CN102625195A - 工程机械及其遥控终端和遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种工程机械及其遥控终端和遥控系统。该遥控终端包括：显示单元，用于显示工程机械被控对象的可控信息；操作单元，用于供操作人员对该可控信息进行按键操作或者触摸操作；生成单元，用于将操作人员的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令；发送单元，用于将所述控制指令发送给工程机械的控制器，以便其执行相应的控制操作。本发明实施例提供的一种遥控终端，操作人员可手持该遥控终端、自由地选择有利位置对工程机械进行作业控制，如此便摆脱了原来固定式的操控，使操控角度更加直观，既提高了控制的及时性、安全性和准确性，也提高了工程机械的使用效率，从而为施工企业增加了经济收益。

Description

工程机械及其遥控终端和遥控系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种工程机械及其遥控终端和遥控系统。

背景技术

工程机械广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域，在使用过程中，需要将工程机械运送至作业场地，由操作人员在固定位置(如驾驶室)通过控制面板(即控制器的人机交互界面)进行操控，以满足现场作业的需要。

由于操作人员需要根据作业环境的实时变化进行控制操作，对于某些工程机械而言，这种固定式操控的控制效率较低，操作人员无法利用更有利的位置进行操作，例如，以混凝土泵车为例，当需要改变泵送位置时，操作人员需要根据臂架的长度、臂架之间的角度和泵送距离等信息进行操作，由于这些信息获取和传递需要一定的时间，且其准确性受到各种因素的制约，操作人员无法从更加直观的角度控制臂架的伸展，从而造成控制的效率、准确率较低。

因此，如何针对工程机械的控制方案进行改进，以便更加适应现场环境的需要，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种工程机械及其遥控终端和遥控系统，以解决现有技术中无法根据工程机械的作业需要选择在更有利的位置进行操控的问题。

一方面，本发明提供了一种工程机械的遥控终端，该遥控终端包括：

显示单元，用于显示工程机械被控对象的可控信息；

操作单元，用于供操作人员对该可控信息进行按键操作或者触摸操作；

生成单元，用于将操作人员的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令；

发送单元，用于将所述控制指令发送给工程机械的控制器，以便该控制器对工程机械被控对象执行相应的控制操作。

进一步地，

所述可控信息为位置信息；

所述遥控终端还包括获取单元和确定单元，所述获取单元用于获取工程机械当前的工况地图或者实际图像，所述确定单元用于根据工程机械被控对象当前的位置确定其虚拟图像在所述工况地图中的位置或者用于在所述实际图像中确定工程机械被控对象的控制标识；

所述显示单元用于将工程机械被控对象的虚拟图像叠加于所述工况地图上并进行显示或者用于显示含有所述控制标识的实际图像。

进一步地，

所述遥控终端还包括：设定单元，用于设定工程机械被控对象的步进量、工控地图的显示比例、实际图像的显示比例或者工程机械被控对象的观察视角。

进一步地，

所述生成单元包括下列模块的至少一种：

单击触摸生成模块，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围单击触摸时，生成工程机械被控对象朝单击方向运动步进量的控制指令；

滑动触摸生成模块，用于当操作人员在显示界面上朝所需控制方向滑动时，生成工程机械被控对象朝滑动方向运动步进量的控制指令；

固定触摸生成模块，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围按住一个位置时，生成工程机械被控对象按显示比例运动到对应实际位置的控制指令；

轨迹规划生成模块，用于当操作人员在工况地图或者实际图像上画出一条运动轨迹时，生成工程机械被控对象按该运动轨迹运动至对应实际位置的控制指令。

另一方面，本发明还提供了一种工程机械的遥控系统，该遥控系统包括工程机械的控制器、路由器和上述任一项所述的遥控终端，其中，所述遥控终端与所述路由器通过无线方式进行通信，所述控制器通过总线与所述路由器相连，用于接收来自于所述遥控终端的控制指令并根据该控制指令对工程机械被控对象的执行机构进行控制。

进一步地，所述遥控系统与所述路由器通过WIFI、ZIGBEE或者433M方式进行通信。

进一步地，所述路由器包括预设验证单元和存储单元，所述预设验证单元用于预设或者验证操作人员的登陆账号和密码，所述存储单元用于存储最新版本的控制程序；

所述遥控终端还包括登陆单元和更新单元，所述登陆单元用于供操作人员在使用所述遥控终端时通过所述登陆账号和密码进行登陆，所述更新单元用于从所述存储单元更新最新版本的控制程序。

