專利名稱：一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，屬流體工作系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工程機(jī)械中，機(jī)械臂架控制非常重要，如混泥土泵車將混泥土輸送到指定位置，挖掘機(jī)操縱鏟斗進(jìn)行各種作業(yè)，多關(guān)節(jié)機(jī)械手手臂進(jìn)行各種靈活的操縱，均牽涉到多連桿臂架的控制，尤其是數(shù)十米高空作業(yè)的混凝土定點輸送，輸送過程中由于是間斷輸送，還要求防止臂架的振動，更要求末端輸送點準(zhǔn)確地控制位置。為了解決這樣的難題，傳統(tǒng)方法均采用了在液壓缸內(nèi)裝置傳感器的閉環(huán)伺服控制方法。但是，由于工程機(jī)械環(huán)境惡劣，伺服系統(tǒng)抗污染和抗干擾能力差，調(diào)試麻煩，維護(hù)不易，也降低了整個系統(tǒng)的可靠性。另外，多連桿機(jī)構(gòu)是冗余系統(tǒng)，解算也比較麻煩，更增加了難度。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其通過對數(shù)字脈沖信號進(jìn)行全數(shù)字控制，解決多臂架難于控制的難題。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，包括機(jī)械臂架、連接相鄰機(jī)械臂架的臂架轉(zhuǎn)軸及控制機(jī)械臂架轉(zhuǎn)動的液壓缸和數(shù)字傳感器，其中，所述液壓缸還連接有數(shù)字伺服閥；所述數(shù)字伺服閥還連接有控制器。進(jìn)一步地，所述數(shù)字伺服閥包括閥體、閥芯、螺母套及電機(jī)，其中，所述閥芯設(shè)于閥體內(nèi)，所述閥體開有流體口 ；所述螺母套軸向固定于所述閥體上，所述閥芯與所述螺母套相對轉(zhuǎn)動帶動所述閥芯軸向移動；所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。進(jìn)一步地，所述數(shù)字伺服閥為單驅(qū)動數(shù)字伺服閥或者雙驅(qū)動數(shù)字伺服閥。進(jìn)一步地，所述數(shù)字伺服閥與臂架轉(zhuǎn)軸直接連接。進(jìn)一步地，所述數(shù)字傳感器為數(shù)字增量傳感器。進(jìn)一步地，所述數(shù)字增量傳感器設(shè)置在臂架轉(zhuǎn)軸上或者液壓缸內(nèi)部。本實用新型還提供了一種利用前述的全數(shù)字控制工程機(jī)械臂架系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟I :數(shù)字伺服閥接收信號，推動機(jī)械臂架轉(zhuǎn)動；步驟2 :增量傳感器檢測到臂架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，并向所述控制器發(fā)出信號。步驟3 :控制器對接收所述信號并進(jìn)行運算，輸出脈沖信號至數(shù)字伺服閥；步驟4 :所述伺服閥控制液壓缸推動機(jī)械臂架運動，完成閉環(huán)伺服控制；進(jìn)一步地，步驟I中的信號由操縱手柄或者計算機(jī)發(fā)送至數(shù)字伺服閥電機(jī)。、[0022]本實用新型提供的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其通過采用數(shù)字脈沖信號進(jìn)行直接測量和反饋，簡化了連桿的非線性解算過程，提高了響應(yīng)速度和可靠性，從而解決了機(jī)械臂架難于控制的難題。

圖I為多節(jié)臂機(jī)械臂架的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一種優(yōu)選的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型一種優(yōu)選的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)的控制方法流程示意圖；圖4為本實用新型優(yōu)選的一種單驅(qū)動數(shù)字伺服閥；圖5為本實用新型優(yōu)選的一種雙驅(qū)動數(shù)字伺服閥。圖6為本實用新型優(yōu)選的一種數(shù)字伺服閥直接連接于動臂轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1-2所示，本實用新型提供的一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，包括機(jī)械臂架4、連接相鄰機(jī)械臂架4的臂架轉(zhuǎn)軸2及控制機(jī)械臂架4轉(zhuǎn)動的液壓缸3和數(shù)字傳感器I，其中，液壓缸3還連接有數(shù)字伺服閥5 ;數(shù)字伺服閥5還連接有控制器。使用上述系統(tǒng)時，如圖3所示，包括如下步驟步驟I :數(shù)字伺服閥接收信號，推動機(jī)械臂架轉(zhuǎn)動；步驟2 :增量傳感器檢測到臂架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，并向所述控制器發(fā)出信號。