CN114180460A - 一种吊具防撞保护方法、控制器、系统及岸桥 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及工程机械领域，具体涉及一种吊具防撞保护方法、控制器、系统及岸桥。本申请提供的这种吊具防撞保护方法，包括获取吊具的运行状态信息；获取吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息；当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于提示或控制吊具躲避障碍物。通过对吊具的运行移动轨迹进行预测，及时调整吊具的移动参数，从而对吊具起到防撞保护的作用，当吊具不存在与障碍物相撞的风险时，也减少了将吊具与障碍物之间的安全距离保留过大的问题，从而保证了吊具作业的效率。
Description
技术领域
本申请涉及工程机械领域，具体涉及一种吊具防撞保护方法、控制器、系统及岸桥。
背景技术
岸边集装箱起重机(简称岸桥或吊桥)是专门用于集装箱码头对集装箱船进行装卸作业的专业设备，一般安装在港口码头岸边。在岸桥作业场所，由于时间紧任务重，在吊具移动及工作过程中，很容易在操作中发生失误，造成吊具与集装箱或船体等障碍物碰撞或集装箱在被吊具搬运时发生的与周围物体碰撞的情况。不仅会造成财产损失，也影响人身安全，因此吊具的防撞保护显得尤为重要。
目前，吊具防撞保护一般基于简化的运动学模型进行建模，假设小车和吊具相对静止，在此基础上设定安全裕量实现减速；为了保证安全，通常需要设定较大的安全裕量，这就对小车速度进行了限制，影响了操作的效率；反之，裕量较小，则容易发生碰撞，造成安全事故。因此，如何在保证吊具作业安全的前提下提高工作效率是目前亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种吊具防撞保护方法、控制器、系统及岸桥，解决或改善了现有技术中在吊具的防撞保护过程中，无法在保证吊具作业安全的前提下提高工作效率的技术问题。
根据本申请的第一个方面，本申请提供了一种吊具防撞保护方法，这种吊具防撞保护方法包括：获取吊具的运行状态信息；根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据所述吊具的所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息，生成提示信息，所述提示信息用于提示所述吊具是否会与所述障碍物相撞；当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物。
在一实施例中，所述获取吊具的运行状态信息，包括：获取小车的第一位置信息以及第一速度信息；根据所述第一位置信息以及所述第一速度信息，生成所述小车的第一驱动信息；获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息；根据所述第二位置信息以及所述第二速度信息，生成所述起升装置的第二驱动信息；以及获取所述吊具的初始位置信息；其中，所述吊具的运行状态信息包括所述第一驱动信息、第二驱动信息以及所述吊具的初始位置信息。
在一实施例中，所述获取吊具的运行状态信息，包括：当所述吊具吊有负载时，获取所述负载的尺寸信息、小车的第三位置信息以及第三速度信息；根据所述第三位置信息以及所述第三速度信息，生成所述小车的第三驱动信息；获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息；根据所述第二位置信息以及所述第二速度信息，生成所述起升装置的第二驱动信息；以及获取所述吊具的初始位置信息以及所述负载的初始位置信息；其中，所述吊具的运行状态信息包括所述第三驱动信息、第二驱动信息、所述吊具的初始位置信息以及所述负载的初始位置信息。
在一实施例中，所述根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹，包括：构建计算模型；将所述吊具的运行状态信息传输至所述计算模型；获取所述计算模型的计算结果，所述计算结果包括所述小车的停车位置以及所述吊具的极限位置信息；根据所述吊具的初始位置信息以及所述吊具的极限位置信息，获取所述吊具的预测运行轨迹。
在一实施例中，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，包括：当所述预测运行轨迹与所述障碍物的位置发生干涉、所述吊具在竖直方向上的运行时间满足使得所述吊具躲避所述障碍物时，生成起升指令，所述起升指令用于控制或提示所述吊具起升。