进一步地，所述路由器还包括：协议转换单元，用于将所述路由器与所述遥控终端使用的透明协议转换为与所述总线相匹配的协议。

进一步地，所述控制器包括解析单元和处理单元，所述解析单元用于将所述控制指令解析成相应的控制步骤，所述处理单元用于根据每一控制步骤通过硬件端口对工程机械被控对象的执行机构进行控制。

再一方面，本发明还提供了一种工程机械，该工程机械设有上述任一项所述的遥控终端或者上述任一项所述的遥控系统。

本发明提供的一种工程机械及其遥控终端和遥控系统，通过在遥控终端上将工程机械被控对象的可控信息进行显示，并将操作人员针对该可控信息的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令，以便工程机械的控制器根据这些指令对工程机械被控对象执行相应的控制操作；进一步地，该可控信息(如位置信息)以叠加于工况地图的虚拟图像或者工程机械被控对象的实际图像显示在遥控终端上，使得操作人员可以以非常直观的视角进行控制操作；在使用过程中，操作人员可手持遥控终端、自由地选择有利位置对工程机械进行作业控制，如此便摆脱了原来固定式的操控，使操控角度更加直观，既提高了控制的及时性、安全性和准确性，也提高了工程机械的使用效率，从而为施工企业增加了经济收益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种工程机械的遥控终端的结构框图；

图2为图1所示遥控终端在触摸操作时的显示示意图；

图3为本发明实施例提供的一种工程机械的遥控系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例提供的一种工程机械的遥控终端的结构框图，图2为图1所示遥控终端在触摸操作时的示意图，图3为本发明实施例提供的一种工程机械的遥控系统的结构框图。下面根据描述的需要同时结合相应的附图进行说明。

如图1所示，该遥控终端100包括：

显示单元103，用于显示工程机械被控对象的可控信息；

操作单元104，用于供操作人员对该可控信息进行按键操作或者触摸操作；

生成单元105，用于将操作人员的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令；

发送单元110，用于将所述控制指令发送给工程机械的控制器300，以便该控制器300对工程机械被控对象执行相应的控制操作。

在具体实施过程中，遥控终端100可以采用常见的智能手机，为了使智能手机的软硬件资源与工程机械的控制器300建立联系，该智能手机上安装有与控制器300相适配的控制程序，在使用过程中，通过操控该智能手机的软硬件资源，向控制器300发出相应的控制指令，由控制器300根据该控制指令对工程机械被控对象执行相应的控制操作；具体而言，显示单元103将工程机械被控对象的可控信息显示在智能手机的显示屏上，所述可控信息是指工程机械被控对象可通过遥控终端100控制的信息，例如可以是以仪表数据形式显示在显示屏的排量信息或速度信息、以图像形式显示在显示屏上的位置信息或工况模式信息等，操作单元104对应于智能手机的触摸控制平台或者按键操作平台，操作人员可以通过触摸控制或者按键操作使显示屏上的可控信息发生变化，例如可以增大排量或速度、调整相对位置或者选择其他工况模式等，进而使生成单元105生成相应的控制指令，该控制指令含有使工程机械被控对象朝所述变化调整的信息，最后发送单元110将该控制指令发送给控制器300，由控制器300针对控制指令作出相应控制，发送单元110与控制器300之间通过无线通信方式进行通讯，例如通过WIFI或者GPRS等。

以该智能手机用于控制混凝土泵车为例，为了控制泵车相邻两个臂架之间的角度，可以将该角度信息以仪表数据的形式显示在智能手机上，也可以以模拟两个臂架的虚拟图像显示在智能手机上，其他便于辅助控制决策的信息也可以显示在智能手机上，例如泵送距离、载荷状态等，操作人员可以根据泵送距离、载荷状态等决定增大或者缩小该两个臂架之间的角度，在调整仪表数据形式的角度信息时，可通过按键或者触摸增大或者减小该角度数据，在调整虚拟图像形式的两个臂架时，可在确定虚拟图像的两个臂架处于可控状态时再通过按键或者触摸增大显示屏上两个臂架之间的夹角，无论是通过仪表数据的形式进行操作还是通过虚拟图像的形式进行操作，智能手机发给控制器300的控制指令均含有指示该相邻两个臂架之间按照上述角度变化进行调整的信息；相应地，混凝土泵车的排量、支腿的伸展状态以及当前的工况模式等也可以参照上述方式进行控制。

