[發明專利]一種挖掘機遠程控制系統和方法

在審

• 申請號: 201711020296.3
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107703812A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 殷晨波;馬偉;馮浩;畢健健;李蓉
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京大和機電科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 胡建華,于瀚文

技術領域

本發明屬于挖掘機技術領域，尤其涉及一種挖掘機遠程控制系統和方法。

背景技術

近些年，隨著中國在道路交通、能源水利、城市建設等方面投入的加大，挖掘機的應用越來越普遍。傳統的挖掘機操控主要由操作人員在駕駛室進行動作。但在一些特殊環境下，例如塌方、地震、核事故、火災等人類無法進入或不宜靠近的危險場所，或其他惡劣環境下，操作人員無法正常施工作業，嚴重時會損害操作者的身心健康。

為解決上述操作人員作業的舒適性以及健康安全問題，應對抗震救災、有毒環境、危險隧道等特殊環境的作業施工，無人駕駛、遙控挖掘機的出現在一定程度上避免以上情況的發生。但現有的遙控挖掘機有的是近距離操作，只能在視線范圍內操作，可遠程遙控的挖掘機在施工作業中存在視野盲區，操作人員所能看到的現場端的挖掘機施工畫面為平面成像，不能實現操作人員在挖掘機的駕駛室內現場操作同等的視野范圍，操作人員在實際的遠程操作中存在一定困難，導致遠程遙控挖掘機實際不能真正作業。

因此，如何解決遠程遙控挖掘機存在視野盲區、遠程遙控端采用平面成像給操作人員增加了操控難度的問題，一直以來都是本領域技術人員關注的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種挖掘機遠程控制系統和方法，以解決遠程遙控挖掘機存在視野盲區、遠程遙控端用平面成像給操作人員增加了操控難度的問題。

為了實現上述目的，本發明公開了一種挖掘機遠程控制系統，包括現場端控制裝置和遠程端控制裝置，所述現場端控制裝置與遠程端控制裝置通信連接，現場端控制裝置設置在挖掘機上；

所述現場端控制裝置包括電子控制單元、舵機云臺和攝像頭單元，所述舵機云臺和攝像頭單元均與電子控制單元電連接，所述攝像頭單元設置在舵機云臺上；

所述遠程端控制裝置包括電腦主機、VR顯示單元及頭部運動信號采集單元，所述 VR顯示單元和頭部運動信號采集單元均與電腦主機電連接；

所述頭部運動信號采集單元包括陀螺儀傳感器，用于采集遠程端操作者的頭部運動信號，并將所述頭部運動信號發送至電腦主機；

所述電腦主機用于將頭部運動信號發送至電子控制單元；

所述電子控制單元是一款嵌入式開發板，包括wifi模塊，中央處理器和I/O接口等。

所述電子控制單元依據頭部運動信號控制舵機云臺轉動進而控制攝像頭單元轉動，從而采集挖掘機的現場作業視頻；

所述電子控制單元獲取攝像頭單元采集的現場作業視頻，并將所述現場作業視頻發送至電腦主機；

所述電腦主機對現場作業視頻進行圖像立體化處理，并控制VR顯示單元將處理過的現場作業視頻進行立體顯示。

所述遠程端控制裝置還包括第一LTE通信單元，所述第一LTE通信單元與電腦主機電連接；

電腦主機通過第一LTE通信單元發送頭部運動信號，并通過第一LTE通信單元接收現場作業視頻。

所述現場端控制裝置還包括第二LTE通信單元，所述第二LTE通信單元與電子控制單元電連接，第二LTE通信單元與第一LTE通信單元通信連接；

所述電子控制單元通過第二LTE通信單元接收第一LTE通信單元發送的頭部運動信號，并通過第二LTE通信單元將現場作業視頻發送至第一LTE通信單元。

所述遠程端控制裝置還包括操作桿，所述操作桿與電腦主機電連接；

所述操作桿依據操作者的操作動作向電腦主機發送遙控操作信號；

所述電子控制單元是一款嵌入式開發板，包括wifi模塊，中央處理器和I/O接口等。所述電子控制單元依據遙控操作信號控制挖掘機進行作業。

所述舵機云臺包括第一舵機和第二舵機，所述第一舵機和第二舵機均與電子控制單元電連接；

所述第一舵機用于控制攝像頭單元在水平方向轉動；

所述第二舵機用于控制攝像頭單元在豎直方向轉動。

所述攝像頭單元包括至少兩個攝像頭。

所述VR顯示單元為VR頭盔設備。

所述電子控制單元用于接收挖掘機控制器各傳感器信息，包括壓力傳感器、油溫傳感器和燃油液位傳感器。

所述電子控制單元還用于發送由所述操作桿和所述頭部運動信號采集單元發出的控制信號，并將該信號發送至挖掘機控制器。

所述挖掘機控制器接收由所述電子控制單元發送的信號，驅動相應的電磁閥實現遙控挖掘。本發明采用以下技術方案：一種挖掘機遠程控制系統和方法，其信號處理流程包括以下步驟：