CN114454958A

CN114454958A - 高空作业平台及其控制方法和控制系统

Info

Publication number: CN114454958A
Application number: CN202111663374.8A
Authority: CN
Inventors: 张力文; 孙卫平; 喻向阳; 柳权
Original assignee: Hunan Zoomlion Intelligent Aerial Work Machinery Co Ltd
Current assignee: Hunan Zoomlion Intelligent Aerial Work Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-05-10

Abstract

本发明属于工程机械领域，公开了一种高空作业平台及其控制方法和控制系统，能够在高空作业平台转向行走时利用一种差速控制技术控制其内侧电机总成(3)和外侧电机总成(4)差速转动，该差速控制技术的核心在于通过获取高空作业平台当前的转向行走信息来分别确定内侧电机总成(3)和外侧电机总成(4)所需的转速，从而使内侧驱动轮(7)和外侧驱动轮(8)均能与地面保持纯滚动接触，以降低出现拖滑和拖转现象的风险，减少平台的行走能耗，延长内、外侧电机总成的使用寿命，有利于平台在光洁地面下的使用，并能够提升操控性能和操控体验。

Description

高空作业平台及其控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种用于高空作业平台的控制方法、用于高空作业平台的控制系统和高空作业平台。

背景技术

目前通过电机驱动行走的高空作业平台在转向时，分别用于驱动两个驱动轮(即内、外侧驱动轮)转动的两个驱动电机(即内、外侧电机)是受到等速或等功率控制的。而理论上，两个驱动轮对应的转弯半径不同，在平台转弯角速度相同的前提下，要保证两个驱动轮与地面之间均保持纯滚动接触，二者的转速理论上应该不同。因此，在采用目前的等速或等功率电机控制方式下，虽然控制要求低且易于实现，但两个驱动电机的实际转速与两个驱动轮的理论转速不匹配，会造成两个驱动轮与地面之间不能保持纯滚动接触，两个驱动轮会被平台车身强行拖动而不可避免地发生拖滑或拖转。

当出现拖滑或拖转现象时，轮胎与地面之间的摩擦增大，会导致行走能耗增大，缩短驱动电机的使用寿命。此外，拖滑现象的出现，不利于高空作业平台在光洁地面使用，且会造成平台的实际转弯半径大于理论值，影响其转弯性能和操控体验。

综上可知，目前高空作业平台采用的驱动电机控制技术不能避免拖滑和拖转对平台和地面环境的损害，不利于平台长期高效、健康、安全地运行，且影响操控体验，因此仍有很大的改进空间。

发明内容

针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本发明提供了一种高空作业平台及其控制方法和控制系统，能够在平台转向行走时对内、外侧电机进行差速控制，以降低驱动轮拖滑和拖转的风险，减少能耗，延长电机使用寿命，使平台适于在光洁地面下使用，并提升操控体验。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种用于高空作业平台的控制方法，其包括：

获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

根据所述转向行走信息控制所述高空作业平台的内侧电机总成和外侧电机总成差速转动，其中，所述内侧电机总成和所述外侧电机总成分别用于驱动所述高空作业平台的内侧驱动轮和外侧驱动轮转动。

可选地，所述转向行走信息包括所述高空作业平台的车身行走速度V和转向机构的机构位移量S，根据所述转向行走信息控制所述高空作业平台的内侧电机总成和外侧电机总成差速转动包括：

根据所述机构位移量S确定所述高空作业平台的车身转向角度δ；

根据阿克曼转向几何关系、所述车身转向角度δ、所述车身行走速度V、所述内侧驱动轮的驱动轮半径r_in和所述外侧驱动轮的驱动轮半径r_out分别计算出所述内侧电机总成的电机转速n_in和所述外侧电机总成的电机转速n_out。

可选地，所述内侧驱动轮和所述外侧驱动轮均为后驱动轮，在根据阿克曼转向几何关系、所述车身转向角度δ、所述车身行走速度V、所述内侧驱动轮的驱动轮半径r_in和所述外侧驱动轮的驱动轮半径r_out分别计算出所述内侧电机总成的电机转速n_in和所述外侧电机总成的电机转速n_out中，满足：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out；

