CN112695831B - 用于工程机械平行驾驶的远程控制装置、方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工程机械平行驾驶的远程控制装置、方法及设备，可根据操纵手柄的压力大小进入或者退出变焦操作，设置不同的变焦模式和变焦策略，无论是处于卸料、挖掘还是车体回转、动臂等工程操作，可以随时进入变焦操作，而不影响正常的工程操作。本发明中的变焦操作控制装置不需要增加独立的变焦操作装置，极大的减少了操控人员的操控负担，降低了远程操作的复杂程度，本发明方法简单易懂，符合挖掘机先导手柄的操作习惯，利于操纵人员掌握。

Description

用于工程机械平行驾驶的远程控制装置、方法及设备

技术领域

本发明涉及平行驾驶技术领域，特别涉及用于工程机械平行驾驶的远程控制装置、方法及设备。

背景技术

随着平行驾驶技术的发展，对车辆实现远程驾驶操控已经成为可现实，在平行驾驶过程中，远程操控端对车辆端环境的及时感知、查看是非常必要的，可变焦摄像机作为重要的环境感知设备，广泛应用于平行驾驶技术中，远程操控端通过操纵安装于车辆端的可变焦摄像机通过变换焦距，实现对车辆端行驶工作环境的远、近景观察，从而方便远程操控端从整体感知车辆工作环境。

现有的平行驾驶中，是将普通挖掘机的操控装置平移到远程操控室，通过操控装置远程发出动作命令，并将命令信号传输到车辆端执行。远程变焦控制装置一般采用独立的变焦操纵杆进行控制，但是由于挖掘机自身能够实现的技术动作较为复杂，需要多个操控装置相互配合才能完成特定的技术动作，目前的挖掘机操控装置不仅包括左手操纵杆和右手操纵杆，还包括辅助控制脚踏板等操作装置，在挖掘机正常工作时甚至需要手脚并用。因此，如果添加独立的变焦操纵杆，将会进一步将远程操控变得复杂化，不方便操控人员进行操控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于工程机械平行驾驶的远程控制装置、方法及设备，实现远程变焦操作。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于工程机械平行驾驶的远程控制装置，包括操纵杆、壳体、弹性杆座，所述的壳体顶部设置胶套，壳体内部设置触点开关；弹性杆座设置在壳体内，操纵杆伸入壳体内，弹性杆座与操纵杆接触，用于支撑和复位操纵杆；操纵杆底部固定设置按压球，按压球用于按压触点开关；操纵杆上设置压力传感器，其中压力传感器设置在操纵杆与弹性杆座接触的位置；所述的触点开关与压力传感器对应设置，使按压球按压触点开关时，操纵杆能够对对应的压力传感器施加压力。

所述的压力传感器数量与触点开关数量相同，现有的挖掘机先导手柄操作包括四种方向操作:上推、下拉、左推、右推，其中每一个方向对应一个触点开关，因此优选压力传感器数量为4个。

一种应用于工程机械平行驾驶的远程控制方法，包括：

S1:当压力传感器检测到手柄压力达到压力阙值时，处理器控制变焦摄像机进入变焦模式；

两种变焦模式：初始变焦模式和重置变焦模式；

具体地，当两次变焦模式切换时间大于第一时间阙值时，自动进入初始变焦模式；当两次变焦模式切换时间小于第一时间阙值时，自动进入重置变焦模式。

形成两种变焦策略：焦距阙值变焦策略和反向调焦变焦策略；

具体地，初始变焦模式下，采用焦距阙值变焦策略；重置变焦模式下，采用反向调焦策略。

焦距阙值变焦策略具体为：

若当前焦距数值大于第一焦距时，优选的，控制摄像机焦距缩小；

若当前焦距数值小于第二焦距时，优选的，控制摄像机焦距放大；

若当前焦距数值小于第一焦距大于第二焦距时，采用反向调焦策略。

所述的反向调焦变焦策略是指，以最近一次焦距变化为参考，采用相反的焦距变化方法，例如，最近一次的调焦模式为焦距缩小，则反向调焦模式为自动进入焦距放大操作。

S2:当压力传感器检测到手柄压力小于压力阙值时，处理器控制变焦摄像机退出变焦模式；并保持当前焦距。

本发明还提供了一种计算机设备，包括计算机介质、处理器及存储在计算机介质上并可在处理器上运行的计算机程序，该程序在接收到前述远程变焦控制装置所感应到的压力信号后，被处理器执行时能够实现前述应用于工程机械平行驾驶的远程变焦控制方法。

