CN110356757B - 一种装卸机器人及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装卸机器人及其控制系统，包括控制端、驱动装置、履带行走装置、底板和折叠门架平台，履带行走装置设置于底板的两侧，底板的一端设置有驱动装置，履带行走装置的底盘架上设置有折叠门架平台，驱动装置为履带行走装置的驱动轮和折叠门架平台的液压系统提供动力，控制端连接驱动装置，且控制端还与外界的遥控器便携端通信，控制端能够根据遥控器便携端传输的用户操作指令控制履带行走装置的移动和折叠门架平台的动作。本发明提供的遥控控制的装卸机器人，无需人工驾驶，解决了传统叉车作业危险的问题，且体积小，可随车运输，安装有履带行走装置，可适应于户外多变的环境和地形，大大提升了装卸机器人的环境适应性和操控安全性。

Description

一种装卸机器人及其控制系统

技术领域

本发明涉及装卸机械及自动化控制技术领域，特别是涉及一种装卸机器人及其控制系统。

背景技术

现有的物流仓储机器人主要应用于室内且需要一套完整的控制系统来运行，成本高，但载重量却低，且对场地要求较高，无法适应户外多变的环境和地形。而室外装卸作业环境相对于物流仓库来说较为复杂，特别是装卸较重较大货物时，需要对室外场地适应性强的装卸机器人来完成装卸工作。

物流仓储搬运/装卸机器人主要采用电动叉车，可在规划好的路线和区域对小型货物进行自主搬运/装卸工作；传统叉车体积大，需放置于大型货车车厢中进行运输，装车携带也十分不方便。传统叉车在野外环境中使用时，由于野外环境的地面不平整，致使其装卸货物困难。工作时，传统叉车由持证驾驶员驾驶，可搬运大中型货物，当搬运装卸危险品时，因驾驶室几乎无防护措施，发生意外时，驾驶员安全得不到保障。

另外，电控系统对各工作过程的控制内容由传统的机械手段转变为电子控制手段，提高了控制精度，扩展了控制内容和控制手段。为了开发出适应市场发展要求的新一代物流装卸机器人产品，传统的装卸叉车产品要与现代电子技术、机器人技术、计算机技术、人工智能技术、通讯技术、多传感器融合技术和网络信息技术等高新技术相互渗透融合，不断提高装备的技术含量。物流装卸机器人电控系统作为装备实现自动化、智能化、高效化和网络化的重要载体，已成为决定装备性能的主要因素，是目前物流装卸机器人的重要研发方向，是目前各物流装备厂商的研发工作重心所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种装卸机器人及其控制系统，使人员安全得以保障，携带方便，可以适应户外多变的环境和地形，且具有装卸机器人的内燃机动力系统控制、驱动与行走速度自适应控制、门架与货叉液压系统控制、作业安全保护、无线遥控与通信等主要控制功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种装卸机器人，包括控制端、驱动装置、履带行走装置、底板和折叠门架平台，所述履带行走装置设置于所述底板的两侧，所述底板的一端设置有所述驱动装置，所述履带行走装置的底盘架上设置有所述折叠门架平台，所述驱动装置为所述履带行走装置的驱动轮和所述折叠门架平台的液压系统提供动力，所述驱动装置能够在所述底板上完成升降运动；所述折叠门架平台包括液压系统、门架和货叉架，所述液压系统与所述底盘架连接，所述货叉架与所述门架滑动连接，所述门架及所述货叉架均能够折叠放置；所述控制端连接所述驱动装置，所述控制端能够控制履带行走装置的移动和折叠门架平台的动作。

可选的，所述驱动装置包括箱体和设置于所述箱体内的柴油发动机、泵机组、柴油箱、液压油箱，所述柴油发动机与所述柴油箱连接，所述柴油发动机与所述泵机组连接，所述泵机组与所述液压油箱连通，所述柴油发动机、泵机组与所述控制端连接。

可选的，所述柴油发动机的转轴上连接一风扇，所述风扇的一侧设置有一散热器，所述散热器为水油散热器，所述散热器中的水箱能够为所述柴油发动机散热，所述散热器中的油箱与所述液压油箱连通并为液压油散热；

所述控制端设置于所述箱体的上表面，所述控制端连接一接收器，所述接收器与一遥控器信号相匹配，所述控制端和所述接收器均与一电池连接，所述接收器与所述电池均设置于所述箱体内，所述箱体上设置有警示灯，所述警示灯与所述控制端连接；

