CN106480873B - 强夯机自动控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了强夯机自动控制系统和方法。该系统包括：任务导入单元、上位机单元、下位机单元和强夯机本体。该方法包括：任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元；上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令，并将目标动作指令传输至下位机单元；下位机单元根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将控制指令传输至强夯机本体；以及强夯机本体根据下位机单元发出的控制指令执行相应的动作。本发明实现了强夯机的自动控制，并且可以实现无人化操作，自动化、智能化程度提高，工作效率提高，人力成本降低。

Description

强夯机自动控制系统和方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及强夯机自动控制系统和方法。

背景技术

随着国内基础设施建设的持续开展，强夯法在工业与民用建筑、仓库、路基、机场及码头等工程的地基处理环节中得以广泛应用。作为强夯法施工的主要设备，强夯机也随之快速发展。现有强夯机是由施工人员操控手柄实现相应动作。但是，人工操纵强夯机施工具有以下缺点：(1)工况恶劣(沙石飞扬、泥浆四溅)，极不适宜人工操作；(2)自动化、智能化程度低，施工效率低下；(3)施工现场安全隐患多，极易出事故，威胁人身安全；(4)工人偷懒造成少夯、漏夯，地基存在安全隐患；(5)需要的辅助人员较多，劳动力成本高。

发明内容

本发明需要解决的一个技术问题是：实现强夯机的自动控制。

根据本发明的第一方面，提供了一种强夯机自动控制系统，包括：任务导入单元，用于将作业任务数据导入上位机单元；上位机单元，用于根据所述作业任务数据生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元；下位机单元，用于根据所述目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将所述控制指令传输至强夯机本体；以及强夯机本体，用于根据所述下位机单元发出的控制指令执行相应的动作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：状态检测单元，用于检测所述强夯机本体的状态参数，并将所述状态参数传输至所述下位机单元，所述下位机单元将所述状态参数传输至所述上位机单元；其中，所述上位机单元根据所述状态参数实时调整所述目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至所述下位机单元；所述下位机单元根据所述调整的目标动作指令，并且结合所述状态参数，生成控制指令并将所述控制指令传输至所述强夯机本体，驱动所述强夯机本体执行相应的动作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：环境安全检测单元，用于在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向所述上位机单元发送障碍物存在信号，以便于所述上位机单元执行相应处理。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：远程监测与控制单元，用于接收所述上位机单元发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态时发送急停信号给所述上位机单元，停止强夯机工作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：模式选择开关，用于选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至所述下位机单元；其中，所述工作模式包括：人工模式和自动模式。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：报警装置，用于从所述下位机单元接收报警信号，并根据所述报警信号执行相应的报警；其中，所述下位机单元在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下向所述报警装置发出报警信号。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：急停开关，用于向所述下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：人机界面单元，用于将强夯机自动模式下的工作参数输入至所述下位机单元，并且显示强夯机的状态参数；所述下位机单元将所述工作参数传输至所述上位机单元；其中，所述上位机单元根据所述作业任务数据以及所述工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据所述夯点布置图生成目标动作指令。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制系统还包括：定位定向单元，用于获得所述强夯机本体实时的位置和方向信息，并将所述位置和方向信息传输至所述上位机单元；其中，所述上位机单元根据所述夯点布置图以及所述位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据所述引导轨迹和所述工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令，将所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令传输至所述下位机单元；所述下位机单元根据所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制所述强夯机本体执行相应的动作。

根据本发明的第二方面，提供了一种强夯机自动控制方法，包括：任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元；所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元；所述下位机单元根据所述目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将所述控制指令传输至强夯机本体；以及所述强夯机本体根据所述下位机单元发出的控制指令执行相应的动作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制方法还包括：状态检测单元检测所述强夯机本体的状态参数，并将所述状态参数传输至所述下位机单元，所述下位机单元将所述状态参数传输至所述上位机单元；所述上位机单元根据所述状态参数实时调整所述目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至所述下位机单元；所述下位机单元根据所述调整的目标动作指令，并且结合所述状态参数，生成控制指令并将所述控制指令传输至所述强夯机本体，驱动所述强夯机本体执行相应的动作。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制方法还包括：环境安全检测单元在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向所述上位机单元发送障碍物存在信号，以便于所述上位机单元执行相应处理。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制方法还包括：远程监测与控制单元接收所述上位机单元发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态时发送急停信号给所述上位机单元，停止强夯机工作。

