本發(fā)明涉及預(yù)制箱梁智慧施工,具體涉及預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
1、當(dāng)前,在我國高鐵整孔箱梁預(yù)制過程中,普遍應(yīng)用的泵送澆筑工藝及設(shè)備,難以在六小時內(nèi)完成高鐵40米箱梁的預(yù)制任務(wù)。同時傳統(tǒng)梁場施工受天氣影響較大,施工機(jī)具及人員較多,安全隱患大,容易污染環(huán)境。因此,研發(fā)新型混凝土澆筑設(shè)備,提升箱梁預(yù)制機(jī)械化水平,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,顯得至關(guān)重要。
2、為實(shí)現(xiàn)高鐵預(yù)制箱梁澆筑成型過程的一體化(集上料、布料、振搗、攤鋪、抹面等工序),研發(fā)了預(yù)制箱梁智慧施工車。由于整套設(shè)備體型較大,長45米左右,寬20米左右(整體根據(jù)預(yù)制箱梁的尺寸變化設(shè)計),且需要整體呈水平橫向或縱向直線移動,為保證直線行走,移動過程中還需對行走角度進(jìn)行修正調(diào)整,所以服務(wù)于整套設(shè)備的智能行走系統(tǒng)是研發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng)及方法,用于實(shí)現(xiàn)預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走控制。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
3、預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),包括相互協(xié)同與相互限制的行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng);
4、所述行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度逐漸接近或達(dá)到給定速度;
5、所述轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度逐漸接近或達(dá)到給定角度;
6、所述雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)用于確定行走機(jī)構(gòu)的避障路徑和速度,以避免與障礙物發(fā)生碰撞。
7、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過速度傳感器實(shí)時監(jiān)測行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度,所述行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過控制器將所述實(shí)際速度與給定速度進(jìn)行比較,計算出兩者之間的偏差,并輸出偏差信號,所述控制器根據(jù)所述輸出偏差信號調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度逐漸接近或達(dá)到給定速度。
8、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過角度傳感器實(shí)時監(jiān)測行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度,所述轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過控制器將所述實(shí)際轉(zhuǎn)向角度與給定角度進(jìn)行比較,計算出兩者之間的偏差,并輸出偏差信號,所述控制器根據(jù)所述輸出偏差信號調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度逐漸接近或達(dá)到給定角度。
9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過避障雷達(dá)實(shí)時監(jiān)測出障礙物的距離和方位,所述雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)的控制器根據(jù)障礙物的距離和方位信息,做出避障決策,確定行走機(jī)構(gòu)的避障路徑和速度,以避免與障礙物發(fā)生碰撞。
10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述行走機(jī)構(gòu)通過支撐機(jī)構(gòu)連接在設(shè)備機(jī)架的四角位置處,所述設(shè)備機(jī)架設(shè)置在預(yù)制箱梁模架的上方。
11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述設(shè)備機(jī)架的兩端對稱分布液壓系統(tǒng),每端所述液壓系統(tǒng)分別與寬度向的兩個所述行走機(jī)構(gòu)相液壓控制連接,所述行走機(jī)構(gòu)上設(shè)有用于行走輪轉(zhuǎn)向控制的給定90°轉(zhuǎn)向器和給定5°轉(zhuǎn)向器。
12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述行走機(jī)構(gòu)通過支撐機(jī)構(gòu)連接所述設(shè)備機(jī)架時,所述液壓系統(tǒng)通過支撐控制器與所述支撐機(jī)構(gòu)相液壓控制連接。
13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述設(shè)備機(jī)架長度向的中部位置處設(shè)有兩個變幅機(jī)構(gòu),所述液壓系統(tǒng)通過變幅控制器與所述變幅機(jī)構(gòu)相液壓控制連接。
14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述液壓系統(tǒng)為自平衡輔助控制的閉環(huán)液壓系統(tǒng),所述閉環(huán)液壓系統(tǒng)用于對所述行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部各動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確控制和動力分配。
15、預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走方法,包括以下步驟:
16、s1、行走控制,采用相互協(xié)同與相互限制的行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng),調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)按給定速度和給定角度安全行走;