所述箱体上对称设置有两个升降机构，所述升降机构包括升降导轨、立柱和升降油缸，所述升降导轨固定于所述箱体的一侧面上，所述立柱为中空结构且内部容纳有所述升降油缸，所述立柱的侧面设置有与所述升降导轨相匹配的滑槽，所述立柱和所述升降油缸均固定于所述底板上，所述升降油缸的伸缩杆的一端固定在所述升降导轨的顶部；

所述泵机组包括相互连通的柱塞泵和齿轮泵，且所述柱塞泵和所述齿轮泵通过一多路阀分别与所述液压油箱连通，所述柱塞泵为履带行走装置中的驱动轮提供动力；所述齿轮泵为所述折叠门架平台的液压系统提供动力。

可选的，所述履带行走装置包括对称设置的液压马达、驱动轮、承重轮、张紧机构、履带机构和底盘架，所述液压马达与所述柱塞泵连接，所述液压马达与所述驱动轮连接，所述张紧机构设置于所述履带机构的末端，所述底盘架两侧对称连接所述履带机构，所述底盘架与所述底板连接。

可选的，所述液压系统包括提升油缸、转角油缸和平移油缸，所述门架包括滑动连接的外门架和内门架，所述货叉架与所述内门架滑动连接，所述外门架底部与一连接板连接，所述提升油缸的伸缩杆与内门架的顶部连接，所述提升油缸的缸体与所述连接板连接；所述转角油缸对称设置于一滑动小车的底面，所述转角油缸的伸缩杆与所述连接板铰接，所述履带机构的内侧对称设置有一滑轨，所述滑动小车与所述滑轨相匹配；所述平移油缸的缸体固定于所述底盘架上，所述平移油缸的伸缩杆与所述滑动小车连接。

一种装卸机器人的控制系统，包括遥控器便携端和控制端；所述控制端包括安装在装卸机器人上的遥控器机载端、机载电控端、执行端和传感端；

所述遥控器便携端通过有线或者无线方式与所述遥控器机载端通信；所述遥控器机载端与所述机载电控端、所述遥控器机载端与所述执行端、所述机载电控端与所述执行端、所述传感端与所述机载电控端均通过线束方式相连；

其中，

所述遥控器便携端用于根据获取的用户操作指令输出装卸机器人的控制指令信息并编码调制；

所述遥控器机载端用于接收解析所述控制指令信息，并通过相应线束传输至所述机载电控端；

所述传感端用于实时采集装卸机器人的运行状态信息和外部环境视频信息；

所述机载电控端用于根据所述控制指令信息和所述装卸机器人的运行状态信息输出电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制信号，并通过相应线束传输至所述执行端以实现对装卸机器人的控制；

所述机载电控端还用于将所述装卸机器人的运行状态信息和外部环境视频信息上传至所述遥控器便携端以便向用户实时显示所述装卸机器人的运行状态和外部环境；

所述遥控器机载端还用于接收解析所述控制指令信息，产生电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制信号，并通过相应线束传输至所述执行端以实现对装卸机器人的控制。

可选的，所述遥控器便携端包括第一微控制器、第一数据采集模块、第一433MHz射频模块、第一2.4GHz射频模块、第一RS485接口模块、第一显示模块及外围电路；所述第一数据采集模块通过通用输入/输出端口与所述第一微控制器连接，所述第一433MHz射频模块通过串行外设接口与所述第一微控制器连接，所述第一2.4GHz射频模块通过串行外设接口与所述第一微控制器连接，所述第一显示模块通过通用输入/输出端口与所述第一微控制器连接，所述第一RS485接口模块通过串口与所述第一微控制器连接。

可选的，所述遥控器机载端包括第二微控制器、第二433MHz射频模块、第二2.4GHz射频模块、驱动模块、第二RS485接口模块及外围电路；所述第二433MHz射频模块通过串行外设接口与所述第二微控制器连接，所述第二2.4GHz射频模块通过串行外设接口与所述第二微控制器连接，所述第二RS485接口模块通过串口与所述第二微控制器连接，所述第二微控制器通过通用输入/输出端口与所述驱动模块连接；所述驱动模块还与所述执行端连接。