其中，W为所述内侧驱动轮和所述外侧驱动轮的车轮距，L为所述高空作业平台的车轴距。

可选地，在根据所述机构位移量S确定所述高空作业平台的车身转向角度δ中，满足：

δ＝k*S+b；

其中，k、b均为预设的常数。

可选地，所述转向机构包括伸缩动力缸，所述机构位移量S为所述伸缩动力缸的伸缩杆的伸出长度。

可选地，在获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息之前，先检测所述转向机构的所述机构位移量S。

可选地，所述高空作业平台通过接收转向行走指令以被驱动转向行走，所述转向行走指令包括携带有所述车身行走速度V的行走指令，在获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息时，从所述行走指令中提取所述车身行走速度V。

可选地，在所述高空作业平台转向行走时，通过可视化技术显示所述转向行走信息。

本发明第二方面提供了一种用于高空作业平台的控制系统，其包括：

转向机构，用于驱动所述高空作业平台转向；

行走机构，包括分别用于驱动所述高空作业平台的内侧驱动轮和外侧驱动轮转动的内侧电机总成和外侧电机总成；和

处理设备，分别与所述转向机构、所述内侧电机总成和所述外侧电机总成通信，且被配置为：

获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

根据所述转向行走信息控制所述内侧电机总成和所述外侧电机总成差速转动。

可选地，所述转向行走信息包括所述高空作业平台的车身行走速度V和所述转向机构的机构位移量S，所述处理设备被进一步配置为：

可选地，所述内侧驱动轮和所述外侧驱动轮均为后驱动轮，所述处理设备被进一步配置为：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out；

可选地，所述处理设备被进一步配置为：

δ＝k*S+b；

其中，k、b均为预设的常数。

可选地，所述转向机构包括用于检测所述机构位移量S的位移传感器，所述处理设备与所述位移传感器通信且被进一步配置为能够从所述位移传感器中获取所述机构位移量S。

可选地，所述控制系统还包括用于生成转向行走指令以驱动所述高空作业平台转向行走的指令生成设备，所述转向行走指令包括携带有所述车身行走速度V的行走指令，所述处理设备与所述指令生成设备通信且被进一步配置为能够从所述行走指令中提取所述车身行走速度V。

可选地，所述控制系统还包括能够显示所述转向行走信息的可视化设备。

本发明第三方面提供了一种高空作业平台，其包括上述的用于高空作业平台的控制系统。

通过本发明的上述技术方案，高空作业平台能够在转向行走时利用一种差速控制技术控制内侧电机总成和外侧电机总成差速转动，该差速控制技术的核心在于通过获取高空作业平台当前的转向行走信息来分别确定内侧电机总成和外侧电机总成所需的转速，从而使内侧驱动轮和外侧驱动轮均能与地面保持纯滚动接触，以降低出现拖滑和拖转现象的风险，减少平台的行走能耗，延长内、外侧电机总成的使用寿命，有利于平台在光洁地面下的使用，并能够提升操控性能和操控体验。

本发明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，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明具体实施方式中的一种用于高空作业平台的控制方法的流程示意图；

图2为本发明具体实施方式中的一种可选的用于高空作业平台的控制方法的流程示意图；

图3为本发明具体实施方式中的一种高空作业平台的阿克曼转向几何关系示意图；

图4为本发明具体实施方式中的一种可选的用于高空作业平台的控制系统的示意图；

图5为本发明具体实施方式中的另一种可选的用于高空作业平台的控制系统的示意图；

图6主要用于展示本发明具体实施方式中的一种可选的转向机构；

图7主要用于在俯视视角下展示图6中的转向机构；

图8为本发明具体实施方式中的一种拟合直线与模拟结果的对比示意图，其中，拟合直线为通过计算机拟合得到的包含车身转向角度δ和机构位移量S两个变量的二元一次方程，模拟结果为通过建模软件模拟实际情况下车身转向角度δ和机构位移量S的对应关系而得到的一系列特征点。

