CN109675233A - 一种用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制方法及系统，方法通过对需救援位置的标定，以及救援车辆周围空间的感知，规划臂架伸展的轨迹，快速确定支腿的展开范围，如果现有底盘周围空间无法满足救援要求，将规划出合适的停放位置，辅助操作人员按照进行相应修正。该方法将极大节约臂架类救援车辆的救援时间，避免了因底盘空间限制，频繁改变左、右腿展开范围或底盘位置，极大地缩短了救援准备时间，提高效率，减少人身和财产损失。适用于狭小地域臂架类救援消防车。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制方法及系统。
背景技术
臂架类工程机械在进行臂架展开作业时需要将支腿打开，支腿打开的幅度会限制臂架的运动范围，以防止整车重心偏移造成车辆倾翻。支腿伸出范围的不同组合将对臂架伸展范围产生直接影响。对于主要是棚户区、城乡结合部等人口密集、道路狭窄、基础消防设施欠缺的区域，作业区域的特殊性对其支腿伸出范围有很强的限制。
现有的控制技术一般是通过检测支腿的伸出范围，对臂架的运动幅度、角度或者运动轨迹进行限制，或者自动伸出支腿到一定限值，从而使臂架进入准备状态，实现的是支腿的自动控制。
现有技术的缺点：现有的控制方法、系统都无法对臂架类工程机械的底盘停放区域进行预先规划，当底盘周围空间狭小，会直接限制支腿的伸出范围，进而会限制臂架的作业范围，如不事前进行空间规划，将会造成无法或者不能尽快展开臂架，开展救援，造成更大的人身或者财产损失。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制方法及系统，能够实现此类救援车辆在特定区域的快速正常作业。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能控制方法，其特征在于，包括：
对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；
根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
获取救援车辆周围空间信息，实时判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
1）如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
2）如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
2A、能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
2B、不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标的空间的臂架伸展轨迹、相应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹、相应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
另一方面，本发明还提供一种智能控制系统，其特征在于，包括：
救援位置标定模块，用于对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
车辆空间感知模块，用于感知救援车辆周围空间信息，并上传给控制器；
支腿控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照支腿展开范围进行支腿展开作业；
臂架控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
中央控制模块：用于根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
用于获取救援车辆周围空间信息，并判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标空间的臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
进一步的，所述的智能控制系统，其特征在于，还包括救援平台控制模块，与中央控制模块信号连接，用于接受并执行中央控制模块的指令，通过控制平台各级油缸完成平台空间运动，以接近需救援位置。更优选的，所述救援平台控制模块包括救援平台控制器、平台各级油缸、平台测距传感器、平台角度传感器、操作装置；救援平台控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制平台各级油缸完成平台空间运动，以接近需救援位置，完成救援工作；其中平台测距传感器、平台角度传感器用以监测平台空间状态。
进一步的，所述车辆空间感知模块包括底盘测距传感器、底盘控制器、悬挂油缸、悬挂高度传感器、转向油缸、转向角度传感器，其中底盘控制器用于控制底盘转向油缸和悬挂油缸，与发动机通信，通过底盘测距传感器检测底盘两侧的距离，并通过转向角度传感器和悬挂高度传感器感知底盘停放位置所在的空间信息。
进一步的，所述支腿控制模块包括水平传感器、下车控制器、支腿水平油缸、支腿长度传感器、支腿垂直油缸、支腿限位传感器；下车控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制支腿水平油缸和垂直油缸实现支腿展开，利用水平传感器获取底盘水平信息，利用支腿长度传感器和支腿限位传感器获取支腿展开状态，实时调节支腿状态，完成支腿展开与底盘调平。
进一步的，所述臂架控制模块包括臂架控制器、臂架各级油缸、臂架长度传感器、臂架角度传感器、操作装置；臂架控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制臂架各级油缸完成臂架伸展与收缩运动，并利用臂架长度传感器、臂架角度传感器获取臂架运动信息；