可选的，机载电控端包括第三微控制器、通讯模块、第二数据采集模块、控制输出模块和第二显示模块；所述通讯模块通过串口与所述第三微控制器连接，所述第二数据采集模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接，所述第二显示模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接，所述控制输出模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接。

可选的，所述传感端包括与所述第二数据采集模块分别连接的水温传感器、机油压力传感器、空气阻塞传感器、燃油液位传感器以及视频传感器；

所述执行端包括与所述控制输出模块分别连接的发动机启动继电器、燃油泵电控阀、行走马达电控阀、货叉控制电控阀、门架控制电控阀和底盘升降电控阀。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)遥控方式提升了装卸机器人环境适应性和安全性

以往重型叉车主要以驾驶员乘车驾驶的方式进行作业，本发明提供的遥控装卸机器人打破这一固有传统设计，装配智能电控控制系统，以遥控操作方式实现所有传统叉车的功能，结合传感器反馈的行车信息，实现自动报警与监控，及时规避风险，无需人工驾驶，作业危险品时，可选择远程遥控方式进行装卸，解决了传统叉车作业危险的问题，大大提升装卸机器人的环境适应性和操控安全性。

(2)智能化电磁阀比例控制技术提升机器人控制的水平

机载电控端具有油门比例电磁阀的PWM控制、自动变速控制策略等程序控制模块，遥控器机载端也含有PWM驱动控制程序。本发明提供的电控系统能根据操作员控制指令、机器人工作状态及外部环境信息，智能融合生成对燃油泵、液压马达、门架、货叉等的电控比例阀的PWM驱动控制信号，从而实现发动机功率输出、机器人前进/后退、门架移动、货叉升降、货叉倾斜等的精准控制。

(3)携带方便且适应户外多变的环境和地形

本发明便携式的装卸机器人，可折叠的设计使其收起后体积小，可装在于货车底部，随货车一起运输可随车运输，解决了物流配送环节中，较大货物的搬运困难问题；安装有履带行走装置，载重能力、场地适应性、安全性和运输便捷性，可解决野外环境装卸货物困难的问题；无需人工驾驶，作业危险品时，可选择远程遥控方式进行装卸，解决了传统叉车作业危险的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装卸机器人的结构示意图一；

图2为本发明装卸机器人的结构示意图二；

图3为本发明装卸机器人的结构示意图三；

图4为本发明装卸机器人的结构示意图四；

图5为本发明装卸机器人的结构示意图五；

图6为本发明装卸机器人的结构示意图六；

图7为本发明装卸机器人的结构示意图七；

图8为本发明实施例装卸机器人控制系统的整体结构框图；

图9为本发明实施例遥控器总体组成框架图；

图10为本发明实施例机载电控端的总体硬件结构框图；

图11为本发明实施例机载电控端的控制程序总体框架图。

其中：1-控制器，2-履带行走装置，3-底板，4-折叠门架平台，5-支撑梁，6-货叉架，7-柴油发动机，8-泵机组，9-多路阀，10-水油散热器，11-风扇，12-柴油箱，13-液压油箱，14-连接板，15-电池，16-液压马达，17-驱动轮，18-警示灯，19-张紧机构，20-履带机构，21-底盘架，22-转角油缸，23-箱体，24-平移油缸，25-提升油缸，26-滑动小车，27-滑轨，28-接收器，29-摄像头，30-照明灯，31-外门架，32-内门架，33-链条，34-升降导轨，35-立柱，36-升降油缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图7所示：本实施例提供了一种装卸机器人，包括控制端1、驱动装置、履带行走装置2、底板3和折叠门架平台4，履带行走装置2设置于底板3的两侧，底板3的一端设置有驱动装置，驱动装置能够在底板3上完成升降运动；履带行走装置2的底盘架21上设置有折叠门架平台4，驱动装置为履带行走装置2的驱动轮17和折叠门架平台4的液压系统提供动力。底板3由低合金结构钢切割焊接而成，驱动装置用螺栓固定底板3上且其的表面盖板由碳钢制成，大部分零部件安装在机器人的底板3上。

