车辆自动对钩系统及其对钩方法与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种车辆自动对钩系统及其对钩方法。


背景技术：

2.车厢可卸式的车辆具有多种实用场景，其主要用于各环卫市政及大型厂矿部门运载各种垃圾，亦可运输灰、砂、石、土等散装建筑材料，也可以在矿山或煤矿中运送矿石或煤。
3.目前，车厢可卸式车辆上具有装卸车辆的钩臂，在车辆向后倒车将拉钩导入钩环时，拉钩开口高度要和钩环高度保持一致；现有技术下，车辆对钩的方式为：在车辆尾部安装有摄像装置，司机的驾驶位上具有显示屏，摄像装置的视频实时的显示在显示屏上，司机根据视频中的引导线调节拉钩的位置，根据引导线手动调节，比较依赖于司机的操作技术，也可能会出现视觉误差，需要不断调节，工作效率低。另外用于液压缸的驱动系统的油泵通常由车辆的发动机或驱动电机来驱动，因此部分车辆同时驱动油泵和车辆是不可同时进行的。在调节对钩位置的过程中，驱动系统需要在驱动车辆和驱动钩臂之间不断切换模式，这会增加拉钩定位的耗时。
4.因此，现在亟需一种可以使拉钩准确快速的和车厢对钩的系统，提高装卸车厢的效率。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的可卸车厢的车辆对钩时效率低的缺陷，从而提供一种车辆自动对钩系统，利用调节系统实现了自动对钩，提高了车架和车厢对钩过程的效率，减少了人员使用。
6.本发明提供一种车辆自动对钩系统，包括：转动臂，可转动设置在车体上，且所述转动臂上设有中空的滑臂腔；执行臂，包括呈夹角连接的滑臂和钩臂，其中，所述滑臂可滑动套设于所述滑臂腔中，所述钩臂的自由端设置有可转动的拉钩；检测装置，包括距离检测装置，用于检测所述拉钩与目标物上钩耳的第一距离；角度检测装置，用于检测所述钩耳的角度；控制装置，用于接收所述检测装置输出的所述第一距离和角度信息，控制所述转动臂的转动角度、所述滑臂的滑动距离以及所述拉钩的转动角度，使得所述拉钩与所述钩耳对准连接。
7.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，所述距离检测装置还用于检测所述车体和目标物之间的第二距离；所述控制装置用于接收所述检测装置输出的所述第二距离，控制所述车体移动到停车范围内。
8.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，所述停车范围为所述车体和目标物之间的最大距离与最小距离之间的范围；所述最大距离为所述滑臂滑动到最大长度时且所述转动臂转动到最远距离时的距离；所述最小距离为所述滑臂位于初始位置且所述转动臂转动到最远距离时的距离。
9.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，还包括：所述转动臂通过转动驱动件来驱动其相对所述车体的转动；所述滑臂通过滑动驱动件来驱动其在所述滑臂腔内滑动；所述拉钩通过拉钩驱动件来驱动其相对于所述钩臂的转动。
10.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，所述转动驱动件用于驱动所述转动臂向初始位置转动，所述滑动驱动件用于驱动所述滑臂向初始位置滑动，以拉动目标物落入到所述车体中。
11.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，所述检测装置位于所述车体的尾部，所述车体位于目标物的前侧。
12.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，所述检测装置为激光雷达或视觉摄像头。
13.根据本发明提供的一种车辆自动对钩系统，还包括：显示装置，所述显示装置与所述控制装置信号连接，用于实时的显示所述检测装置的测量数据和所述控制装置的控制数据。
14.本发明还提出了一种车辆对钩方法，应用于车辆自动对钩系统，包括：
15.获取所述拉钩和所述钩耳之间的所述第一距离和所述钩耳的角度信息；根据所述第一距离和所述角度信息，以使得所述拉钩与所述钩耳对准连接为目的，计算得到所述转动臂的转动角度、所述滑臂的滑动长度和所述拉钩的转动角度的结果；依据所述计算的结果，控制驱动所述转动臂、所述滑臂、所述拉钩运动，以使所述拉钩和所述钩耳对准连接。
16.根据本发明提供的一种车辆对钩方法，在获取并计算所述车体和所述钩耳之间的所述距离和角度之前，还包括：获取所述车体和目标物之间的第二距离，并判断所述第二距离是否在停车范围之间；如否，则驱动所述车体移动到所述停车范围内。
17.本发明的技术方案，至少具有如下优点：
18.本发明提供的车辆自动对钩系统，包括有共同执行对钩任务的转动臂和执行臂，转动臂用于调节角度，执行臂用于调节长度，还通过设置检测装置和控制装置实现拉钩和钩耳自动对钩的过程，提高对钩过程的效率，避免了人为操作对钩过程时，依靠经验调节以致效率低下的问题，用人过多的问题，检测装置和控制装置定位拉钩和钩耳之间的位置关系，计算得到转动臂和执行臂应当移动的数据并驱动转动臂和执行臂，使拉钩自动的移动到钩耳处，对准连接钩耳，利用数据测量的方式调节车辆及其对钩系统，可以快速准确的完成对钩过程；另外还设置了可伸缩长度的滑臂，增加了执行臂的自由度，避免了需要多次车体和转动臂和执行臂切换驱动引起效率低下的问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的车辆对钩系统的主视图；
21.图2为本发明提供的车体装卸时的主视图；
22.图3为本发明提供的车体拆卸后的主视图；
23.图4为本发明提供的车辆对钩完成时车体的主视图；
24.图5为本发明提供的车辆对钩过程中车体的主视图；
25.图6是本发明提供的车辆对钩方法的流程图。
26.附图标记：
27.1、车体；111、转动臂；112、钩臂；113、拉钩；114、转动驱动件；115、滑臂；2、目标物；21、钩耳；3、检测装置。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
32.下面结合图1至图5描述本发明的一种车辆自动对钩系统，包括转动臂111，执行臂，检测装置3和控制装置；转动臂111用于调节角度，执行臂用于调节长度，由检测装置3检测数据，控制装置控制转动臂111和执行臂的驱动任务，实现在自动化的完成对钩过程。
33.在一些实施例中，如图1，图2和图3转动臂111可转动的设置在车体1上，且转动臂111中设有中空结构的滑臂腔，执行臂包括有呈夹角连接的滑臂115和钩臂112，其中，滑臂115可滑动的套设于滑臂腔中，钩臂112的自由端设置有可转动的拉钩113。
34.转动臂111的一端可转动的设置在车体1上，可以改变相对于车体1的角度，转动臂111的另一端开设有中空的滑臂腔，滑臂腔为沿着转动臂111长度方向延伸的空腔，执行臂中的滑臂115可动的套设于滑臂腔中，前滑臂腔的长度方向滑动，执行臂还包括有与滑臂115呈夹角连接的钩臂112，钩臂112的自由端设置有可移动的拉钩113。
35.转动臂111在转动时，整个转动臂111，执行臂和拉钩113都共同转动；滑臂115在滑臂腔内滑动时，整个执行臂和拉钩113都向相同的方向移动，由转动臂111的转动角度和滑臂115的滑动长度共同将拉钩113移动到预设的位置，在预设的位置处和钩耳21对准连接。
36.滑臂115在沿转动臂111的长度方向伸缩时，带动钩臂112沿同样的方向移动，在滑臂115缩进为最短的长度时即为执行臂的初始位置，滑臂115的拉伸即为由最短长度向转动臂111长度结构的相反方向拉伸，以使转动臂111和滑臂115的总长度增加，与滑臂115连接
的钩臂112逐渐距离转动臂111的铰接点更远，使钩臂112的活动范围更大，以使拉钩113触及的更远，可以避免造成的对钩困难。
37.在一些实施例中，如图4和图5所示，车辆自动对钩系统中转动臂111通过转动驱动件114来驱动其相对车体1的转动；滑臂115通过滑动驱动件来驱动其在滑臂腔内滑动；拉钩113通过拉钩驱动件来驱动其相对于所述钩臂112的转动。
38.在一些具体实施例中，转动臂111铰接于车体1上，转动驱动件114为液压杆，液压杆的一端连接于转动臂111上，另一端连接于车体1，液压杆通过上下移动即可驱动转动臂111的转动。在另一些具体实施例中，滑动驱动件为液压杆，设置在转动臂111的内部，液压杆的顶部连接于滑臂115的底部；或液压杆设置在转动杆的外部，液压杆的顶部连接于滑臂115的一侧，液压杆的底部连接于转动臂111的一侧，通过上下移动驱动滑臂115的滑动。在一些具体实施例中，拉钩驱动件为转动电机，转动电机的轴向方向和拉钩的转动方向相同，由转动电机控制拉钩的转动。
39.在一些实施例中，检测装置3包括有距离检测装置和角度检测装置，距离检测装置用于检测拉钩113与目标物2的第一距离，角度检测装置用于检测钩耳21的角度。
40.检测装置3用于获取钩耳21和拉钩113之间的位置数据，将获取到的距离数据和角度数据传输到控制装置中。
41.在本技术的一些实施例中，检测装置3为激光雷达或视觉摄像头，激光具有非常精确的测距能力；另外，检测装置3还具有测量角度的需求，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到目标物2上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物2，就可以得到目标物2上全部目标点的数据；另外，视觉摄像头内含视频传感器、计算芯片，经过事前的数据录入，可以在获取的影像中目标物2和钩耳21的结构，准确的得到距离数据和角度数据。
42.在一种实施例中，检测装置3位于车体1的尾部，车体1位于目标物2的前侧，在对钩完成后需要将目标物2牵引着车体1上，检测装置3可以直接测量车体1和相对的目标物2之间的距离和角度，在后续计算移动路径时，将车体1尾部至转动臂111铰接点之间的距离作为已知的数据，加入到计算模型的参考数据中；在另一种实施例中，检测装置3位于转动臂111与车体1的连接处，在测量第二距离时，将检测距离减去车体1与转动臂111铰接点之间距离，在后续计算转动臂111和滑臂115的移动路径时，可以直接利用检测数据计算。
43.在一些实施例中，控制装置用于接收检测装置3的第一距离和角度信息，控制转动臂111的转动角度、滑臂115的滑动距离以及拉钩113的转动角度，使得拉钩113与钩耳21对准连接。
44.检测装置3获取到的第一距离和角度信息，传输到控制装置中，控制装置接收并且对数据进行计算。可以计算得到转动臂111需要的转动角度，滑臂115的滑动距离和拉钩113的转动角度，驱动以上部件按照计算结构移动，最终可以到达钩耳21的位置，使拉钩113和钩耳21对准，实现自动对钩。
45.在一些实施例中，距离检测装置3还用于检测车体1与目标物2之间的第二距离，控制装置用于接收检测装置3输出的第二距离，控制车体1移动到停车范围内。
46.距离检测装置3获取车辆的位置数据，如果车辆位于停车范围内则继续获取第一
距离和角度；如果车辆不位于停车范围内，则继续控制车体1移动，直至进入到停车范围内。
47.需要说明的是，在现有的技术中，车辆，执行臂和转动臂111共用一套驱动系统，车辆的驱动系统不能同时驱动车辆，执行臂和转动臂111，在调节过程中需要不断的切换驱动模式，才能实现对钩过程，这样就极大的降低了工作效率，因此通过先调节车体1位置，确保车体1在转动臂111和执行臂的活动范围内，再调节转动臂111的转动角度和滑臂115的滑动长度的方式，仅需要一次切换即可完成对钩，提高了工作效率，尤其是的转动臂111和执行臂之间的连接端为可滑动的形式，增加了执行臂在长度调节上的自由度，由执行臂的长度调节替换了车辆的移动，解决了车辆驱动，执行臂和转动臂111驱动需要不断切换的问题，提高了工作效率的同时，保护了车辆的驱动系统。
48.在一些实施例中，停车范围为车体1和目标物2之间的最大距离与最小距离之间的范围；最大距离为滑臂115滑动到最大长度时且所述转动臂111转动到最远距离时的距离；最小距离为滑臂115位于初始位置且所述转动臂111转动到最远距离时的距离。
49.滑臂115的另一端拉伸到最长长度时，转动臂111转动使执行臂位于最大距离时，就是转动臂111和执行臂的最大活动尺寸，此时车体1和目标物2之间的距离为最大距离，车辆在对钩的过程中其停靠范围不能大于最大距离，否则拉钩113则无法触及到钩耳21。最小距离为滑臂115位于初始位置且转动臂111转动到最远距离时与车体1之间的距离，当车体1和目标物2之间的距离小于最小距离时，执行臂在转动过程中会砸到目标物2，且无法对钩。
50.在一些实施例中，转动驱动件114用于驱动转动臂111向初始位置转动，滑动驱动件用于驱动滑臂115向初始位置滑动，以拉动目标物2落入到车体1中。
51.在拉钩113和钩耳21之后，需要将目标物2牵引至车体1上，首先转动臂111转动以抬高一定的高度，该高度大于滑臂115的滑动高度；抬高后，滑臂115回缩至初始位置，转动臂111向回转动，以拉动目标物2落入车体1中。
52.在滑臂115拉动目标物2落入车体1的过程中，需要将滑臂115回缩到初始位置处再进行拉回行程，但为了使目标物2具有一定的回缩空间，需要先将目标物2抬高一定的距离，避免结构锁死，滑臂115回到初始位置后，转动臂111向回转动，逐渐拉动目标物2回到车体1中。
53.在一些实施例中，车辆自动对钩系统上还具有显示装置，显示装置与控制装置信号连接，实时的显示调节系统的测量数据和控制数据，显示装置可以设置在驾驶室中，由驾驶员监控，也可以设置在中控间，由工程师监控。
54.在一些实施例中，如图6所示，还提出了一种车辆对钩方法，包括：s101，获取拉钩113和钩耳21之间的第一距离和钩耳21的角度信息；根据距离和角度信息，以使得拉钩113与钩耳21对准连接为目的，计算得到转动臂111的转动角度、滑臂115的滑动长度和拉钩113的转动角度的结果。
55.利用车体1中的检测装置3测量拉钩113和钩耳21之间的第一距离和角度，将第一距离和角度带入到控制装置中的数学模型中，数学模型中以使拉钩113和钩耳21对准连接为结果，建立几何坐标模型，利用转动臂111，滑臂115与目标物2，车体1之间的几何关系，由此得到拉钩113到达钩耳21时，转动臂111需要转动的角度、滑臂115需要滑动的长度和拉钩113需要转动的角度，从而得到移动路径。
56.在一些实施例中，s102，依据计算结果，驱动转动臂111、滑臂115和拉钩113运动，
以使拉钩113和钩耳21对准连接。
57.钩耳21可以在空间中认定为一点坐标，拉钩113也可以在空间中认定为另一点坐标，通过移动的拉钩113的坐标值，使钩耳21和拉钩113的坐标重合，再通过转动拉钩113，使拉钩113穿入到钩耳21中，从而实现了拉钩113和钩耳21对钩的目的。
58.利用检测装置3自主的获取数据，控制装置计算数据并驱动转动臂111和滑动臂，使整个对钩过程实现自动化，相比于人力经验判断，极大的提高了工作效率。
59.在一些实施例中，在获取并计算车体1和钩耳21之间的所述第一距离和角度之前，还包括：s201，获取车体1与车体1之间的第二距离，并判断第二距离是否在停车范围之间。
60.第二距离是车体1停靠时，目标物2和车体1之间的距离，第二距离的大小需要满足足够转动臂111和滑臂115活动的最大距离和最小距离，因此需要判断是否在停车范围内，如确定在预设的停车范围内，则第二距离可以满足转动臂111和滑臂115的移动需求。
61.在一些实施例中，s202，如否，则驱动车体1移动到停车范围内。
62.如果车体1不在满足转动臂111和执行臂活动需求的范围内，通过计算驱动车和停车范围之间的距离差值和方向差值，得到车体1如果想进入停车范围内的路径，按照计算路径驱动车体1进入到停车范围内中。
63.通过先移动车体1位置在一定的范围内，在利用转动臂111调节角度，滑臂115调节滑动长度，利用在长度方向上的自由度，可以减少车体1、转动臂111和执行臂切换驱动的次数，进一步的提高了工作效率。
64.在一些具体实施例中，提出了另一种车辆对钩方法，步骤为：
65.s301，预设停车范围，将车体1行驶到与目标物2同一直线的位置上。
66.s302，检测装置3测量车体1和目标物2之间的距离，判断第二距离是否在停车范围之间，如否，则执行s303；如是，则执行s304。
67.s303，计算第二距离和停车范围的差值，生成车体1的驱动路径，驱动车体1沿驱动路径移动。
68.s304，获取并计算车体1和钩耳21之间的第一距离和角度，将第一距离和角度带入到数学模型中，得到转动臂111和滑臂115的移动路径。
69.s305，根据转动臂111和滑臂115的移动路径，驱动转动驱动件114，使转动臂111转动到计算的角度处，驱动滑动驱动件，使滑臂115带动钩臂112滑动，滑动到计算的长度。
70.s306，拉钩113的坐标与钩耳21的坐标重合，转动拉钩113，使拉钩113钩住钩耳21。
71.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种车辆自动对钩系统，其特征在于，包括：转动臂(111)，可转动设置在车体(1)上，且所述转动臂(111)上设有中空的滑臂腔；执行臂，包括呈夹角连接的滑臂(115)和钩臂(112)，其中，所述滑臂(115)可滑动套设于所述滑臂腔中，所述钩臂(112)的自由端设置有可转动的拉钩(113)；检测装置(3)，包括距离检测装置(3)，用于检测所述拉钩(113)与目标物(2)上钩耳(21)的第一距离；角度检测装置(3)，用于检测所述钩耳(21)的角度；控制装置，用于接收所述检测装置(3)输出的所述第一距离和角度信息，控制所述转动臂(111)的转动角度、所述滑臂(115)的滑动距离以及所述拉钩(113)的转动角度，使得所述拉钩(113)与所述钩耳(21)对准连接。2.根据权利要求1所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述距离检测装置(3)还用于检测所述车体(1)和目标物(2)之间的第二距离；所述控制装置用于接收所述检测装置(3)输出的所述第二距离，控制所述车体(1)移动到停车范围内。3.根据权利要求2所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述停车范围为所述车体(1)和目标物(2)之间的最大距离与最小距离之间的范围；所述最大距离为所述滑臂(115)滑动到最大长度时且所述转动臂(111)转动到最远距离时的距离；所述最小距离为所述滑臂(115)位于初始位置且所述转动臂(111)转动到最远距离时的距离。4.根据权利要求1所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述转动臂(111)通过转动驱动件(114)来驱动其相对所述车体(1)的转动；所述滑臂(115)通过滑动驱动件来驱动其在所述滑臂腔内滑动；所述拉钩(113)通过拉钩驱动件来驱动其相对于所述钩臂(112)的转动。5.根据权利要求4所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述转动驱动件(114)用于驱动所述转动臂(111)向初始位置转动，所述滑动驱动件用于驱动所述滑臂(115)向初始位置滑动，以拉动目标物(2)进入到所述车体(1)中。6.根据权利要求1所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述检测装置(3)位于所述车体(1)的尾部，所述车体(1)位于目标物(2)的前侧。7.根据权利要求1所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，所述检测装置(3)为激光雷达或视觉摄像头。8.根据权利要求1所述的车辆自动对钩系统，其特征在于，还包括：显示装置，所述显示装置与所述控制装置信号连接，用于实时的显示所述检测装置(3)的测量数据和所述控制装置的控制数据。9.一种车辆对钩方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的车辆自动对钩系统，包括：获取所述拉钩(113)和所述钩耳(21)之间的第一距离和所述钩耳(21)的角度信息；根据所述第一距离和所述角度信息，以使得所述拉钩(113)与所述钩耳(21)对准连接为目的，计算得到所述转动臂(111)的转动角度、所述滑臂(115)的滑动长度和所述拉钩(113)的转动角度的结果；依据所述计算的结果，控制驱动所述转动臂(111)、所述滑臂(115)、所述拉钩(113)运
动，以使所述拉钩(113)和所述钩耳(21)对准连接。10.根据权利要求9所述的车辆对钩方法，其特征在于，在获取并计算所述车体(1)和所述钩耳(21)之间的所述第一距离和角度之前，还包括：获取所述车体(1)和目标物(2)之间的第二距离，并判断所述第二距离是否在停车范围内；如否，则驱动所述车体(1)移动到所述停车范围内。

技术总结
本发明涉及车辆技术领域，提供一种车辆自动对钩系统及其对钩方法，包括转动臂，可转动设置在车体上，且所述转动臂上设有中空结构的滑臂腔；执行臂，包括呈夹角连接的滑臂和钩臂，所述滑臂可滑动套设于所述滑臂腔中，所述钩臂的自由端设置有可转动的拉钩；检测装置，包括距离检测装置，用于检测所述拉钩与目标物上钩耳的第一距离；角度检测装置，用于检测所述钩耳的角度；控制装置，用于接收所述检测装置输出的所述第一距离和角度信息，控制所述转动臂的转动角度、所述滑臂的滑动距离以及所述拉钩的转动角度，使得所述拉钩与所述钩耳对准连接，使钩部自助的定位到钩耳，实现快速准确的对钩，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。


技术研发人员：赵保丰 李建均 颜雪强
受保护的技术使用者：三一环境产业有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/4