CN112281972A - 一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机。包括一个用于监控所述挖掘机表面的监控部件，在所述挖掘机的表面设置有用于所述监控部件移动的移动导轨，所述监控部件和所述移动导轨滑动连接，所述监控部件包括第一壳体、第二壳体、柔性壳体，主动轮、从动轮、导向轮、驱动电机和摄像头。本发明能够解决由于矿山井巷、隧道、地下工程等工况环境恶劣，容易造成监控器受损，进而导致局部位置监控失效的问题。

Description

一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机

技术领域

本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机。

背景技术

采掘、装载机械广泛应用于矿山井巷、隧道、地下工程等，对操作人员操作技能要求很高。工作现场噪音大、粉尘大、部分场合存在高温、潮湿、辐射、有害气体，甚至塌方的安全隐患。随着人们对施工质量、工作效率、职业病防护和安全方面要求的提升，需要对以上机械实现自动化和智能化。

与此同时，我国正逐渐进入老年化社会，人口结构的变化对矿山工程等传统行业提出了新的挑战。以煤矿企业为例，全国45岁以上从业人员占职工总数70％以上，招工、招聘技术人员越发困难，影响了企业发展。所以，以智能化机械取代现代工人、提高工程质量和工作效率是社会的需求。

国内目前在生产及研发矿用挖(采)掘式装载机的企业仅局限在挖掘采集、输送的功能上，未涉及无人操作、跟踪感知、虚拟现实、人机交互等方面智能化的应用。国家煤矿安监局于2019年1月制定公布了《煤矿机器人重点研发目录》，重点研发应用掘进、采煤、运输、安控和救援5类、38种煤矿机器人，其中，掘进、装载机器人是首要需要进行技术突破的机械。采掘、装载机械的智能化、机器人化是未来发展方向之一。

智能化、机器人化的挖掘机必然的需要使用监控系统，在挖掘机工作时对挖掘机的实时工况进行监控。由于单一视频和图像捕捉设备的视野范围有限，容易造成监控死角的产生，一定程度上也降低了监控能力。为解决上述问题，专利号为201520035123.9公开的名为一种挖掘机的环绕监控系统的中国专利，包括第一监控器、第二监控器、第三监控器、第四监控器、第五监控器、第六监控器及监控仪。

虽然上述技术方案能够通过监控系统对所设置的监控器进行定点监控，各个监控器分布在挖掘机上特定位置在，具有良好的视野，监控范围广，实用性强的特点。但是在上述技术方案中采用了多个监控器，由于矿山井巷、隧道、地下工程等工况环境恶劣，容易造成监控器受损，受损后的监控器会导致当前位置的监控失效，从而失去良好的视野和监控范围广的特点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机，能够解决由于矿山井巷、隧道、地下工程等工况环境恶劣，容易造成监控器受损，进而导致局部位置监控失效的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构，包括一个用于监控所述挖掘机表面的监控部件，在所述挖掘机的表面设置有用于所述监控部件移动的移动导轨，所述监控部件和所述移动导轨滑动连接，所述移动导轨包括第一段、第二段、第三段、第四段、第五段、第六段、第七段、第八段、第九段、第十段和第十一段，所述第一段的一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第一盲端，所述第一段的另一端连通所述第二段和所述第十一段并形成第一节点，在所述第一节点设置有用于所述监控部件从所述第一段向所述第二段或者从所述第十一段向所述第一段单向移动的第一部件，所述第二段的另一端连通所述第三段和所述第四段并形成第二节点，在所述第二节点设置有用于所述监控部件从所述第二段向所述第三段或者从所述第三段向所述第四段单向移动的第二部件，所述第三段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第二盲端，所述第四段的另一端连通所述第五段和所述第十一段并形成第三节点，在所述第三节点设置有用于所述监控部件从所述第四段向所述第五段或者从所述第五段向所述第十一段单向移动的第三部件，所述第五段的另一端连通所述第六段和所述第十段并形成第四节点，在所述第四节点设置有用于所述监控部件从所述第五段向所述第六段或者从所述第十段向所述第五段单向移动的第四部件，所述第六段的另一端连通所述第七段和所述第八段并形成第五节点，在所述第五节点设置有用于所述监控部件从所述第六段向所述第七段或者从所述第七段向所述第八段单向移动的第五部件，所述第七段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第三盲端，所述第八段的另一端连通所述第九段和所述第十段并形成第六节点，在所述第六节点设置有用于所述监控部件从所述第八段向所述第九段或者从所述第九段向所述第十段单向移动的第六部件，所述第九段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第四盲端，所述监控部件包括第一壳体、第二壳体、柔性壳体，主动轮、从动轮、导向轮、驱动电机和摄像头，所述柔性壳体的一端固定连接所述第一壳体、另一端固定连接所述第二壳体，所述驱动电机固定连接在所述第一壳体的一侧，所述驱动电机的输出轴固定连接所述主动轮，所述主动轮转动连接所述第一壳体，所述从动轮转动连接所述第二壳体，所述摄像头固定连接在所述第二壳体的一侧，所述导向轮转动连接在所述第一壳体以及所述第二壳体的表面，在所述移动导轨朝向所述挖掘机表面的一侧设置有开口，所述摄像头延伸出所述开口，在开口的侧面设置有沿所述移动导轨延伸的边缘，所述导向轮和所述边缘滑动连接。