优选地，在以图像形式进行控制的情形下，当可控信息为位置信息时，遥控终端100还包括获取单元101和确定单元102，所述获取单元101用于获取工程机械当前的工况地图或者实际图像，所述确定单元102用于根据工程机械被控对象当前的位置确定其虚拟图像在所述工况地图中的位置或者用于在所述实际图像中确定工程机械被控对象的控制标识；在此情形下，显示单元103用于将工程机械被控对象的虚拟图像叠加于所述工况地图上并进行显示或者用于显示含有所述控制标识的实际图像。

在具体实施过程中，可根据工程机械被控对象当前的位置确定其在工控地图中的虚拟位置，并将其虚拟图像叠加在该虚拟位置上，工程机械被控对象在工况地图中的虚拟位置代表其在实际工作场所的实际位置；此外，为了获得工程机械当前的实际图像，可在遥控终端100上集成或者外置一个摄像头(可视为获取单元101的一部分)，为了便于对工程机械被控对象进行控制，需要在实际图像中确定工程机械被控对象的控制标识，该控制标识表明工程机械被控对象处于可操控的状态，对于设有指示设备的工程机械被控对象而言，确定控制标识就是通过点亮指示设备表明工程机械被控对象处于可控状态，例如，对于混凝土泵车相邻两个臂架而言，若该两个臂架上均设有指示灯，则该指示灯点亮并显示在遥控终端100上表明该两个臂架的相对位置处于可控的状态，对于没有指示设备的工程机械被控对象而言，可以在经过图像处理后用方框框住并在方框旁边用文字提示确认此被控对象处于可控状态。

优选地，为了便于对工程机械被控对象进行更精确的控制，遥控终端100上还设有设定单元111，该设定单元111可用于设定工程机械被控对象的步进量、工控地图的显示比例、实际图像的显示比例或者工程机械被控对象的观察视角等其中一种或多种参数；相应地，生成单元105包括下列模块的至少一种(优选同时包括下列四种模块)：

单击触摸生成模块106，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围单击触摸时，生成工程机械被控对象朝单击方向运动步进量的控制指令；

滑动触摸生成模块107，用于当操作人员在显示界面上朝所需控制方向滑动时，生成工程机械被控对象朝滑动方向运动步进量的控制指令；

固定触摸生成模块108，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围按住一个位置时，生成工程机械被控对象按显示比例运动到对应实际位置的控制指令；

轨迹规划生成模块109，用于当操作人员在工况地图或者实际图像上画出一条运动轨迹时，生成工程机械被控对象按该运动轨迹运动至对应实际位置的控制指令。

需要说明的是，上述实施例的遥控终端100可以采用常见的智能手机，也可以采用专业工业遥控器，但考虑到目前及以后智能手机的使用日益广泛并且具有携带方便、符合操作习惯以及容易扩展相应功能等优点，优选具有触摸操作功能的智能手机作为遥控终端100。

需要说明的是，遥控终端100可以直接与控制器300直接进行无线通信，也可以先与中间设备(例如路由器)无线相连，然后由该中间设备通过CAN或工业以太网总线等有线方式与控制器300相连，本实施例优选后种方案，无线通信方式包括但不限于WIFI、ZIGBEE、433M等方式，考虑到WIFI方式的使用日益广泛，且容易在智能手机上增加相应的收发模块，本实施例优选WIFI方式；而路由器等中间设备相当于WIFI热点，其上可存储有最新版本的控制程序，热点名称一般可设置为工程机械的“产品类型+关键参数+操作人员”；进一步地，遥控终端100还包括登陆单元113和更新单元112，登陆单元113用于供操作人员在使用遥控终端100时通过预置的登陆账号和密码登陆至WIFI热点，更新单元112用于从中间设备上更新最新版本的控制程序，具体而言，当登陆成功后，如果遥控终端100具有相应的控制程序，则直接发送其版本号给中间设备，中间设备判断其版本号是否为最新的版本号，若是则直接进入控制页面，否则中间设备提示遥控终端100接收最新版本的控制程序，若遥控终端100无任何控制程序，则中间设备提示遥控终端100接收最新版本的控制程序；另外，中间设备在实现遥控终端100与控制器300之间的数据交换中，除了进行登陆账号和密码的验证外，还可将外部透明协议转换为工程机械内部使用的协议，防止出现内部总线拥挤以及重要信息的泄露，中间设备上保存的控制程序可通过2G或3G网络定期更新；控制器300将遥控终端100生成的控制指令转换为一系列的控制步骤，并通过各个输入输出接口(与工程机械被控对象相连的硬件端口)控制工程机械被控对象执行相应动作。

