多臂节的臂架检测方法、装置、系统和存储介质与流程

本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种多臂节的臂架检测方法、装置、系统和存储介质。

背景技术：

多臂节工程机械，为实现作业时防止倾翻的功能、或臂架复杂或智能控制的功能，需要连续、可靠地检测臂架姿态。现有的检测方法如下：

1)检测臂架夹角，其中，夹角直接检测包括：旋转编码器、旋转电位计等；夹角间接检测包括：油缸行程、邻臂倾角计差等；

2)检测每一节臂架的倾角，并直接使用倾角表征臂架姿态。

上述两种方法，需要检测每一个臂架关节的相对运动，因此每一个关节处需要配一个(如行程、编码器、电位计等)或一组(如邻臂倾角计差时)上述传感器。当该一个、一组、或一组中的一个传感器损坏时，臂架姿态检测即失效，导致不能获取整个臂架姿态的正确姿态。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种多臂节的臂架检测方法，该多臂节的臂架检测方法可以当一个、一组、或一组中的一个角度传感器损坏时，仍可以获取整个臂架的姿态。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种多臂节的臂架检测方法，该多臂节的臂架检测方法包括：在第一臂节和第二臂节之间的相对角度固定时，获取所述第一臂节最后的有效角度为初始角度，所述第一臂节和所述第二臂节为该臂架任意两个臂节；实时所述获取所述第二臂节的倾斜角度；以及根据所述初始角度、所述第二臂节的倾斜角度，确定所述第一臂节的倾斜角度。

可选的，在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节的下一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述下一臂节，所述下一臂节为所述当前臂节远离该臂架转台的相邻臂节；若所述下一臂节不为暂停状态，且所述第一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述第一臂节的上一臂节，所述上一臂节为所述当前臂节靠近该臂架转台的相邻臂节；以及否则，控制所述第一臂节为暂停状态，确定所述第二臂节为所述上一臂节。

可选的，在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述第一臂节的上一臂节，所述上一臂节为所述当前臂节靠近该臂架转台的相邻臂节；若所述第一臂节不为暂停状态，且所述第一臂节的下一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述下一臂节，所述下一臂节为所述当前臂节远离该臂架转台的相邻臂节；以及否则，控制所述下一臂节为暂停状态，确定所述第二臂节为所述下一臂节。

可选的，在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节和所述第二臂节为不相邻的臂节时，控制所述第一臂节和所述第二臂节中间的臂节、及所述第二臂节为暂停状态。

可选的，其特征在于，所述根据所述初始角度、所述第二臂节的倾斜角度确定所述第一臂节的倾斜角度，包括：根据所述第二臂节的倾斜角度，确定所述第二臂节的角度增量；以及根据所述角度增量和所述第一臂节的初始角度，确定所述第一臂节的倾斜角度。

可选的，所述多臂节的臂架检测方法还包括：当所述第二臂节为该臂架的最末臂节时，任意臂节和所述最末臂节之间的相对角度固定时，获取所述任意臂节的初始角度；实时获取所述最末臂节的倾斜角度；以及根据所述任意臂节的初始角度、所述最末臂节的倾斜角度确定所述任意臂节的倾斜角度。

本发明实施例还提供一种多臂节的臂架检测装置，所述臂架检测装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，以实现上述任意一项所述的多臂节的臂架检测方法。

本发明实施例还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，该指令使得机器执行上述任意一项所述的多臂节的臂架检测方法。

本发明实施例还提供一种多臂节的臂架检测系统，所述多臂节的臂架检测系统包括：角度检测装置，分别设置在该臂架的臂节上，用于获取对应臂节的倾斜角度；以及多臂节的臂架检测装置，用于根据第一臂节的倾斜角度确定第二臂节的倾斜角度，所述第一臂节和所述第二臂节为该臂架任意两个臂节。