优选的技术方案，所述第一部件包括第一转轴和用于闭合所述第二段或所述第十一段的第一挡板，所述第一转轴转动连接在所述第二段和所述第十一段连接的侧壁，所述第一挡板和所述第一转轴固定连接，在所述第一转轴设置有第一扭簧。

优选的技术方案，所述第二部件包括第二转轴和用于闭合所述第二段的第二挡板，所述第二转轴转动连接在所述第二段和所述第四段连接的侧壁，所述第二挡板和所述第二转轴固定连接，在所述第二转轴设置有第二扭簧。

优选的技术方案，所述第三部件包括第三转轴和用于闭合所述第四段的第三挡板，所述第三转轴转动连接在所述第四段和所述第十一段连接的侧壁，所述第三挡板和所述第三转轴固定连接，在所述第三转轴设置有第三扭簧。

优选的技术方案，所述第四部件包括第四转轴和用于闭合所述第十段的第四挡板，所述第四转轴转动连接在所述第十段和所述第六段连接的侧壁，所述第四挡板和所述第四转轴转动连接，在所述第四转轴设置有第四扭簧。

优选的技术方案，所述第五部件包括第五转轴和用于闭合所述第六段或者所述第八段的第五挡板，所述第五转轴转动连接在所述第六段和所述第八段连接的侧壁，所述第五挡板和所述第五转轴固定连接，在所述第五转轴设置有第五扭簧。

优选的技术方案，所述第六部件包括第六转轴和用于闭合所述第八段的第六挡板，所述第六转轴转动连接在所述第八段和所述第十段连接的侧壁，所述第六挡板和所述第六转轴固定连接，在所述第六转轴设置有第六扭簧。

优选的技术方案，在所述第一壳体的一端形成有第一弧形面，在所述第一弧形面的底部设置有用于所述驱动电机变向转动的向内凹陷的第一接触开关，在所述第一盲端、所述第二盲端、所述第三盲端和所述第四盲端的底部均设置有和所述第一接触开关配合的突起，所述第一接触开关电连接所述驱动电机。

优选的技术方案，在所述第二壳体的一端形成有第二弧形面，在所述第二弧形面的底部设置有用于所述驱动电机变向转动的向内凹陷的第二接触开关，在所述第一盲端、所述第二盲端、所述第三盲端和所述第四盲端的底部均设置有和所述第二接触开关配合的突起，所述第二接触开关电连接所述驱动电机。

另外，本发明还公开一种挖掘机，包括挖掘机本体，在所述挖掘机本体设置有监控部件和移动导轨，所述监控部件如上述任一技术方案所述，所述移动导轨如上述任一技术方案所述。

本发明公开一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构及挖掘机，具有以下优点：

本发明通过在挖掘机安装的监控部件能够实现对位于矿山井巷、隧道、地下工程等恶劣环境下工作的挖掘机的表面进行远程监控，一方面可以及时发现挖掘机的表面完整或者受损情况，从而判断挖掘机是否能够继续正常工作，另一方面能够保护监控人员和操作人员的人身安全，减少监控人员和操作人员暴露在恶劣环境下导致的伤人事故的发生。

本发明通过在挖掘机的表面安装的移动导轨能够配合监控部件工作以引导监控部件移动或停留在挖掘机表面的不同位置，从而提高监控部件的监控范围，保持监控部件视野的开阔，另外，由于移动导轨的引导作用，仅使用一个监控部件即可完成对挖掘机的监控。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的主视图；