有益效果：本发明中的变焦操作控制装置不需要增加独立的变焦操作装置，相比现有技术极大的减少了操控人员的操控负担，降低了远程操作的复杂程度，同时本发明方法中根据压力感应进入或退出变焦模式，无论是处于卸料、挖掘还是车体回转、动臂等工程操作，可以随时进入变焦操作，而不影响正常的工程操作。本发明方法简单易懂，符合挖掘机先导手柄的操作习惯，利于操纵人员学习掌握。

附图说明

图1为现有技术中挖掘机先导手柄的结构示意图。

图2为本发明中挖掘机远程控制装置结构示意图。

图3为本发明中远程变焦控制方法逻辑示意图。

1-操纵杆、2-壳体、3-弹性杆座、4-胶套、5-触点开关、6-按压球一、7-按压球二、8-压力传感器

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的挖掘机操纵控制装置(又称先导手柄、操纵手柄等)一般的其结构如图所示：包括操纵杆1、壳体2、弹性杆座3，壳体2顶部设置胶套4，壳体2内部设置触点开关5；弹性杆座3设置在壳体2内，操纵杆1伸入壳体2内，其工作原理是，通过手动操纵操纵杆1，使操纵杆1的底部挤压触点开关5闭合，不同的触点开关5所属不同的控制电路，从而使操纵杆1的底部挤压不同触点开关5闭合后，完成不同的功能，如车体回转、卸料、挖掘等工程操作。其中操纵杆1与弹性杆座3接触，弹性杆座3对操纵杆1起到一定的支撑和复位作用，当无外力干扰时，弹性杆座3利用自身弹性使操纵杆1保持竖直状态，在此种情况下，操纵杆1复位，底部挤压不到任何触点开关，不执行任何操作命令。

本发明提供了一种应用于工程机械平行驾驶的远程控制装置，与前述现有技术中的挖掘机控制装置相同的部分此处不做赘述。不同的是，如图2所示，操纵杆1底部固定设置按压球一6，按压球一6用于按压触点开关5；操纵杆1上设置压力传感器8，其中压力传感器8设置在操纵杆1与弹性杆座3接触的位置，所述的触点开关5与压力传感器8对应设置，使按压球一6按压触点开关5时，操纵杆1能够对对应的压力传感器8施加压力。压力传感器8可通过信号传输引线与计算机设备连接；计算机设备与变焦摄像机连接。计算机设备通过内部处理器判断压力传感器信号，实现根据压力传感器信号控制变焦摄像机进行变焦操作。

进一步地，为了使压力传感器8感应更加灵敏，在操纵杆1部分向外凸起形成按压球二7，压力传感器8设置在按压球二7上，或者将压力传感器8嵌入按压球二7表面，使其与弹性杆座3接触，当推动操纵杆1时，操纵杆1向一侧摆动从而向弹性杆座3施加压力，同时，由于弹性杆座3自身的弹性作用，将反作用于操纵杆1，从而使按压球二7上的压力传感器8获得压力数据。

所述的压力传感器8的数量与触点开关5数量相同，现有的挖掘机先导手柄操作包括四种方向操作:上推、下拉、左推、右推，其中每一个方向对应一个触点开关，因此，优选的，在本方法中压力传感器数量为4个。

同现有技术相比，按压球一6的设置能够增加操纵杆1与触点开关5的接触面积。

本发明还提供了一种应用前述远程控制装置进行远程控制方法，包括：

S1:当压力传感器检测到手柄压力达到压力阙值时，处理器控制变焦摄像机进入变焦模式。

本发明方法提供两种变焦模式：初始变焦模式和重置变焦模式；

具体地，当两次变焦模式切换时间大于第一时间阙值时，自动进入初始变焦模式；当两次变焦模式切换时间小于第一时间阙值时，自动进入重置变焦模式。

本发明方法形成两种变焦策略：焦距阙值变焦策略和反向调焦变焦策略；不同的变焦模式下对应不同的变焦策略。

具体地，初始变焦模式下，采用焦距阙值变焦策略；重置变焦模式下，采用反向调焦策略。

所述的焦距阙值变焦策略具体为：

若当前焦距数值(变焦前)大于第一焦距，进入焦距缩小操作，摄像机焦距逐渐减小：

若当前焦距数值小于第二焦距时，进入焦距放大操作，摄像机焦距逐渐增加；

若当前焦距数值小于第一焦距大于第二焦距时，采用反向调焦策略。

所述的反向调焦变焦策略是指，以最近一次焦距变化为参考，采用相反的焦距变化方法，例如，最近一次的调焦形式为控制焦距缩小，则反向调焦模式为自动进入控制焦距放大的形式。

