例性的说明，除了工作斗11之外，工作装置也可以为其他类型的装置，例如，工作装置可以是喷涂装置、洒水装置或者其他对于垂直轨迹有精度要求的装置。当工程设备为举高消防车，工作装置为工作斗11时，应用本发明实施例提供的用于工程设备的控制方法，可以实现垂直救援；当工作装置为喷涂装置时，可以实现垂直喷涂；当工作装置为洒水装置时，可以实现垂直洒水。
58.工程设备包括举高消防车，但是不限于举高消防车，工程设备可以包括其他具有臂架和工作斗的工作模式的设备。举高消防车可以包括登高平台消防车和云梯消防车。本发明实施例中的技术方案可以适用于其他具有救援平台的举高工程车辆。
59.图1示意性示出了根据本发明实施例的一种工程设备的示意图，如图1所示，l为臂架的长度，可以通过长度传感器来实时获取。a为臂架的变幅角度，可以通过角度传感器来实时获取。幅度为臂架在水平面上的投影长度，如图1所示，w为臂架的幅度。根据臂架的长度l和变幅角度a可以来计算并实时确定工作斗11的高度h和幅度w。
60.图3示意性示出了根据本发明实施例的不同变幅角度下臂架的简易示意图。如图3所示，在不改变臂架伸缩长度的情况下，当臂架10处于不同的变幅角度时，臂架10的幅度是不同的，工作斗11的高度也是不同的。例如在图3中，臂架10处于变幅角度a1的情况下，臂架10的幅度为w1，工作斗11的高度为h1。臂架10处于变幅角度a2的情况下，臂架10的幅度为w2，工作斗11的高度为h2。在不改变臂架伸缩长度的情况下，若a1与a2不等，则w1与w2不等，h1与h2也不等。
61.在一实施例中，工作斗11用于承载人员和物资，工程设备可以用于幅度相同而高度不同的救援场景中，例如工程设备用于救援不同楼层的人员或物资。也就是说，为了保持工作斗11能够垂直进行升降(臂架10的幅度不变)，在臂架10执行变幅动作之前，确定臂架10的第一幅度，然后在臂架10执行变幅动作的过程中，实时获取臂架10的第二幅度，计算第二幅度与第一幅度的差值，根据差值来确定臂架的伸缩速度。
62.具体地，例如在臂架10变幅落(抬低)的过程中，当实时确定的第二幅度大于第一幅度，控制臂架10缩短，以使得第二幅度接近第一幅度。在臂架10变幅起(抬高)的过程中，当实时确定的第二幅度小于第一幅度，控制臂架10伸长，以使得第二幅度接近第一幅度。将第二幅度与第一幅度的差值记为δw，臂架10的伸缩速度记为v1，则v1＝k*δw，k为比例系数，也就是说，差值与伸缩速度为正比例关系。当第二幅度与第一幅度的差值较大时，臂架10的伸缩速度也较大，此时会以较大的速度控制臂架10缩短或伸长，以使得第二幅度接近第一幅度。当第二幅度与第二幅度的差值较小时，臂架10的伸缩速度也较小。当第二幅度与第二幅度相等，也就是差值为0时，臂架10的伸缩速度为0，不用进行伸缩。
63.上述是以差值与伸缩速度为正比例关系作为其中一个实施例进行说明，差值和绳索速度也可以为其他公式关系，对此不作限定。根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架10的伸缩速度，这样使得臂架10在执行变幅动作的过程中，第二幅度始终接近或等于第一幅度，使得工作斗11在臂架10的末端实现垂直地上升或者下降。操作人员不需要像现有技术中先缩回臂架10，然后将臂架10变幅升降至合适位置，再伸出臂架，使得工作斗11移动至目标救援位置，在本发明实施例中，操作人员只需要设定工作斗11上升或者下降的高度，或者操作变幅手柄(操作人员不需要同时操作臂架变幅和伸缩手柄)，臂架10会自动进行伸缩控制，就可以实现工作斗11垂直地上升或者下降。
64.第二幅度与第一幅度的差值小于预设值，预设值的范围为0.1米至0.2米，示例性地，预设值可以为0.15m。当第二幅度和第一幅度的差值保持在小于0.15m的范围内，可以理解为工作斗11在进行垂直升降。
65.工作斗11承载着人员或者物资，出于安全考虑，为了保持工作斗11在臂架10的末端能够以较为均衡的速度来进行升降，根据变幅角度来确定变幅速度。因为如果同样的变
幅角度变化值和同样的变幅速度下，当变幅角度较大时，工作斗11的上下升降距离会较大。因此，为了保证安全，为了保持工作斗11在臂架10的末端能够以较为均衡的速度来进行升降，当变幅角度较大的情况下，控制变幅速度较小。