附图标记说明：

1 指令生成设备 2 处理设备

3 内侧电机总成 4 外侧电机总成

5 转向机构 6 电机驱动器

7 内侧驱动轮 8 外侧驱动轮

9 内侧转向轮 10 外侧转向轮

3a 内侧电机本体 4a 外侧电机本体

5a 电动缸 5b 连接横杆

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。

参照图1、图3和图4，本发明第一示例性实施例提供了一种用于高空作业平台的控制方法，该方法主要包括：

步骤S1：获取高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

步骤S2：根据转向行走信息控制高空作业平台的内侧电机总成3和外侧电机总成4差速转动，其中，内侧电机总成3和外侧电机总成4分别用于驱动高空作业平台的内侧驱动轮7和外侧驱动轮8转动。

通过采用上述方法，高空作业平台能够在转向行走时控制内侧电机总成3和外侧电机总成4差速转动，该方法的核心在于通过获取高空作业平台当前的转向行走信息来分别确定内侧电机总成3和外侧电机总成4所需的转速，使内侧驱动轮7和外侧驱动轮8同样差速转动，以保持轮胎与地面的纯滚动接触。

在保持轮胎与地面的纯滚动接触的情况下，可有效降低出现拖滑和拖转现象的风险，从而减少轮胎磨损，减少平台的行走能耗，使内、外侧电机总成的转速始终分别匹配于内、外侧驱动轮的转速以延长内、外侧电机总成的使用寿命，避免在地面留下轮胎摩擦痕迹以使得平台适于在光洁地面下使用，并能够很好地将平台实际转弯半径与理论值的偏差控制在预设允许范围内以提升操控性能和操控体验。

需要特别说明的是，在图3中，虽然示意了高空作业平台采用后驱方式驱动行走，但本示例性实施例的方法也同样适用于高空作业平台采用前驱方式驱动行走的情况。例如，图中的内侧转向轮9和外侧转向轮10可以分别作为上述的内侧驱动轮7和外侧驱动轮8，即，在前驱方式下，内侧转向轮9和外侧转向轮10均同时具有控制转向功能和驱动行走功能。

在一种可选或优选的实施例中，转向行走信息包括高空作业平台的车身行走速度V和转向机构5的机构位移量S，且参照图2，步骤S2包括：

步骤S21：根据机构位移量S确定高空作业平台的车身转向角度δ；

步骤S22：根据阿克曼转向几何关系(Ackermann steering geometry)、车身转向角度δ、车身行走速度V、内侧驱动轮7的驱动轮半径r_in和外侧驱动轮8的驱动轮半径r_out分别计算出内侧电机总成3的电机转速n_in和外侧电机总成4的电机转速n_out。

对于步骤S22而言，其目的在于要计算出所需的电机转速n_in和电机转速n_out，使得内侧驱动轮7和外侧驱动轮8在平台转向行走时不发生拖滑和拖转，此时，所需的电机转速n_in与所需的内侧驱动轮7的转速相同，所需的电机转速n_out与所需的外侧驱动轮8的转速相同，因此步骤S22的目的相当于要计算出所需的内侧驱动轮7的转速和外侧驱动轮8的转速。此外，由于驱动轮半径r_in和驱动轮半径r_out在高空作业平台出厂时便已确定，故可将这两个参数视为数值相同的已知常数。从而可知，只要能首先确定所需的内侧驱动轮7的驱动轮速度V_in和外侧驱动轮8的驱动轮速度V_out，根据线速度、半径和转速的公知关系式，便可计算出所需的内侧驱动轮7的转速和外侧驱动轮8的转速，也即所需的电机转速n_in和电机转速n_out。

参照图3，本实施例通过构建一种高空作业平台的阿克曼转向几何关系来计算出所需的驱动轮速度V_in和驱动轮速度V_out。

公知的是，根据阿克曼转向几何关系，当某车辆沿着弯道转弯时，为保证两个前轮和两个后轮均与地面保持纯滚动接触(即不发生拖滑和拖转)，四个轮子路径的圆心应大致上交会于车后轴的延长线上的瞬时转向中心O。

