CN202102584U - 一种工程机械智能化遥控装置 - Google Patents

Abstract

一种工程机械智能化遥控装置，包括用于远距离监视整机状态、控制整机动作的远程监控模块；通过电液比例控制整机液压系统的控制和驱动模块；感知、检测整机所处环境和机身姿态的环境感知和状态检测模块，远程监控模块置于整机之外，控制和驱动模块通过管路与工程机械整机液压系统联接，环境感知和状态检测模块与控制和驱动模块电联接，远程监控模块通过无线信号收发器与控制和驱动模块之间实现无线信号通讯联接。该装置能使工程机械具备远程遥控、自动作业和辅助作业功能，充分发挥工程机械的性能，提高作业效率。

Description

一种工程机械智能化遥控装置

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，涉及一种工程机械智能化遥控装置。 

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，挖掘机等工程机械在各种工程应用场合得到广泛使用。但是当面临如高温、存在易燃易爆物、污染源等特殊环境时，为了保证人身安全，一般不会进行施工，导致了不能及时完成施工作业和抢险救灾的进程。在特殊环境下，如何在保证人身安全的同时，实现工程机械的作业得到了人们的重视。 

现有工程机械多采用液压先导控制技术，操作人员必须具备丰富的操作经验才能将机器的性能充分发挥，在进行施工作业时操作人员需长时间重复劳动，极易疲劳，致使作业效率下降，甚至带来安全生产隐患。 

现有的具有遥控功能的工程机械均将遥控系统整合设计到整机电液控制系统中，这样的设计系统性虽强但对液控原型机的改动较大，因而实现难度大。且因为结构复杂，系统的故障点较多，导致整机的防水防尘性能下降，作业范围受限，实用性欠佳。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种工程机械智能化遥控装置，该装置应用于工程机械具备远程遥控功能，实现自动作业和辅助作业，提高工作效率，降低劳动强度，提高人工作业时的安全性。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的基本技术方案是：一种工程机械智能化遥控装置，包括用于远距离监视整机状态、控制整机动作的远程监控模块；通过电液比例控制整机液压系统的控制和驱动模块；感知、检测整机所处环境和机身姿态的环境感知和状态检测模块，远程监控模块置于整机之外，控制和驱动模块安装于工程机械机体靠近多路阀的位置，并通过管路与整机液压系统联接，环境感知和状态检测模块安装于工程机械的工作装置或接近其回转中心，并与控制和驱动模块电联接，远程监控模块通过无线信号收发器与控制和驱动模块之间实现无线信号通讯联接。所述无线信号收发器为发送和接收基于无线局域网、蓝牙、GSM或ENOCEAN技术传输的无线信号的双向通讯设备。 

所述远程监控模块包括工业遥控器、整体封装于箱体中的监控主机、无线信号收发器及电源，它们之间通过导线联接，电源为模块供电，无线信号收发器用于接收控制和驱动模块的信号并传输到监控主机显示，遥控器位于箱体之外，方便人员携带。 

所述控制和驱动模块包括电液比例阀组、切换阀组、车载控制器、无线信号收发器及电气接口，电液比例阀组与车载控制器和切换阀组相联，遥控接收器用于与遥控器通讯，将接收到的信号输入车载控制器。 

所述环境感知和状态检测模块包括距离传感器、角度传感器、压力传感器、视频监视器，上述传感器布置在工程机械回转中心或工作装置绞点等处，将数据传输到控制与驱动模块。 

控制和驱动模块安装于工程机械机体靠近多路阀的位置，并通过管路和各型号液压接头与整机液压系统联接，通过电气接插件从工程机械获取电源。控制和驱动模块内的切换阀组通过切换先导油通路决定整机的控制权交由其液压手柄及脚踏板还是智能化遥控装置，当由液压手柄及脚踏板控制时，液压控制系统工作原理和过程与原系统无任何差别；当由智能化遥控装置控制时，切换阀组将液压先导油控制权从手柄及脚踏板切换至控制与驱动模块中的电液比例阀组，电液比例阀组的工作状态受车载控制器控制，车载控制器可以预置自动控制程序。远程监控模块通过信号线缆或直接通过无线信号发送遥控器的控制指令并接收实时信息反馈，控制指令由控制和驱动模块接受后传送到车载控制器，用于控制电液比例阀组的状态，从而控制整机的动作。 

所述环境感知和状态检测模块安装于接近工程机械的回转中心或工作装置绞点等处，并与控制和驱动模块电联接。环境感知和状态检测模块由一组传感器组成，包括距离传感器、角度传感器、压力传感器、视频监视器，所述距离传感器、角度传感器、压力传感器、视频监视器工作方式为接触式、磁感式、红外式或超声波式；通讯方式为数字式或模拟式；与控制和驱动模块的连接方式为有线或无线。传感器的类型依据所要求自动作业的类型进行选择性安装，可从市场上获得，用于采集机体和工作装置的位置参数，并通过无线信号或总线将参数传送至控制与驱动模块中的车载控制器。车载控制器中的预置程序将根据所得参数控制整机进行自动作业和示教作业。 

有益效果：可对传统液控工程机械进行快速便捷的改装使其具备远程遥控功能、自动作业和辅助作业功能，可以最大限度地发挥工程机械的性能、提高工作效率，同时也能有效降低操作人员的劳动强度，消除安全隐患；扩展了工程机械的应用范围，提高了其作业效率；能使配备该装置的工程机械实现示教作业、远程控制作业、无人自动智能作业、整机状态监控及施工指导等智能化功能。 