66.具体地，在一实施例中，变幅速度与变幅角度为反比例关系，将变幅速度设置为v2，变幅角度设置为a，v2＝k1/a，k1为设定系数。在变幅角度增大的情况下，控制变幅速度减小；在变幅角度减小的情况下，控制变幅速度增大，以实现工作斗11在臂架10的末端能够以较为均衡的速度来进行升降。上述是以变幅速度与变幅角度为反比例关系作为其中一个实施例进行说明，变幅速度与变幅角度也可以为其他公式关系，对此不作限定。
67.另外，因为如果同样的变幅角度变化值和同样的变幅速度下，当变幅角度较大时，臂架10的长度变化会较大，当变幅角度增大时，伸缩动作的值会越来越大，此时臂架的伸缩速度可能会跟不上变幅速度，可能会导致工作斗11垂直升降失败。所以为了使得臂架的伸缩速度跟上变幅速度，当变幅角度较大的情况下，控制变幅速度较小，在变幅角度增大的情况下，控制变幅速度减小，更好地帮助实现工作斗11垂直地上升或者下降。
68.在变幅角度超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第一比例值；在变幅角度未超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第二比例值，其中，第一比例值大于第二比例值。预设角度的范围为60度至70度，示例性地，预设角度可以为65度。
69.也就是说，在一实施例中，当臂架10的变幅角度超过65度时，臂架10的伸缩速度v1＝k2*δw；当臂架10的变幅角度未超过65度时，臂架10的伸缩速度v1＝k3*δw。当臂架10的变幅角度超过65度，工作斗11垂直地升降时，较小的变幅角度变化都可能会引起臂架10的长度发生较大的变化，因此设置k2大于k3，k2即为第一比例值，k3即为第二比例值。当变幅角度较大时，伸缩动作较快。
70.在本发明实施例中，可以通过控制变幅阀输出电流来控制臂架10的变幅速度，通过控制伸缩阀输出电流来控制臂架10的伸缩速度。通过控制臂架10的变幅速度和伸缩速度来实现工作斗11垂直升降，但是这两种动作(变幅动作和伸缩动作)的控制策略是不同的。其中，对伸缩阀输出电流实行分段电流控制。k1、k2和k3可以根据具体工况以及工程设备的具体型号来进行设定。图4示意性示出了根据本发明实施例的另一种用于工程设备的控制方法的流程图，可参见图4。
71.在本发明实施例中，根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架10的伸缩速度，这样使得臂架10在执行变幅动作的过程中，第二幅度始终接近或等于第一幅度，使得工作斗11在臂架10的末端实现垂直地上升或者下降。变幅速度可以理解为臂架运动的角速度，在相同的变幅速度下，变幅角度越大时，工作斗11对应的上下升降距离会越大，工作斗11用于承载人员或者物资，因此，出于安全考虑，为了保持工作斗11在臂架10的末端能够以较为均衡的速度来进行升降，根据变幅角度来确定变幅速度，比如在变幅角度较大的情况下控制变幅速度较小。这样，操作人员只需要设定工作斗11上升或者下降的高度，或者操作变幅手柄，臂架10便可以自动控制伸缩速度和变幅速度，工作斗11在臂架10的末端可以实现以较为均衡的速度且垂直地上升或者下降，降低了操作人员的操作强度，简化了操作过程，提升了工程设备作业的安全性和高效性。以工程设备为举高消防车为例，大大减小了救援过程中操作人员的操作强度，同时提升了复杂救援工况下的救援安全性以及高效性。
72.上述实施例中是以工程设备进行地面楼层救援进行说明，类似地，工程设备也可
以进行井底作业。进行井底作业时，工作斗11的高度会低于工程设备底盘的高度，工作斗11的高度低于水平地面，但是要实现工作斗11在井底以较为均衡的速度且垂直地上升或者下降，控制方法是类似的，在此不再赘述。