在图3中，连接内侧转向轮9和外侧转向轮10的车前轴上的中心位置绕瞬时转向中心O转弯时的瞬时转弯半径为r₀，连接内侧驱动轮7和外侧驱动轮8的车后轴上的中心位置绕瞬时转向中心O转弯时的瞬时转弯半径为R₀，内侧驱动轮7绕瞬时转向中心O转弯时的瞬时转弯半径为R_in，外侧驱动轮8绕瞬时转向中心O转弯时的瞬时转弯半径为R_out，高空作业平台绕瞬时转向中心O转弯时的角速度为ω₀，高空作业平台的车轴距为L且可视为已知常数，内侧驱动轮7和外侧驱动轮8的车轮距为W且可视为已知常数，内侧转向轮9的转向角为δ_in，外侧转向轮10的转向角为δ_out，步骤S22中述及的车身转向角度δ和车身行走速度V也均在图3中标示。

在明确图3中各参数的含义后，可以发现，在车身转向角度δ、车身行走速度V、车轴距L和车轮距W的取值均已确定的情况下，利用阿克曼转向几何关系，完全可以推导出驱动轮速度V_in和驱动轮速度V_out与车身转向角度δ、车身行走速度V、车轴距L和车轮距W的数学关系式。其中，车轴距L和车轮距W的数值取决于高空作业平台的实际尺寸，车身转向角度δ可在执行步骤S21后确定，车身行走速度V可在执行步骤S1后确定。

由此可见，在执行步骤S22的过程中，是完全可以计算出所需的驱动轮速度V_in和驱动轮速度V_out的，然后根据已知的驱动轮半径r_in和驱动轮半径r_out，便可最终计算出所需的内侧驱动轮7的转速和外侧驱动轮8的转速，也即所需的电机转速n_in和电机转速n_out。

在一种可选或优选的实施例中，内侧驱动轮7和外侧驱动轮8均为后驱动轮，此时在步骤S22中，满足以下关系式：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out。

根据图3的几何关系，上述关系式可通过以下1)至4)结合得出：

1)R₀＝L/tan(δ)；

2)V＝ω₀*R₀；

3)V_in＝ω₀*R_in＝ω₀*(R₀-W/2)，V_out＝ω₀*R_out＝ω₀*(R₀+W/2)；

4)n_in＝V_in/2πr_in，n_out＝V_out/2πr_out。

类似地，当高空作业平台采用前驱方式驱动行走时，同样能够根据图3的几何关系得到电机转速n_in与车身转向角度δ、车身行走速度V、车轴距L、车轮距W和驱动轮半径r_in的关系式，以及得到电机转速n_out与车身转向角度δ、车身行走速度V、车轴距L、车轮距W和驱动轮半径r_out的关系式。在前驱方式下，应利用图3中的转弯半径r₀而非转弯半径R₀进行关系式推导。

需要说明的是，之所以要通过车身转向角度δ间接求出驱动轮速度V_in和驱动轮速度V_out，而非通过转向角δ_in和转向角δ_out直接求出，是由于转向角δ_in和转向角δ_out与机构位移量S的精准关系式较为复杂，不利于控制器编程。而车身转向角度δ与机构位移量S的关系式则可事先通过计算机工具拟合得出，在计算上更加简化，更利于控制器编程。

在一种可选或优选的实施例中，提供一种通过计算机工具拟合出车身转向角度δ和机构位移量S的简单关系式的实例。

首先，对车身转向角度δ作近似处理。由于车身转向角度δ的取值介于转向角δ_in和转向角δ_out之间，可令：δ＝(δ_in+δ_out)/2。

然后，利用建模软件根据尺寸约束进行二维建模，并取一系列特征点进行模拟计算，以模拟出在实际情况下一一对应的多个车身转向角度δ的取值和多个机构位移量S的取值，并整理成下表：