折叠门架平台4包括液压系统、门架和货叉架6，液压系统与底盘架21连接，货叉架6与门架的底部铰接，门架及货叉架6均能够折叠放置。液压系统包括提升油缸25、转角油缸22和平移油缸24，门架包括滑动连接的外门架31和内门架32，货叉架6与内门架32滑动连接，外门架31底部与一连接板14连接，提升油缸25的伸缩杆与内门架32的顶部连接，提升油缸25的缸体与连接板14连接；转角油缸22对称设置于一滑动小车26的底面，转角油缸22的伸缩杆与连接板14铰接，履带机构20的内侧对称设置有一滑轨27，滑动小车26与滑轨27相匹配；平移油缸24的缸体固定于底盘架21上，平移油缸24的伸缩杆与滑动小车26连接。内门架32顶部对称设置有定滑轮，定滑轮上缠绕有链条33，链条33的一端固定于货叉架6的前挡板上，链条33的另一端固定于一横梁上，横梁连接于外门架上，且横梁上设置有摄像头29和照明灯30，摄像头29和照明灯30与控制端1连接。通过提升油缸25和链条33带动货叉架6向上移动进行装卸货物。其中，提升油缸25可以替换为滚珠丝杠来实现对货叉架6的举升。

本实施例的货叉架6可手动90°翻转折叠和对货物进行升降装卸；门架可0～90°翻转折叠，为双折叠结构，解决了传统叉车货叉架6转角不足的限制，当叉车行驶路面与物体摆放平面成一定角度后仍然可以叉运。叉运物品提升一定高度后，可以通过平移油缸24在底盘架21两侧的滑轨27内向后移动，使整机重心后移，保持机器人整体的配重平衡。由于货叉架6和门架均可90°翻转及折叠，极大程度上降低了机器人的自身高度，占用空间小，便于对其自身的随车运输。本实施例的装卸机器人整体体积小，其内部各零部件安装紧凑，布局合理，折叠后的外形尺寸小于750mm*1350mm*2500mm。

控制端1连接驱动装置，控制端1能够控制履带行走装置2的移动和折叠门架平台4的动作，控制端1设置于驱动装置箱体23的上表面，控制端1连接一接收器28，接收器28与一遥控器信号相匹配，控制端1和接收器28均与一电池连接，接收器28与电池均设置于箱体23内，箱体23上设置有警示灯18，警示灯18与控制端1连接。通过电比例控制多路阀、液压逻辑控制和过载系统保护的集合应用，使用遥控控制和操作装卸机器人运动，无需人工驾驶，尤其作业危险品时，可选择远程遥控方式进行装卸货物，避免对人工的伤害。

驱动装置包括箱体23和设置于箱体23内的柴油发动机7、泵机组8、柴油箱12和液压油箱13，柴油发动机7与柴油箱12连接，柴油发动机7与泵机组8连接，泵机组8与液压油箱13连通，柴油发动机7、泵机组8与控制端1连接。具体的，履带行走装置2包括对称设置的液压马达16、驱动轮17、承重轮、张紧机构19、履带机构20和底盘架21，液压马达16与柱塞泵连接，液压马达16与驱动轮17连接，张紧机构19设置于履带机构20的末端，底盘架21两侧对称连接履带机构20，底盘架21与底板3连接，底盘架21包括若干个支撑梁5和支撑板。驱动轮17与张紧机构19之间绕设有履带，履带机构20上设置有若干个承重轮，承重轮位于驱动轮17与张紧机构19之间。承重轮和履带的设置均遵循本领域常规设置，本实施例中的承重轮每侧各设置有四个。本实施例中的驱动装置可以替换为锂电池组或380V电力由电机来驱动。

其中，柴油发动机7的转轴上连接一风扇11，风扇11的一侧设置有一散热器，散热器为水油散热器10，散热器中的水箱能够为柴油发动机7散热，散热器中的油箱与液压油箱13连通。柴油发动机7安装在底板3上的箱体23内，箱体23外壳上设置有隔热层和散热孔，防止操作人员因触碰到高温的柴油发动机7意外烫伤。柴油发动机7右侧紧贴金属网处装有风扇11，柴油发动机7的冷却水箱及液压油冷却油箱并排安装，使风扇11可同时为发动机的水箱和液压油散热。

箱体23上对称设置有两个升降机构，升降机构包括升降导轨34、立柱35和升降油缸36，升降导轨34固定于箱体23的一侧面上，立柱35为中空结构且内部容纳有升降油缸36，立柱35的侧面设置有与升降导轨34相匹配的滑槽，立柱35和升降油缸36均固定于底板上，升降油缸36的伸缩杆的一端固定在升降导轨34的顶部。

