CN112482484A - 一种挖掘机远程遥控模拟舱及远程遥控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机远程遥控模拟舱及遥控系统，包括舱体，舱体内模拟挖掘机驾驶室布置驾驶员座椅、操作手柄及控制面板，前挡风玻璃内侧设置显示屏，舱体内设蓄电池柜、电器柜和主机显示器，电器柜中包括通信传输设备，舱外安装天线。挖掘机上安装有固定摄像头和云台摄像头，各个摄像头通过网络通讯将拍摄到的图像发送到模拟舱中并在不同的显示屏上显示，模拟舱中的操作手柄及控制面板连接信号采集模块，将驾驶员的操作转化为控制信号通过网络通讯发到挖掘机的控制器。本发明操作控制方式与挖掘机驾驶室保持一致，与车载驾驶室操作感无缝交互，可以最大限度降低操作人员的工作强度，并在危险恶劣工况下保证操作人员的人身安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于远程遥控挖掘机的装置及系统。
背景技术
随着通信信息技术的成熟、5G网络逐步商用，工程装备的信息化、无人化和智能化发展越来越快，运用场景也越来越贴近实战化，特别是在工况环境恶劣，对人身体健康和生命威胁较大的工作环境，如非爆炸环境下道路抢通及抢险救援等任务时，就会使用无人化的遥控装备，例如遥控挖掘机、灭火机器人等等一些产品。研发无人化遥控装备及远程遥控操作技术，可以提高装备的自动化和智能化水平，避免和减少在危险环境工况下的人员伤亡具有重大意义。
传统的遥控工程装备都是使用手持式的遥控器进行控制，遥控距离短，需要操作人员在可视范围内操作控制，如果在危险环境下长时间作业，存在劳动强度大、不能全天候进行作业、对人身安全还存在一定危险等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对手持遥控器存在的上述问题，提供了一种远程遥控模拟舱。
一种挖掘机远程遥控模拟舱，包括舱体，舱体内模拟挖掘机驾驶室布置驾驶员座椅、操作手柄及控制面板，前挡风玻璃内侧设置显示屏，舱体内设蓄电池柜、电器柜和主机显示器，电器柜中包括通信传输设备，舱外安装天线。
舱体为封闭式，主梁结构和顶部横梁采用异型管拼接成型，外钣金采用薄板冲压及焊接成型，体底部配备4个重型万向轮和4个机械千斤顶。
车门采用密封条密封，外部过线孔采用橡胶圈密封。
显示屏共有五个并连屏固定，驾驶员座椅右前方遥控电器柜，左后侧蓄电池柜，舱外设置发电机。
所述通信传输设备为网络电台，模拟舱通过网络电台、天线和交换机实现与挖掘机的网络通讯，采用1.4GHz频段网络电台传输技术形成独立的局域网，可同时将多路高清视频图传信号和控制数据信号进行双向传输。
一种挖掘机远程遥控系统，包括上述遥控模拟舱及挖掘机,挖掘机上安装有固定摄像头和云台摄像头，各个摄像头通过网络通讯将拍摄到的图像发送到模拟舱中并在不同的显示屏上显示，模拟舱中的操作手柄及控制面板连接信号采集模块，将驾驶员的操作转化为控制信号通过网络通讯发到挖掘机的控制器。
模拟舱中控制系统包含带操作手柄的驾驶座椅、控制面板、控制器CAN转NET模块、工业平板以及电源模块。
操作手柄产生的各种动作信号通过CAN总线发送至CAN转NET模块；控制器采集控制面板上开关、按钮等输出的数字信号以及模拟信号，经过编译后转换为CAN信号，发送给CAN转NET模块；工业平板输出的控制指令信号也发送给CAN转NET模块；CAN转NET模块将各种控制信号转换为以太网信号，转换为局域网数据，局域网数据发送至网络电台通过天线向挖掘机发射无线信号。
