CN104483907A - 远程控制系统 - Google Patents

Abstract

远程控制系统包括：控制单元，该控制单元被配置为从远离要控制的机器的位置向该机器发送控制信号。传感器系统可操作地与控制单元链接，并且被配置为登记操作员在预定位置的预定邻近处的存在。对要控制的机器的操作响应于传感器系统。

Description

远程控制系统

技术领域

本公开大体上涉及远程控制系统。

背景技术

在一些情况下，可能期望远程控制机器或者由这种机器供电的器具(implements)。例如，有时在需要操作员从远离机器的位置控制机器的情况下使用特定的自力推进机器。

期望远程控制系统的改进。

发明内容

根据本公开的方面，远程控制系统包括：控制单元，被配置为从远离要控制的机器的位置向所述机器发送控制信号。传感器系统可操作地与所述控制单元链接，并且被配置为登记操作员在预定位置的预定邻近处的存在。对要控制的所述机器的操作响应于所述传感器系统。例如，如果所述传感器系统未登记所述操作员在预定位置的预定邻近处的存在，则可以限制或完全禁用对所述机器的远程操作。

根据本公开的其他方面，远程控制系统包括：控制单元，被配置为从与要控制的机器远离的位置向所述机器发送控制信号；以及传感器系统，可操作地与所述控制单元链接，所述传感器系统被配置为登记操作员和所述控制单元中的至少一个在预定位置处的存在。响应于所述传感器系统来限制所述控制单元对所述机器的操作。

例如，预定位置可以是与要控制的机器相距预定距离的位置。在一些示例中，预定位置包括壳体，例如车辆的驾驶室。

附图说明

图1是示出了根据本公开的方面的远程控制系统的示例的框图。

图2是示出了图1中所示的远程控制系统的控制单元的示例性方面的框图。

图3是概念性地示出了位于壳体中的图1的远程控制系统的传感器和控制单元的框图。

图4是示出了图1的远程控制系统的示例的框图，其中预定位置包括车辆。

图5是示出了图4中所示的远程控制系统的实施例的示例性操作的流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考附图，其中附图形成了详细描述的一部分并且在附图中通过举例说明的方式示出了可以在其中实现本发明的具体实施例。在这方面，关于正在描述的附图的方位使用了方向术语，例如，顶部、底部、前部、后部等。因为实施例的组件可以被定位在多个不同的方位上，因此方向术语用于说明的目的而绝不是限制性的。将理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以使用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，不应从限制性的意义去理解下面的详细描述。

在一些实例中，诸如掘沟机、地面轧平机、树桩研磨机、表土疏松机等的特定自力推进机器和/或由这些机器驱动的器具被远程操作。在特定的应用中，这种远程操作可以提高操作员的安全性或者允许用于操控(maneuver)机器的最佳有利位置。图1示出了根据本公开的方面的远程控制系统100的示例。远程控制系统包括控制单元110，控制单元110被配置为从远离机器10的位置向机器10发送控制信号102。在一些实施例中，机器10包括用于移动机器10的地面驱动器和从控制单元110接收控制信号102的器具11。在其他实施例中，可以由单个控制单元110控制多个机器，或者多个控制单元110可以受到单个操作员的控制。

在一些示例中，控制单元包括适当编程的处理器112(微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备等)，该适当编程的处理器112被配置为执行针对远程控制系统100的各个进程。特定形式的计算机可读存储器114通常存储用于操作控制单元的程序指令。计算机可读介质的示例包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质是与通信介质不同的物理介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的用于永久性地存储信息(例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的物理易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。计算机存储介质还包括但不限于：RAM，ROM，EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、DVD或其他光学存储设备、磁带盒、磁带、磁性光盘存储设备或其他磁性存储设备、或者可以用于永久性地存储期望的信息并且可以由处理器访问的任何其他介质。任何此类计算机存储介质可以是控制单元110的一部分或者在控制单元110的外部。

通信介质通常通过调制的数据信号(例如，载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据来具体体现，并且包括任何信息传送介质。术语“调制的数据信号”是指使其特性中的一个或多个被设置或改变以对信号中的信息进行编码的信号。举例说明，通信介质包括有线介质(例如，有线网络或直接有线连接)和无线介质(例如，声介质、RF介质、红外线介质和其他无线介质)。

控制单元还包括用户界面118，用户界面118包括用于从远程控制系统100操作机器10所必需的控制键。在一些实现中，用户界面118复制在要控制的机器中发现的控制键中的至少一些。

发射机或收发机116连接到处理器并且响应于用户界面118和程序指令来从处理器112向机器10发送控制信号。在一些实施例中，系统110还从机器10接收信号。发射机116经由任何适当的有线或无线通信介质(例如，射频(RF)、红外线(IR)等)来发送(和接收)控制信号。