泵机组8包括相互连通的柱塞泵和齿轮泵，且柱塞泵和齿轮泵通过一多路阀9分别与液压油箱13连通，柱塞泵为履带行走装置2中的驱动轮17提供动力；齿轮泵为折叠门架平台4的液压系统提供动力，采用柱塞泵和齿轮泵串联的方式，实现对可折叠的门架工作角度的精准控制。

本实施例的装卸机器人内部各零部件安装紧凑，布局合理，整体体积小，折叠后的外形尺寸小于750mm*1350mm*2500mm，可收藏于货车底部，随车运输方便随时随地使用。应用液压系统，载重较大，其最大装卸载重可达1500kg，最大举升高度为2600mm，履带行走装置2的最大行走速度为9km/h，可跨越300mm深的沟壑，爬倾角为30°斜坡，可在-25℃至60℃的环境温度范围内正常运作，且可连续工作2小时以上，野外作业能力突出，对地形适应能力强，以遥控方式操控机器人，无需人员乘坐驾驶，减少劳动强度。本实施例的装卸机器人在同等尺寸的搬运机器人中，载重量较大，在同等载重量下，体积最小，解决了传统叉车的货叉架6转角不足，门架无法后移，配重大，叉车自身运输占用空间过大、运输成本较高的缺陷。

图8为本发明实施例装卸机器人控制系统的整体结构框图，如图8所示，本实施例提供的装卸机器人控制系统包括遥控器便携端以及安装在装卸机器人上的遥控器机载端、机载电控端、执行端和传感端。

遥控器便携端通过有线或者无线方式与遥控器机载端连接；遥控器机载端与机载电控端、遥控器机载端与执行端、机载电控端与执行端、传感端与机载电控端均通过线束方式相连。

传感端包括与机载电控端的第二数据采集模块分别连接的水温传感器、机油压力传感器、空气阻塞传感器、燃油液位传感器以及视频传感器。

执行端包括与机载电控端的控制输出模块分别连接的发动机启动继电器、燃油泵电控阀、行走马达电控阀、货叉控制电控阀、门架控制电控阀和底盘升降电控阀。

其中，

遥控器便携端用于根据获取的用户操作指令输出装卸机器人的控制指令信息并编码调制。

遥控器机载端用于接收解析控制指令信息，并通过相应线束传输至机载电控端。

传感端用于实时采集装卸机器人的运行状态信息。

机载电控端用于根据控制指令信息和装卸机器人的运行状态信息输出执行控制信号，并通过相应线束传输至执行端以实现对装卸机器人的控制。

机载电控端还用于将所述装卸机器人的运行状态信息和外部环境视频信息上传至所述遥控器便携端以便向用户实时显示所述装卸机器人的运行状态和外部环境。

遥控器机载端还用于接收解析控制指令信息，产生电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制信号，并通过相应线束传输至执行端以实现对装卸机器人的控制。

遥控器

遥控器由便携端与机载端组成，两者之间主要通过射频模块进行无线通信，线缆通信作为备用方式。

遥控器便携端负责采集按键、摇杆等操作指令及状态信息，产生相应的控制指令，并通过无线射频模块/线缆发送至遥控器机载端。遥控器机载端负责接收并解析控制指令信息，并通过相应线束传输至机载电控端以实现对机器人的控制。

遥控器便携端的硬件电路如图9所示，包括第一微控制器(MCU)、第一电源模块、第一数据采集模块、第一433MHz射频模块、第一2.4GHz射频模块、第一RS485接口模块、第一显示模块及其它外围电路等。第一数据采集模块通过通用输入/输出端口(GPIO)与第一微控制器(MCU)连接，第一433MHz射频模块通过串行外设接口(SPI)与第一微控制器(MCU)连接，第一2.4GHz射频模块通过串行外设接口(SPI)与第一微控制器(MCU)连接，第一RS485接口模块通过串口与第一微控制器(MCU)连接，第一显示模块通过通用输入/输出端口(GPIO)与第一微控制器(MCU)连接，第一电源模块将电源调压至各种电压等级并布线到其他相应用电模块的电源输入端口。