在一实施例中，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，包括：当所述预测运行轨迹与所述障碍物的位置发生干涉、所述吊具在竖直方向上的运行时间不满足使得所述吊具躲避所述障碍物时，生成起升指令以及减速指令，所述起升指令用于控制所述吊具起升，所述减速指令用于控制所述吊具在水平方向上减速；其中，所述水平方向垂直于所述竖直方向。
在一实施例中，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，还包括：获取所述吊具在所述水平方向上的速度上限；当所述吊具在水平方向上的当前速度大于所述速度上限时，生成校正指令，所述校正指令用于校正所述当前速度至小于或等于所述速度上限。
在一实施例中，在所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物之后，所述吊具防撞保护方法还包括：将所述控制指令传输至扬声装置，使得所述扬声装置将所述控制指令转化为语音提示。
在一实施例中，在所述根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹之后，所述吊具防撞保护方法还包括：将所述预测运行轨迹传输至显示装置，使得所述显示装置对所述预测运行轨迹进行显示。
根据本申请的第二个方面，本申请提供了一种吊具防撞保护控制器，这种吊具防撞保护控制器包括：信息获取模块，用于获取吊具的运行状态信息以及障碍物的位置信息；预测运行轨迹生成模块，用于生成所述吊具的预测运行轨迹；提示信息生成模块，用于生成所述提示信息；控制指令生成模块，用于生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物。
根据本申请的第三个方面，本申请提供了一种吊具防撞保护系统，这种吊具防撞保护系统包括：吊具检测装置，所述吊具检测装置用于检测吊具的位置信息以及吊具的运行状态；船型扫描装置，所述船型扫描装置用于扫描障碍物；上述实施例中所述的吊具防撞保护控制器，所述吊具防撞保护控制器与所述吊具检测装置以及所述船型扫描装置通讯连接。
在一实施例中，这种吊具防撞保护系统还包括：显示装置，所述显示装置与所述吊具防撞保护控制器通讯连接；扬声装置，所述扬声装置与所述吊具防撞保护控制器通讯连接。
根据本申请的第四个方面，本申请提供了一种岸桥，这种岸桥包括：吊具；上述实施例中所述的吊具防撞保护系统。
本申请提供的这种吊具防撞保护方法，包括获取吊具的运行状态信息；根据吊具的运行状态信息，获取吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息，提示信息用于提示吊具是否会与障碍物相撞；当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于提示或控制吊具躲避障碍物。利用吊具的运行状态信息，获取到吊具的终点极限位置，同时借助吊具的起始位置，对吊具的运行移动轨迹进行预测，并判断该预测运行轨迹是否会与障碍物产生干涉，当吊具存在与障碍物相撞的风险时，及时调整吊具的移动参数，从而对吊具起到防撞保护的作用，同时当吊具不存在与障碍物相撞的可能性时，也减少了将吊具与障碍物之间的安全距离保留过大的问题，从而保证了吊具作业的效率。
附图说明
图1所示为本申请一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。
图2所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具运行状态方法的流程示意图。
图3所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具运行状态方法的流程示意图。
图4所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具预测运行轨迹方法的流程示意图。
图5所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。
图6所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。
图7所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。
图8所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。
图9所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护控制器的结构示意图。