远程控制系统100包括传感器系统120，传感器系统120被配置为登记操作员12在预定位置的预定邻近处的存在。在图1中，虚线14指示预定位置。为了进一步增加操作员的安全性，例如，预定位置可以是机器10的行驶路径之外的位置。如果例如机器正在高墙、陡坡(drop off)或平顶山附近操作，则预定位置114可以是安全地远离该地形特征的位置。

例如，在一些实施例中，传感器系统120被配置为通过使用全球定位系统(GPS)技术直接确定操作员12的位置来登记操作员12在预定位置14处的存在。在其他示例中，通过验证控制单元110位于预定位置处来间接地确定操作员12的位置，并且感测系统120被配置为登记操作员12在控制单元110的预定邻近处的存在。

在一些实现中，除了选择安全远离机器10的位置14之外，预定位置还包括壳体。确保操作员12位于包括例如对操作员和其周围的保护的壳体中可以在远程操作机器10时增加操作员的安全性。适合壳体的示例包括具有侧面和顶部的建筑物结构，例如，不可移动或可移动建筑物或者车辆的驾驶室。使操作员处于封闭环境中可以帮助防止操作员太接近已知的结构危险(陡坡、沟渠、挖掘链等)。例如，与走到沟渠的边缘相比，操作员将不太可能将卡车开到同样接近同一沟渠的边缘。此外，将车辆的驾驶室用作壳体为操作员提供了移动性以在使用受控机器进行作业的同时潜在地维持期望的有利位置。壳体还可以提供防止爆炸或可能的飞行碎片的风险的保护级别。

图3概念性地示出了这种实施例。在图3中所示的实施例中，传感器120可操作地连接到控制单元110并且被配置为登记控制单元110在壳体130内的存在。在一些示例中，传感器120被进一步配置为登记操作员在壳体130内和/或在控制单元110的预定邻近处的存在。

各种感测技术可以用于感测操作员120在预定位置14处和/或在控制单元110的预定邻近处的存在。在一个示例中，传感器120包括压力传感器，该压力传感器被配置为登记操作员在其上的存在。例如，在多个实现中，这种压力传感器被配置为感测坐在其上或者站在其上的操作员。在其他实施例中，使用其他感测技术。例如，电容感测可以用于感测操作员在控制单元110的邻近处的存在。温度传感器可以用于感测在期望位置处的操作员的体温。在其他示例中，具有面部识别软件的摄像机可以位于控制单元附近以验证用户的存在。可以采用其他感测技术。

在其他实施例中，控制单元110必须从操作员接收周期性输入以验证操作员在控制单元110附近的存在和/或验证操作员对机器的主动控制。例如，操作员必须周期性地操控用于操作机器的控制键，或者周期性地激活为了登记操作员在控制单元110处的存在这一唯一目的而提供的控制键。

图4概念性地示出了远程控制系统100的实施例，其中预定位置在车辆140内。在图4中所示的示例中，传感器120包括并入到便携式座垫150中的压力传感器。座垫150可以置于壳体(即，该实施例中的车辆)内的任何期望位置中以确认使用控制单元110远程操作机器10的操作员的位置。将传感器120并入到便携式座垫150中促进了可以根据需要从一个适合的壳体移动到另一个适合的壳体的便携式远程控制系统。控制单元110从传感器120接收指示其上存在用户的信号。例如，可以经由将传感器120连接到控制单元110的传感器电缆156来接收信号。

如图4中所示，座垫120被置于车座152上并且经由电源线154附接到车辆140的电源插座156。车辆的电源插座156通常是连接到车辆140的12伏电池的12伏插座。在其他实施例中，电源插座156可以是例如壳体中的120V或240V AC壁式插座。将电源线154附接到电源插座156验证或登记预定位置14(在所示的实施例中，预定位置14在车辆140中)中座垫150和传感器120的存在，因此引申开来，坐在座垫150上的操作员的存在。在一些实施例中，还使用车辆140的电源插座156经由电力电缆160来给控制单元110供电。备选地，可以经由诸如电池等的控制单元110自己的电源来给控制单元110供电，或者控制单元110可以经由传感器电缆158接收功率。在其他实现中，可以去掉电力电缆154，并且控制单元可以经由电力电缆160插入到电源插座156中。然后，可以经由传感器电缆158给传感器120供电，这也可以登记座垫150上的用户的存在。其他布置是可能的，例如，通过适合的无线技术从传感器120向控制单元110发送输入信号。

在备选的实现中，传感器120被直接并入到车辆140的座位152中(如图4中的虚线示意性地示出)，而不提供便携式座垫150。可以以上文结合便携式座垫150所述的方式来感测操作员的存在并将其输入到控制单元110。