图2是本发明实施例在挖掘机尾部的俯视图；

图3是本发明实施例的移动导轨示意图；

图4是本发明实施例的监控部件的示意图；

图5是本发明实施例的监控部件的弯曲状态示意图；

图6是本发明实施例的第一节点的主视图；

图7是本发明实施例的第二节点的俯视图；

图8是本发明实施例的第三节点的右视图；

图9是本发明实施例的第四节点的右视图；

图10是本发明实施例的第五节点的主视图；

图11是本发明实施例的第六节点的俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。

实施例1

如图1至图11所示，本发明实施例所述一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构，包括一个用于监控所述挖掘机表面的监控部件40，值得注意的是，为了提供更加周全的监控措施，可以另外安装一个备用的监控部件40以在当前监控部件40意外损坏后进行备选。在所述挖掘机的表面设置有用于所述监控部件40移动的移动导轨30，所述监控部件40和所述移动导轨30滑动连接，所述移动导轨30包括第一段1、第二段2、第三段3、第四段4、第五段5、第六段6、第七段7、第八段8、第九段9、第十段10和第十一段11。在正常的巡逻监控过程，监控部件40以第一盲端a为起点，移动轨迹分别经过第一段1、第二段2、第三段3、第二盲端b、第三段3、第四段4、第五段5、第六段6、第七段7、第三盲端c、第七段7、第八段8、第九段9、第四盲端d、第九段9、第十段10、第五段5、第十一段11和第一段1，最后返回第一盲端a。

如图6所述，第一段1的一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第一盲端a，第一盲端a作为监控部件40巡逻监控过程的起点，也是监控部件40完成一个完整的巡逻监控过程的终点，为监控部件40的巡逻监控过程提供移动基点。所述第一段1的另一端连通所述第二段2和所述第十一段11并形成第一节点A，在所述第一节点A设置有用于所述监控部件40从所述第一段1向所述第二段2或者从所述第十一段11向所述第一段1单向移动的第一部件。通过第一节点A和第一部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第一节点A过程引导监控部件40从第一段1向第二段2移动，监控部件40第二次通过第一节点A过程引导监控部件40从第十一段11向第一段1移动。

在本发明实施例中，所述第一部件包括第一转轴A1和用于闭合所述第二段2或所述第十一段11的第一挡板A2，所述第一转轴A1转动连接在所述第二段2和所述第十一段11连接的侧壁，所述第一挡板A2和所述第一转轴A1固定连接，在所述第一转轴A1设置有第一扭簧。通过调节第一扭簧的扭力作用保持第一挡板A2的端部抵接第一段1和第十一段11连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第一段1向第二段2移动，同时不影响导监控部件40从第十一段11向第一段1移动过程顶开第一挡板A2。

如图7所述，所述第二段2的另一端连通所述第三段3和所述第四段4并形成第二节点B，在所述第二节点B设置有用于所述监控部件40从所述第二段2向所述第三段3或者从所述第三段3向所述第四段4单向移动的第二部件，所述第三段3的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第二盲端b，第二盲端b作为监控部件40巡逻监控过程的第一个折返点，为监控部件40的巡逻监控过程提供参考点，方便判断监控部件40的位置。通过第二节点B和第二部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第二节点B过程引导监控部件40从第二段2向第三段3移动，监控部件40第二次通过第二节点B过程引导监控部件40从第三段3向第四段4移动。

在本发明实施例中，所述第二部件包括第二转轴B1和用于闭合所述第二段2的第二挡板B2，所述第二转轴B1转动连接在所述第二段2和所述第四段4连接的侧壁，所述第二挡板B2和所述第二转轴B1固定连接，在所述第二转轴B1设置有第二扭簧。通过调节第二扭簧的扭力作用保持第二挡板B2的端部抵接第二段2和第四段4连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第二段2向第三段3移动过程第二挡板B2转动有限角度(例如转动经过60度)，同时不影响导监控部件40从第三段3顺畅的向第四段4移动。

如图8所述，所述第四段4的另一端连通所述第五段5和所述第十一段11并形成第三节点C，在所述第三节点C设置有用于所述监控部件40从所述第四段4向所述第五段5或者从所述第五段5向所述第十一段11单向移动的第三部件，通过第三节点C和第三部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第三节点C过程引导监控部件40从第四段4向第五段5移动，监控部件40第二次通过第三节点C过程引导监控部件40从第五段5向第十一段11移动。