图10所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护系统的结构示意图。
图11所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1所示为本申请一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。如图1所示，这种吊具防撞保护方法具体包括如下步骤：
步骤100：获取吊具的运行状态信息。
吊具是指起重机械中吊取重物的装置。吊具的运行状态即吊具当前于水平方向以及竖直方向的运行状态以及运行参数，包括吊具的位置信息、沿水平方向移动的速度信息以及沿竖直方向移动的速度信息等。获取吊具的上述信息是进行后续防撞保护的必要条件，上述信息的准确获取使得系统可以根据吊具自身的运行参数更加准确地判断吊具是否存在与障碍物相撞的风险，以及更加合理地规避风险，保障作业安全。
步骤200：根据吊具的运行状态信息，获取吊具的预测运行轨迹。
吊具的预测运行轨迹为系统通过对吊具运行状态的分析，同时根据吊具的起始位置以及终点极限位置，预测的吊具移动轨迹。通过对吊具运行轨迹的预测，可以得知吊具的移动路线，进而结合障碍物的位置信息准确地判断是否存在吊具与障碍物相撞的可能。
步骤300：获取障碍物的位置信息。
障碍物指的是吊具在作业移动过程中，可能会碰撞到的物体，包括码头船舶的船体、位于船体上的其他集装箱以及吊具周围的物体等。在步骤200获取到吊具的预测运行轨迹后，结合障碍物的位置信息，即可判断吊具在移动过程中是否会与障碍物发生碰撞，进而对吊具进行防撞保护。
步骤400：根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息，提示信息用于提示吊具是否会与障碍物相撞。
提示信息为系统对吊具是否会与障碍相撞进行判断后，根据判断结果生成的信息，用于提示操作者目前是否存在相撞风险。利用吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，系统能够判断吊具以当前运行状态继续运行直至运行结束的移动过程中，是否会与障碍物发生干涉，一旦有发生干涉的可能性，则吊具存在与障碍物相撞的风险。通过上述过程，可以较为准确地预测出相撞风险，从而及时调整吊具的运行状态，降低两者相撞的概率。同时，当吊具的预测运行轨迹与障碍物的位置没有产生干涉，则说明此时吊具与障碍物间的安全距离合理，无需进一步增长距离或降低吊具的移动速度，保障作业的效率。
步骤500：当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于提示或控制吊具躲避障碍物。
当系统判断出吊具的预测运行轨迹与障碍物的位置存在干涉的可能时，系统可以根据吊具与障碍物的距离以及吊具的运行速度等参数进行分析计算，从而得到吊具在不同方向上的控制装置此时应如何调整才能避免相撞，最后系统再根据计算结果，对应生成控制指令，该指令用于控制吊具的控制装置，或提示控制吊具的操作者，改变吊具当前的移动参数，进而对吊具起到防撞保护的作用。
本申请提供的这种吊具防撞保护方法，包括获取吊具的运行状态信息；根据吊具的运行状态信息，获取吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息，提示信息用于提示吊具是否会与障碍物相撞；当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于提示或控制吊具躲避障碍物。利用吊具的运行状态信息，获取到吊具的终点极限位置，同时借助吊具的起始位置，对吊具的运行移动轨迹进行预测，并判断该预测运行轨迹是否会与障碍物产生干涉，当吊具存在与障碍物相撞的风险时，及时调整吊具的移动参数，从而对吊具起到防撞保护的作用，同时当吊具不存在与障碍物相撞的可能性时，也减少了将吊具与障碍物之间的安全距离保留过大的问题，从而保证了吊具作业的效率。
在一种可能的实现方式中，图2所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具运行状态方法的流程示意图。如图2所示，在这种吊具防撞保护方法的步骤100中，不难理解，吊具的控制装置通常包括控制吊具沿水平方向移动的小车以及控制吊具沿竖直方向移动的起升装置，因此吊具的运行状态信息包括第一驱动信息、第二驱动信息以及吊具的初始位置信息。其中，第一驱动信息指小车的驱动信息，第二驱动信息指起升装置的驱动信息。除此之外，还应考虑吊具上是否吊有负载，当吊具为空载状态时，步骤100进一步可以包括如下步骤：
步骤110：获取小车的第一位置信息以及第一速度信息。