在一些实施例中，登记用户和/或控制单元110在预定位置14(例如，壳体或车辆驾驶室)处的存在对于完全远程操作机器10和/或由机器10供电的器具11是必需的。因此，如果系统100登记操作员在预定位置处的存在，则系统100将用于在没有异常操作限制的情况下操作机器10和相关联的器具11。如果系统100未能登记操作员的存在和/或周期性输入，则它可以完全停止远程操作或者可以限制远程操作。限制或受限操作可以包括例如“服务”模式，在“服务”模式中，机器10(包括器具11)的动力系统中的任意一个可以由控制单元110在不同于完全操作模式的模式下控制。在该模式中，可以允许器具11以受限速度或者在慢步模式中或者以一些其他类型的受限方式操作，并且可以允许机器10的地面驱动器以受限速度操作。另一种限制或受限操作可以是“传输”模式，在“传输”模式中，机器的地面驱动系统是可操作的，但是器具11不可操作。

例如，如果在机器10行驶了预定行驶距离或行驶了一段时间之后控制单元110未从操作员12接收到数据，则机器和/或其器具可以被关闭。在一个实现中，预定行驶距离在4米至10米的近似范围内(例如，6米)。在其他实施例中，根据控制单元110接收到什么输入来仅启动机器10的有限远程操作。在其他实施例中，用户和/或控制单元110在预定位置14处的存在对于控制单元110以其期望的使用能力范围远程操作由机器10供电的器具是必需的。在该后一种实例中，如果用户和/或控制单元未适当地邻近预定位置14，则用户例如可以限于在适合于其检查和/或维护的级别来操作器具11，但是仍然可以自由地操控机器10。

图5是示出了根据一些示例性实现的远程控制系统100的操作的各个方面的流程图。在框200，系统100确定控制单元110是否与机器10进行通信。如果还未建立通信(框202)，则在框204禁用所有远程功能。如果已经建立远程通信(框206)，则在框208系统检查激活过程的状态。如果激活过程完成(框210)，则在框212系统检查远程的启用。如果激活过程完成(框214)，则在框216中系统检查自从控制单元110接收到上一次输入起机器行驶的距离。如果框208、212和216中检查的项中的任意一项为假，如分别在框222、224和226中所确定的，则在框220仅启用机器10的有限功能。在所示的实施例中，如果激活过程208、远程启用212和机器行驶距离216中的任意一个为假，则仅启用机器10的喇叭和引擎停止功能。禁用机器10的所有其他功能。

在所示的实施例中，检查的预定行驶距离是6米。换言之，如果机器10在控制单元110未接收到操作员输入的情况下已经行驶了6米或者6米以上，则禁用除了喇叭和引擎停止之外的所有机器功能。在备选实现中，评估其他的预定行驶距离。例如，在框216中检查的行驶距离可以根据正在控制的机器10的类型而改变。例如，对于非常缓慢移动的机器，行驶距离可以被设置为更短的距离。在一些实现中，可以通过监控机器10的行驶速度和行驶时间以计算行驶距离来确定行驶距离。在其他实现中，在框216中，作为行驶距离的添加或替代而评估行驶时间。在一些示例中，如果自从控制单元110接收到操作员输入起已经经过了诸如8秒等的某一预定时间段，则禁用机器功能。在其他实施例中，作为机器10的行驶距离的添加或替代，可以监控器具11的移动。

如果在框208、212和216中检查的变量均为真，则系统验证传感器120和操作员位于预定位置14处。在图5中所示的示例中，这是通过验证以下情况来完成的：并入到座垫150中的传感器120被插入到车辆140的远程控制单元110和电源插座156中并且传感器120已经确定操作员的存在。在一些实施例中，传感器电缆158和电力电缆154(或160)具有预定长度，这验证了传感器120和控制单元110位于与(例如，车辆140内的)预定位置相距不超过电缆长度的位置处。例如，在一些实现中，电力电缆154和传感器电缆158的长度均为约5英尺。在其他实施例中，在框232仅验证传感器120(座垫150)和控制单元110中的一个或另一个处于预定位置中。

如果传感器120未插入到控制单元110和/或电源插座156中(框234)，则限制受控机器10的操作。在框236中，机器10的配件/器具11以及横向传送器功能是速度受限的，并且启用机器10的所有其他功能。如果传感器120被插入到控制单元110和电源插座156中(框240)，则系统验证传感器120已经接收到指示操作员的活动存在的输入。在图4中所示的系统中，传感器120被并入到车辆140的便携式座垫150或座位152中。在这些实现中，传感器120可以包括压力开关，该压力开关在操作员坐在座垫150、152上时闭合。如果座位开关未闭合(框244)，则限制机器10(和/或与之相关联的器具11)的功能，如框236所指示的。如果座位开关闭合(框246)，则登记操作员在预定位置14的预定邻近处的存在，并且在框250中启用机器的所有功能。