73.图5示意性示出了根据本发明实施例的工程设备的硬件框图，如图5所示，角度传感器12负责实时获取臂架10的变幅角度，长度编码器13(也可以理解为长度传感器)负责实时获取臂架10的长度值。可编程控制器16负责处理这些数据，以及将处理后的数据与臂架10的实际高度和幅度进行比较，得出臂架10的运动控制策略，控制电液比例阀18动作，电液比例阀18的开度可调。显示屏17负责显示实时工况，以及给操作人员启动或者终止垂直救援提供窗口，显示屏17可用于人机交互使用。
74.本发明实施例提供了一种处理器，该处理器被配置成执行上述实施例中的任意一项用于工程设备的控制方法。
75.工程设备包括臂架和工作装置，工作装置设置于臂架的末端。
76.具体地，处理器可以被配置成：
77.获取臂架的变幅角度和长度；
78.根据变幅角度和长度来确定臂架的第一幅度；
79.根据变幅角度来确定臂架的变幅速度；
80.按照变幅速度对臂架执行变幅动作；
81.在预设时间内重新确定臂架的第二幅度，第一幅度和第二幅度为臂架在水平面上的投影长度；
82.根据第二幅度与第一幅度的差值来确定臂架的伸缩速度；
83.根据变幅速度和伸缩速度来控制工作斗进行垂直升降。
84.在本发明实施例中，处理器被配置成：
85.变幅速度与变幅角度为反比例关系，
86.在变幅角度增大的情况下，控制变幅速度减小；
87.在变幅角度减小的情况下，控制变幅速度增大。
88.在本发明实施例中，处理器被配置成：
89.差值与伸缩速度为正比例关系。
90.在本发明实施例中，处理器被配置成：
91.在变幅角度超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第一比例值；在变幅角度未超过预设角度的情况下，差值与伸缩速度的比值为第二比例值，其中，第一比例值大于第二比例值。
92.在本发明实施例中，处理器被配置成：
93.预设角度的范围为60度至70度。
94.在本发明实施例中，处理器被配置成：
95.在第二幅度大于第一幅度的情况下，控制臂架缩短以使得第二幅度接近第一幅度；
96.在第二幅度小于第一幅度的情况下，控制臂架伸长以使得第二幅度接近第一幅度。
97.在本发明实施例中，处理器被配置成：
98.第二幅度与第一幅度的差值小于预设值，预设值的范围为0.1米至0.2米。
99.在本发明实施例中，处理器被配置成：
100.工程设备包括举高消防车，工作装置包括工作斗。
101.在本发明实施例中，处理器被配置成：
102.工作装置包括喷涂装置。
103.本发明实施例提供一种用于工程设备的控制装置，包括：
104.角度传感器，用于获取臂架的变幅角度；
105.长度传感器，用于获取臂架的长度；以及
106.上述的处理器。
107.本发明实施例提供一种工程设备，包括上述的用于工程设备的控制装置。
108.在本发明实施例中，工程设备包括举高消防车。
109.本发明实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于工程设备的控制方法。
110.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
111.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
112.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
113.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
114.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
115.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
116.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。
计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
117.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
118.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。