在本发明实施例中，所述第三部件包括第三转轴C1和用于闭合所述第四段4的第三挡板C2，所述第三转轴C1转动连接在所述第四段4和所述第十一段11连接的侧壁，所述第三挡板C2和所述第三转轴C1固定连接，在所述第三转轴C1设置有第三扭簧。通过调节第三扭簧的扭力作用保持第三挡板C2的端部抵接第四段4和第五段5连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第四段4向第五段5移动过程第三挡板C2转动有限角度(例如转动经过50度)，同时不影响导监控部件40从第五段5向第十一段11顺畅移动。

如图9所述，所述第五段5的另一端连通所述第六段6和所述第十段10并形成第四节点D，在所述第四节点D设置有用于所述监控部件40从所述第五段5向所述第六段6或者从所述第十段10向所述第五段5单向移动的第四部件。通过第四节点D和第四部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第四节点D过程引导监控部件40从第五段5向第六段6移动，监控部件40第二次通过第四节点D过程引导监控部件40从第十段10向第五段5移动。

在本发明实施例中，所述第四部件包括第四转轴D1和用于闭合所述第十段10的第四挡板D2，所述第四转轴D1转动连接在所述第十段10和所述第六段6连接的侧壁，所述第四挡板D2和所述第四转轴D1转动连接，在所述第四转轴D1设置有第四扭簧。通过调节第四扭簧的扭力作用保持第四挡板D2抵接第五段5和第十段10连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第十段10向第五段5移动过程第四挡板D2转动有限角度(例如转动经过55度)，同时不影响导监控部件40从第五段5向第六段6顺畅移动。

如图10所述，所述第六段6的另一端连通所述第七段7和所述第八段8并形成第五节点E，在所述第五节点E设置有用于所述监控部件40从所述第六段6向所述第七段7或者从所述第七段7向所述第八段8单向移动的第五部件，所述第七段7的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第三盲端c，第三盲端c作为监控部件40巡逻监控过程的第二个折返点，为监控部件40的巡逻监控过程提供参考点，方便判断监控部件40的位置。通过第五节点E和第五部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第五节点E过程引导监控部件40从第六段6向第七段7移动，监控部件40第二次通过第五节点E过程引导监控部件40从第七段7向第八段8移动。

在本发明实施例中，所述第五部件包括第五转轴E1和用于闭合所述第六段6或者所述第八段8的第五挡板E2，所述第五转轴E1转动连接在所述第六段6和所述第八段8连接的侧壁，所述第五挡板E2和所述第五转轴E1固定连接，在所述第五转轴E1设置有第五扭簧。通过调节第五扭簧的扭力作用保持第五挡板E2抵接第六段6和第七段7连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第七段7向第八段8移动，同时不影响导监控部件40从第六段6向第七段7移动过程顶开第五挡板E2。

如图11所述，所述第八段8的另一端连通所述第九段9和所述第十段10并形成第六节点F，在所述第六节点F设置有用于所述监控部件40从所述第八段8向所述第九段9或者从所述第九段9向所述第十段10单向移动的第六部件，所述第九段9的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第四盲端d，第四盲端d作为监控部件40巡逻监控过程的最后一个折返点，为监控部件40的巡逻监控过程提供参考点，方便判断监控部件40的位置。通过第六节点F和第六部件的选择和引导作用，在一个完整的巡逻监控过程中，监控部件40第一次通过第六节点F过程引导监控部件40从第八段8向第九段9移动，监控部件40第二次通过第六节点F过程引导监控部件40从第九段9向第十段10移动。

在本发明实施例中，所述第六部件包括第六转轴F1和用于闭合所述第八段8的第六挡板F2，所述第六转轴F1转动连接在所述第八段8和所述第十段10连接的侧壁，所述第六挡板F2和所述第六转轴F1固定连接，在所述第六转轴F1设置有第六扭簧。通过调节第五扭簧的扭力作用保持第六挡板F2的端部抵接第八段8和第九段9连接的侧壁，以便于引导监控部件40从第八段8向第九段9移动移动过程第六挡板F2转动有限角度(例如转动经过65度)，同时不影响导监控部件40从第九段9向第十段10顺畅移动。