需要说明的是，工程机械当前的工况地图可以存储于中间设备或者服务器上并随着现场环境的变化随时更新，遥控终端100可从该中间设备或者服务器上下载该工况地图。

下面以混凝土泵车为例并结合图2说明一下遥控终端100在工况地图下的遥控过程：操作人员手持遥控终端100靠近混凝土泵车，并搜索附近的WIFI热点，根据热点名称选择所要控制的混凝土泵车，在登陆成功并更新相应的控制程序后，下载该混凝土泵车当前的工况地图，并将混凝土泵车被控对象(下面以臂架为例)的虚拟图像叠加于工况地图中，整个画面显示在遥控终端100的触摸屏上，如图2所示，黑色圆点2代表混凝土泵车臂架，其背景为工况地图1，其在工况地图中的虚拟位置代表臂架在工作场所的实际位置，在遥控终端上可通过触摸或者按键操作对该虚拟位置进行确定，同时还可以设置臂架的步进量、工况地图1的显示比例或者臂架的观察视角等参数，当需要遥控时，操作人员通过触摸操作实现对臂架的位置进行控制，例如，当操作人员在黑色圆点2的右侧(即图2中白色圆点相对于黑色圆点2的箭头指向)单击触摸时，遥控终端100将生成使臂架朝该箭头对应的实际方向运动步进量的控制指令，最后由控制器实现相应的硬件操作使臂架运动到相应位置。上面仅描述了遥控单个被控对象的过程，在具体使用过程中，还可以根据需要将多个被控对象的虚拟图像叠加于工况地图中，其遥控过程与上述类似，兹不赘述。

遥控终端100在实际图像下的遥控过程与上述过程类似，不同之处在于通过摄像头获取混凝土泵车的实际图像，并在其中的臂架图像上给出相应的控制标识，以便进行触摸操作。在实际图像下也可以对多个被控对象进行遥控，多个被控对象在触摸屏上可以通过多种颜色或同一颜色带不同的文字提示框予以区别，其遥控过程与上述类似，兹不赘述。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种工程机械的遥控系统，该遥控系统除了包括如上任一项所述的遥控终端100外，还包括路由器200和工程机械的控制器300，在本实施例中，遥控终端100与路由器200通过WIFI方式(还可通过ZIGBEE、433M等方式)进行数据交换，遥控终端100和路由器200上各安装有相应的WIFI收发模块，路由器200与控制器300通过CAN总线400(还可通过工业以太网等其他总线形式)进行数据交换，控制器300用于接收来自于遥控终端100的控制指令并根据该控制指令对工程机械被控对象的执行机构进行控制。

遥控终端100的具体结构、替代方案及实现过程可参见前文所述，兹不赘述。

路由器200进一步包括预设验证单元201和存储单元202，预设验证单元201用于预设或者验证操作人员的登陆账号和密码，操作人员在遥控终端上输入的登陆账号和密码需要通过该预设验证单元进行验证，存储单元202用于存储最新版本的控制程序；路由器200还可进一步包括协议转换单元203，该协议转换单元203用于将路由器200与遥控终端100使用的透明协议转换为与CAN总线相匹配的协议，以防止出现CAN总线拥挤及重要信息的泄露。

控制器300进一步包括解析单元301和处理单元302，解析单元301用于将遥控终端100生成的控制指令转换为一系列的控制步骤，处理单元302用于通过各个输入输出接口(与工程机械被控对象相连的硬件端口)控制工程机械被控对象执行相应动作。

