[发明专利]一种臂架防碰撞控制设备、方法、系统及工程机械

权利要求书

1.一种臂架防碰撞控制设备，其特征在于，该控制设备包括：

接收装置，用于接收臂架末端距离障碍物距离S、臂架角度θ、臂架长度L、以及比例阀电流i；

计算装置，用于根据臂架角度θ、臂架长度L、以及比例阀电流i计算臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀、油缸伸缩速度的变化率a₁、以及臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀，并根据臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀以及臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀计算出臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀；以及

控制装置，用于在臂架末端距离障碍物距离S与臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀相等时控制油缸以油缸伸缩速度的变化率a₁减速，直至臂架末端距离障碍物距离S符合预设的条件。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述预设的条件为S=0。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀=L×ω，臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀=L×a_ω，油缸伸缩速度的变化率a₁通过对所述比例阀电流i和流量Q进行多项式拟合并对所述比例阀电流i求导数得到，ω为臂架绕根部铰点旋转角速度，a_ω为臂架绕根部铰点旋转角速度的变化率，所述a_ω通过对所述臂架绕根部铰点旋转角速度ω、所述比例阀电流i和所述臂架角度θ进行多项式曲面进行拟合并利用所述臂架绕根部铰点旋转角速度ω对所述比例阀电流i求偏导数得到。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的控制设备，其特征在于，臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀=1/2×a₀×t²，t=V₀/a₀。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的控制设备，其特征在于，臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀=1/2×a_0max×t²，t=V₀/a_0max，a_0max为末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀的最大值。

6.一种臂架防碰撞控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

接收臂架末端距离障碍物距离S、臂架角度θ、臂架长度L、以及比例阀电流i；

根据臂架角度θ、臂架长度L、以及比例阀电流i计算臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀、油缸伸缩速度的变化率a₁、以及臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀，并根据臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀以及臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀计算出臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀；以及

在臂架末端距离障碍物距离S与臂架末端靠近障碍物的安全距离S₀相等时控制油缸以油缸伸缩速度的变化率a₁减速，直至臂架末端距离障碍物距离S符合预设的条件。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预设的条件为S=0。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，臂架末端靠近障碍物的运动速度V₀=L×ω，臂架末端靠近障碍物的运动速度的变化率a₀=L×a_ω，油缸伸缩速度的变化率a₁通过对所述比例阀电流i和流量Q进行多项式拟合并对所述比例阀电流i求导数得到，ω为臂架绕根部铰点旋转角速度，a_ω为臂架绕根部铰点旋转角速度的变化率，所述a_ω通过对所述臂架绕根部铰点旋转角速度ω、所述比例阀电流i和所述臂架角度θ进行多项式曲面进行拟合并利用所述臂架绕根部铰点旋转角速度ω对所述比例阀电流i求偏导数得到。