进一步的，所述救援位置标定模块包括安装在车辆转台操作装置处的测距传感器，通过转台处测距传感器测量转台与救援位置的周边距离，以车辆转台自身位置为中心参照物，建立坐标系，实现对需救援位置的标定。
本发明还提供一种救援设备，其特征在于，包括上述的智能控制系统。
有益效果：本发明提供的用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制方法及系统，通过对需救援位置的标定，以及救援车辆周围空间的感知，快速确定支腿的展开范围，规划臂架伸展的轨迹，如果现有底盘周围空间无法满足救援要求，将规划出合适的停放位置，帮助操作人员按照进行相应修正。该方案将极大节约臂架类救援车辆的救援时间，避免因作业地域狭小造成的频繁挪动底盘和匹配支腿动作，适用于狭小地域臂架类救援消防车。具有以下优点：采用本发明的快速智能控制系统将在救援车到达需救援目标附近就可以规划整车运动方案，将避免频繁更换车辆位置或支腿伸展组合方案。能极大提高救援速度和效率，减少人身及财产损失。
附图说明
图1为本发明实施例的控制系统方法流程图；
图2为实施例底盘控制与感知子系统；
图3为实施例支腿控制及检测子系统；
图4为实施例臂架控制及检测子系统；
图5为实施例救援平台控制及检测子系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种智能控制方法，其特征在于：通过对需救援位置的标定，以及救援车辆周围空间的感知，快速确定支腿的展开范围，规划臂架伸展的轨迹，如果现有底盘周围空间无法满足救援要求，将规划出合适的停放位置，帮助操作人员按照进行相应修正。具体包括：
对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；
根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
获取救援车辆周围空间信息，实时判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
1）如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
2）如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
2A、能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
2B、不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标的空间的臂架伸展轨迹、相应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹、相应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
如图1所示，一种智能控制系统，其特征在于，包括：
救援位置标定模块，用于对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
车辆空间感知模块，用于感知救援车辆周围空间信息，并上传给控制器；
支腿控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照支腿展开范围进行支腿展开作业；
臂架控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
中央控制模块，用于根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
用于获取救援车辆周围空间信息，并判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标空间的臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
本具体实施例中，一种用于狭小地域臂架类救援消防车的智能控制系统，整车控制系统可以分为救援位置标定模块、底盘控制与感知子系统、支腿控制与检测子系统、臂架控制与检测子系统、救援平台控制与检测子系统。
1）其中底盘控制与感知子系统，如图2所示。主要包含底盘测距传感器、底盘控制器、显示器、悬挂油缸、悬挂高度传感器、转向油缸、转向角度传感器，其底盘控制器可以控制底盘转向油缸和悬挂油缸，与发动机通信，通过底盘测距传感器主要检测底盘两侧的距离大小，并通过转向角度传感器和悬挂高度传感器感知底盘停放位置所在的空间信息，利用显示器完成人机交互。
2）其中支腿控制及检测子系统，如图3所示。主要包含水平传感器、下车控制器、显示器、支腿水平油缸、支腿长度传感器、支腿垂直油缸、支腿限位传感器。下车控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制支腿水平油缸和垂直油缸实现支腿展开，利用水平传感器获取底盘水平信息，利用支腿长度传感器和支腿限位传感器获取支腿展开状态，实时调节支腿状态，完成支腿展开与底盘调平。
3）救援位置标定模块，本实施例中，采用测距传感器安装在车辆转台操作装置处，通过转台处测距传感器（例如激光测量仪）测量转台与救援位置的周围距离，以车辆转台自身位置为中心参照物，建立坐标系，实现对需救援位置的标定。
4）其中臂架控制及检测子系统，如图4所示。主要包含臂架控制器、显示器、臂架各级油缸、臂架长度传感器、臂架角度传感器、操作装置。臂架控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制臂架各级油缸完成臂架伸展与收缩运动，并利用臂架长度传感器、臂架角度传感器获取臂架运动信息。
5）其中救援平台控制及检测子系统，如图5所示。主要包含救援平台控制器、显示器、平台各级油缸、平台测距传感器、平台角度传感器、操作装置。救援平台控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制平台各级油缸完成平台空间运动，以接近需救援位置，完成救援工作。其中平台测距传感器、平台角度传感器用以监测平台空间状态。