小车即岸桥的小车机构，是吊具实现集装箱装船或卸船的主要运动机构，是岸桥最重要的传动机构之一，通常用于控制吊具在水平方向上的移动。小车的第一位置信息即指小车的初始位置信息，即小车的初始位置；小车的第一速度信息是指小车在减速过程中的初始速度，也是最大速度，小车将于此速度进行逐步减速，直至吊具通过障碍物所在位置为止。获取到小车的位置信息以及速度信息后，可以利用上述信息对吊具在水平方向的移动路径进行计算，从而在后续步骤得到吊具的预测运行轨迹。
步骤120：根据第一位置信息以及第一速度信息，生成小车的第一驱动信息。
小车的初始位置信息和小车的初始速度信息构成了小车的第一驱动信息，这是吊具的运行状态信息的一部分，也是后续进行吊具运行轨迹预测的重要参数。
步骤130：获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息。
起升装置也是吊具实现集装箱装船或卸船的主要运动机构，通常用于控制吊具在竖直方向上的移动。第二位置信息即为起升装置的初始位置信息，为区别于小车的初始位置信息，命名为第二位置信息，指的一提的是，此处起升装置的位置信息，指的是吊具在竖直方向上的高度信息；同理，第二速度信息指的是起升装置的初始速度信息，即起升装置将于此速度初始值进行减速，直至吊具通过障碍物所在位置为止。获取起升装置的初始位置信息以及初始速度信息，则可以利用上述信息对吊具于竖直方向上的移动路径进行预测，进而在后续步骤中结合吊具于竖直方向上的移动路径，预测出吊具的运行轨迹。
步骤140：根据第二位置信息以及第二速度信息，生成起升装置的第二驱动信息。
起升装置的初始位置信息和起升装置的初始速度信息构成了起升装置的第二驱动信息，这是吊具的运行状态信息的一部分，也是后续进行吊具运行轨迹预测的重要参数。
步骤150：获取吊具的初始位置信息。
吊具的初始位置信息也是吊具预测运行轨迹的起点位置，因此需要对此位置进行获取，进而结合吊具的重点极限位置预测吊具的运动轨迹。
在另一种可能的实现方式中，图3所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具运行状态方法的流程示意图。如图3所示，当吊具上吊有负载时，吊具的运行状态信息包括第三驱动信息、第二驱动信息、吊具的初始位置信息以及负载的初始位置信息。步骤100可以包括如下步骤：
步骤111：获取负载尺寸信息、小车的第三位置信息以及第三速度信息。
负载即指吊具吊取的货物，包括不同尺寸的集装箱，如20尺集装箱、40尺集装箱以及45尺集装箱等。当吊具上吊有集装箱时，增大了吊具安全通过障碍物所在处的难度，为保障作业安全，吊具经过障碍物的减速过程相较于吊具空载情况需要提前进行，即增大吊具与障碍物间的安全距离。此时，系统仍然需要获取小车的位置信息以及速度信息，此处称为第三位置信息和第三速度信息。同时，还需获取吊具所吊集装箱的实际尺寸信息，系统根据集装箱的尺寸以及小车的第三位置信息，计算当前距离所需的第三速度信息，并使得小车以此状态开始减速通过障碍物，提高吊具作业的安全性。
步骤121：根据第三位置信息以及第三速度信息，生成小车的第三驱动信息。
同理，小车此种场景下的初始位置信息和初始速度信息构成了小车的第三驱动信息，这是吊具的运行状态信息的一部分，也是后续进行吊具运行轨迹预测的重要参数。
步骤131：获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息。
对于起升装置而言，吊具吊有集装箱后，相当于障碍物的高度有所提升，但由于起升装置驱动器的驱动能力已经达到极限，因此依然需要利用安全距离的增大以增加起升时长，进而降低吊具及集装箱与障碍物相撞的几率。因此，此处起升装置的位置信息和速度信息与吊具空载状态时一致，同为第二位置信息以及第二速度信息。
步骤141：根据第二位置信息以及第二速度信息，生成起升装置的第二驱动信息。
同理空载状态，起升装置的初始位置信息和起升装置的初始速度信息构成了起升装置的第二驱动信息，这是吊具的运行状态信息的一部分，也是后续进行吊具运行轨迹预测的重要参数。
步骤151：获取吊具的初始位置信息以及负载的初始位置信息。
吊具吊有集装箱时，应同时获取吊具的初始位置信息以及负载，即集装箱，的初始位置信息。
具体的，图4所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法中获取吊具预测运行轨迹方法的流程示意图。如图4所示，这种吊具防撞保护方法的步骤200还可以包括如下步骤：
步骤210：构建计算模型。
