CN212647656U - 一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，包括控制端、执行端、云端服务器，控制端和执行端通过网络模块连接云端服务器，控制端与执行端通过无线网络进行通讯。具有以下优点：将实时可视遥操作技术应用于现场载重自行走装置的远程监控与操纵，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，对环卫、园林、安保、消防、防疫等领域机械自动化程度的提高有很好的推动作用。

Description

一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台

技术领域

本实用新型涉及一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，具体的说涉及一种人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整、农业作业、工程作业、交通设施管理等基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台。

背景技术

随着我国进入快速经济增长期，房地产、园林、广场、大型企业、运输仓储、农林场、基础建设、现代交通设施等场所也随之快速增加，以人力为基础的清扫、巡逻、安保、植保、园林修剪、农林作业、工程作业、交通设施管理等工作已经无法满足这一新变化。

自动化技术、通讯技术的快速发展，让机动设备替代人工成为可能。不过，从近几年的发展来看，还是存在着不少不尽人意的缺点。

总结下来，这一领域目前大致可以分为以下三种情况：

第一种，使用人工现场操作自走设备进行工作。这种方式，不但在劳保、防护等方面需要不菲的费用支出，在有毒有害及疫情等场所缺点明显。

第二种，采用远程遥控方式对现场自走设备进行操作，但选择的远程遥控方式是无线电作为通讯媒介。这种方式最大的缺点在于操作端与被操作的小自走设备间有距离限制。

第三种，目前市场上正在使用的遥控载重电动自走设备，多为单一功能，且集中应用于消防领域，产品成本偏高且资源浪费严重。

为了适应我国经济的这一发展趋势，弥补这一领域的技术需求，急需一种基于手机通讯信道基础上的无线网络的多功能电动自走设备遥操作控制平台。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供了一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，能够对载重执行端的行驶与作业进行实时远程监视与实时操控，应用平台基于无线网络进行通讯，且成本较低，利用无线通讯技术的发展成果，将实时可视遥操作技术应用于现场载重执行端的远程监控与操纵，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，对环卫、园林、安保、消防、防疫等领域机械自动化程度的提高有很好的推动作用。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，包括控制端、执行端、云端服务器，控制端和执行端通过网络模块连接云端服务器，控制端与执行端通过无线网络进行通讯；

所述云端服务器通过网络连接控制端和执行端，作为控制端和执行端数据交互的中转站，接收控制端发送的命令，接收执行端返回的信息，转发控制端发送的命令至执行端，转发执行端返回的信息至控制端。

进一步的，所述控制端包括遥操作计算机、用于显示执行端所处环境与状态的图像显示装置、用于实现人机交互的操纵装置，所述遥操作计算机分别与图像显示装置、操纵装置通讯；

所述操纵装置包括专用控制摇杆，专用控制摇杆的输出连接有控制器，通过控制器与遥操作计算机通讯。

进一步的，所述遥操作计算机内置有控制执行端运动的功能模块、用于实现环境远程显示的图形显示功能模块、用于对实时环境进行视频图像处理的实时图像处理功能模块、用于实现远程数据通信的通信控制功能模块、用于对执行端实时监测状态的实时状态监测功能模块。

进一步的，所述执行端包括自行走装置，自行走装置上安装有视频探测装置、状态探测装置、方向执行装置、速度执行装置和控制系统，视频探测装置、状态探测装置、方向执行装置、速度执行装置均连接控制系统。

进一步的，所述视频探测装置包括设置在自行走装置前方的前置网络摄像机、设置在自行走装置后方的后置网络摄像头，前置网络摄像机、后置网络摄像机均通过无线网络与遥操作计算机通讯。

进一步的，所述状态探测装置包括安装在自行走装置上的用于获取运动时行走速度的速度传感器、用于人体感应的红外人体感应器、用于获取转向位置的转向位置传感器，以及安装在自行走装置前端的用于测距的超声波测距传感器或激光测距传感器。

进一步的，所述状态探测装置还包括安装在自行走装置内的用于检测水箱液位的超声波液位传感器、用于检测电池电量的电池电量传感器及用于检测温湿度的温湿度传感器。

进一步的，所述方向执行装置包括方向驱动机构，方向驱动机构通过驱动电机驱动控制自行走装置的转向。

进一步的，所述速度执行装置包括电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构，电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构均通过驱动电机驱动控制自行走装置的速度。

进一步的，所述控制系统包括CPU模块，CPU模块连接有通讯模块、输出模块、声光报警模块、环境信息模块和输入模块，控制系统通过通信模块与遥操作计算机进行通讯，通信模块包括网络摄像机、4G网络模组和LoRa无线模组，输出模块包括驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元，驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元均连接有驱动电机单元，环境信息模块包括速度检测单元、超声波测距单元、温湿度检测单元和人体感应单元，输入模块包括转向位置检测单元、水箱液位检测单元和电池电量检测单元。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本专利所述的基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，能够人工远程实时安全操作，现场执行力强、安全可靠功能多样的遥控自走设备，特别适合于现场环境差、工作范围广、存在有毒有害疫情或人身危险的情况，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，可以广泛应用于环卫、园林、安保、消防、防疫、农林作物管理、工程作业、交通设施管理等领域。

2、本专利将操作人员做为现场自行走装置的控制主体，将操作者现场强应变能力与电动自走设备现场强执行能力很好的结合在了一起，具体的，操作人员通过实时的视频图像对现场情况可以及时准确的进行了解并做出相应的判断后给出遥操作指令，现场自行走装置做出相应执行动作后，通过视频探测装置和状态探测装置实时采集数据并反馈给显示装置，操作人员通过显示装置可以即时得到自己操作动作执行后的相应变化情况，可以方便的继续或修正自己的操作。