如图4所示，所述监控部件40包括第一壳体41、第二壳体42、柔性壳体43，主动轮44、从动轮45、导向轮46、驱动电机47和摄像头48，所述柔性壳体43的一端固定连接所述第一壳体41、另一端固定连接所述第二壳体42，能够以如图5所示的姿态帮助监控部件40平滑通过各个节点。所述驱动电机47固定连接在所述第一壳体41的一侧，所述驱动电机47的输出轴固定连接所述主动轮44，所述主动轮44转动连接所述第一壳体41，所述从动轮45转动连接所述第二壳体42，所述摄像头48固定连接在所述第二壳体42的一侧，所述导向轮46转动连接在所述第一壳体41以及所述第二壳体42的表面，在所述移动导轨30朝向所述挖掘机表面的一侧设置有开口31，所述摄像头48延伸出所述开口31，从而保持面对挖掘机的表面，在开口31的侧面设置有沿所述移动导轨30延伸的边缘32，所述导向轮46和所述边缘32滑动连接。设置的多个导向轮46能够支撑在移动导轨30的内侧壁并转动，且不会和各个转轴干涉，有利于保持主动轮44始终接触移动导轨30的内侧壁，从而持续为监控部件40提供动力。

为了在监控部件40到达各个盲端后能够折返，在所述第一壳体41的一端形成有第一弧形面410，在所述第一弧形面410的底部设置有用于所述驱动电机47变向转动的向内凹陷的第一接触开关49，在所述第一盲端a、所述第二盲端b、所述第三盲端c和所述第四盲端d的底部均设置有和所述第一接触开关49配合的突起50，所述第一接触开关49电连接所述驱动电机47。在所述第二壳体42的一端形成有第二弧形面420，在所述第二弧形面420的底部设置有用于所述驱动电机47变向转动的向内凹陷的第二接触开关，在所述第一盲端a、所述第二盲端b、所述第三盲端c和所述第四盲端d的底部均设置有和所述第二接触开关配合的突起50，所述第二接触开关电连接所述驱动电机47。

容易理解的，监控部件40可以安装有控制芯片和无线传输发射接收器，用于发射图片视频等信号，同时接收监控人员的指令，实现在挖掘机表面的悬停。

实施例2

如图1和图2所示，本发明实施例还公开一种挖掘机，包括挖掘机本体20，在所述挖掘机本体20设置有监控部件40和移动导轨30，所述监控部件40如实施例1所述，所述移动导轨30如实施例1所述。

容易理解的，本发明实施例所公开一种挖掘机基于现有成熟的工业控制设备及软件平台开发，方便维护及升级。各子系统采用工业级别设备，统一硬件及软件接口。可以具有远程遥控、自动采掘、现场无人操作、避障、三维动画仿真、可根据现场环境智能规划作业任务等功能。

具体的，在挖掘机安装有智能控制模块，包括：

车载控制系统。电源引自采装车已有电源，配置变压器为控制器、传感器等提供5V，12V，24V等低压电源；配置智能控制器，控制器参数要求如下：CPU不低于i5，内存不低于8GB，网卡接口2个，提供VGA视频接口，USB接口不少于5个，尺寸控制在200mm*150mm*100mm以内，支持实时任务指令，实时最小周期不高于3ms，抖动延时少于50us，支持无线通讯；配置信号采集卡，采集传感器信号不低于30个；配置天线，支持蓝牙和wifi信号增强；控制柜柜体，配置散热风扇，防溅水；综合布线，考虑电源线，传感器信号线，控制柜内布线。

自动采掘模块。配置自动采掘模式选项，根据设定的采掘参数(包含挖臂摆动宽度、单次采掘深度、采掘速度等信息)自动进行挖臂的动作规划，并实现自动采掘；采装机移动由操作员控制；远程驾驶舱中设置自动采掘按钮。

自主避障模块。配置激光雷达，可实现270°范围、半径20米的二维区域检测和轮廓扫描；根据采装机实际情况进行安装，减小遮挡；根据预设路径进行自动避障(提供障碍物参考模型)。

远程遥控系统。配置远程驾驶舱，包含摇杆、手柄等操作单元的遥控单元；配置数据采集及发送模块；配置工控主机，用于处理信号，存储数据，运行仿真系统，用于上位机软件；配置显示器，鼠标，键盘；配置监视器供操作者观察机载摄像头回传图像。