遥控器机载端硬件电路如图9所示，包括第二微控制器(MCU)、第二电源模块、第二433MHz射频模块、第二2.4GHz射频模块、驱动模块、第二RS485接口模块及其它外围电路等。第二433MHz射频模块通过串行外设接口(SPI)与第二微控制器(MCU)连接，第二2.4GHz射频模块通过串行外设接口(SPI)与第二微控制器(MCU)连接，第二RS485接口模块通过串口与第二微控制器(MCU)连接，第二电源模块将外部电源(机载12V蓄电池)调压至各种电压等级并布线到其他相应用电模块的电源输入端口，第二微控制器(MCU)通过通用输入/输出端口(GPIO)与驱动模块连接。

遥控器控制软件主要完成以下工作：

(1)系统初始化。包括硬件配置与软件配置。

(2)数据采集程序。通过I/O电路采集按键、摇杆等开关量信号与模拟量信号，实现操作指令及装卸机器人状态信息的采集。

(3)无线通信程序。通过射频通信传输协议，控制装卸机器人动作及获取装卸机器人状态信息、系统运行状态、外部环境状态信息；

(4)串口通信程序。实现遥控器便携端与遥控器机载端线缆方式控制。

(5)驱动控制程序。遥控器机载端根据控制指令产生液压马达、门架、货叉、底盘部分的电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制(PWM)信号输出。

遥控器无线通信过程：遥控器便携端的第一数据采集模块采集到用户操作指令后，通过通用输入/输出端口(GPIO)将用户操作指令信号传输给第一微控制器(MCU)，第一微控制器(MCU)对用户操作指令信号处理后通过串行外设接口(SPI)将控制指令信号传输给第一433MHz射频模块，第一433MHz射频模块对控制指令信号信号编码、调制后通过无线信道传输到遥控器机载端。遥控器机载端的第二433MHz射频模块接收到控制指令信号经解调、解码后通过串行外设接口(SPI)传输给第二微控制器(MCU)，第二微控制器(MCU)再作后续处理。

遥控器有线通信过程：在选用线控方式下，遥控器便携端的第一数据采集模块采集到用户操作指令后，通过通用输入/输出端口(GPIO)将用户操作指令信号传输给第一微控制器(MCU)，第一微控制器(MCU)对用户操作指令信号处理后通过串口将控制指令信号传输给第一RS485接口模块，第一RS485接口模块对控制指令信号编码后通过线缆传输到遥控器机载端。遥控器机载端的第二RS485接口模块接收到来自遥控器便携端的控制指令信号，并经解码后通过串口传输给第二微控制器(MCU)，第二微控制器(MCU)再作后续处理。

机载电控端

机载电控端的硬件组成如图10所示，主要包括第三微控制器、第三电源模块、通讯模块、第二数据采集模块、控制输出模块、第二显示模块等。第二显示模块通过通用输入/输出端口(GPIO)与第三微控制器连接，通讯模块通过串口与第三微控制器连接，第二数据采集模块通过通用输入/输出端口(GPIO)与第三微控制器连接，控制输出模块通过通用输入/输出端口(GPIO)与第三微控制器连接，第三电源模块将电源调压至各种电压等级并布线到其他相应用电模块的电源输入端口，其他外部设备或信号(如12V电源、传感器、按键开关、遥控/线控指令、点火开关、发电机、启动电机等)则通过机载电控端电路板上的接线端子连接。

第三微控制器是机载电控端的核心部分，第三微控制器采用ARM核芯片，负责信号的采集和系统的主要控制任务。第三电源模块负责将12V电源转化为相应电压级别给各模块电路使用。通讯模块实现机载电控端与遥控器机载端的有线通讯。第二数据采集模块实现对内燃机水温、机油压力、燃油液位、环境视频等传感器数据的采集以及接收来至遥控器机载端输入的控制指令信息。控制输出模块根据控制指令信息及装卸机器人的工作状态信息产生相应的执行控制信号，包括发动机启动控制信号、发电机控制信号、启动电机控制信号、油门比例电磁阀控制信号、照明大灯控制信号、警示灯控制信号、扬声器控制信号等。第二显示模块包括彩色液晶显示屏、故障指示灯，具有显示油量、机油、水温、接收到无线信号、照明控制输出、电池告警参数等指示功能。

