(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210983552.3 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 湖南中联重科智能高空作业机 械有 限公司 地址 410010 湖南省长 沙市高新 开发区麓 谷大道67 7号办公楼4楼41 10房 (72)发明人 钟懿　邝明　马昌训　龙又源　 侯力玮　 (74)专利代理 机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 专利代理师 张乐 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 用于控制工程设备臂架的方法、 处理器、 装 置及工程设备 (57)摘要 本发明涉及工程设备技术领域， 公开了一种 用于控制工程设备臂架的方法、 处理器、 装置及 工程设备。 方法包括： 获取臂架的当前位姿信息， 以此确定臂架的末端的当前位置； 根据当前位置 和输入的运动指令确定臂架的末端的期望位置； 确定同一平 面内臂架的自由度数； 在确定自由度 数超过预设数量的情况下， 根据期望位置、 第一 数量的运动副对应的当前位姿信息确定臂架的 除第一数量的运动副以外的其他运动副对应的 期望位姿信息， 进而根据第一数量的运动副对应 的当前位姿信息和其他运动副对应的期望位姿 信息生成用于调节臂架位姿的控制指令。 本发明 可以解决冗余自由度多解的问题， 从而有效地降 低了在确定用于调节臂架位姿的控制指令时的 计算难度。 权利要求书3页 说明书13页 附图3页 CN 115302509 A 2022.11.08 CN 115302509 A 1.一种用于控制工程设备臂架的方法， 其特征在于， 所述臂架包括多个节臂以及连接 所述多个节 臂的关节， 所述方法包括： 获取所述臂架 的当前位姿信息， 所述当前位姿信息包括节臂 的当前转动角度和/或节 臂的当前伸缩量； 根据所述当前位姿信息确定所述臂 架的末端的当前位置； 根据所述当前位置和输入的运动指令确定所述臂 架的末端的期望位置； 确定同一平面内所述臂架 的自由度数， 所述自由度数包括节臂转动和/或节臂伸缩的 数量； 在确定所述自由度数超过预设数量的情况下， 确定第一数量的运动副， 所述运动副包 括节臂转动和/或节 臂伸缩， 所述第一数量 为所述自由度数与所述预设数量的差值； 根据所述期望位置、 所述第 一数量的运动副对应的当前位姿信 息确定所述臂架的除所 述第一数量的运动副以外的其 他自由度对应的期望位姿信息； 以及 根据所述第一数量的运动副对应的当前位姿信息和所述其他运动副对应的期望位姿 信息生成用于调节所述臂 架位姿的控制指令 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述期望位置、 所述第一数量的 运动副对应的当前位姿信息确定所述臂架的除所述第一数量的运动副以外的其他运动副 对应的期望位姿信息， 包括： 将所述期望位置和所述第一数量的运动副对应的当前位姿信息输入至逆向运动学模 型， 以确定所述 其他运动副对应的期望位姿信息 。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述将所述期望位置和所述第 一数量的运 动副对应的当前位姿信息输入至逆向运动学模型， 以确定所述其他运动副对应的期望位姿 信息， 包括： 基于所述期望位置和所述第一数量的运动副对应的当前位姿信息确定所述逆向运动 学模型是否存在实数解； 如果确定所述逆向运动学模型存在实数解， 则判断所述实数解是否超出所述其他运动 副对应的第一预设运动范围； 如果所述实数解未超出所述第 一预设运动范围， 则基于所述实数解确定所述其他运动 副对应的期望位姿信息 。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述将所述期望位置和所述第 一数量的运 动副对应的当前位姿信息输入至逆向运动学模型， 以确定所述其他运动副对应的期望位姿 信息， 包括： 如果确定所述逆向运动学模型不存在实数解， 或存在超出所述第 一预设运动范围的实 数解， 则基于所述第一数量的运动副对应的第二预设运动范围对所述第一数量的运动副对 应的当前位姿信息进行调整， 以重新确定所述逆向运动学模型是否存在实数解， 直至得到 未超出所述第一预设运动范围的实数解。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述第 一数量的运动副对应的第 二预设运动范围对所述第一数量的运动副对应的当前位姿信息进行调整， 包括： 确定所述第一数量的运动副中用于对臂架的末端进行调节以使所述末端保持水平状 态的平台调平转动的运动副， 保持所述平台调平转动的运动副对应的当前位姿信息不变；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115302509 A 2基于所述第一数量的运动副中剩余运动副对应的第二预设运动范围对所述剩余运动 副对应的当前位姿信息进行调整。 6.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述逆向运动学模型是通过以下步骤建立 的： 获取所述臂架的初始位姿信 息， 所述初始位姿信 息包括所述关节的初始位置和所述臂 架的末端的初始位置； 基于所述多个节 臂之间的空间几何关系和所述初始位姿信息建立逆向运动学模型。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述获取 所述臂架的当前位姿信息， 包括： 响应于监测到用于控制所述臂架的末端移动的控制信号， 获取当前时刻的所述臂架的 当前位姿信息 。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述当前位姿信 息确定所述臂架 的末端的当前位置， 包括： 将所述当前位姿信息 输入至正向运动学模型， 以确定所述臂 架的末端的当前位置； 其中， 所述 正向运动学模型 是基于旋量法建立的。 9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法， 其特征在于， 所述多个节臂包括塔臂、 主 臂、 飞臂以及工作 平台， 所述关节包括转台转动关节、 塔臂 转动关节、 塔臂伸缩关节、 主臂 转 动关节、 主臂伸缩关节、 飞臂转动关节以及平台调平转动关节， 所述转台转动关节通过所述塔臂转动关节与所述塔臂的一端连接， 所述塔臂的另一端 通过所述塔臂伸缩关节与所述主臂 转动关节的一端连接， 所述主臂 转动关节的另一端与所 述主臂的一端连接， 所述主臂的另一端通过所述主臂伸缩关节与所述飞臂 转动关节的一端 连接， 所述飞臂转动关节的另一端与所述飞臂的一端连接， 所述飞臂的另一端通过所述平 台调平转动关节与所述工作平台连接； 所述当前位姿信 息包括所述转台转动的第 一当前转动角度、 所述塔臂转动的第 二当前 转动角度、 所述主臂 转动的第三当前转动角度、 所述 飞臂转动的第四当前转动角度、 所述平 台调平转动的第五当前转动角度、 所述塔臂伸缩的第一伸缩量以及所述主臂伸缩的第二伸 缩量； 同一平面内所述臂架的运动副包括： 塔臂转动、 主臂转动、 飞臂转动、 平台调 平转动、 塔 臂伸缩以及主臂伸缩； 所述确定第 一数量的运动副包括： 基于实际工况确定的同一平面内运动频率最低的第 一数量的运动副。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述第 一数量的运动副包括塔臂转动、 塔 臂伸缩以及平台调平转动。 11.一种处理器， 其特征在于， 被配置成执行根据权利要求1至10中任意一项所述的用 于控制工程设备臂 架的方法。 12.一种用于控制工程设备臂 架的装置， 其特 征在于， 包括： 液压驱动系统， 用于驱动臂 架运动； 传感器， 用于检测所述臂 架的位姿； 根据权利要求1 1所述的处 理器； 以及 液压伺服控制器， 被 配置成：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115302509 A 3