可选的，所述角度检测装置为若干个，并以交替的方式设置在臂架的臂节上。

可选的，所述角度检测装置为两个，且其中一个设置在该臂架的最末臂节上，另一个设置在任意臂节上。

本发明实施例还提供一种多臂节的工程机械，所述多臂节的工程机械包括上述任意一项所述的多臂节的臂架检测系统。

通过上述技术方案，通过夹角约束(即任意两臂的相对位置固定)就可以建立起利用第二臂节的角度检测装置与目标检测臂(第一臂节)间的关联，并进行检测。在多臂节的臂架类工程机械控制系统中，对于产生故障的角度检测装置采取了有针对性、有选择性的干预措施，弥补了故障角度检测装置及其对所在臂节检测失效的故障缺陷，增强了系统自适应地去满足全局可观的控制需求，具有智能化和高可靠性的突出技术优势。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

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：

图1是现有的多臂节的臂架检测的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多臂节的臂架检测方法的流程示意图；

图3是一种通过相邻臂节进行臂架检测的结构示意图；

图4是一种通过相邻臂节进行臂架检测的流程示意图；

图5是另一种通过相邻臂节进行臂架检测的结构示意图；

图6是另一种通过相邻臂节进行臂架检测的流程示意图；

图7是针对图5或图6所示的替代方案进行选择的流程示意图；

图8是一种通过相邻臂节进行臂架检测的流程示意图；

图9是另一种通过相邻臂节进行臂架检测的流程示意图；

图10是交替设置角度检测装置的结构示意图；

图11是不相邻的臂节进行臂架检测的流程示意图；

图12是不相邻的臂节进行臂架检测的结构示意图；

图13是使用一个角度检测装置进行臂架检测的结构示意图；

图14是本发明实施例提供多臂节的臂架检测系统的结构示意图；以及

图15是一种优选布置角度检测装置进行臂架检测的结构示意图。

附图标记说明

10角度检测装置20多臂节的臂架检测装置

具体实施方式

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。

图1示出了现有的多臂节的臂架检测方法，在每个臂节上均设置有角度检测装置，可以实时检测每个臂节的倾斜角度，例如，k臂节的角度检测装置(例如，角度传感器)可以实时获取其倾斜角度agk，k+1臂节的角度检测装置可以实时获取其倾斜角度agk+1。但若k臂节或k+1臂节的角度检测装置失效，则将不能实时获取对应的倾斜角度。

因此，本发明实施例提供了一种多臂节的臂架检测方法，图2为本发明实施例提供的多臂节的臂架检测方法的流程示意图，请参考图2，该多臂节的臂架检测方法可以包括以下：

步骤s110：在第一臂节和第二臂节之间的相对角度固定时，获取所述第一臂节最后的有效角度为初始角度，所述第一臂节和所述第二臂节为该臂架任意两个臂节。

结合图1，举例说明，若第一臂节(例如k臂节)的角度检测装置失效或损坏时，可以通过第二臂节(例如k+1臂节)的角度检测装置检测k臂节的倾斜角度(或姿态)。其中，第一臂节的初始角度agk0可以为k臂节角度传感器故障前获取的最后一个有效角度，即临时禁止k+1臂节运动，k+1臂节为暂停状态时k臂节的最后一个有效角度，初始角度agk0还可以通过外部姿态检测。