附图说明

图1为实施例1以无线网桥作为信号收发器的结构示意图； 

图2为实施例2以蓝牙模块作为信号收发器的结构示意图；

图3为实施例1增加GSM模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明： 

实施例1：如图1，本实施例将工程机械智能化遥控装置用于对液压挖掘机的控制，远程监控模块3可放置于小型移动平台上（如小推车），监控主机、遥控器与无线网桥通过总线连接。远程监控模块3可随着小型移动平台在无线信号的有效范围内随意移动，不影响对挖掘机的监控。无线网桥接受控制和驱动模块、环境感知和状态检测模块2的反馈信息显示在监控主机上。同时，遥控器发出的遥控指令则由控制和驱动模块1中的遥控接收器接受并传输给车载控制器，车载控制器根据指令对电液比例阀和电磁切换阀组进行控制。

控制和驱动模块1置于挖掘机机体上，模块内部的车载控制器预设程序，设置好适合挖掘机操作习惯和工况的电液比例控制策略，车载控制器一方面与电液比例阀组用导线相连，通过输出PWM信号控制电液比例阀组，另一方面将车载控制器上的I/O端口通过电气接口引出，用于连接环境感知和状态检测模块2以及为系统供电；切换阀组一端通过液压胶管连接电液比例阀组，另一端通过液压接头与挖掘机的先导液压系统对接；无线网桥则通过总线与车载控制器相连，实时传输控制信息和参数。 

环境感知和状态检测模块2是由各种传感器所组成的传感器组，这些传感器通过总线与执行模块相连，将挖掘机机体的状态和工作装置的姿态参数传至车载控制器，车载控制器内的预设程序根据这些参数进行分析处理，实时调整挖掘机机体和工作装置的姿态，实现挖掘机智能控制。与此同时，车载控制器也将记录挖掘机机体和工作装置姿态的数据通过无线网桥发往远程监控模块。 

实施例2：根据实际情况的不同，可能存在无线网桥不适用的环境，如无线信号源较多、干扰较大、传输距离过远等情况。此时，如图2，可使用蓝牙模块作为无线信号收发装置，可提供较强的抗干扰能力和无线传输距离，且较适合传输控制信号，此时，只需对无线信号收发器进行替换，其余实施方案参见实施例1。 

实施例3：为提高系统的应用灵活性，在实施例1的基础上加装GSM模块。如图3，GSM模块通过电气接口加装于控制和驱动模块1内，与车载控制器进行数据交换，获取整机工作时间、关键状态参数等数据。GSM模块内置GSM网络移动电话SIM卡，其依托目前广泛应用的GSM移动通讯网络工作，在收到用户短信息命令后根据信息指令将各种数据通过短信息发送至指定号码的手机等接受终端，接收终端可获得如GSM模块的地理位置信息、整机工作时间和系统关键状态参数等信息。当然本方案也同样适用对实施例2的进一步改进，并能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。 

以上实施例均采用总线连接和无线通信，液压部分通过液压接头连接，监控平台可随意在遥控范围内移动，线路简单、拆装灵活、便于维护、应用价值强。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不以任何方式限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种工程机械智能化遥控装置，其特征在于：包括用于远距离监视整机状态、控制整机动作的远程监控模块；通过电液比例控制整机液压系统的控制和驱动模块；感知、检测整机所处环境和机身姿态的环境感知和状态检测模块，远程监控模块置于整机之外，控制和驱动模块安装于工程机械机体靠近多路阀的位置，并通过管路与整机液压系统联接，环境感知和状态检测模块与控制和驱动模块电联接，远程监控模块通过无线信号收发器与控制和驱动模块之间实现无线信号通讯联接，

所述远程监控模块包括工业遥控器、整体封装于箱体中的监控主机、无线信号收发器及电源，它们之间通过导线联接，电源为模块供电，无线信号收发器用于接收控制和驱动模块的信号并传输到监控主机显示，遥控器位于箱体之外，方便人员携带；

所述控制和驱动模块包括电液比例阀组、切换阀组、车载控制器、无线信号收发器及电气接口，电液比例阀组与车载控制器和切换阀组相联，遥控接收器用于与遥控器进行通讯，将接收的信号传入车载控制器；

所述环境感知和状态检测模块包括距离传感器、角度传感器、压力传感器、视频监视器，所述传感器布置在工程机械回转中心或工作装置绞点处，将数据传输到控制与驱动模块。

2.根据权利要求1所述的工程机械智能化遥控装置，其特征在于：所述距离传感器、角度传感器、压力传感器、视频监视器工作方式为接触式、磁感式、红外式或超声波式；通讯方式为数字式或模拟式；与控制和驱动模块的连接方式为有线或无线。

3.根据权利要求1所述的工程机械智能化遥控装置，其特征在于：无线信号收发器为发送和接收基于无线局域网、蓝牙、GSM或ENOCEAN技术传输的无线信号的双向通讯设备。

4.根据权利要求1或3所述的工程机械智能化遥控装置，其特征在于：所述无线信号收发器为无线网桥。

5.根据权利要求1或3所述的工程机械智能化遥控装置，其特征在于：所述无线信号收发器为蓝牙通讯模块。

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