计算模型为系统中能够对小车以及起升装置的运行参数，即驱动信息，进行计算的模型，具体包括物理模型和驱动器响应模型。其中，物理模型是针对于吊具的移动参数对吊具的运行轨迹进行计算的模型，而驱动器响应模型则是针对于驱动器的输出功率进行计算的模型，该驱动器包括小车的驱动器以及起升装置的驱动器。构建计算模型后，即可利用计算模型计算出吊具的即时运行轨迹，以及当吊具的移动参数需要调整时，驱动器应如何实现正确响应。
步骤220：将吊具的运行状态信息传输至计算模型。
将上述吊具的运行状态信息传输至计算模型后，可以使得计算模型对上述参数进行计算，进而得到吊具的预测运行轨迹。
步骤230：获取计算模型的计算结果。
计算结果包括小车的停车位置以及吊具的极限位置信息。计算模块可以计算出小车的停车位置以及小车停车时吊具的极限位置，此极限位置由小车的停车位置以及吊具的摆幅共同决定。
步骤240：根据吊具的初始位置信息以及吊具的极限位置信息，获取吊具的预测运行轨迹。
结合吊具的初始位置以及小车停车时吊具的极限位置，可以得到吊具的预测运行轨迹、小车的运行轨迹以及起升装置的运行轨迹。利用上述预测运行轨迹，系统可以对吊具的减速过程是否会与障碍物相撞作出准确判断。
进一步的，图5所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。如图5所示，在步骤400后，此吊具防撞保护方法还可以包括下列步骤：
步骤410：将预测运行轨迹传输至显示装置，使得显示装置对预测运行轨迹进行显示。
显示装置可以为岸桥操作系统中用于进行参数、配置等显示的装置，如显示器、显示屏等。在系统生成了吊具的预测运行轨迹后，可以将该轨迹传输至显示装置进行显示，从而使操作者可以更加直观地判断相撞风险，从而进行对应操作。
可选的，图6所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。如图6所示，此吊具防撞保护方法的步骤500进一步可以包括：
步骤510：当预测运行轨迹与障碍物的位置发生干涉、吊具在竖直方向上的运行时间满足使得吊具躲避障碍物时，生成起升指令。
当吊具的预测运行轨迹与障碍物的位置发生干涉，说明吊具当前的减速过程存在与障碍物相撞的风险，需要对吊具的运行状态进行对应调整。此时可以选择起升吊具或起升吊具的同时为小车减速。吊具在竖直方向上的运行时间以及运行速度决定了吊具在当前场景下是否可以通过起升来避免与障碍物相撞，而通常此时起升装置的起升速度有上限值，因此起升时间是吊具能否躲避障碍物的决定性因素。而吊具的起升时间还与吊具在水平方向上与障碍物间的距离有关，由于小车控制吊具在水平方向上的移动，而小车也具有移动速度的上限，当小车速度已经达到速度上限时，吊具在水平方向上的可移动的时间即为吊具的起升时间。公式一即为吊具在竖直方向上的运行时间的计算公式：
ty＝tx＝l/vxmax (公式一)
其中，ty为吊具在竖直方向上的运行时间，tx为吊具在水平方向上的运行时间，l为吊具在水平方向上与障碍物间的距离，vxmax为小车的移动速度上限。
当吊具于竖直方向上进行起升可以躲避障碍物时，则系统生成起升指令，该起升指令用于提示或控制吊具起升，以减低吊具与障碍物相撞的概率，进而对吊具起到防撞保护的作用。同时，此过程由于进行了预测，可以得知小车无需进行减速即可避免碰撞，因此小车的驱动器可以仍然为小车提供原有驱动力，在保障吊具安全运行的同时，不会降低作业的效率。
需要说明的是，此处的起升指令可以为系统自动控制起升装置对吊具进行起升，也可以为系统输出的提示指令，使得操作者在接收到该指令后控制起升装置进行相应起升。具体的实施方式应视具体应用场景而定，本申请不对此作出进一步限定，下列步骤同理，将不再进行赘述。
在一种可能的实现方式中，图7所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。如图7所示，此吊具防撞保护方法的步骤500还可以包括如下步骤：
步骤511：当预测运行轨迹与障碍物的位置发生干涉、吊具在竖直方向上的运行时间不满足使得吊具躲避障碍物时，生成起升指令以及减速指令。
起升指令为用于提示或控制吊具起升的控制指令，减速指令为用于提示或控制吊具在水平方向减速的控制指令，此外，不难理解，水平方向垂直于竖直方向。通过上述内容可知，当吊具在竖直方向上的运行时间不满足使得吊具躲避障碍物时，说明吊具此时距离障碍物间的水平距离较短，仅通过起升吊具无法对吊具起到防撞保护的作用。因此在控制起升装置对吊具进行起升的同时，还应为小车减速，以增加小车于水平方向运行至障碍物所在处的时间，同时增加吊具在竖直方向上的运行时间，即起升时间，达到令吊具躲避障碍物的目的，提高作业的安全性。
具体的，如图7所示，基于上一实施例，步骤500还可以包括如下步骤：