在挖掘机还安装有环境信息采集模块，包括：

图像采集模块。配置高清摄像头，1080P高清，支持全景视角，水平视角不低于270度，垂直视角不低于90度，支持夜视功能；配置摄像头图像信息传输模块，支持Wifi信号传输；配置摄像头支架，并设计摄像头和安装支架的最优安装位置；远程驾驶舱配置图像接收和图像显示软件，操控员可根据需要调整摄像头视角。

角度或直线传感模块。在挖臂及传送带合适位置，放置角度或直线传感器，对安装位置进行打孔或焊接作业；传感器信号综合布线，车载控制柜预留相应传感器信号线接口；对传感器进行防水，防尘设计；采集数据用于数字孪生系统和设备状态监控。

环境传感模块。采集环境温度、湿度、粉尘浓度、瓦斯浓度数据，对安装位置进行打孔或焊接作业；传感器信号综合布线，车载控制柜预留相应传感器信号线接口；对传感器进行防水，防尘设计；采集数据用于环境状态监控和报警，并在大屏幕中进行显示。

在挖掘机还安装有数据通信模块，包括：

无线路由模块。支持2.4G和5G双频段，传输速度不低于100M每秒；配置高增益天线，具有一定的穿墙能力；支持信号放大功能；配置辅助放大器，放大器数量不低于3个；空旷地带信号传输距离不少于300m；放大器配置相应供电。

在挖掘机还安装有静态和动态稳定性分析模块，能够实现：

三维建模。根据二维工程图纸，进行三维模型绘制。

运动学分析。利用仿真软件，从运动学的角度，在固定履带式装载机越障机理的基础上，分析该采装机对台阶、斜坡、沟道等典型障碍的越障运动机理，分析最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置，为采装机越障时质心位置的控制提供理论依据。

动力学分析。利用动力学仿真软件，建立动力学模型，设置采装机各关节的运动关系，然后在相应部位添加驱动力，以保证模型的可靠运动；对典型障碍如台阶、斜坡、沟道等进行越障运动仿真。

稳定性分析。利用动力学仿真软件对采装机的越障机理与越障能力进行分析，对采装机的越障运动进行仿真，分析其运行的稳定性和最佳越障性能。对摆臂系统收起时的采装机进行稳定性判定，然后对摆臂系统工作时的采装机进行稳定性分析，得出静态稳定性条件和摆臂系统对采装机姿态的影响。

在挖掘机还安装有三维仿真及数据可视化模块，包括：

设备状态可视化显示模块。显示屏尺寸不低于60寸；配置可移动式显示屏支架。

设备状态三维可视化仿真模块。通过数字化软件，对设备整机进行三维仿真建模；根据设备反馈的传感信号，建立数字孪生系统，实时同步模拟设备当前动作。

设备和环境参数显示模块。通过软件界面实时显示设备状态参数和环境参数。

智能分析环境数据及报警模块。配置环境参数阈值，并根据实时环境参数判断是否适合采掘作业，超出阈值时给与报警；配置报警蜂鸣器和报警指示灯，并设计合理安装位置。

智能分析环境数据及应急操作规划。配置环境参数阈值，设计应急操作建议，根据实时环境参数判断是否适合采掘作业，并给与应急作业规划及操作提示。

数据存储模块。在远程操作舱的工程主机内存储设备和环境参数，并提供历史数据查询功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于无人操作挖掘机的远程监控结构，包括一个用于监控所述挖掘机表面的监控部件，其特征在于：在所述挖掘机的表面设置有用于所述监控部件移动的移动导轨，所述监控部件和所述移动导轨滑动连接，所述移动导轨包括第一段、第二段、第三段、第四段、第五段、第六段、第七段、第八段、第九段、第十段和第十一段，

所述第一段的一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第一盲端，所述第一段的另一端连通所述第二段和所述第十一段并形成第一节点，在所述第一节点设置有用于所述监控部件从所述第一段向所述第二段或者从所述第十一段向所述第一段单向移动的第一部件，

所述第二段的另一端连通所述第三段和所述第四段并形成第二节点，在所述第二节点设置有用于所述监控部件从所述第二段向所述第三段或者从所述第三段向所述第四段单向移动的第二部件，所述第三段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第二盲端，