在一些实施例中，在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，所述强夯机自动控制方法还包括：模式选择开关选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至所述下位机单元；其中，所述工作模式包括：人工模式和自动模式。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制方法还包括：报警装置从所述下位机单元接收报警信号，并根据所述报警信号执行相应的报警；其中，所述下位机单元在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下向所述报警装置发出报警信号。

在一些实施例中，所述强夯机自动控制方法还包括：急停开关向所述下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。

在一些实施例中，在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，所述强夯机自动控制方法还包括：人机界面单元将强夯机自动模式下的工作参数输入至所述下位机单元，并且显示强夯机的状态参数；所述下位机单元将所述工作参数传输至所述上位机单元；所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令的步骤包括：所述上位机单元根据所述作业任务数据以及所述工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据所述夯点布置图生成目标动作指令。

在一些实施例中，在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，所述强夯机自动控制方法还包括：定位定向单元获得所述强夯机本体实时的位置和方向信息，并将所述位置和方向信息传输至所述上位机单元；所述上位机单元根据所述夯点布置图生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元的步骤包括：所述上位机单元根据所述夯点布置图以及所述位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据所述引导轨迹和所述工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令；所述上位机单元将所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令传输至所述下位机单元；其中，所述下位机单元根据所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制所述强夯机本体执行相应的动作。

本发明中，通过任务导入单元向上位机单元导入作业任务数据，上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令并传输至下位机单元，下位机单元根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，并将控制指令传输至强夯机本体，驱动强夯机本体执行相应的动作，以便于执行相应的作业任务，从而实现强夯机的自动控制。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的结构连接图。

图2是示意性地示出根据本发明另一些实施例的强夯机自动控制系统的结构连接图。

图3A是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的部分部件的安装示意图。

图3B是示意性地示出根据本发明另一些实施例的强夯机自动控制系统的部分部件的安装示意图。

图4是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的轨迹规划示意图。

图5是示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制方法的流程图。

图6是示出根据本发明另一些实施例的强夯机自动控制方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的结构连接图。

如图1所示，强夯机自动控制系统10包括：任务导入单元101、上位机单元102、下位机单元103和强夯机本体104。

任务导入单元101用于将作业任务数据导入上位机单元102。可以设置至少一个该任务导入单元。在一些实施例中，任务导入单元101与上位机单元102通过有线方式或无线方式连接。优选地，有线方式为USB接口，无线方式为无线电台通讯传输。

上位机单元102用于根据作业任务数据生成目标动作指令，并将目标动作指令传输至下位机单元103。上位机单元102与下位机单元103电连接。可以设置至少一个该上位机单元。该上位机单元可以与下位机单元进行信息交互。例如，上位机单元可以为工控机。在另一些实施例中，该上位机单元可以根据作业任务数据生成目标动作指令和目标控制参数。

下位机单元103用于根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将控制指令传输至强夯机本体104。该下位机单元103与强夯机本体104电连接。可以设置至少一个该下位机单元，该下位机单元可以编程控制强夯机本体执行预定动作。例如，下位机单元可以为车载可编程控制器。

强夯机本体104用于根据下位机单元103发出的控制指令执行相应的动作。例如，该强夯机本体可以为具备夯锤不脱钩下放功能且能电液比例驱动进行行走、回转、变幅、卷扬等动作的电控强夯机本体。该强夯机本体可以按照下位机单元的控制指令驱动强夯机行走、变幅、卷扬、回转等动作，从而执行相应的作业任务。

在该实施例中，通过任务导入单元向上位机单元导入作业任务数据，上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令并传输至下位机单元，下位机单元根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，并将控制指令传输至强夯机本体，驱动强夯机本体执行相应的动作，以便于执行相应的作业任务，从而实现强夯机的自动控制。该强夯机自动控制系统可以实现无人化操作，自动化、智能化程度提高，工作效率提高，人力成本降低。