s(mm)	0	1.9	4.3	7.2	10.4	14.1	18.2	22.5	27.2	32.1	37.2	42.6	48	53.4	58.8
																δin(°)	-52.4	-50.5	-48.2	-45.5	-42.5	-39.1	-35.5	-31.7	-27.6	-23.4	-19	-14.4	-9.7	-4.9	0
δout(°)	-70	-65	-60	-55	-50	-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0
																δ(°)	-61.2	-57.8	-54.1	-50.3	-46.3	-42.1	-37.8	-33.4	-28.8	-24.2	-19.5	-14.7	-9.85	-4.95	0

s(mm)	64.1	69.3	74.2	78.9	83.2	87.2	90.9	94.3	97.2	99.8	102	103.7	105	105.9
															δin(°)	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
δout(°)	4.9	9.7	14.4	19	23.4	27.6	31.7	35.5	39.1	42.5	45.5	48.2	50.5	52.4
															δ(°)	4.95	9.85	14.7	19.5	24.2	28.8	33.35	37.75	42.05	46.25	50.25	54.1	57.75	61.2

再利用Matlab工具和拟合公式5)对上表中的车身转向角度δ和机构位移量S的多组对应数据进行拟合：

其中，拟合公式5)为：δ＝k*S+b；

通过计算机拟合，可以得到k＝1.0516，b＝-59.2402，从而使拟合公式5)形成为包含车身转向角度δ和机构位移量S两个变量的二元一次方程。例如，在将此二元一次方程预设在控制器时，k、b相当于预设的常数，故只需通过输入车身转向角度δ的某一取值，便可计算出机构位移量S的对应取值。

上述计算机拟合方法可应用在具有不同结构参数的高空作业平台中，当高空作业平台的结构参数不同时，上表中车身转向角度δ和机构位移量S的多组对应数据也会不同，但通过Matlab工具和拟合公式5)进行拟合，同样可求出相应的k、b的取值，从而获得相应的包含车身转向角度δ和机构位移量S两个变量的二元一次方程。

再回到上述实例中，在求出k＝1.0516且b＝-59.2402时，拟合公式5)为δ＝1.0516*S-59.2402，然后将此拟合公式5)的计算结果与上表中的模拟计算结果作图对比(具体参照图8)。可以发现，在该实例中的高空作业平台的主要转向工作范围内(-60°至60°)，该拟合公式5)都具有较小的误差，因此通过拟合公式5)求出的车身转向角度δ基本与实际角度吻合。

因此，在步骤S21中，在已经通过步骤S1确定机构位移量S的取值的情况下，可以通过δ＝k*S+b求出对应的车身转向角度δ的取值。

在一种可选或优选的实施例中，转向机构5包括伸缩动力缸，通过伸缩动力缸的伸缩杆的伸缩动作，可控制内侧转向轮9和外侧转向轮10的转向角度。此时，机构位移量S为伸缩杆的伸出长度。本实施例不限制伸缩动力缸的具体类型，可以是电动缸5a(参照图5)、液压缸等。

例如，参照图6和图7，转向机构5包括电动缸5a和连接横杆5b。电动缸5a的一端在E位置与外侧转向轮10枢转连接且另一端在F位置与连接横杆5b枢转连接，连接横杆5b的两端分别在C、D位置与外侧转向轮10和内侧转向轮9枢转连接，外侧转向轮10在A位置与高空作用平台的底盘枢转连接，内侧转向轮9在B位置与底盘枢转连接。在电动缸5a的伸缩作用和连接横杆5b的传动作用下，内侧转向轮9和外侧转向轮10被控制转向相应的角度。

在一种可选或优选的实施例中，在执行步骤S1之前，先检测转向机构5的机构位移量S。换言之，在高空作业平台接收到转向行走指令(包括转向指令和行走指令)后，转向机构5被驱动控制内侧转向轮9和外侧转向轮10转向，在此过程中，对转向机构5进行检测以确定机构位移量S，然后再执行步骤S1以获取该检测到的机构位移量S。

当然，本示例性实施例不排除将机构位移量S的信息预存在转向指令中的情况。即，当高空作业平台通过接收转向行走指令(包括转向指令和行走指令)以被驱动转向行走时，执行步骤S1时，能够直接从转向指令中提取机构位移量S。