机载电控端的整个控制程序采用主程序循环扫描，与定时中断服务程序并行的程序框架有效地实现对装卸机器人的控制，满足系统控制和监测的要求。机载电控端的控制程序采用模块化设计，主要由数据采集程序模块、线控通讯程序模块、实时控制程序模块、系统管理模块、界面显示模块以及报警监控模块组成。控制程序总体框架如图11所示。其中实时控制程序模块涵盖控制功能较多，主要包含了发动机启动程序、发电机启动程序以及照明大灯、警示灯、扬声器等的开关量输出控制程序，油门比例电磁阀的PWM控制、自动变速控制策略等。

在对操作人员进行简单培训后便能安全操控遥控装卸机器人，使装卸机器人在超出操作人员视线范围的情况下，依然能实现装卸、搬运等所有功能。操作人员通过遥控器便携端发出的指令，装卸机器人能在400m有效范围内接收并精准实现以下动作：1)整车的前后移动，加速减速；2)内外门架沿导轨作上下和前后移动；3)内外门架0°～90°翻转折叠；4)底盘部分结构升降。机载电控端能够通过遥控通信模块能及时向操作人员反馈机器人动力系统、工作装置、外部环境等行车状态信息，从而起到辅助操控决策的作用，确保机器人作业安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种装卸机器人，其特征在于，包括控制端、驱动装置、履带行走装置、底板和折叠门架平台，所述履带行走装置设置于所述底板的两侧，所述底板的一端设置有所述驱动装置，所述履带行走装置的底盘架上设置有所述折叠门架平台，所述驱动装置为所述履带行走装置的驱动轮和所述折叠门架平台的液压系统提供动力，所述驱动装置能够在所述底板上完成升降运动；所述折叠门架平台包括液压系统、门架和货叉架，所述液压系统与所述底盘架连接，所述货叉架与所述门架滑动连接，所述门架及所述货叉架均能够折叠放置；所述控制端连接所述驱动装置，所述控制端能够控制履带行走装置的移动和折叠门架平台的动作；

其中，所述控制端包括安装在装卸机器人上的遥控器机载端、机载电控端、执行端和传感端；所述遥控器机载端与所述机载电控端、所述遥控器机载端与所述执行端、所述机载电控端与所述执行端、所述传感端与所述机载电控端均通过线束方式相连；所述传感端包括与所述机载电控端的第二数据采集模块分别连接的水温传感器、机油压力传感器、空气阻塞传感器、燃油液位传感器以及视频传感器；所述执行端包括与所述机载电控端的控制输出模块分别连接的发动机启动继电器、燃油泵电控阀、行走马达电控阀、货叉控制电控阀、门架控制电控阀和底盘升降电控阀。

2.根据权利要求1所述的装卸机器人，其特征在于，所述驱动装置包括箱体和设置于所述箱体内的柴油发动机、泵机组、柴油箱、液压油箱，所述柴油发动机与所述柴油箱连接，所述柴油发动机与所述泵机组连接，所述泵机组与所述液压油箱连通，所述柴油发动机、泵机组与所述控制端连接。

3.根据权利要求2所述的装卸机器人，其特征在于，所述柴油发动机的转轴上连接一风扇，所述风扇的一侧设置有一散热器，所述散热器为水油散热器，所述散热器中的水箱能够为所述柴油发动机散热，所述散热器中的油箱与所述液压油箱连通并为液压油散热；

所述控制端设置于所述箱体的上表面，所述控制端连接一接收器，所述接收器与一遥控器信号相匹配，所述控制端和所述接收器均与一电池连接，所述接收器与所述电池均设置于所述箱体内，所述箱体上设置有警示灯，所述警示灯与所述控制端连接；

所述箱体上对称设置有两个升降机构，所述升降机构包括升降导轨、立柱和升降油缸，所述升降导轨固定于所述箱体的一侧面上，所述立柱为中空结构且内部容纳有所述升降油缸，所述立柱的侧面设置有与所述升降导轨相匹配的滑槽，所述立柱和所述升降油缸均固定于所述底板上，所述升降油缸的伸缩杆的一端固定在所述升降导轨的顶部；

所述泵机组包括相互连通的柱塞泵和齿轮泵，且所述柱塞泵和所述齿轮泵通过一多路阀分别与所述液压油箱连通，所述柱塞泵为履带行走装置中的驱动轮提供动力；所述齿轮泵为所述折叠门架平台的液压系统提供动力。