图2是示意性地示出根据本发明另一些实施例的强夯机自动控制系统的结构连接图。如图2所示，强夯机自动控制系统20包括：任务导入单元101、上位机单元102、下位机单元103和强夯机本体104。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：状态检测单元205，与下位机单元103电连接，用于检测强夯机本体的状态参数，并将该状态参数传输至下位机单元103，下位机单元103可以将该状态参数传输至上位机单元102。其中，上位机单元102根据该状态参数实时调整目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至下位机单元103。下位机单元103根据调整的目标动作指令，并且结合该状态参数，生成控制指令并将该控制指令传输至强夯机本体104，驱动强夯机本体执行相应的动作。

在一些实施例中，该状态检测单元可以检测强夯机的工作过程和状态参数，输出强夯机状态信息给下位机单元和上位机单元。状态参数可以包括：变幅角度、卷扬高度、车体倾斜角度、回转角度、行走速度、液压压力等信息。例如，该状态检测单元可以包括：变幅倾角传感器、主卷扬编码器、车体倾斜角度传感器、回转编码器、行走编码器和压力传感器等。

图3A是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的部分部件的安装示意图。下面结合图3A分别说明上述传感器或编码器的安装位置。

如图3A所示，变幅倾角传感器303可以安装在主臂上，用于检测主臂的变幅角度，并将获得的变幅角度传输至下位机单元。

如图3A所示，主卷扬编码器304可以安装在主卷扬上，用于检测夯锤提升高度和夯击深度，并将获得的测量值传输至下位机单元。

如图3A所示，车体倾斜角度传感器305可以安装在强夯机上车车体上(尽量置于车体中心位置)，用于检测车体倾斜角度，并将获得的车体倾斜角度传输至下位机单元。

如图3A所示，回转编码器306可以安装在车体的回转部件上，用于检测回转角度，并将获得的回转角度传输至下位机单元。

如图3A所示，行走编码器307可以安装在强夯机履带行走驱动机构上(例如行走减速机)，用于检测行走速度，并将获得的行走速度传输至下位机单元。

压力传感器(图3A未示出)可以安装在强夯机的液压部件(例如油缸)上，用于检测液压信息，并将获得的液压信息传输至下位机单元。

通过上述传感器或编码器的检测，从而获得需要的状态参数，通过将这些状态参数反馈给下位机单元以及上位机单元，从而能够根据强夯机的状态参数，实时调整控制强夯机本体的动作，提高强夯机自动控制操作的准确性。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：环境安全检测单元206，与上位机单元102电连接，用于在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向上位机单元102发送障碍物存在信号，以便于上位机单元执行相应处理。例如，上位机单元在从环境安全检测单元接收到障碍物存在信号时，可以使得强夯机执行停机或者绕行等处理。在一些实施例中，环境安全检测单元可以间歇式工作，从而实现检测夯锤作业区域或强夯机动作路径上是否有障碍物存在。

在一些实施例中，环境安全检测单元可以包括：平面激光扫描器和/或超声波传感器。例如，如图3B所示，平面激光扫描器309可以布置于强夯机前方，用于夯锤释放前检测夯锤作业区域是否有障碍物存在。强夯机后方和两侧布置若干超声波传感器308，如图3B所示，当强夯机后退或回转时检测动作路径上是否有障碍物存在。本领域技术人员应该理解，本发明的范围并不仅限于这里所公开的平面激光扫描器和超声波传感器的安装位置，本领域技术人员可以根据实际需要来对其设置安装。