在一种可选或优选的实施例中，行走指令中携带有车身行走速度V的信息。当高空作业平台通过接收转向行走指令(包括转向指令和行走指令)以被驱动转向行走时，执行步骤S1时，能够直接从行走指令中提取车身行走速度V。

在一种可选或优选的实施例中，当高空作业平台转向行走时，通过可视化技术显示转向行走信息。该可视化技术能够将转向行走信息中的转向信息转化为内侧转向轮9和外侧转向轮10的转向角度的图像等形式，以直观地展示当前的转向轮状态。与目前作业人员只能通过在平台上俯视转向轮的方式相比，有效降低安全风险，而且即使将平台升高，也不会造成作业人员的观察难度加大，因此可同时提高行驶安全性和便捷性。

参照图4，本发明第二示例性实施例提供了一种用于高空作业平台的控制系统，能够执行上述用于高空作业平台的控制方法。因此下文述及的控制系统的各个实施例也显然能够获得由上述方法的各个对应的实施例带来的技术效果，故对于下文述及的各个实施例，只描述由其结构特征带来的额外技术效果，以免重复赘述前文内容。

具体地，本示例性实施例的控制系统主要包括：

转向机构5，用于驱动高空作业平台转向；

行走机构，包括分别用于驱动高空作业平台的内侧驱动轮7和外侧驱动轮8转动的内侧电机总成3和外侧电机总成4；和

处理设备2，分别与转向机构5、内侧电机总成3和外侧电机总成4通信，且被配置为：

获取高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

根据转向行走信息控制内侧电机总成3和外侧电机总成4差速转动。

需要特别说明的是，参照图5，内侧电机总成3可包括内侧电机本体3a和内侧电机驱动器，外侧电机总成4可包括外侧电机本体4a和外侧电机驱动器，转向机构5包括执行机构和转向驱动器。此时，处理设备2分别与内侧电机驱动器、外侧电机驱动器和转向驱动器通信，内侧电机本体3a与内侧电机驱动器通信且用于直接驱动内侧驱动轮7转动，外侧电机本体4a与外侧电机驱动器通信且用于直接驱动外侧驱动轮8转动，转向机构5中的执行机构与转向驱动器通信且用于驱动内侧转向轮9和外侧转向轮10转向。在进行差速控制时，处理设备2先通过向内侧电机驱动器和外侧电机驱动器发出差速控制信号，然后通过内侧电机驱动器和外侧电机驱动器分别驱动内侧电机本体3a和外侧电机本体4a以各自的转速转动。在进行转向控制时，处理设备2先通过向转向驱动器发出转向控制信号，然后通过转向驱动器驱动执行机构动作。

此外，当转向机构5的执行机构为电动缸5a时，转向驱动器为转向电机驱动器。在此情况下，本示例性实施例的控制系统适用于全电动高空作业平台。且继续参照图5，还可以将转向电机驱动器、内侧电机驱动器和外侧电机驱动器集成设置为电机驱动器6，以简化控制系统的结构。

在图4中，由处理设备2分别指向内侧电机总成3、外侧电机总成4和转向机构5的箭头分别表示相应的控制信号流向，由内侧电机总成3指向处理设备2的箭头表示电机转速n_in的转速反馈信号流向，由外侧电机总成4指向处理设备2的箭头表示电机转速n_out的转速反馈信号流向，由转向机构5指向处理设备2的箭头表示执行机构的位置反馈信号流向(例如机构位移量S的反馈信号流向)。

在图5中，由处理设备2指向电机驱动器6的箭头表示控制信号流向，由电机驱动器6分别指向内侧电机本体3a、外侧电机本体4a和电动缸5a的箭头分别表示相应的控制信号流向，由内侧电机本体3a指向电机驱动器6的箭头表示电机转速n_in的转速反馈信号流向，由外侧电机本体4a指向电机驱动器6的箭头表示电机转速n_out的转速反馈信号流向，由电动缸5a指向电机驱动器6的箭头表示电动缸5a的位置反馈信号流向(即机构位移量S的反馈信号流向)，由电机驱动器6指向处理设备2的箭头表示总反馈信号的流向，该总反馈信号包含有电机转速n_in的转速反馈信号、电机转速n_out的转速反馈信号和电动缸5a的位置反馈信号。