步骤s120：实时所述获取所述第二臂节的倾斜角度。

举例说明，通过k+1臂节的角度传感器实时获取k+1臂节的倾斜角度agk+1。

步骤s130：根据所述初始角度、所述第二臂节的倾斜角度，确定所述第一臂节的倾斜角度。

优选的，步骤s13可以包括：根据所述第二臂节的倾斜角度，确定所述第二臂节的角度增量；以及根据所述角度增量和所述第一臂节的初始角度，确定所述第一臂节的倾斜角度。

举例说明，根据实时获取的k+1臂节的倾斜角度agk+1，确定k+1臂节的角度增量δa，则k臂节的倾斜角度可以为agk0+δa。

据此，在一个臂节上的角度检测装置失效时，可以通过另一个臂节的角度检测装置替代检测，换个角度，可以省去部分臂节的角度检测装置。

通过以下优选实施例详细地解释该多臂节的臂架检测方法在不同工况下的实施。

工况1)：请参考图3、图4，可以通过以下步骤进行臂节检测。

在k臂节的角度检测装置省去、或故障时，通过其相邻的下一臂节k+1臂节的角度检测装置检测k臂节的倾斜角度，其中下一臂节k+1臂节为k臂节远离该臂架转台的相邻臂节。

步骤s11：临时禁止k+1臂节的动作，k+1臂节为暂停状态。需要说明，临时禁止k+1臂节动作是实现对(故障)角度传感器获取agk实现替代检测的代价，即在不能实时获取agj+1的情况下要求对agj+1角度值进行锁定。

步骤s12：获取k臂节的初始角度agk0。步骤s11和步骤s12是同时进行的，即在k+1臂节为暂停状态时，获取初始角度agk0。

步骤s13：通过k+1臂节的角度传感器实时获取k+1臂节的倾斜角度agk+1。

步骤s14：根据k+1臂节的倾斜角度agk+1确定k+1臂节的实时角度增量δa。

步骤s15：k臂节的实时倾斜角度为agk0+δa，并更新存储该k臂节的倾斜角度。

工况2)：请参考图5、图6，可以通过以下进行臂节检测。

在k臂节的角度检测装置省去、或故障时，通过其相邻的上一臂节k-1臂节的角度检测装置检测k臂节的倾斜角度，其中上一臂节k-1臂节为k臂节靠近该臂架转台的相邻臂节。

步骤s21：临时禁止k臂节的动作，k臂节为暂停状态。需要说明，临时禁止k臂节动作是实现对(故障)角度传感器获取agk实现替代检测的代价，即在不能实时获取agj的情况下要求对agj角度值进行锁定。

步骤s22：获取k臂节的初始角度agk0。步骤s21和步骤s22是同时进行的，即在k-1臂节为暂停状态时，获取初始角度agk0。

步骤s23：通过k-1臂节的角度传感器实时获取k-1臂节的倾斜角度agk-1。

步骤s24：根据k-1臂节的倾斜角度agk-1确定k-1臂节的实时角度增量δa。

步骤s25：k臂节的实时倾斜角度为agk0+δa，并更新存储该k臂节的倾斜角度。

请参考图4、图6、图7，并结合工况1)、2)两种工况，若当前臂节上的角度检测装置故障、或停用时，可以通过其相邻臂节的角度传感器替代检测，若选择下一臂节的角度检测装置进行替代检测，则执行工况1)的步骤(如图4所示)，若选择上一臂节的角度检测装置进行替代检测，则执行工况2)的步骤(如图6所示)。

本发明实施例还提供了以下两种自动选择相邻臂节的角度检测装置进行替代检测的过程。

替代检测1)，在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节的下一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述下一臂节，所述下一臂节为所述当前臂节远离该臂架转台的相邻臂节；若所述下一臂节不为暂停状态，且所述第一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述第一臂节的上一臂节，所述上一臂节为所述当前臂节靠近该臂架转台的相邻臂节；以及否则，控制所述第一臂节为暂停状态，确定所述第二臂节为所述上一臂节。