优选地，为了保证良好的防护性能，平面激光扫描器外设置开合式保护罩，当夯锤提起后保护罩开启便于平面激光扫描器检测，当夯锤释放前将保护罩落下以防止夯锤激起的异物损坏平面激光扫描器。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：远程监测与控制单元207，用于接收上位机单元102发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态(例如强夯机的夯锤不能下落或提升的故障状态)时发送急停信号给上位机单元102，停止强夯机工作，以便确保强夯机工作过程的安全性。可以在远端(例如监控室)设置至少一个远程监测与控制单元。在一些实施例中，远程监测与控制单元207可以与上位机单元102通过无线方式连接。通过与上位机单元之间采用无线通讯方式实时交换信息，可以实现对无人操作强夯机工作过程的远程监控。在另一些实施例中，远程监测与控制单元207也可以与上位机单元102通过有线方式连接。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：模式选择开关208，与下位机单元103电连接，用于选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至下位机单元103。其中，该工作模式可以包括：人工模式和自动模式(也可以称为无人操作模式)。可以设置至少一个模式选择开关208。该模式选择开关208主要用于人工模式和自动模式之间的切换，当施工区域和机器状况适合无人操控时，采用无人操控的自动模式，反之，采用人工作业模式。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：报警装置209，与下位机单元103电连接，用于从下位机单元103接收报警信号，并根据报警信号执行相应的报警。其中，下位机单元在强夯机紧急状态(例如需要紧急停机的状态)、故障状态或自动模式下向该报警装置发出报警信号。可以设置至少一个报警装置209。例如，该报警装置可以为声光报警装置，诸如警报器、指示灯等。在一些实施例中，下位机单元可以在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下，分别发送不同的报警信号至报警装置，使得报警装置执行不同的报警，例如不同的警报声音，不同的指示灯颜色等。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：急停开关210，与下位机单元103电连接，用于向下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。急停开关的主要作用是紧急情况下人工停止强夯机作业，可以设置至少一个急停开关(例如可以有多个)，通常布置在强夯机周围便于人工操作的位置。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：人机界面单元211，与下位机单元103电连接，用于将强夯机自动模式下的工作参数输入至下位机单元103，并且显示强夯机的状态参数。下位机单元103将该工作参数传输至上位机单元102。其中，上位机单元102根据作业任务数据以及工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据夯点布置图生成目标动作指令。下位机单元从上位机单元接收上述根据夯点布置图生成的目标动作指令，并且根据该目标动作指令生成控制指令，控制强夯机本体执行相应的动作。

在一些实施例中，可以设置至少一个人机界面单元。例如，该人机界面单元可以为触摸屏。该人机界面单元实现了用户对强夯机作业参数进行设定，以及显示强夯机关键状态参数。

在本发明的实施例中，如图2所示，强夯机自动控制系统20还可以包括：定位定向单元212，与上位机单元102电连接，用于获得强夯机本体实时的位置和方向(例如车头的朝向)信息，并将该位置和方向信息传输至上位机单元102。其中，上位机单元根据夯点布置图以及位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据该引导轨迹和该工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令，将该引导轨迹目标动作指令和该工作轨迹目标动作指令传输至下位机单元；下位机单元根据引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制强夯机本体执行相应的动作。

在一些实施例中，定位定向单元可以包括：高精度GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)系统和三轴电子罗盘。该定位定向单元可以以高精度GPS系统为主，以三轴电子罗盘为辅，判定GPS信号的有效性。高精度GPS系统可以由基于RTK(Real TimeKinematic，实时动态差分法)原理的高精度GPS基站和流动站组成。其中，GPS基站(例如图4示出的GPS基站410)固定在强夯机作业工地上，GPS流动站(例如图3A示出的GPS流动站301)至少由两个安装于强夯机本体上的定位天线组成，可提供位置和方向信息。三轴电子罗盘(例如图3A示出的三轴电子罗盘302)可以安装在强夯机操纵室顶部，实现对GPS姿态信息的校正。

图4是示意性地示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制系统的轨迹规划示意图。下面结合图4示例性地说明强夯机自动控制系统20的工作过程。