步驟3 :控制器對接收所述信號并進(jìn)行運算，輸出脈沖信號至數(shù)字伺服閥；步驟4 :所述伺服閥控制液壓缸推動機(jī)械臂架運動，完成閉環(huán)伺服控制；優(yōu)選地，步驟I中的信號由操縱手柄或者計算機(jī)發(fā)送至數(shù)字伺服閥電機(jī)。由于多連桿裝置中的每只臂架長度都是已知的，液壓缸控制只需改變相鄰兩個臂架的夾角，若已知夾角，就知道了每個臂架的的空間狀態(tài)。因此，本實用新型優(yōu)選地將數(shù)字傳感器直接裝在臂架的臂架轉(zhuǎn)軸上直接測量轉(zhuǎn)角。而數(shù)字伺服閥同樣憑借增量式旋轉(zhuǎn)脈沖信號控制閥芯轉(zhuǎn)角再轉(zhuǎn)化為閥芯開度工作，這樣就都可以采用數(shù)字脈沖信號進(jìn)行直接測量、反饋、運算和調(diào)節(jié)等工作了，不但簡化掉A\D轉(zhuǎn)換，而且大大簡化了連桿的非線性解算過程，還提高了響應(yīng)速度和可靠性。由于采用了全數(shù)字控制，可以共享電子領(lǐng)域的所有資源，這就為總線控制、集群控制、遠(yuǎn)程控制、示教控制等提供了可能，從而解決了多臂架難于控制的難題。作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，如圖4-5所示，本實用新型的數(shù)字伺服閥為單驅(qū)動數(shù)字伺服閥或者雙驅(qū)動數(shù)字伺服閥。具體地，數(shù)字伺服閥5包括閥體51、閥芯52、螺母套及電機(jī)53，其中，閥芯52設(shè)于閥體51內(nèi)，閥體51開有流體口 54 ；螺母套軸向固定于閥體51上，閥芯52與螺母套相對轉(zhuǎn)動帶動閥芯52軸向移動；優(yōu)選地，電機(jī)53為步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。[0039]另外，本實用新型可將數(shù)字伺服閥與臂架轉(zhuǎn)軸直接連接，如圖6所示，此時就構(gòu)成了機(jī)械硬反饋，可以直接進(jìn)行動臂轉(zhuǎn)角的直接開環(huán)控制，而無需任何電反饋。為了更準(zhǔn)確測量臂架的旋轉(zhuǎn)角度，本實用新型中的數(shù)字傳感器優(yōu)選為數(shù)字增量傳感器，其優(yōu)選地設(shè)置在臂架轉(zhuǎn)軸上或者液壓缸內(nèi)部。當(dāng)然本實用新型還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的其他種類適于測定旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，此處不再贅述。通過上述方法和系統(tǒng)，本實用新型可大大簡化臂架的非線性解算過程，提高響應(yīng)速度和可靠性，解決了機(jī)械臂架難于控制的難題。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍； 如果不脫離本實用新型的精神和范圍，對本實用新型進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)械臂架、連接相鄰機(jī)械臂架的臂架轉(zhuǎn)軸及控制機(jī)械臂架轉(zhuǎn)動的液壓缸和數(shù)字傳感器，其中，所述液壓缸還連接有數(shù)字伺服閥；所述數(shù)字伺服閥還連接有控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字伺服閥包括閥體、閥芯、螺母套及電機(jī)，其中，所述閥芯設(shè)于閥體內(nèi)，所述閥體開有流體口 ；所述螺母套軸向固定于所述閥體上，所述閥芯與所述螺母套相對轉(zhuǎn)動帶動所述閥芯軸向移動；所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字伺服閥為單驅(qū)動數(shù)字伺服閥或者雙驅(qū)動數(shù)字伺服閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字伺服閥可以與臂架轉(zhuǎn)軸直接連接，構(gòu)成直接硬反饋，無需任何控制算法，即構(gòu)成對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)角的直接開環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字傳感器為數(shù)字增量傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字增量傳感器設(shè)置在臂架轉(zhuǎn)軸上或者液壓缸內(nèi)部。
專利摘要本實用新型提供了一種全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)，其中所述全數(shù)字控制的工程機(jī)械臂架系統(tǒng)包括機(jī)械臂架、連接相鄰機(jī)械臂架的臂架轉(zhuǎn)軸及控制機(jī)械臂架轉(zhuǎn)動的液壓缸和數(shù)字傳感器，其中，所述液壓缸還連接有數(shù)字伺服閥；所述數(shù)字伺服閥還連接有控制器。本實用新型簡化了連桿的非線性解算過程，提高了響應(yīng)速度和可靠性，從而解決了機(jī)械臂架難于控制的難題。
文檔編號E04G21/04GK202467207SQ20122002762
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者李桂英, 楊世祥, 楊帆, 楊濤 申請人:李桂英, 楊世祥, 楊帆, 楊濤