挖掘机上安装有5个固定摄像头和一个云台摄像头。模拟舱配置空调。模拟舱的主机显示器上有虚拟仪表实时显示通讯信号强弱大小、挖掘机主机的工作状态参数、报警与故障信息。
本发明的有益效果是：远程遥控拟驾驶舱内的监测仪表、驾驶员座椅、控制手柄及开关按钮全部模拟挖掘机驾驶室内进行布置，操作控制方式与挖掘机驾驶室保持一致，与车载驾驶室操作感无缝交互。操作简便可实现全车功能遥控。同时在模拟舱内还配置有图像显示屏、冷暖空调等，人机工程设计友好，可以最大限度降低操作人员的工作强度，并在危险恶劣工况下保证操作人员的人身安全。同时，通过无线遥控操作技术的研究，提高了挖掘机的智能化和自动化水平。
附图说明
图1为模拟舱的外部结构示意图。
图2是模拟舱的剖视图。
图3是模拟舱使用状态剖视图。
图4是遥控控制系统原理框图。
图5是模拟舱内控制系统原理框图。
具体实施方式
远程遥控操作舱采用封闭式舱体，驾驶员座椅、操作手柄9及控制开关模拟挖掘机驾驶室布置，操作控制方式与挖掘机驾驶室保持一致，操作简便可实现全车功能遥控。遥控舱人机工程设计友好，与车载驾驶室操作感无缝交互。操控舱内配备5个22寸大屏显示器1、大功率冷暖空调、蓄电池8、发电机7及外接电源接口（含线缆），具备多屏图像显示、360度周视全景影像、多角度实时视角监控等功能。同时采用一个虚拟仪表实时显示通讯信号强弱大小、挖掘机主机的工作状态参数、报警与故障信息，驾驶员在操作舱中可实时监控挖掘机作业环境和整机状态参数。
遥控舱体采用封闭式设计，主梁结构和顶部横梁采用异型管拼接成型，造型美观，工艺简便，结构可靠，外钣金采用薄板冲压及焊接成型，车门采用密封条密封可隔绝外部灰尘及雨水，外部过线孔采用橡胶圈密封隔绝雨水，底板采用铝合金底板安装，可减舱体重量，玻璃采用5mm钢化玻璃。舱体底部配备4个重型万向轮6和4件机械千斤顶5，万向轮6可以使舱体多方向移动到准确的位置，当舱体到达位置时，如地面不平整时可旋转调平装置（机械千斤顶5）调平舱体与地面保持平行。遥控舱内部踏板总成和操纵箱座椅总成按挖掘机驾驶室布置，前部配有显示屏支架2，可将5个22寸显示屏1连屏固定，主机显示器3可同步显示主机数据，右前方遥控电器柜4，左后侧蓄电池柜8。
远程遥控舱内的遥控系统基于网络电台搭建通信传输系统，系统设备均安置于远程遥控操作舱内，并与车载传输控制系统共同构建一个集视频图像、控制信号和信息采集的无线交互平台，主要由摄像头、网络电台、POE交换机和车载控制器组成，遥控控制系统原理框图如图4所示，在挖掘机上安装五个固定摄像头和一个云台摄像头，各个摄像头通过网络连接POE交换机，POE交换机和车载控制器连接8口交换机（可选配5g CPE），8口交换机通过网络和模拟舱中的网络电台连接，挖掘机向网络电台传输摄像头拍摄的图像信号并接收网络电台发出的控制信号，模拟舱中安装的网络电台和舱内的8口交换机连接，8口交换机连接微中心和工业平板，微中心配置有显示器并通过解码器连接多个显示屏，将收到的视频图像在显示屏上显示。工业平板的信号采集模块采集控制面板和驾驶座椅的控制信号，经CANET模块（CAN转NET模块）将控制信号通过网络电台发送到挖掘机的车载控制器。远程遥控系统采用1.4GHz频段网络电台传输技术，通过将远端遥控台网络电台传输装置、高增益天线与车载高增益天线、车载网络电台搭建成一个网桥，形成独立的局域网，信道带宽最大可达20M/s，可同时将多路高清视频图传信号和控制数据信号进行双向传输。