在组装点401对强夯机进行组装，组装后的强夯机车头方向可能为任意方向，这里以组装点强夯机车头方向402示意。组装完成后，用户通过任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元。然后，用户通过人机界面单元按照施工工艺要求和本机特性设定强夯机自动模式下的工作参数。然后，上位机单元进行任务规划，生成夯点布置图(例如，如图4中夯点408所形成的夯点阵列即为夯点布置图)，在用户选定第一停留点大致方位后，结合定位定向单元数据进行引导轨迹和工作轨迹规划，用户进行确认，并将强夯机模式选择开关置于自动模式。然后，上位机单元将规划的引导轨迹403生成目标动作指令，实时发送到下位机单元。下位机单元控制强夯机本体按照上位机单元目标动作指令沿引导轨迹403从组装点401自动行走至第一停留点404(如果组装点车头方向并非方向402所示，则引导轨迹403也随之发生变化)，下位机单元在自动行走过程中实时与上位机单元进行信息交互，当环境安全检测单元检测到动作路径上有障碍物存在或状态检测单元的数据信息异常或接收到远程监测与控制单元紧急停止信号时发出报警信号并终止所执行的动作。当到达第一停留点404后，此时强夯机的第一停留点车头方向405如图4所示。然后，上位机单元将规划的工作轨迹407转化为目标控制指令发送给下位机单元，下位机单元按照目标动作指令沿工作轨迹407的次序，实时接收状态检测单元的数据信息并根据控制率计算输出驱动强夯机本体进行自动行走、自动卷扬、自动回转、自动变幅、自动夯击等动作，直到作业任务完成，当环境安全检测单元检测到动作路径上有障碍物存在或实时接收状态检测单元的数据信息异常或接收到远程监测与控制单元紧急停止信号时发出报警信号并终止所执行的动作。图4中还示出了工作轨迹407上的停留点406和工作区409。强夯机可以在停留点406执行夯击作业。

本发明的实施例中，下位机单元用于接收上位机单元发来的目标动作指令和目标控制参数，综合状态检测单元信息，按照设定的控制率计算生成驱动强夯机本体动作的控制指令，比如驱动强夯机履带自动行走、自动回转、自动变幅、自动卷扬、自动夯击、制动、控制发动机转速等。

本发明的实施例中，上位机单元用于任务数据解算、接收下位机单元信息、轨迹与运动规划、信息交互，生成输出至下位机单元的目标动作指令和目标控制参数。

本发明提供了基于无人操控技术的强夯机自动控制系统，可以实现自主行走与作业功能。

图5是示出根据本发明一些实施例的强夯机自动控制方法的流程图。

在步骤S501，任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元。

在步骤S502，上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令，并将目标动作指令传输至下位机单元。

在步骤S503，下位机单元根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将控制指令传输至强夯机本体。

在步骤S504，强夯机本体根据下位机单元发出的控制指令执行相应的动作。

在该实施例中，通过任务导入单元向上位机单元导入作业任务数据，上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令并传输至下位机单元，下位机单元根据目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，并将控制指令传输至强夯机本体，驱动强夯机本体执行相应的动作，以便于执行相应的作业任务，从而实现强夯机的自动控制。该强夯机自动控制方法可以实现无人化操作，自动化、智能化程度提高，工作效率提高，人力成本降低。

在本发明的实施例中，强夯机自动控制方法还可以包括：状态检测单元检测强夯机本体的状态参数，并将该状态参数传输至下位机单元，下位机单元将该状态参数传输至上位机单元；上位机单元根据该状态参数实时调整目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至下位机单元；下位机单元根据调整的目标动作指令，并且结合状态参数，生成控制指令并将控制指令传输至强夯机本体，驱动强夯机本体执行相应的动作。

在本发明的实施例中，强夯机自动控制方法还可以包括：环境安全检测单元在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向上位机单元发送障碍物存在信号，以便于上位机单元执行相应处理。

在本发明的实施例中，强夯机自动控制方法还可以包括：远程监测与控制单元接收上位机单元发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态时发送急停信号给上位机单元，停止强夯机工作。

在本发明的实施例中，在上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令之前，强夯机自动控制方法还可以包括：模式选择开关选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至下位机单元。其中，工作模式包括：人工模式和自动模式。

在本发明的实施例中，强夯机自动控制方法还可以包括：报警装置从下位机单元接收报警信号，并根据报警信号执行相应的报警。其中，下位机单元在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下向报警装置发出报警信号。