举例说明，请参考图8，第一臂节为当前臂节k，第二臂节为相邻臂节(臂节k+1、或臂节k-1)，所述角度检测装置进行替代检测的过程可以包括以下步骤：

步骤s31：当前臂节k的角度检测检测装置故障；

步骤s32：若k+1臂节为暂停状态，则执行步骤s36，即通过工况1)的步骤检测臂节k的倾斜角度；若k+1臂节不为暂停状态(即k+1臂节运动)，则执行步骤s33；

步骤s33：若k臂节为暂停状态，则执行步骤s35，即通过工况2)的步骤检测臂节k的倾斜角度；若k臂节不为暂停状态(即k臂节运动)，则执行步骤s34；

步骤s34：控制k臂节为暂停状态后，执行步骤s35。

替代检测2)，在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述第一臂节的上一臂节，所述上一臂节为所述当前臂节靠近该臂架转台的相邻臂节；若所述第一臂节不为暂停状态，且所述第一臂节的下一臂节为暂停状态时，确定所述第二臂节为所述下一臂节，所述下一臂节为所述当前臂节远离该臂架转台的相邻臂节；以及否则，控制所述下一臂节为暂停状态，确定所述第二臂节为所述下一臂节。

举例说明，请参考图9，第一臂节为当前臂节k，第二臂节为相邻臂节(臂节k+1、或臂节k-1)，所述角度检测装置进行替代检测的过程可以包括以下步骤：

步骤s41：当前臂节k的角度检测检测装置故障；

步骤s42：若k臂节为暂停状态，则执行步骤s46，即通过工况2)的步骤检测臂节k的倾斜角度；若k臂节不为暂停状态(即k臂节运动)，则执行步骤s43；

步骤s43：若k+1臂节为暂停状态，则执行步骤s45，即通过工况1)的步骤检测臂节k的倾斜角度；若k+1臂节不为暂停状态(即k+1臂节运动)，则执行步骤s44；

步骤s44：控制k+1臂节为暂停状态后，执行步骤s45。

需要说明，判断臂节k、k+1臂节、或k-1臂节动作是指使对应臂节产生动作的操作，可以通过对系统的监控进行判断；暂停k臂节运动或暂停k+1臂节运动，即替代方案的选择与禁止臂架的控制是同步的(时间不分先后)；考虑到操作的体验感，优选图8的替代检测方式。

换个角度，对于各个臂节，若其臂节、其下一臂节、其上一臂节中，有一个角度检测装置，则可以对各个臂节进行检测，因此，可以省去部分臂节的角度检测装置。图7为一种优选的角度检测装置设置方式，请参考图10，以交替的方式，依次从最末臂节向小序号臂节布置角度传感器。

进一步地，工况3)在所述第一臂节和所述第二臂节之间的相对角度固定之前，所述多臂节的臂架检测方法还包括：若所述第一臂节和所述第二臂节为不相邻的臂节时，控制所述第一臂节和所述第二臂节中间的臂节、及所述第二臂节为暂停状态。

请参考图11，针对工况3)的臂节检测过程可以包括以下步骤。

步骤s51：临时暂停第一臂节s和第二臂节t中间的臂节、以及第二臂节t，则第一臂节s和第二臂节t之间的夹角固定，即第一臂节s和第二臂节t的相对位置固定。

步骤s52：获取第一臂节s的初始角度ags0。

步骤s53：通过第二臂节t的角度传感器实时获取第一臂节s的倾斜角度agt。

步骤s54：根据第二臂节的倾斜角度agt确定第二臂节的实时角度增量δa。

步骤s55：第一臂节s的实时倾斜角度为ags0+δa，并更新存储该第一臂节s的倾斜角度。

举例说明，请参考图12，该臂节例如有6节臂节，临时禁止3臂、4臂、5臂的动作，将使aj3、aj4、aj5保持不变，即2臂和5臂的相对角度关系是(临时)固定的。利用ag5的增量检测可以获取ag2的增量，或反之利用ag2的增量检测可以获取ag5。

通过工况1)、2)、3)可以得到，通过夹角约束(即任意两臂的相对位置固定)就可以建立起利用第二臂节的角度检测装置与目标检测臂(第一臂节)间的关联，并进行检测。

据此，在多臂节的臂架类工程机械控制系统中，对于产生故障的角度检测装置采取了有针对性、有选择性的干预措施，弥补了故障角度检测装置及其对所在臂节检测失效的故障缺陷，增强了系统自适应地去满足全局可观的控制需求，具有智能化和高可靠性的突出技术优势；进一步地，还可以根据上述多臂节的臂架检测过程，省去部分角度检测装置，以最经济、节省的硬件配置方案，避免产品智能化和经济节约的矛盾。