本发明实施例提供的一种工程机械的遥控终端和遥控系统，通过在遥控终端上将工程机械被控对象的可控信息(如位置信息)进行显示，并将操作人员针对该可控信息的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令，以便工程机械的控制器根据这些指令对工程机械被控对象执行相应的控制操作；进一步地，工程机械被控对象的位置信息以叠加于工况地图的虚拟图像或者工程机械被控对象的实际图像显示在遥控终端上，使得操作人员可以以非常直观的视角进行控制操作，遥控终端采用具有触摸屏的普通智能手机，可最大程度满足不同操作人员的操作习惯；在使用过程中，操作人员可手持遥控终端、自由地选择有利位置并通过手势对工程机械进行作业控制，如此便摆脱了原来固定式的操控，使操控角度更加直观，既提高了控制的及时性、安全性和准确性，也提高了工程机械的使用效率，从而为施工企业增加了经济收益。

本发明实施例还提供了一种工程机械，如混凝土泵车，该工程机械上设有上述的遥控终端或者遥控系统，由于上述的遥控终端或者遥控系统具有上述技术效果，因此，设有该遥控终端或者该遥控系统的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程机械的遥控终端，其特征在于，所述遥控终端包括：

显示单元，用于显示工程机械被控对象的可控信息；

操作单元，用于供操作人员对该可控信息进行按键操作或者触摸操作；

生成单元，用于将操作人员的按键操作信息或者触摸操作信息生成相应的控制指令；

发送单元，用于将所述控制指令发送给工程机械的控制器，以便该控制器对工程机械被控对象执行相应的控制操作。

2.如权利要求1所述的遥控终端，其特征在于：

所述可控信息为位置信息；

所述遥控终端还包括获取单元和确定单元，所述获取单元用于获取工程机械当前的工况地图或者实际图像，所述确定单元用于根据工程机械被控对象当前的位置确定其虚拟图像在所述工况地图中的位置或者用于在所述实际图像中确定工程机械被控对象的控制标识；

所述显示单元用于将工程机械被控对象的虚拟图像叠加于所述工况地图上并进行显示或者用于显示含有所述控制标识的实际图像。

3.如权利要求2所述的遥控终端，其特征在于，所述遥控终端还包括：设定单元，用于设定工程机械被控对象的步进量、工控地图的显示比例、实际图像的显示比例或者工程机械被控对象的观察视角。

4.如权利要求3所述的遥控终端，其特征在于，所述生成单元包括下列模块的至少一种：

单击触摸生成模块，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围单击触摸时，生成工程机械被控对象朝单击方向运动步进量的控制指令；

滑动触摸生成模块，用于当操作人员在显示界面上朝所需控制方向滑动时，生成工程机械被控对象朝滑动方向运动步进量的控制指令；

固定触摸生成模块，用于当操作人员在工程机械被控对象的虚拟图像或者控制标识的周围按住一个位置时，生成工程机械被控对象按显示比例运动到对应实际位置的控制指令；

轨迹规划生成模块，用于当操作人员在工况地图或者实际图像上画出一条运动轨迹时，生成工程机械被控对象按该运动轨迹运动至对应实际位置的控制指令。

5.一种工程机械的遥控系统，其特征在于，所述遥控系统包括工程机械的控制器、路由器和权利要求1至4任一项所述的遥控终端，其中，所述遥控终端与所述路由器通过无线方式进行通信，所述控制器通过总线与所述路由器相连，用于接收来自于所述遥控终端的控制指令并根据该控制指令对工程机械被控对象的执行机构进行控制。

6.如权利要求5所述的遥控系统，其特征在于，所述遥控系统与所述路由器通过WIFI、ZIGBEE或者433M方式进行通信。

7.如权利要求6所述的遥控系统，其特征在于：

所述路由器包括预设验证单元和存储单元，所述预设验证单元用于预设或者验证操作人员的登陆账号和密码，所述存储单元用于存储最新版本的控制程序；

所述遥控终端还包括登陆单元和更新单元，所述登陆单元用于供操作人员在使用所述遥控终端时通过所述登陆账号和密码进行登陆，所述更新单元用于从所述存储单元更新最新版本的控制程序。

8.如权利要求5至7任一项所述的遥控系统，其特征在于，所述路由器还包括：协议转换单元，用于将所述路由器与所述遥控终端使用的透明协议转换为与所述总线相匹配的协议。

9.如权利要求5至7任一项所述的遥控系统，其特征在于，所述控制器包括解析单元和处理单元，所述解析单元用于将所述控制指令解析成相应的控制步骤，所述处理单元用于根据每一控制步骤通过硬件端口对工程机械被控对象的执行机构进行控制。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设有权利要求1至4任一项所述的遥控终端或者权利要求5至9任一项所述的遥控系统。

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