舱内控制系统包含带电控手柄的驾驶座椅、控制面板、控制器、CANET模块（CAN转NET模块）、平板显示器（工业平板）以及电源模块等设备。其原理框图如图5所示。操作人员通过操作远程遥控操作舱内驾驶座椅上的电控手柄执行元件，产生的各种动作信号通过CAN总线发送至CAN转NET模块；同时TTC60控制器采集控制面板上开关、按钮等输出的数字信号以及模拟信号，经过编译后转换为CAN信号，发送给CAN转NET模块；工业平板显示器输出的控制指令信号也发送给CAN转NET模块，最终CAN转NET模块将TTC60、工业平板以及驾驶座椅的CAN总线信号转换为以太网信号，从而转换为局域网数据，局域网数据发送至网络电台传输装置，再通过高增益天线向无线遥控挖掘机发射无线信号。从而实现整车启动、停止、行走、回转、作业装置等全部功能的控制。
Claims (9)
1.一种挖掘机远程遥控模拟舱，包括舱体，其特征在于：舱体内模拟挖掘机驾驶室布置驾驶员座椅、操作手柄及控制面板，前挡风玻璃内侧设置显示屏，舱体内设蓄电池柜、电器柜和主机显示器，电器柜中包括通信传输设备，舱外安装天线。
2.根据权利要求1所述的挖掘机远程遥控模拟舱，其特征在于：舱体为封闭式，主梁结构和顶部横梁采用异型管拼接成型，外钣金采用薄板冲压及焊接成型，体底部配备4个重型万向轮和4个机械千斤顶。
3.根据权利要求2所述的挖掘机远程遥控模拟舱，其特征在于：车门采用密封条密封，外部过线孔采用橡胶圈密封。
4.根据权利要求3所述的挖掘机远程遥控模拟舱，其特征在于：显示屏共有五个并连屏固定，驾驶员座椅右前方遥控电器柜，左后侧蓄电池柜，舱外设置发电机
根据权利要求4所述的挖掘机远程遥控模拟舱，其特征在于：模拟舱配置空调。
5.根据权利要求1-5任一项所述的挖掘机远程遥控模拟舱，其特征在于：所述通信传输设备为网络电台，模拟舱通过网络电台、天线和交换机实现与挖掘机的网络通讯，采用1.4GHz频段网络电台传输技术形成独立的局域网，可同时将多路高清视频图传信号和控制数据信号进行双向传输。
6.一种挖掘机远程遥控系统，包括权利要求6所述遥控模拟舱及挖掘机,其特征在于:挖掘机上安装有固定摄像头和云台摄像头，各个摄像头通过网络通讯将拍摄到的图像发送到模拟舱中并在不同的显示屏上显示，模拟舱中的操作手柄及控制面板连接信号采集模块，将驾驶员的操作转化为控制信号通过网络通讯发到挖掘机的控制器。
7.根据权利要求7所述的挖掘机远程遥控系统，其特征在于：模拟舱中控制系统包含带操作手柄的驾驶座椅、控制面板、控制器CAN转NET模块、工业平板以及电源模块。
8.根据权利要求8所述的挖掘机远程遥控系统，其特征在于：操作手柄产生的各种动作信号通过CAN总线发送至CAN转NET模块；控制器采集控制面板上开关、按钮等输出的数字信号以及模拟信号，经过编译后转换为CAN信号，发送给CAN转NET模块；工业平板输出的控制指令信号也发送给CAN转NET模块；CAN转NET模块将各种控制信号转换为以太网信号，转换为局域网数据，局域网数据发送至网络电台通过天线向挖掘机发射无线信号。
9.根据权利要求7所述的挖掘机远程遥控系统，其特征在于：挖掘机上安装有5个固定摄像头和一个云台摄像头，模拟舱的主机显示器上有虚拟仪表实时显示通讯信号强弱大小、挖掘机主机的工作状态参数、报警与故障信息。
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