在使用如图5中所示的座位开关的一些实现中，并入延迟以允许操作员的移动或调整。例如，如果座位开关在操作员从座位短暂地起来时断开然后在某一预定时间段(在一些实施例中，3秒)内再次闭合(操作员返回就座位置)，则不如框236所示的限制机器的功能。

其他实施例包括控制单元110上的输入开关，该输入开关被配置用于登记操作员的存在的唯一目的。例如，诸如掘沟机等的一些受控机器缓慢地移动并且在一些操作期间需要来自操作员的少有的调整。针对诸如此类的受控机器，位于预定位置14处的操作员可能需要简单地周期性激活控制单元110上的开关，以指示他或她在控制单元10处的存在。

设想其他实现，其中系统100被配置为检测设施或危险障碍物(输气管道/电力线、高墙、特定地形特征等)在受控机器的预定邻近处的存在。在系统100的这些版本中，可以响应于感测到障碍物，自动地停止机器10和/或可以激活警告/警报。还可以提供操作员越权(override)。此外，可以在预编程的地图上指示或者可以使用任何适当的感测技术来感测这种预定的障碍物和/或潜在的危险位置。

对于本领域技术人员而言，在不偏离本公开的范围和精神的情况下，本公开的各种修改和改变可以变得显而易见，并且应当理解的是，本公开的范围不应当限制于本文阐述的示例性示例。

Claims (20)

1.一种远程控制系统，包括：

控制单元，被配置为从远离要控制的机器的位置向所述机器发送控制信号；

传感器系统，可操作地与所述控制单元链接，所述传感器系统被配置为登记操作员在预定位置的预定邻近处的存在。

2.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统被配置为登记操作员在所述控制单元的预定邻近处的存在。

3.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统被配置为登记所述操作员在所述预定位置处的存在。

4.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述机器包括器具，并且所登记的所述操作员在预定位置的预定邻近处的存在对于使所述控制单元能够用于以预定操作级别来操作所述器具是必需的。

5.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，响应于所述传感器系统未能登记所述操作员在所述预定位置的预定邻近处的存在，限制所述机器的操作。

6.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统包括：压力传感器，被配置为登记操作员在其上的存在。

7.根据权利要求6所述的远程控制系统，其中，所述压力传感器以分离的方式和集成的方式之一与车辆的座位相关联。

8.根据权利要求7所述的远程控制系统，其中，使用预定长度的电线将所述压力传感器连接到所述控制单元，以验证所述操作员位于所述远程控制的预定长度内。

9.根据权利要求6所述的远程控制系统，其中，所述压力传感器位于便携式座垫内。

10.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统包括：具有插头端的电源线，所述插头端被配置为与电源端口电连接，所述传感器系统被配置为响应于所述插头端连接到在所述预定位置处的电源端口来登记所述控制单元在所述预定位置处的存在。

11.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述预定位置包括壳体，并且所述传感器系统被配置为登记所述操作员和所述控制单元中的至少一个在所述壳体内的存在。

12.根据权利要求11所述的远程控制系统，其中，所述壳体包括车辆。

13.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述机器包括由所述机器供电的器具，并且所述控制单元被配置为响应于所述传感器系统从远离所述机器的位置向器具发送控制信号。

14.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统被配置为通过接收所述操作员的周期性输入来登记所述操作员在所述预定位置的预定邻近处的存在。

15.根据权利要求14所述的远程控制系统，其中，所述控制单元被配置为在所述控制单元未接收到所述操作员的所述周期性输入的情况下所述机器行驶了预定行驶距离之后自动关闭所述机器。

16.根据权利要求15所述的远程控制系统，其中，所述预定行驶距离约为6米。

17.根据权利要求1所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统包括摄影和图像分析仪，用于评估图像以验证所述操作员在所述预定位置的预定邻近处。

18.一种远程控制系统，包括：

控制单元，被配置为从与要控制的机器远离的位置向所述机器发送控制信号；

传感器系统，可操作地与所述控制单元链接，所述传感器系统被配置为登记操作员和所述控制单元中的至少一个在预定位置处的存在，其中响应于所述传感器系统来限制所述控制单元对所述机器的操作。

19.根据权利要求18所述的远程控制系统，其中，所述传感器系统被配置为登记所述操作员在所述控制单元的预定邻近的处的存在。

20.一种远程操作机器的方法，包括：

感测控制单元在远离所述机器的预定位置处的存在；

感测操作员在所述预定位置的预定邻近处的存在；以及

响应于登记所述操作员在所述预定位置的预定邻近处的存在，向所述机器发送控制信号。