所述第四段的另一端连通所述第五段和所述第十一段并形成第三节点，在所述第三节点设置有用于所述监控部件从所述第四段向所述第五段或者从所述第五段向所述第十一段单向移动的第三部件，

所述第五段的另一端连通所述第六段和所述第十段并形成第四节点，在所述第四节点设置有用于所述监控部件从所述第五段向所述第六段或者从所述第十段向所述第五段单向移动的第四部件，

所述第六段的另一端连通所述第七段和所述第八段并形成第五节点，在所述第五节点设置有用于所述监控部件从所述第六段向所述第七段或者从所述第七段向所述第八段单向移动的第五部件，所述第七段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第三盲端，

所述第八段的另一端连通所述第九段和所述第十段并形成第六节点，在所述第六节点设置有用于所述监控部件从所述第八段向所述第九段或者从所述第九段向所述第十段单向移动的第六部件，所述第九段的另一端和所述挖掘机的表面固定连接并形成第四盲端，

所述监控部件包括第一壳体、第二壳体、柔性壳体，主动轮、从动轮、导向轮、驱动电机和摄像头，所述柔性壳体的一端固定连接所述第一壳体、另一端固定连接所述第二壳体，所述驱动电机固定连接在所述第一壳体的一侧，所述驱动电机的输出轴固定连接所述主动轮，所述主动轮转动连接所述第一壳体，所述从动轮转动连接所述第二壳体，所述摄像头固定连接在所述第二壳体的一侧，所述导向轮转动连接在所述第一壳体以及所述第二壳体的表面，在所述移动导轨朝向所述挖掘机表面的一侧设置有开口，所述摄像头延伸出所述开口，在开口的侧面设置有沿所述移动导轨延伸的边缘，所述导向轮和所述边缘滑动连接。

2.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第一部件包括第一转轴和用于闭合所述第二段或所述第十一段的第一挡板，所述第一转轴转动连接在所述第二段和所述第十一段连接的侧壁，所述第一挡板和所述第一转轴固定连接，在所述第一转轴设置有第一扭簧。

3.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第二部件包括第二转轴和用于闭合所述第二段的第二挡板，所述第二转轴转动连接在所述第二段和所述第四段连接的侧壁，所述第二挡板和所述第二转轴固定连接，在所述第二转轴设置有第二扭簧。

4.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第三部件包括第三转轴和用于闭合所述第四段的第三挡板，所述第三转轴转动连接在所述第四段和所述第十一段连接的侧壁，所述第三挡板和所述第三转轴固定连接，在所述第三转轴设置有第三扭簧。

5.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第四部件包括第四转轴和用于闭合所述第十段的第四挡板，所述第四转轴转动连接在所述第十段和所述第六段连接的侧壁，所述第四挡板和所述第四转轴转动连接，在所述第四转轴设置有第四扭簧。

6.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第五部件包括第五转轴和用于闭合所述第六段或者所述第八段的第五挡板，所述第五转轴转动连接在所述第六段和所述第八段连接的侧壁，所述第五挡板和所述第五转轴固定连接，在所述第五转轴设置有第五扭簧。

7.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：所述第六部件包括第六转轴和用于闭合所述第八段的第六挡板，所述第六转轴转动连接在所述第八段和所述第十段连接的侧壁，所述第六挡板和所述第六转轴固定连接，在所述第六转轴设置有第六扭簧。

8.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：在所述第一壳体的一端形成有第一弧形面，在所述第一弧形面的底部设置有用于所述驱动电机变向转动的向内凹陷的第一接触开关，在所述第一盲端、所述第二盲端、所述第三盲端和所述第四盲端的底部均设置有和所述第一接触开关配合的突起，所述第一接触开关电连接所述驱动电机。

9.根据权利要求1所述的基于无人操作挖掘机的远程监控结构，其特征在于：在所述第二壳体的一端形成有第二弧形面，在所述第二弧形面的底部设置有用于所述驱动电机变向转动的向内凹陷的第二接触开关，在所述第一盲端、所述第二盲端、所述第三盲端和所述第四盲端的底部均设置有和所述第二接触开关配合的突起，所述第二接触开关电连接所述驱动电机。

10.一种挖掘机，包括挖掘机本体，其特征在于：在所述挖掘机本体设置有监控部件和移动导轨，所述监控部件如权利要求1至权利要求9任一所述，所述移动导轨如权利要求1至权利要求9任一所述。

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