本发明采用其他形式对底盘周围空间进行感知，亦可实现本发明效果；本发明方案不仅限于狭小地域消防救援车，同样适用于其他狭小地域臂架类军用车辆、工程机械等领域。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能控制方法，其特征在于，包括：
对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；
根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
获取救援车辆周围空间信息，判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
2.一种智能控制方法，其特征在于，包括：
对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；
根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
获取救援车辆周围空间信息，实时判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
3.一种智能控制方法，其特征在于，包括：
对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；
根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
获取救援车辆周围空间信息，实时判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标空间的臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
4.一种智能控制系统，其特征在于，包括：
救援位置标定模块，用于对需救援位置进行标定，获取需救援目标的空间位置；
车辆空间感知模块，用于感知救援车辆周围空间信息，并上传给控制器；
支腿控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照支腿展开范围进行支腿展开作业；
臂架控制模块，用于接受并执行中央控制模块的指令，按照臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
中央控制模块：用于根据需救援目标的空间位置，规划最优臂架伸展轨迹；根据最优臂架伸展轨迹，确定支腿展开范围；
用于获取救援车辆周围空间信息，并判断救援车辆周围空间是否满足已确定的支腿展开范围；
如果满足，给出指令，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
如果不满足，重新规划满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置；
能够规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，救援车辆到达该规划出的空间停放位置，救援车辆按照已确定的支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照规划最优臂架伸展轨迹进行臂架展开作业；
不能规划出满足当前已确定的支腿展开范围的空间停放位置，根据救援车辆周围空间信息和需救援目标的空间位置，重新规划同时满足救援车辆周围空间和需救援目标空间的臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围；根据该臂架伸展轨迹及对应的支腿展开范围，重新规划空间停放位置，救援车辆到达规划的空间停放位置，救援车辆按照支腿展开范围进行支腿展开作业，支腿展开到位后，按照该臂架伸展轨迹进行臂架展开作业。
5.根据权利要求4所述的智能控制系统，其特征在于，还包括救援平台控制模块，与中央控制模块信号连接，用于接受并执行中央控制模块的指令，通过控制平台各级油缸完成平台空间运动，以接近需救援位置。
6.根据权利要求5所述的智能控制系统，其特征在于，所述救援平台控制模块包括救援平台控制器、平台各级油缸、平台测距传感器、平台角度传感器、操作装置；救援平台控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制平台各级油缸完成平台空间运动，以接近需救援位置，完成救援工作；其中平台测距传感器、平台角度传感器用以监测平台空间状态。
7.根据权利要求4所述的智能控制系统，其特征在于，所述车辆空间感知模块包括底盘测距传感器、底盘控制器、悬挂油缸、悬挂高度传感器、转向油缸、转向角度传感器，其中底盘控制器用于控制底盘转向油缸和悬挂油缸，与发动机通信，通过底盘测距传感器检测底盘两侧的距离，并通过转向角度传感器和悬挂高度传感器感知底盘停放位置所在的空间信息。
8.根据权利要求4所述的智能控制系统，其特征在于，所述支腿控制模块包括水平传感器、下车控制器、支腿水平油缸、支腿长度传感器、支腿垂直油缸、支腿限位传感器；下车控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制支腿水平油缸和垂直油缸实现支腿展开，利用水平传感器获取底盘水平信息，利用支腿长度传感器和支腿限位传感器获取支腿展开状态，实时调节支腿状态，完成支腿展开与底盘调平。
9.根据权利要求4所述的智能控制系统，其特征在于，所述臂架控制模块包括臂架控制器、臂架各级油缸、臂架长度传感器、臂架角度传感器、操作装置；臂架控制器通过操作装置获得相应指令，通过控制臂架各级油缸完成臂架伸展与收缩运动，并利用臂架长度传感器、臂架角度传感器获取臂架运动信息；
和/或，所述救援位置标定模块包括安装在车辆转台操作装置处的测距传感器，通过转台处测距传感器测量转台与救援位置的周边距离，以车辆转台自身位置为中心参照物，建立坐标系，实现对需救援位置的标定。
10.一种救援设备，其特征在于，包括权利要求4-9任一项所述的智能控制系统。
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