步骤512：获取吊具在水平方向上的速度上限。
吊具在水平方向上的速度上限即为小车的速度上限。由步骤511可知，此种场景下吊具在水平方向上与障碍物间的距离相对较小，此时小车需要进行减速才能降低吊具与障碍物相撞的概率。因此，在此距离下存在一个小车的移动速度上限值，当小车的移动速度超过此上限值，则吊具与障碍物相撞的风险会大大提升。此速度上限值可以利用物理模型进行计算，获取此速度上限值后，可以对此速度上限与操作者目前控制的小车速度进行比较，从而判断是否需要对小车速度进行进一步的降低，如需进一步减速，则系统自动控制小车驱动器减速，以提高安全作业的可靠性。
步骤513：当吊具在水平方向上的当前速度大于速度上限时，生成校正指令，校正指令用于校正当前速度至小于或等于速度上限。
吊具在水平方向上的当前速度即为小车的当前速度，通常操作者可以通过速度输入装置，如手柄等，进行小车速度的输入，此时有可能会出现因操作者失误将小车速度输入过大的情况。为降低此种情况对吊具安全作业的影响，系统会对小车的当前速度是否低于或等于速度上限进行判断，一旦出现小车的当前速度大于速度上限的情况，系统则生成校正指令，该校正指令用于校正小车的当前速度降低至速度上限或速度上限以下，进一步降低吊具因人工操作失误造成与障碍物相撞的可能性，提高吊具作业的安全性。
可选的，图8所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护方法的流程示意图。如图8所示，在步骤500后，本申请的吊具防撞保护方法进一步还可以包括如下步骤：
步骤600：将控制指令传输至扬声装置，使得扬声装置将控制指令转化为语音提示。
扬声装置指的是具有扬声功能的装置，如扬声器、喇叭等。将控制指令，即起升指令、减速指令以及校正指令，转化为语音提示并经由扬声装置扬声，使得操作者得以清晰直观地获取到系统的指令。
下面参考图9描述本申请提供的一种吊具防撞保护控制器。
图9所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护控制器的结构示意图。如图9所示，这种吊具防撞保护控制器包括信息获取模块、预测运行轨迹生成模块、提示信息生成模块以及控制指令生成模块。其中，信息获取模块用于获取吊具的运行状态信息以及障碍物的位置信息，预测运行轨迹生成模块用于生成吊具的预测运行轨迹，提示信息生成模块用于生成提示信息，控制指令生成模块用于生成控制指令，此控制指令用于控制吊具躲避障碍物。
本申请提供的这种吊具防撞保护控制器由于包括信息获取模块、预测运行轨迹生成模块、提示信息生成模块以及控制指令生成模块，使得其可以获取吊具的运行状态信息；根据吊具的运行状态信息，获取吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息，提示信息用于提示吊具是否会与障碍物相撞；当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于控制吊具躲避障碍物。利用吊具的运行状态信息，获取到吊具的终点极限位置，同时借助吊具的起始位置，对吊具的运行移动轨迹进行预测，并判断该预测运行轨迹是否会与障碍物产生干涉，当吊具存在与障碍物相撞的风险时，及时调整吊具的移动参数，从而对吊具起到防撞保护的作用，同时当吊具不存在与障碍物相撞的可能性时，也减少了将吊具与障碍物之间的安全距离保留过大的问题，从而保证了吊具作业的效率。
此外，本申请还提供一种吊具防撞保护系统。
图10所示为本申请另一实施例提供的吊具防撞保护系统的结构示意图。如图10所示，这种吊具防撞保护系统具体包括吊具检测装置、船型扫描装置以及上述实施例中的吊具防撞保护控制器，以下简称控制器，其中，控制器与吊具检测装置以及船型扫描装置均通讯连接。利用吊具监测装置对吊具的运行状态以及吊具的位置信息进行获取，此外，通过船型扫描装置扫描障碍物的位置信息，吊具监测装置和船型扫描装置将获取到的信息传输至控制器，由控制器对获取到的吊具运行状态信息以及障碍物位置信息进行计算分析，生成吊具的预测运行轨迹，并根据此预测运行轨迹判断吊具的减速运行过程是否会与障碍物相撞。当吊具存在与障碍物相撞的风险时，控制器及时生成控制指令，该控制指令用于提示或控制吊具躲避障碍物，提高了吊具作业的安全性，且当吊具的预测运行轨迹与障碍物的位置没有干涉存在时，吊具则无需减速过低，保证作业效率。
在一种可能的实现方式中，如图10所示，这种吊具防撞保护系统还可以包括显示装置和扬声装置，且显示装置、扬声装置分别与控制器通讯连接。控制器在生成吊具的预测运行轨迹后，将此预测运行轨迹传输至显示装置，由显示装置对其进行显示，使得操作者可以更加直观地看到吊具的运行轨迹，从而提高吊具作业过程的安全保障。