在本发明的实施例中，强夯机自动控制方法还可以包括：急停开关向下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。

在本发明的实施例中，在上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令之前，强夯机自动控制方法还可以包括：人机界面单元将强夯机自动模式下的工作参数输入至下位机单元，并且显示强夯机的状态参数；下位机单元将工作参数传输至上位机单元。上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令的步骤可以包括：上位机单元根据作业任务数据以及工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据夯点布置图生成目标动作指令。

在本发明的实施例中，在上位机单元根据作业任务数据生成目标动作指令之前，强夯机自动控制方法还可以包括：定位定向单元获得强夯机本体实时的位置和方向信息，并将该位置和方向信息传输至上位机单元。优选地，上位机单元根据夯点布置图生成目标动作指令，并将目标动作指令传输至下位机单元的步骤可以包括：上位机单元根据夯点布置图以及上述位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据该引导轨迹和该工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令；上位机单元将该引导轨迹目标动作指令和该工作轨迹目标动作指令传输至下位机单元。其中，下位机单元根据该引导轨迹目标动作指令和该工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制强夯机本体执行相应的动作。

图6是示出根据本发明另一些实施例的强夯机自动控制方法的流程图。

在步骤S601，在组装点对强夯机进行组装。

在步骤S602，任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元。

在步骤S603，通过人机界面单元设定强夯机自动模式下的工作参数。

在步骤604，上位机单元根据作业任务数据以及工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，结合强夯机本体实时的位置和方向信息，生成引导轨迹和工作轨迹。

在步骤S605，用户确认，将模式选择开关置于自动模式。

在步骤S606，上位机单元将规划的引导轨迹生成引导轨迹目标动作指令，实时发送到下位机单元。

在步骤S607，下位机单元控制强夯机本体按照上位机单元规划的引导轨迹目标动作指令沿引导轨迹从组装点自动行走至第一停留点。

在步骤S608，上位机单元将规划的工作轨迹生成工作轨迹目标动作指令，实时发送到下位机单元。

在步骤S609，下位机单元根据工作轨迹目标动作指令控制强夯机本体进行自动行走、自动卷扬、自动回转、自动变幅、自动夯击等动作，直至任务完成。

本发明提供了强夯机自动控制系统和方法，与现有人工操控的强夯机相比，本发明具有以下有益效果：(1)安全性提高，将人从恶劣的工况环境中解放出来；(2)效率提高，无人操控的强夯机可实现24小时不间断施工；(3)施工质量提高，本发明可实现施工质量监控，避免了人为偷懒造成的欠夯、漏夯；(4)人力成本减少，需要的辅助人员大大减少，减少了劳动力成本；(5)自动化、智能化程度提高。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种强夯机自动控制系统，其特征在于，包括：

任务导入单元，用于将作业任务数据导入上位机单元；

上位机单元，用于根据所述作业任务数据生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元；

下位机单元，用于根据所述目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将所述控制指令传输至强夯机本体；

强夯机本体，用于根据所述下位机单元发出的控制指令执行相应的动作；以及

状态检测单元，用于检测所述强夯机本体的状态参数，并将所述状态参数传输至所述下位机单元，所述下位机单元将所述状态参数传输至所述上位机单元；

其中，所述上位机单元根据所述状态参数实时调整所述目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至所述下位机单元；

所述下位机单元根据所述调整的目标动作指令，并且结合所述状态参数，生成控制指令并将所述控制指令传输至所述强夯机本体，驱动所述强夯机本体执行相应的动作。

2.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

环境安全检测单元，用于在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向所述上位机单元发送障碍物存在信号，以便于所述上位机单元执行相应处理。

3.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

远程监测与控制单元，用于接收所述上位机单元发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态时发送急停信号给所述上位机单元，停止强夯机工作。

