[發(fā)明專利]基于5G網(wǎng)絡的工程機械自主控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010522504.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111576541A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 陳興旺

本發(fā)明公開了基于5G網(wǎng)絡的工程機械自主控制系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括遠程控制端及設備控制端，能夠?qū)崿F(xiàn)人工遠程遙控模式、自主行駛+自主作業(yè)復合模式、自主行駛模式、自主作業(yè)模式，并且能夠在不同模式間切換。在人工遠程遙控模式下，操作人員在可以查看實時圖像，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的人工遠程操作；自主工作模式下，通過作業(yè)管理系統(tǒng)生成自主模式下的工作任務文件，連同模式選擇信號一起經(jīng)過5G網(wǎng)絡傳輸給設備控制端的自主控制系統(tǒng)，自主控制系統(tǒng)在各模塊的聯(lián)合作用下實現(xiàn)自主工作。設備控制權的接管包括主動接管及選擇接管。本發(fā)明不受距離、作業(yè)場地等限制，使操作人員遠離復雜和危險的施工作業(yè)現(xiàn)場，有效確保作業(yè)人員的人身安全。

技術領域

本發(fā)明涉及工程機械遠程控制、自主行駛、自主作業(yè)技術領域，具體涉及基于5G網(wǎng)絡的工程機械自主控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

工程機械廣泛應用于重大戰(zhàn)略工程、基礎設施建設中，是支撐我國國民經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，起著極其重要的作用。在某些特殊行業(yè)工程機械作業(yè)環(huán)境異常惡劣，比如：毒氣廢氣場合、垃圾清理、搶險救災、隧道開挖、防爆作業(yè)、放射性場合作業(yè)等。這些惡劣的作業(yè)環(huán)境給作業(yè)人員帶來極大的困難和不便，有些作業(yè)環(huán)境還可能產(chǎn)生有毒氣體、發(fā)生爆炸或者坍塌的危險，任何工作的開展都不能以犧牲作業(yè)人員的健康和生命為代價，因此如何實現(xiàn)工程機械的遠程控制甚至自主控制已經(jīng)成為了現(xiàn)代工程機械研究的一個重點。

隨著5G技術的飛速發(fā)展，5G網(wǎng)絡高傳輸速率、低延時、高可靠性等優(yōu)點，使得工程機械的超遠距離控制得以實現(xiàn)。但是現(xiàn)有的工程機械的遠程控制依然存在很多問題。由于在遠程操作端通過顯示器觀察設備現(xiàn)場環(huán)境，使得立體觀感不強，操作體驗不真實，很難長時間操作。且由于設備采集環(huán)境圖像的局限性，可能造成操作者無法靈活操縱機械設備或有效躲避障礙物，影響操作者的工作效率，安全性降低。

專利CN110747930A采用兩種工作模式，包括手動控制模式，其與傳統(tǒng)挖掘機的操控作業(yè)方法相同，由一個手動控制模塊來操作挖掘機控制系統(tǒng)進行施工作業(yè)；還包括一種遠程控制模式；所述遠程控制模式包括施工現(xiàn)場部分和遠程操控室部分，兩個部分通過兩個5G網(wǎng)絡傳輸模塊進行信號的傳輸。

專利CN110747930A采用手動控制與遠程控制雙模式的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)人工彌補遠程控制時的操作性欠缺，但需要“雙人控制”，不能夠使現(xiàn)場操作者遠離設備所處環(huán)境，應用價值很小。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供了基于5G網(wǎng)絡的工程機械自主控制系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術中工程機械自主控制模式單一、實用性不強的技術問題。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下技術方案：

基于5G網(wǎng)絡的工程機械自主控制系統(tǒng)：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(zhuǎn)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(tǒng)：包括顯示設備及用于處理音視頻信號的主機；

作業(yè)管理系統(tǒng)：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(tǒng)：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(zhuǎn)換裝置；

信號轉(zhuǎn)換裝置一：將接收的遠程控制系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)信號發(fā)送至網(wǎng)絡交換機；

網(wǎng)絡交換機一：接收作業(yè)管理系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)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(tǒng)；

5G通訊模塊一：連接5G網(wǎng)絡；

設備控制端包括：

車載監(jiān)控系統(tǒng)：采集設備周圍的音頻及視頻信息；