同时，本申请还提供一种岸桥，这种岸桥包括吊具以及上述吊具防撞保护系统。由于这种岸桥包括了吊具防撞保护系统，使得其可以获取吊具的运行状态信息；根据吊具的运行状态信息，获取吊具的预测运行轨迹；获取障碍物的位置信息；根据吊具的预测运行轨迹以及障碍物的位置信息，生成提示信息，提示信息用于提示吊具是否会与障碍物相撞；当提示信息提示吊具将与障碍物相撞时，根据预测运行轨迹以及障碍物的位置信息生成控制指令，控制指令用于控制吊具躲避障碍物。利用吊具的运行状态信息，获取到吊具的终点极限位置，同时借助吊具的起始位置，对吊具的运行移动轨迹进行预测，并判断该预测运行轨迹是否会与障碍物产生干涉，当吊具存在与障碍物相撞的风险时，及时调整吊具的移动参数，从而对吊具起到防撞保护的作用，同时当吊具不存在与障碍物相撞的可能性时，也减少了将吊具与障碍物之间的安全距离保留过大的问题，从而保证了吊具作业的效率。
下面，参考图11来描述根据本申请实施例的电子设备。图11所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
如图11所示，电子设备600包括一个或多个处理器601和存储器602。
处理器601可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或信息执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备600中的其他组件以执行期望的功能。
存储器601可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序信息，处理器601可以运行所述程序信息，以实现上文所述的本申请的各个实施例的吊具防撞保护方法或者其他期望的功能。
在一个示例中，电子设备600还可以包括：输入装置603和输出装置604，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
该输入装置603可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置604可以向外部输出各种信息。该输出装置604可以包括例如显示器、通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图11中仅示出了该电子设备600中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备600还可以包括任何其他适当的组件。
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序信息，所述计算机程序信息在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书中描述的根据本申请各种实施例的吊具防撞保护方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序信息，所述计算机程序信息在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书根据本申请各种实施例的吊具防撞保护方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
以上所述仅为本申请创造的较佳实施例而已，并不用以限制本申请创造，凡在本申请创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请创造的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种吊具防撞保护方法，其特征在于，包括：
获取吊具的运行状态信息；
根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹；
获取障碍物的位置信息；
根据所述吊具的所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息，生成提示信息，所述提示信息用于提示所述吊具是否会与所述障碍物相撞；
当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物。
2.根据权利要求1所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述获取吊具的运行状态信息，包括：
当所述吊具空载时，获取小车的第一位置信息以及第一速度信息；
根据所述第一位置信息以及所述第一速度信息，生成所述小车的第一驱动信息；
