[发明专利]单缸插销式多级顺序伸缩路径优化方法

说明书

技术领域

本发明属于单缸插销式多级顺序伸缩路径优化方法，单缸插销式多级顺序伸缩是以一节驱动缸顺序推动多节伸缩臂/套，每节臂/套上有数个销孔位置，臂节尾部的臂销与其外部臂节的销孔锁定，从而使伸缩臂/套逐级伸长到需求的长度，汽车起重机的单缸插销式多级伸缩臂是典型的多级顺序伸缩机构。

背景技术

本发明涉及的“单缸插销式顺序伸缩”是指：用一个伸缩油缸，依次顶伸或回缩每个臂节到某个臂销孔位置，油缸的行程只有一节臂长。伸缩按照：“从外到内缩、从内到外伸”的原则。以五节伸缩臂为例，伸时按照第五、四、三、二、一节臂的顺序；缩时按照第一、二、三、四、五节臂的顺序，“先进后出”或“先出后进”，类似堆栈原理。如图1所示。

因为伸缩油缸的总行程等于一节臂长，可以用每节臂占用的油缸行程长度、同时也是该臂节的插销位置，表示臂节长度；而所有臂节长度的组合，即是臂长。如果用数字1、2、3、4分别表示油缸总行程的0％、45％、90％、100％，可用一个数组表示臂长、即臂长组合，也称臂长状态集。数组{1 1 1 1 1}，表示五节臂全缩(见图1-a)；数组{4 4 4 4 4}表示五节臂全伸(见图1-c)；数组{3 3 2 2 1}，表示有五节伸缩臂，从臂1开始，各节臂的伸出量分别是：90％，90％，45％，45％，0％油缸总行程(见图1-b)。

因此，顺序伸缩的特点：

(一)：臂长是离散的组合值，是不连续的；

(二)：臂长组合是有限的。例如：五节伸缩臂，每节臂上有四个销孔位置，则理论组合数为4⁵＝1024，即最多有1024种臂长。

(三)：更换臂长麻烦，必须将臂节逐节全部缩回，然后逐节伸至新的臂长组合，因此伸缩效率低，速度慢。

实际上，更换臂长，从一个臂长组合切换到另一个臂长组合，有时候并不需要全缩吊臂，某些臂节位置可以保持，或者提前伸至目标位置，这样可以节省伸缩步数，缩短伸缩时间。

节省一步往往意味效率提升10％以上，因此，如何精简伸缩步数，提高伸缩效率，实现任意臂长组合伸缩路径优化，对顺序伸缩类问题非常有意义。

目前，顺序伸缩路径优化问题研究甚少，例如，单缸插销技术虽得到广泛运用，但是国内外主机厂都没有较好的路径优化方法。

文献1《单缸插销式伸缩臂轨迹的优化控制方法及控制系统》，公开号CN 101670984A，采用即时判断的方式，每次缩一节臂，程序判断该位置的油缸行程是否满足要求？若满足要求则可以保持前面臂节；若不满足长度要求，必须再缩一节臂，再判断一次；如此多次缩臂后，达到要求的油缸长度，才从最末节臂开始伸臂。这种“走一步、算一步”，是一种程序实现方法，不是表征事物特征的算法模型，不能预先规划优化路径，优化效果有限。

文献2《单缸插销式伸缩臂的控制方法、设备、系统以及工程机械》，申请公布号CN 104340884A，虽然提出了多级顺序伸缩路径优化问题的核心：寻找缩臂极限组合，但是对算法全局性统筹和逻辑整体性把握有欠缺。流程图复杂：按油缸停留的位置，停在第n节臂，则调用第n个子程序，子程序模块多；同时，按油缸停留位置，将程序划分为尾部算法和头部算法两部分。算法繁杂，程序体量大，占用资源。优化时一律采用“缩1”处理，没有考虑其它位置可能性，因此对于随机组合，难以达到深度或极度优化。

例如：从附图2a可以看出，对于从臂长当前状态集{2 2 2 2 2}伸至臂长目标状态集{2 1 2 1 2}，文献2可以实现优化，优化后只需要4步完成伸缩切换；优化前需要7步。但是从附图2b可知，对于从当前状态集{1 4 4 1 1}伸至目标状态集{2 2 2 2 2}，文献2不能实现优化，仍需要7步完成。

发明内容

本发明提供一种单缸插销式多级顺序伸缩路径优化方法；

不同于文献1只是一种程序实现方法，不能预先规划路径，只能“缩一步，算一步”；本发明给出了路径优化问题的系统解决方法，只要输入单缸插销式伸缩臂当前状态集和目标状态集，系统就能规划出最优路径。

针对文献2流程复杂、程序体量大；对路径优化问题的认识未达到根本层面，优化时一律采用“缩1”处理，没有考虑其它位置可能性，因此对于随机组合难以达到深度优化的缺点，本发明同时考虑了“停在原位”“伸至目标位”和“缩1”，三种位置的可能性，优化效果更好、力度更大。

本专利可以有效减少伸缩步数，从而提升伸缩效率。

本发明采取的技术方案是，伸缩臂具有n节臂，包括下列步骤：