17、s2、自平衡控制,采用自平衡輔助控制的閉環(huán)液壓系統(tǒng),調(diào)節(jié)所述行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部各動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確控制和動力分配;
18、s3、智能化控制,通過角度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、攝像頭和避障雷達(dá)的反饋和協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)了駕駛操作的簡化和智能化控制。
19、本發(fā)明的有益效果:
20、(1)本申請通過相互協(xié)同與相互限制的行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)設(shè)計,使用過程中,行走機(jī)構(gòu)中的各閉環(huán)反饋控制相互協(xié)同、相互限制,共同實(shí)現(xiàn)行走系統(tǒng)的精確控制和安全避障;
21、(2)本申請可以保證水平橫向或縱向直線移動,移動過程中對行走角度進(jìn)行自動修正調(diào)整控制,駕駛操作安全方便,克服了現(xiàn)有的智能作業(yè)車進(jìn)行控制調(diào)整比較困難的問題;
22、(3)本申請適用于高鐵交通軌道施工期間,實(shí)現(xiàn)高鐵預(yù)制箱梁澆筑成型過程的一體化(集上料、布料、振搗、攤鋪、抹面等工序),具有智能化程度高,安全性能強(qiáng),可極大降低項(xiàng)目機(jī)械使用成本,提高施工工效;
23、(4)本申請中自平衡輔助控制的閉環(huán)液壓系統(tǒng)通過閉環(huán)液壓系統(tǒng)與上層閉環(huán)輔助控制程序的協(xié)同作用,實(shí)現(xiàn)了對行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部各動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精確控制和動力分配,在直線行走過程中,即使受到多種外部因素的干擾,該系統(tǒng)也能確保行走機(jī)構(gòu)的整體平衡和穩(wěn)定性;
24、(5)本申請可以借助于各類傳感器、攝像頭的反饋和協(xié)同,不僅簡化了駕駛操作的難度,還提升了設(shè)備整體狀態(tài)的可監(jiān)視性、安全性和穩(wěn)定性。
1.預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,包括相互協(xié)同與相互限制的行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)、雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng);
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過速度傳感器實(shí)時監(jiān)測行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度,所述行走速度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過控制器將所述實(shí)際速度與給定速度進(jìn)行比較,計算出兩者之間的偏差,并輸出偏差信號,所述控制器根據(jù)所述輸出偏差信號調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際速度逐漸接近或達(dá)到給定速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過角度傳感器實(shí)時監(jiān)測行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度,所述轉(zhuǎn)向角度閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過控制器將所述實(shí)際轉(zhuǎn)向角度與給定角度進(jìn)行比較,計算出兩者之間的偏差,并輸出偏差信號,所述控制器根據(jù)所述輸出偏差信號調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度逐漸接近或達(dá)到給定角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)通過避障雷達(dá)實(shí)時監(jiān)測出障礙物的距離和方位,所述雷達(dá)避障閉環(huán)反饋控制子系統(tǒng)的控制器根據(jù)障礙物的距離和方位信息,做出避障決策,確定行走機(jī)構(gòu)的避障路徑和速度,以避免與障礙物發(fā)生碰撞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述行走機(jī)構(gòu)通過支撐機(jī)構(gòu)連接在設(shè)備機(jī)架的四角位置處,所述設(shè)備機(jī)架設(shè)置在預(yù)制箱梁模架的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述設(shè)備機(jī)架的兩端對稱分布液壓系統(tǒng),每端所述液壓系統(tǒng)分別與寬度向的兩個所述行走機(jī)構(gòu)相液壓控制連接,所述行走機(jī)構(gòu)上設(shè)有用于行走輪轉(zhuǎn)向控制的給定90°轉(zhuǎn)向器和給定5°轉(zhuǎn)向器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述行走機(jī)構(gòu)通過支撐機(jī)構(gòu)連接所述設(shè)備機(jī)架時,所述液壓系統(tǒng)通過支撐控制器與所述支撐機(jī)構(gòu)相液壓控制連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述設(shè)備機(jī)架長度向的中部位置處設(shè)有兩個變幅機(jī)構(gòu),所述液壓系統(tǒng)通過變幅控制器與所述變幅機(jī)構(gòu)相液壓控制連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走系統(tǒng),其特征在于,所述液壓系統(tǒng)為自平衡輔助控制的閉環(huán)液壓系統(tǒng),所述閉環(huán)液壓系統(tǒng)用于對所述行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部各動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確控制和動力分配。
10.預(yù)制箱梁智慧施工車智能行走方法,其特征在于,包括以下步驟: