[發(fā)明專利]基于互聯(lián)網的履帶車輛遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710127866.2
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN107045345A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 王帥;黃婷婷;張樹兵;馬若丁;劉昕暉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務所(普通合伙)22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發(fā)明涉及一種履帶車輛的遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)，具體為一種基于互聯(lián)網的履帶車輛遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)。

背景技術

履帶行走系統(tǒng)有著牽引力大、越野性能好、接地比壓小、爬坡能力強等優(yōu)點，所以廣泛應用于復雜地面作業(yè)車輛，如挖掘機、履帶式裝載機等。履帶車輛多工作于惡劣的環(huán)境中，常伴有噪聲大、灰塵多等問題，施工中可能存在的傾翻等問題也對司機的人身安全產生一定的威脅。

網絡技術及遠程控制技術的快速發(fā)展促進了工業(yè)自動化領域以及車輛無人駕駛領域的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。目前對工程車輛的車載監(jiān)控系統(tǒng)研究較多，但還不能難以滿足工程實際的應用需求，而對履帶車輛的遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)的研究還存在很大不足。

這種基于互聯(lián)網的遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)為提高履帶車輛的智能化提供了一種方法。該方法可以將駕駛人員從工作現(xiàn)場解放出來，減少了駕駛人員的勞動量，并保護了人員健康和安全。遠程系統(tǒng)的互聯(lián)網控制，擴大了系統(tǒng)的使用范圍，也使得監(jiān)控操作更加方便。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種基于互聯(lián)網的履帶車輛遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)，以解決履帶車輛在遠程及自動駕駛方面的不足。

本發(fā)明包括監(jiān)測模塊、執(zhí)行模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和遠程操作模塊，所述的監(jiān)測模塊、執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)處理模塊安裝在履帶車輛的相應位置上，遠程操作模塊通過互聯(lián)網與數(shù)據(jù)處理模塊進行通信。

所述的監(jiān)測模塊由超聲波傳感器組、光電編碼器組、慣性測量單元、傾角傳感器和第一攝像頭組成，監(jiān)測模塊用來獲取履帶車輛的運動參數(shù)、位姿參數(shù)與外部環(huán)境信息。

所述的監(jiān)測模塊的超聲波傳感器組由九個超聲波傳感器W40-10DT組成，安裝在車輛的前部，用來測量車輛兩側和前方的障礙物位置信息。光電編碼器組由二個光電編碼器ZKT-66組成，分別安裝在車輛的左右履帶上，軸心與驅動輪的軸心相連，用來測量主動輪的轉角，以獲取履帶的實際速度。慣性測量單元型號為BW-IMU200，安放在履帶底盤的平板上，用來測量車輛的方向角和加速度。傾角傳感器型號為MIM20，安裝在履帶底盤的平板上，用來測量車輛x和y軸向上的傾斜角度。第一攝像頭安裝在車輛頂端支架上，能旋轉270°對車輛周圍環(huán)境進行攝像。

所述的執(zhí)行模塊由變頻器組、步進電機組、制動輔助裝置和第二攝像頭組成，執(zhí)行行駛控制指令，實現(xiàn)履帶車輛的前后行走、轉向和制動。

所述的執(zhí)行模塊的變頻器組分左右兩個，固定在車輛的底盤上，輸入線連接到9264(AO)模塊的輸出口，輸出線分別與左右步進電機相連，控制步進電機組的轉速，從而實現(xiàn)履帶車輛的前后行走與轉向控制9264(AO)模塊5接口與制動輔助裝置的電磁換向閥相連，輸出控制信號控制閥門的開關，實現(xiàn)液壓閥出口壓力的控制，從而實現(xiàn)履帶車輛的制動裝置的控制。第二攝像頭安裝在車輛前端的固定支架上，位于車身的中心線上，通過數(shù)據(jù)線與機載計算機連接，用于拍攝車輛前方路面，所得圖片傳入機載計算機。

所述的數(shù)據(jù)處理模塊由機載計算機、下位機NI cRIO9030、9220(AI)模塊和9264(AO)模塊組成，數(shù)據(jù)處理模塊與各模塊相互通信，并在自動駕駛時做出行駛決策。

所述的數(shù)據(jù)處理模塊的下位機NI cRIO9030通過數(shù)據(jù)線與機載計算機連接，下位機NI cRIO9030處理9220(AI)模塊的傳感器模擬量，最后獲得數(shù)字量傳輸?shù)綑C載計算機；當接收到機載計算機發(fā)送的運動指令，下位機NI cRIO9030將其轉化為控制模擬量輸送到9264(AO)模塊，否則labview程序會基于神經網絡控制算法自動決策出履帶車輛的行駛參數(shù)。

所述的遠程操作模塊由監(jiān)測操作站組成，監(jiān)測操作站需要在網絡覆蓋下，通過計算機遠程打開控制系統(tǒng)的前面板，查看履帶車輛的實時信息，并進行遠程控制。

所述的監(jiān)測操作站在IE瀏覽器上打開控制系統(tǒng)前面板時，需進行身份驗證，驗證信息正確才能登錄頁面。

所述的基于互聯(lián)網的履帶車輛遠程控制及自動駕駛系統(tǒng)，功能包括：遠程監(jiān)測功能、主動控制功能和自動駕駛功能，其中主動控制功能和自動駕駛功能由監(jiān)測操作站選擇。

所述的遠程監(jiān)控功能的實現(xiàn)過程為：下位機獲取傳感器組的模擬量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理，轉變?yōu)閿?shù)字信號傳輸?shù)綑C載計算機，在機載計算機的控制前面板上實時顯示；機載計算機將前面板通過web服務器上傳至互聯(lián)網；操作人員可以通過聯(lián)網計算機的瀏覽器查看控制前面板，獲得車輛的實時信息。