S2:当压力传感器检测到手柄压力小于压力阙值时，处理器控制变焦摄像机退出变焦模式；并保持当前焦距。

以下将详细阐述上述变焦控制方法。在工作过程中，推动操纵杆，操纵装置中的压力传感器进行压力感应，当压力传感器检测到手柄压力达到压力阙值时，连接的计算机设备中的处理器控制变焦摄像机进入焦距切换模式；处理器根据系统最近一次进入变焦模式(任意变焦模式即可，此处不限定是初始变焦模式或者重置变焦模式)的时间与当前时间的时间差，确定本次焦距切换模式，当与最近一次进行变焦模式的时间差大于第一时间阙值时，自动进入初始变焦模式；当与最近一次进行变焦模式的时间差小于第一时间阙值时自动进入重置变焦模式。在本方法中，根据时间阙值确定进入不同的变焦模式，这是由于不同的变焦模式对应不同的变焦策略，当两次变焦操作的时间差很小时，说明上一次的变焦策略不符合本次变焦要求。时间差值的确定可以以上一次变焦操作的结束时间与本次变焦操作开始的时间为两个取值，计算两个取值的差值后与第一时间阙值进行比较。

在本方法中，进入初始变焦模式后进一步根据焦距阙值变焦策略确定本次焦距的变化，以当前焦距数值为基准，确定将焦距调节变大或者变小。具体策略为：

若当前焦距数值大于第一焦距，并且操控员按压操纵杆的力度持续保持，使压力传感器检测到手柄压力持续大于压力阙值时，默认进行焦距缩小，在压力传感器检测到手柄压力大于压力阙值且持续时，焦距逐渐缩小，直到最小焦距，若在焦距减小的过程中，操纵者降低操纵杆控制力度，压力传感器检测到手柄压力小于压力阙值，则自动退出变焦模式，焦距锁定在当前焦距值不变；

若当前焦距数值小于第二焦距时，此时若压力传感器检测到手柄压力仍大于压力阙值时，默认进入焦距放大，在压力传感器检测到手柄压力大于压力阙值且持续时，焦距逐渐放大，直到最大焦距，若在焦距放大的过程中，操纵者降低操纵杆控制力度，压力传感器检测到手柄压力小于压力阙值，则自动退出变焦模式，焦距锁定在当前焦距值不变；

当焦距数值小于第一焦距大于第二焦距时，在该焦距范围内，能够满足一般情况下的环境观察，若在该焦距下仍然进入焦距切换模式，在大多数情况下，说明操纵者需要进行特殊情况的观察，并且前一次的焦距变化(放大或者缩小)不能满足本次观察需要，此时若压力传感器检测到手柄压力仍大于压力阙值时，系统根据自动记忆，默认采用反向调焦策略进行焦距调节。

若初始变焦模式默认对应的变焦策略不能满足操作者的变焦需求，操作者可减小手柄操纵压力，使手柄压力小于压力阙值退出变焦模式并快速的在一定的时间阙值(第一时间阙值)内再次对手柄施加压力，使手柄压力达到压力阙值，此时由于当两次变焦模式的切换时间差值小于第一时间阙值，系统自动进入重置变焦模式，那么系统根据自动记忆，在压力传感器检测到手柄压力仍大于压力阙值时，将以上一次焦距变化为参考，采用相反的焦距变化模式进行变焦，以此满足操纵者的需求。

实施例一：

假设第一时间阙值为3s,第一焦距为f₁,第二焦距为f₂,压力阙值为N,第一次变焦操作(最近一次变焦操作)为T₁时刻，且第一次变焦操作为放大焦距，当前压力传感器数值为N₁，当前焦距为f₃，

