[发明专利]岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法

说明书

本公开提供了一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法。岩土工程机械包括：车体；工作臂，相对于车体具有多个运动自由度；工作臂位姿检测系统，被配置为获取用于反映工作臂在作业空间内的实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；和工作臂挠度补偿系统，包括存储装置和控制装置，存储装置存储有试验或仿真得到的挠度补偿数据，控制装置被配置为根据工作臂实时位姿信息获取在不考虑工作臂的弯曲变形的状态下工作臂上给定点的理论坐标，并根据理论坐标和挠度补偿数据获取给定点的目标坐标，其中，目标坐标用于获取调节工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑工作臂的弯曲变形的状态下，使给定点在作业空间内的坐标达到理论坐标。

技术领域

本公开涉及工程机械领域，特别涉及一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法。

背景技术

凿岩台车作为一种隧道及地下工程的凿岩设备，广泛应用于铁路隧道和公路隧道的钻爆法施工。凿岩台车的机械臂是钻爆法施工实现钻孔作业的主要工作机构，机械臂的定位精度直接决定了岩层爆破效果和施工效率。由于制造误差和装配误差，以及在使用过程中的磨损等因素，机械臂在施工一段时间后存在较大的挠度变形，严重影响其定位精度和施工效率，造成隧道断面的爆破效果不佳，提高了施工成本。

发明内容

本公开的目的在于提供一种岩土工程机械及其工作臂挠度补偿方法，以提升岩土工程机械的施工精度和作业效率。

本公开的第一方面提供一种岩土工程机械，包括：

车体；

工作臂，连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度；

工作臂位姿检测系统，设置于所述工作臂上，被配置为获取用于反映所述工作臂在所述作业空间内的实时位置和实时姿态的工作臂实时位姿信息；和

工作臂挠度补偿系统，包括存储装置和控制装置，所述存储装置存储有试验或仿真得到的挠度补偿数据，所述控制装置与所述工作臂位姿检测系统和所述存储装置信号连接，被配置为根据所述工作臂实时位姿信息获取在不考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下所述工作臂上给定点的理论坐标，并根据所述理论坐标和所述挠度补偿数据获取所述给定点的目标坐标，其中，所述目标坐标用于获取调节所述工作臂的位置和姿态所需的目标位置和目标姿态，以在考虑所述工作臂的弯曲变形的状态下，使所述给定点在所述作业空间内的坐标达到所述理论坐标。

根据本公开的一些实施例，所述工作臂包括第一臂节和推进梁，所述第一臂节的第一端连接于所述车体且相对于所述车体具有多个运动自由度，所述推进梁连接于所述第一臂节的第二端且相对于所述第一臂节具有多个运动自由度；

所述工作臂位姿检测系统包括第一臂节位姿检测装置和推进梁位姿检测装置，所述第一臂节位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为第一臂节实时位姿信息：所述第一臂节相对于所述车体的俯仰角的第一实际值α1、所述第一臂节相对于所述车体的偏向角的第二实际值γ1和所述第一臂节的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第三实际值v1，所述推进梁位姿检测装置被配置为获取以下所述工作臂实时位姿信息至少之一作为推进梁实时位姿信息：所述推进梁相对于所述第一臂节的俯仰角的第四实际值α2、所述推进梁相对于所述第一臂节的滚转角的第五实际值β2、所述推进梁相对于所述第一臂节的偏向角的第六实际值γ2和所述推进梁的长度方向的第一端相对于长度方向的第二端的位移的第七实际值v2。

根据本公开的一些实施例，所述第一臂节位姿检测装置包括第一角度传感器、第二角度传感器和第一位移传感器，所述第一角度传感器被配置为检测所述第一实际值α1，所述第二角度传感器被配置为检测所述第二实际值γ1，所述第一位移传感器被配置为检测所述第三实际值v1。