4.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

模式选择开关，用于选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至所述下位机单元；

其中，所述工作模式包括：人工模式和自动模式。

5.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

报警装置，用于从所述下位机单元接收报警信号，并根据所述报警信号执行相应的报警；

其中，所述下位机单元在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下向所述报警装置发出报警信号。

6.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

急停开关，用于向所述下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。

7.根据权利要求1所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

人机界面单元，用于将强夯机自动模式下的工作参数输入至所述下位机单元，并且显示强夯机的状态参数；所述下位机单元将所述工作参数传输至所述上位机单元；

其中，所述上位机单元根据所述作业任务数据以及所述工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据所述夯点布置图生成目标动作指令。

8.根据权利要求7所述强夯机自动控制系统，其特征在于，还包括：

定位定向单元，用于获得所述强夯机本体实时的位置和方向信息，并将所述位置和方向信息传输至所述上位机单元；

其中，所述上位机单元根据所述夯点布置图以及所述位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据所述引导轨迹和所述工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令，将所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令传输至所述下位机单元；

所述下位机单元根据所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制所述强夯机本体执行相应的动作。

9.一种强夯机自动控制方法，其特征在于，包括：

任务导入单元将作业任务数据导入上位机单元；

所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元；

所述下位机单元根据所述目标动作指令，并按照设定的控制率生成控制指令，将所述控制指令传输至强夯机本体；

所述强夯机本体根据所述下位机单元发出的控制指令执行相应的动作；以及

状态检测单元检测所述强夯机本体的状态参数，并将所述状态参数传输至所述下位机单元，所述下位机单元将所述状态参数传输至所述上位机单元；

所述上位机单元根据所述状态参数实时调整所述目标动作指令，并将调整的目标动作指令传输至所述下位机单元；

所述下位机单元根据所述调整的目标动作指令，并且结合所述状态参数，生成控制指令并将所述控制指令传输至所述强夯机本体，驱动所述强夯机本体执行相应的动作。

10.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，还包括：

环境安全检测单元在检测到夯锤作业区域或强夯机动作路径上存在障碍物时向所述上位机单元发送障碍物存在信号，以便于所述上位机单元执行相应处理。

11.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，还包括：

远程监测与控制单元接收所述上位机单元发来的强夯机工作状态信息，实时监控强夯机的工作状态，以及在强夯机处于故障状态时发送急停信号给所述上位机单元，停止强夯机工作。

12.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，

在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，还包括：

模式选择开关选择强夯机的工作模式，并将选择的工作模式传输至所述下位机单元；

其中，所述工作模式包括：人工模式和自动模式。

13.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，还包括：

报警装置从所述下位机单元接收报警信号，并根据所述报警信号执行相应的报警；

其中，所述下位机单元在强夯机紧急状态、故障状态或自动模式下向所述报警装置发出报警信号。

14.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，还包括：

急停开关向所述下位机单元发送停机信号，停止强夯机工作。

15.根据权利要求9所述强夯机自动控制方法，其特征在于，

在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，还包括：

人机界面单元将强夯机自动模式下的工作参数输入至所述下位机单元，并且显示强夯机的状态参数；所述下位机单元将所述工作参数传输至所述上位机单元；

所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令的步骤包括：

所述上位机单元根据所述作业任务数据以及所述工作参数进行任务解算规划，生成夯点布置图，并根据所述夯点布置图生成目标动作指令。

16.根据权利要求15所述强夯机自动控制方法，其特征在于，

在所述上位机单元根据所述作业任务数据生成目标动作指令之前，还包括：

定位定向单元获得所述强夯机本体实时的位置和方向信息，并将所述位置和方向信息传输至所述上位机单元；

所述上位机单元根据所述夯点布置图生成目标动作指令，并将所述目标动作指令传输至下位机单元的步骤包括：

所述上位机单元根据所述夯点布置图以及所述位置和方向信息生成引导轨迹和工作轨迹，并根据所述引导轨迹和所述工作轨迹分别生成引导轨迹目标动作指令和工作轨迹目标动作指令；

所述上位机单元将所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令传输至所述下位机单元；

其中，所述下位机单元根据所述引导轨迹目标动作指令和所述工作轨迹目标动作指令生成控制指令，控制所述强夯机本体执行相应的动作。