若N₁<N,系统无法进入变焦模式。

若N₁>N,系统进入变焦模式，记为第二次变焦操作，第二次变焦操作为T₂时刻：在第二次变焦操作中：

若(T₂-T₁)>3，自动进入初始变焦模式，在初始变焦模式下，若f₃>f₁，则自动默认进入焦距缩小操作，摄像机焦距逐渐变小；若f₃<f₂，则默认进入焦距放大操作，摄像机焦距逐渐变大；若f₂<f₃<f₁，由于第一次(前一次)变焦操作为放大焦距，则采用反向调焦策略进行焦距调节应为默认进入焦距缩小操作，摄像机焦距逐渐缩小。

若(T₂-T₁)<3，自动进入重置变焦模式，由于第一次(前一次)变焦操作为放大焦距，则采用反向调焦策略进行焦距调节，应为默认进入焦距缩小操作，摄像机焦距逐渐缩小。

本发明方法中，无论当前车辆执行哪种工程命令，一旦监测到压力传感器数值达到阙值，在正常执行工程命令的同时，即可随时进入变焦模式，方便操纵人员在操作控制过程中随时观察现场情况。本方法不再设置独立的变焦操作装置，减少了远程操作装置数量，降低了远程操作的复杂程度。

本发明还提供了一种计算机设备，包括计算机介质、处理器及存储在计算机介质上并可在处理器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述应用于工程机械平行驾驶的远程变焦控制方法。

计算机介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书实施例各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

上述实施例阐明的系统、方法、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为车载计算机处理器。

以上所述仅是本说明书实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本说明书实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本说明书实施例的保护范围。

Claims (6)

1.用于工程机械平行驾驶的远程控制方法，基于远程控制装置实现，所述的远程控制装置包括操纵杆(1)、壳体(2)、弹性杆座(3)，所述的壳体(2)顶部设置胶套(4)，壳体(2)内部设置触点开关(5)；弹性杆座(3)设置在壳体(2)内，操纵杆(1)伸入壳体(2)内，弹性杆座(3)与操纵杆(1)接触，用于支撑和复位操纵杆(1)；操纵杆(1)底部固定设置按压球一(6)，按压球一(6)用于按压触点开关(5)；所述的操纵杆(1)上设置压力传感器(8)，其中压力传感器(8)设置在操纵杆(1)与弹性杆座(3)接触的位置，所述的触点开关(5)与压力传感器(8)对应设置，使按压球一(6)按压触点开关(5)时，操纵杆(1)能够对对应的压力传感器(8)施加压力；压力传感器(8)通过信号传输引线连接计算机设备；计算机设备与变焦摄像机连接；计算机设备通过内部处理器判断压力传感器信号，实现根据压力传感器信号控制变焦摄像机进行变焦操作；其特征是，所述的控制方法包括如下步骤：

S1:当压力传感器检测到手柄压力达到压力阙值时，处理器根据与前一次进行变焦模式切换的时间差控制变焦摄像机进入相应的变焦模式，执行相应的变焦策略；

S2:当压力传感器检测到手柄压力小于压力阙值时，处理器控制变焦摄像机退出变焦模式，并保持当前焦距。

2.根据权利要求1所述的远程控制方法，其特征是，所述的变焦模式包括初始变焦模式和重置变焦模式；当两次变焦模式切换时间大于第一时间阙值时，自动进入初始变焦模式；当两次变焦模式切换时间小于第一时间阙值时，自动进入重置变焦模式。

3.根据权利要求1所述的远程控制方法，其特征是，所述的变焦策略包括焦距阙值变焦策略和反向调焦变焦策略；初始变焦模式下，采用焦距阙值变焦策略；重置变焦模式下，采用反向调焦策略。

4.根据权利要求3所述的远程控制方法，其特征是，所述的焦距阙值变焦策略具体为：

若当前焦距数值大于第一焦距时，控制焦距缩小：

若当前焦距数值小于第二焦距时，控制焦距放大：

若当前焦距数值小于第一焦距大于第二焦距时，采用反向调焦策略。

5.根据权利要求3所述的远程控制方法，其特征是，所述的反向调焦变焦策略是以最近一次焦距变化为参考，采用相反的焦距变化方法。

6.一种计算机设备，包括计算机介质、处理器及存储在计算机介质上并可在处理器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述权利要求1-5任一项所述的方法。

Images