获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息；
根据所述第二位置信息以及所述第二速度信息，生成所述起升装置的第二驱动信息；以及
获取所述吊具的初始位置信息；
其中，所述吊具的运行状态信息包括所述第一驱动信息、第二驱动信息以及所述吊具的初始位置信息。
3.根据权利要求1所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述获取吊具的运行状态信息，包括：
当所述吊具吊有负载时，获取所述负载的尺寸信息、小车的第三位置信息以及第三速度信息；
根据所述第三位置信息以及所述第三速度信息，生成所述小车的第三驱动信息；
获取起升装置的第二位置信息以及第二速度信息；
根据所述第二位置信息以及所述第二速度信息，生成所述起升装置的第二驱动信息；以及
获取所述吊具的初始位置信息以及所述负载的初始位置信息；
其中，所述吊具的运行状态信息包括所述第三驱动信息、第二驱动信息、所述吊具的初始位置信息以及所述负载的初始位置信息。
4.根据权利要求2或3所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹，包括：
构建计算模型；
将所述吊具的运行状态信息传输至所述计算模型；
获取所述计算模型的计算结果，所述计算结果包括所述小车的停车位置以及所述吊具的极限位置信息；
根据所述吊具的初始位置信息以及所述吊具的极限位置信息，获取所述吊具的预测运行轨迹。
5.根据权利要求1所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，包括：
当所述预测运行轨迹与所述障碍物的位置发生干涉、所述吊具在竖直方向上的运行时间满足使得所述吊具躲避所述障碍物时，生成起升指令，所述起升指令用于控制或提示所述吊具起升。
6.根据权利要求1所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，包括：
当所述预测运行轨迹与所述障碍物的位置发生干涉、所述吊具在竖直方向上的运行时间不满足使得所述吊具躲避所述障碍物时，生成起升指令以及减速指令，所述起升指令用于控制所述吊具起升，所述减速指令用于控制所述吊具在水平方向上减速；其中，所述水平方向垂直于所述竖直方向。
7.根据权利要求6所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物，还包括：
获取所述吊具在所述水平方向上的速度上限；
当所述吊具在水平方向上的当前速度大于所述速度上限时，生成校正指令，所述校正指令用于校正所述当前速度至小于或等于所述速度上限。
8.根据权利要求6或7所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，在所述当所述提示信息提示所述吊具将与所述障碍物相撞时，根据所述预测运行轨迹以及所述障碍物的位置信息生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物之后，所述吊具防撞保护方法还包括：
将所述控制指令传输至扬声装置，使得所述扬声装置将所述控制指令转化为语音提示。
9.根据权利要求1所述的吊具防撞保护方法，其特征在于，在所述根据所述吊具的运行状态信息，获取所述吊具的预测运行轨迹之后，所述吊具防撞保护方法还包括：
将所述预测运行轨迹传输至显示装置，使得所述显示装置对所述预测运行轨迹进行显示。
10.一种吊具防撞保护控制器，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取吊具的运行状态信息以及障碍物的位置信息；
预测运行轨迹生成模块，用于生成所述吊具的预测运行轨迹；
提示信息生成模块，用于生成所述提示信息；
控制指令生成模块，用于生成控制指令，所述控制指令用于提示或控制所述吊具躲避所述障碍物。
11.一种吊具防撞保护系统，其特征在于，包括：
吊具检测装置，所述吊具检测装置用于检测吊具的位置信息以及所述吊具的运行状态；
船型扫描装置，所述船型扫描装置用于扫描障碍物；
权利要求10所述的吊具防撞保护控制器，所述吊具防撞保护控制器与所述吊具检测装置以及所述船型扫描装置通讯连接。
12.根据权利要求11所述的吊具防撞保护系统，其特征在于，还包括：
显示装置，所述显示装置与所述吊具防撞保护控制器通讯连接；
扬声装置，所述扬声装置与所述吊具防撞保护控制器通讯连接。
13.一种岸桥，其特征在于，包括：
吊具；
权利要求11或12所述的吊具防撞保护系统。
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