由此可见，本示例性实施例的控制系统中的内侧电机总成3和外侧电机总成4均具有转速监测和反馈功能，转向机构5具有位置监测和反馈功能，处理设备2与内侧电机总成3、外侧电机总成4和转向机构5之间可通过总线进行通信，除了能够借助处理设备2对转向机构5进行闭环控制来实现对内侧电机总成3和外侧电机总成4的差速控制之外，还能够实现对电机转速和转向角度的精准控制。

另一方面，由于转向机构5具有位置监测和反馈功能，在此基础上，可对转向机构5进行限位控制，以避免转向轮转向至极限位置后无法自动制停而撞击车架，保护车架结构。

在一种可选或优选的实施例中，转向行走信息包括高空作业平台的车身行走速度V和转向机构5的机构位移量S，处理设备2被进一步配置为：

根据机构位移量S确定高空作业平台的车身转向角度δ；

根据阿克曼转向几何关系、车身转向角度δ、车身行走速度V、内侧驱动轮7的驱动轮半径r_in和外侧驱动轮8的驱动轮半径r_out分别计算出内侧电机总成3的电机转速n_in和外侧电机总成4的电机转速n_out。

换言之，在高空作业平台转向行走时，只要处理设备2获取车身行走速度V和机构位移量S，就可根据上述预设的程序计算出电机转速n_in和电机转速n_out，从而驱动内侧电机总成3和外侧电机总成4差速转动。

在一种可选或优选的实施例中，内侧驱动轮7和外侧驱动轮8均为后驱动轮，处理设备2被进一步配置为：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out；

其中，W为内侧驱动轮7和外侧驱动轮8的车轮距，L为高空作业平台的车轴距。

在一种可选或优选的实施例中，处理设备2被进一步配置为：

δ＝k*S+b；

其中，k、b均为预设的常数。

在一种可选或优选的实施例中，转向机构5包括伸缩动力缸，机构位移量S为伸缩动力缸的伸缩杆的伸出长度。

在一种可选或优选的实施例中，转向机构5包括用于检测机构位移量S的位移传感器，处理设备2与位移传感器通信且被进一步配置为能够从位移传感器中获取机构位移量S。换言之，位移传感器为实现转向机构5的位置监测和反馈功能的部件。

在一种可选或优选的实施例中，参照图4和图5，控制系统还包括用于生成转向行走指令以驱动高空作业平台转向行走的指令生成设备1，转向行走指令包括携带有车身行走速度V的行走指令，也包括转向指令，处理设备2与指令生成设备1通信且被进一步配置为能够从行走指令中提取车身行走速度V。

一般情况下，指令生成设备1为平台手柄，作业人员通过操控平台手柄以生成转向行走指令。当然，本实施例不排除指令生成设备1为全自动化设备的可能性，当指令生成设备1为全自动化设备时，无须人工控制就能根据实际作业情况自动生成相应的转向行走指令，例如，在高空作业平台遇到路障的情况下，指令生成设备1可被触发自动生成控制平台后退或转向的指令。

在一种可选或优选的实施例中，控制系统还包括能够显示转向行走信息的可视化设备。例如，可视化设备包括设置在高空作业平台的工作平台上的转向指示灯、显示屏或全息投影仪等，使得作业人员站立在工作平台时能够直观地观察到平台当前的转向行走状态。

本发明第三示例性实施例提供了一种设有上述控制系统的高空作业平台，显然，该高空作业平台具备由上述控制系统带来的所有技术效果，故此处不再重复赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims

1.一种用于高空作业平台的控制方法，包括：

获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

根据所述转向行走信息控制所述高空作业平台的内侧电机总成(3)和外侧电机总成(4)差速转动，其中，所述内侧电机总成(3)和所述外侧电机总成(4)分别用于驱动所述高空作业平台的内侧驱动轮(7)和外侧驱动轮(8)转动。