优选的，所述多臂节的臂架检测方法还包括：当所述第二臂节为该臂架的最末臂节时，任意臂节和所述最末臂节之间的相对角度固定时，获取所述任意臂节的初始角度；实时获取所述最末臂节的倾斜角度；以及根据所述任意臂节的初始角度、所述最末臂节的倾斜角度确定所述任意臂节的倾斜角度。

举例说明，请参考图13，仅用一个角度传感器检测所有臂架的姿态(倾斜角度)，可以将该角度传感器安装到最大序号的臂节(最末臂节)上，并限制臂架每次仅动一个其他臂节(即改变一个臂节与最末臂节的夹角)。

对于从确定姿态为起点，改变臂架倾角到任意姿态，按照上述优选控制方法，即可实现全臂架姿态的实时监视。

表1对图示9臂架的工程机械的控制策略表

在步骤s110中，针对通过外部姿态检测确定agk0的初始值的方法，可以从以下示例中得到说明：

例如，泵车进入工地后，展开臂架前，臂架完全折叠收在支撑架上(此时有传感器检测臂架的这种全收状态，在泵车上为臂架落在支撑架上的到位信号，常采用接近开关或行程开关来实现)，此时各个臂节的倾斜角度根据其结构的特点和支撑的状态，可以计算获取为ag10到agn0。随后就可以通过图9的检测方法和表1的控制方法分别计算各臂节倾斜角度的实时值ag1到agn。

上述优选实施例仅使用一个角度检测装置，是最经济、节省的硬件配置方案，能很大程度地避免产品智能化和经济节约的矛盾，具有很好的实用性。

本发明实施例还提供一种多臂节的臂架检测装置，所述臂架检测装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，以实现上述的多臂节的臂架检测方法。

进一步地，本发明实施例还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，该指令使得机器执行上述的多臂节的臂架检测方法。

图14为本发明实施例提供多臂节的臂架检测系统的结构示意图，请参考图14，所述多臂节的臂架检测系统包括：角度检测装置10，分别设置在该臂架的臂节上，用于获取对应臂节的倾斜角度；以及上述多臂节的臂架检测装置20，用于根据第一臂节的倾斜角度确定第二臂节的倾斜角度，所述第一臂节和所述第二臂节为该臂架任意两个臂节。

其中，角度检测装置10可以为角度传感器。

如图13所示，仅在臂架的最末臂节布置一个角度检测装置10为最经济的设计方案，在经济条件允许的情况下，可以适度增加角度检测装置10，以增强控制的灵活性。

合理地配置新增角度检测装置10的安装具有工程实用价值，工程师们对各个臂架设备的应用需求有不同的理解，对操控臂架动作的便利性需求也有不同的权重，因此，可以择优节省或择优布置角度检测装置10进行多臂架的检测。

优选的，所述角度检测装置10为两个，且其中一个设置在该臂架的最末臂节上，另一个设置在任意臂节上。

请参考图15，优选在最末臂节布置一个角度传感器，基于在实际工作中，1臂和2臂通常不允许同时动作，优选将第二个角度传感器安装在2臂上。可以减少控制约束，增强臂架控制的灵活性。

优选的，所述角度检测装置10为若干个，并以交替的方式设置在臂架的臂节上。角度检测装置10的布置方式和检测过程请参考图10涉及的内容，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种多臂节的工程机械，所述多臂节的工程机械包括上述的多臂节的臂架检测系统。

改多臂节的工程机械，例如泵车、消防车、高空作业车、高处清洁设备、桥梁检测设备等。

需要说明，本发明实施例提供的多臂节的臂架检测装置、系统和存储介质与方法实施例的技术内容和技术效果相类似，具体请参考方法实施例，此处不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

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。

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。

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。

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(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

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。

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。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。