[發明專利]基于5G網絡的工程機械自主控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010522504.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111576541A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 楊超;徐標;高嬌;耿乙森
• 申請（專利權）人: 徐工集團工程機械有限公司
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 陳興旺

1.基于5G網絡的工程機械自主控制系統，其特征在于：包括遠程控制端及設備控制端，其中遠程控制端包括：

操作臺：包括操作座椅、轉向裝置、控制手柄、油門/制動踏板、功能開關及模式選擇開關；

音視頻顯示系統：包括顯示設備及用于處理音視頻信號的主機；

作業管理系統：載入、編輯并傳輸自主工作模式下的工作任務；

遠程控制系統：包含可編程控制器，用于采集操作臺的輸入信號，并將輸入信號輸出至信號轉換裝置；

信號轉換裝置一：將接收的遠程控制系統信號轉化成以太網信號發送至網絡交換機；

網絡交換機一：接收作業管理系統、信號轉換裝置的信號、與5G通訊模塊進行信號通訊、將音視頻信號輸出至音視頻顯示系統；

5G通訊模塊一：連接5G網絡；

設備控制端包括：

車載監控系統：采集設備周圍的音頻及視頻信息；

網絡交換機：接收車載監控系統的信號、與5G通信模塊、信號轉換裝置二進行通訊、將任務文件傳輸至設備控制系統；

信號轉換裝置二：與設備控制系統、網絡交換機通訊；

車載控制系統：包括主控制器及底層控制器，所述主控制器連接信號轉換裝置二，所述底層控制器用于根據主控制器的信號向設備端執行裝置發送控制指令，并將設備端執行裝置的狀態信息反饋至主控制器；

5G通信模塊二：連接5G網絡；

設備端執行裝置：驅動設備轉向裝置、控制手柄油門/制動踏板、功能開關動作。

2.根據權利要求1所述的基于5G網絡的工程機械自主控制系統，其特征在于：所述主控制器包括：

任務輸入模塊：讀取工作任務文件，并傳輸至規劃模塊；

定位模塊：獲取設備的位置、航向信息，并傳輸至規劃模塊；

感知模塊：包括安裝于設備的傳感器，所述傳感器將采集的設備信息及周圍障礙物信息傳輸至規劃模塊；所述傳感器包括激光雷達、毫米波雷達、長度傳感器及角度傳感器；

規劃模塊：根據任務輸入模塊、定位模塊、感知模塊的輸入數據制定任務策略，生成相應的控制信號并傳輸至底層控制器；接收底層控制器反饋的設備端執行裝置的狀態信息。

3.基于5G網絡的工程機械自主控制方法，其特征在于：按照以下步驟操作：

目標設備的設備控制端與遠程控制端通過5G網絡連接之后，將現場音視頻信號、狀態數據傳輸至遠程控制端；

遠程控制端接管設備的控制權，并選擇設備的控制模式，對設備進行操控；

所述狀態數據包括設備的轉向裝置、控制手柄、油門/制動踏板、功能開關數據、位置轉向、轉向數據及周圍障礙物數據；

所述控制模式包括人工遠程遙控模式、自主行駛+自主作業復合模式、自主行駛模式、自主作業模式。

4.根據權利要求3所述的基于5G網絡的工程機械自主控制方法，其特征在于，人工遠程遙控模式的控制步驟是：

當設備控制端接收到人工遠程遙控模式的信號時，將遠程控制端的轉向裝置、控制手柄、油門/制動踏板、功能開關與設備控制端的轉向裝置、控制手柄、油門/制動踏板、功能開關相匹配；

根據設備的現場音視頻信號、狀態數據對操作臺進行操作，操作臺產生的控制信號通過5G網絡傳輸至車載控制系統；

車載控制系統將控制信號傳輸至設備端執行裝置；

設備端執行裝置對設備的轉向裝置、控制手柄、油門/制動踏板、功能開關進行控制。