4.根据权利要求3所述的装卸机器人，其特征在于，所述履带行走装置包括对称设置的液压马达、驱动轮、承重轮、张紧机构、履带机构和底盘架，所述液压马达与所述柱塞泵连接，所述液压马达与所述驱动轮连接，所述张紧机构设置于所述履带机构的末端，所述底盘架两侧对称连接所述履带机构，所述底盘架与所述底板连接。

5.根据权利要求2所述的装卸机器人，其特征在于，所述液压系统包括提升油缸、转角油缸和平移油缸，所述门架包括滑动连接的外门架和内门架，所述货叉架与所述内门架滑动连接，所述外门架底部与一连接板连接，所述提升油缸的伸缩杆与内门架的顶部连接，所述提升油缸的缸体与所述连接板连接；所述转角油缸对称设置于一滑动小车的底面，所述转角油缸的伸缩杆与所述连接板铰接，所述履带机构的内侧对称设置有一滑轨，所述滑动小车与所述滑轨相匹配；所述平移油缸的缸体固定于所述底盘架上，所述平移油缸的伸缩杆与所述滑动小车连接。

6.一种装卸机器人的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括遥控器便携端和控制端；所述控制端包括安装在装卸机器人上的遥控器机载端、机载电控端、执行端和传感端；

所述遥控器便携端通过有线或者无线方式与所述遥控器机载端通信；所述遥控器机载端与所述机载电控端、所述遥控器机载端与所述执行端、所述机载电控端与所述执行端、所述传感端与所述机载电控端均通过线束方式相连；

其中，

所述遥控器便携端用于根据获取的用户操作指令输出装卸机器人的控制指令信息并编码调制；

所述遥控器机载端用于接收解析所述控制指令信息，并通过相应线束传输至所述机载电控端；

所述传感端用于实时采集装卸机器人的运行状态信息和外部环境视频信息；所述传感端包括与所述机载电控端的第二数据采集模块分别连接的水温传感器、机油压力传感器、空气阻塞传感器、燃油液位传感器以及视频传感器；

所述机载电控端用于根据所述控制指令信息和所述装卸机器人的运行状态信息输出电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制信号，并通过相应线束传输至所述执行端以实现对装卸机器人的控制；

所述机载电控端还用于将所述装卸机器人的运行状态信息和外部环境视频信息上传至所述遥控器便携端以便向用户实时显示所述装卸机器人的运行状态和外部环境；

所述遥控器机载端还用于接收解析所述控制指令信息，产生电控比例阀的驱动控制脉冲宽度调制信号，并通过相应线束传输至所述执行端以实现对装卸机器人的控制；

所述执行端包括与所述机载电控端的控制输出模块分别连接的发动机启动继电器、燃油泵电控阀、行走马达电控阀、货叉控制电控阀、门架控制电控阀和底盘升降电控阀。

7.根据权利要求6所述的一种装卸机器人的控制系统，其特征在于，所述遥控器便携端包括第一微控制器、第一数据采集模块、第一433MHz射频模块、第一2.4GHz射频模块、第一RS485接口模块、第一显示模块及外围电路；所述第一数据采集模块通过通用输入/输出端口与所述第一微控制器连接，所述第一433MHz射频模块通过串行外设接口与所述第一微控制器连接，所述第一2.4GHz射频模块通过串行外设接口与所述第一微控制器连接，所述第一显示模块通过通用输入/输出端口与所述第一微控制器连接，所述第一RS485接口模块通过串口与所述第一微控制器连接。

8.根据权利要求6所述的一种装卸机器人的控制系统，其特征在于，所述遥控器机载端包括第二微控制器、第二433MHz射频模块、第二2.4GHz射频模块、驱动模块、第二RS485接口模块及外围电路；所述第二433MHz射频模块通过串行外设接口与所述第二微控制器连接，所述第二2.4GHz射频模块通过串行外设接口与所述第二微控制器连接，所述第二RS485接口模块通过串口与所述第二微控制器连接，所述第二微控制器通过通用输入/输出端口与所述驱动模块连接；所述驱动模块还与所述执行端连接。

9.根据权利要求6所述的一种装卸机器人的控制系统，其特征在于，机载电控端包括第三微控制器、通讯模块、第二数据采集模块、控制输出模块和第二显示模块；所述通讯模块通过串口与所述第三微控制器连接，所述第二数据采集模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接，所述第二显示模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接，所述控制输出模块通过通用输入/输出端口与所述第三微控制器连接。

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