2.根据权利要求1所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，所述转向行走信息包括所述高空作业平台的车身行走速度V和转向机构(5)的机构位移量S，根据所述转向行走信息控制所述高空作业平台的内侧电机总成(3)和外侧电机总成(4)差速转动包括：

根据阿克曼转向几何关系、所述车身转向角度δ、所述车身行走速度V、所述内侧驱动轮(7)的驱动轮半径r_in和所述外侧驱动轮(8)的驱动轮半径r_out分别计算出所述内侧电机总成(3)的电机转速n_in和所述外侧电机总成(4)的电机转速n_out。

3.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，所述内侧驱动轮(7)和所述外侧驱动轮(8)均为后驱动轮，在根据阿克曼转向几何关系、所述车身转向角度δ、所述车身行走速度V、所述内侧驱动轮(7)的驱动轮半径r_in和所述外侧驱动轮(8)的驱动轮半径r_out分别计算出所述内侧电机总成(3)的电机转速n_in和所述外侧电机总成(4)的电机转速n_out中，满足：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out；

其中，W为所述内侧驱动轮(7)和所述外侧驱动轮(8)的车轮距，L为所述高空作业平台的车轴距。

4.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，在根据所述机构位移量S确定所述高空作业平台的车身转向角度δ中，满足：

δ＝k*S+b；

其中，k、b均为预设的常数。

5.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，所述转向机构(5)包括伸缩动力缸，所述机构位移量S为所述伸缩动力缸的伸缩杆的伸出长度。

6.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，在获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息之前，先检测所述转向机构(5)的所述机构位移量S。

7.根据权利要求2所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，所述高空作业平台通过接收转向行走指令以被驱动转向行走，所述转向行走指令包括携带有所述车身行走速度V的行走指令，在获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息时，从所述行走指令中提取所述车身行走速度V。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于高空作业平台的控制方法，其中，在所述高空作业平台转向行走时，通过可视化技术显示所述转向行走信息。

9.一种用于高空作业平台的控制系统，包括：

转向机构(5)，用于驱动所述高空作业平台转向；

行走机构，包括分别用于驱动所述高空作业平台的内侧驱动轮(7)和外侧驱动轮(8)转动的内侧电机总成(3)和外侧电机总成(4)；和

处理设备(2)，分别与所述转向机构(5)、所述内侧电机总成(3)和所述外侧电机总成(4)通信，且被配置为：

获取所述高空作业平台转向行走时的转向行走信息；

根据所述转向行走信息控制所述内侧电机总成(3)和所述外侧电机总成(4)差速转动。

10.根据权利要求9所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述转向行走信息包括所述高空作业平台的车身行走速度V和所述转向机构(5)的机构位移量S，所述处理设备(2)被进一步配置为：

11.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述内侧驱动轮(7)和所述外侧驱动轮(8)均为后驱动轮，所述处理设备(2)被进一步配置为：

n_in＝(V-V*W*tan(δ)/2L)/2πr_in；

n_out＝(V+V*W*tan(δ)/2L)/2πr_out；

12.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述处理设备(2)被进一步配置为：

δ＝k*S+b；

其中，k、b均为预设的常数。

13.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述转向机构(5)包括伸缩动力缸，所述机构位移量S为所述伸缩动力缸的伸缩杆的伸出长度。

14.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述转向机构(5)包括用于检测所述机构位移量S的位移传感器，所述处理设备(2)与所述位移传感器通信且被进一步配置为能够从所述位移传感器中获取所述机构位移量S。

15.根据权利要求10所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述控制系统还包括用于生成转向行走指令以驱动所述高空作业平台转向行走的指令生成设备(1)，所述转向行走指令包括携带有所述车身行走速度V的行走指令，所述处理设备(2)与所述指令生成设备(1)通信且被进一步配置为能够从所述行走指令中提取所述车身行走速度V。

16.根据权利要求9至15中任意一项所述的用于高空作业平台的控制系统，其中，所述控制系统还包括能够显示所述转向行走信息的可视化设备。

17.一种高空作业平台，包括根据权利要求9至16中任意一项所述的用于高空作业平台的控制系统。