3、借助目前手机通讯技术的水平和实时遥控多功能自行走装置人工远程操作平台的技术处理，在操作人员发出操作动作指令后，通过显示装置得到的现场自行走装置视频图像的延后时间可以达到毫秒级，远远超过自行走装置的执行操作速度，从而使操作人员可以如现场操作自行走装置一样的控制其执行作业，人机融合度大大提高。

4、本专利通过如临现场操作的实时远程遥操作现场自行走装置的工作方式，大大减轻了操作人员的劳动强度，大幅度降低了因现场工作需要的劳保、防护等费用支出，最大程度上保证了劳动者的人身安全，使现场自行走装置的适用场所得到极大的拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型中应用平台的构成图；

图2为本实用新型的应用平台的结构简示图；

图3为本实用新型中控制端的结构框图；

图4为本实用新型中执行端的结构框图；

图5-图7为本实用新型中应用平台实现方法的运行流程图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图4所示，一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，包括控制端、执行端、云端服务器，控制端和执行端通过网络模块连接云端服务器，控制端与执行端通过无线网络进行通讯。

所述云端服务器通过网络连接控制端和执行端，作为控制端和执行端数据交互的中转站，接收控制端发送的命令，接收执行端返回的信息，转发控制端发送的命令至执行端，转发执行端返回的信息至控制端。

所述控制端包括遥操作计算机3、用于显示执行端所处环境与状态的图像显示装置1、用于实现人机交互的操纵装置2，所述遥操作计算机3分别与图像显示装置1、操纵装置2通讯。

所述操纵装置2包括专用控制摇杆20，专用控制摇杆20的输出连接有控制器21，通过控制器21与遥操作计算机3通讯。

所述遥操作计算机3内置有控制执行端运动的功能模块、用于实现环境远程显示的图形显示功能模块、用于对实时环境进行视频图像处理的实时图像处理功能模块、用于实现远程数据通信的通信控制功能模块、用于对执行端实时监测状态的实时状态监测功能模块。

所述控制端是操作人员通过人机交互(计算机+显示装置)获取执行端的状态信息，通过操作操纵装置，将需要执行的命令(如：启动、停止、前进、后退、转向、加减速等)发送到计算机，计算机通过网络连接云端服务器，转发需要执行的命令至云端服务器，同时接收云端返回的状态信息(如：视频、音频、距离、水位等)在屏幕上显示，以便操纵装置的操作人员根据状态信息，做出应对措施发送命令。

所述执行端通过网络模块和云端服务器连接，接收云端转发的控制端命令，执行相对应的动作，采集音频视频和环境信息等数据，并通过网络将信息数据返回至服务器，然后服务器转发至控制端，在网络异常情况下，也可通过无线方式直接和控制端进行交互。

所述执行端包括自行走装置6，自行走装置6上安装有视频探测装置8、状态探测装置7、方向执行装置9、速度执行装置10和控制系统，视频探测装置 8、状态探测装置7、方向执行装置9、速度执行装置10均连接控制系统。

所述执行端通过无线网络与遥操作计算机3通讯，用于采集自行走装置6 所处环境与自身状态数据、执行驱动自行走装置6。

所述视频探测装置8包括设置在自行走装置6前方的前置网络摄像机、设置在自行走装置6后方的后置网络摄像头，前置网络摄像机、后置网络摄像机均通过无线网络与遥操作计算机3通讯。

所述状态探测装置7包括安装在自行走装置6上的用于获取运动时行走速度的速度传感器、用于人体感应的红外人体感应器、用于获取转向位置的转向位置传感器，以及安装在自行走装置6前端的用于测距的超声波测距传感器或激光测距传感器。

所述状态探测装置7还包括安装在自行走装置6内的用于检测水箱液位的超声波液位传感器、用于检测电池电量的电池电量传感器及用于检测温湿度的温湿度传感器。

所述方向执行装置9包括方向驱动机构，方向驱动机构通过驱动电机驱动控制自行走装置6的转向。

所述速度执行装置10包括电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构，电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构均通过驱动电机驱动控制自行走装置6的速度。

所述控制系统包括CPU模块，CPU模块连接有通讯模块、输出模块、声光报警模块、环境信息模块和输入模块，控制系统通过通信模块与遥操作计算机3进行通讯，通信模块包括网络摄像机、4G网络模组和LoRa无线模组，输出模块包括驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元，驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元均连接有驱动电机单元，另外输出模块还可根据电动自走设备功能需要设置洒水泵单元、清扫电机单元等，环境信息模块包括速度检测单元、超声波测距单元、温湿度检测单元和人体感应单元，输入模块包括转向位置检测单元、水箱液位检测单元和电池电量检测单元，声光报警模块包括喇叭控制单元、照明灯控制单元和报警灯控制单元。

所述驱动电锁单元用于控制电锁驱动机构，驱动刹车单元用于控制刹车驱动机构，驱动调速单元用于控制调速驱动机构，驱动方向单元用于控制方向驱动机构，转向位置检测单元用于控制转向位置传感器，水箱液位检测单元用于控制超声波液位传感器，电池电量检测单元用于控制电池电量传感器，速度检测单元用于控制速度传感器，超声波测距单元用于控制超声波测距传感器，温湿度检测单元用于控制温湿度传感器，人体感应单元用于控制红外人体感应器。

本专利所述的基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，能够人工远程实时安全操作，现场执行力强、安全可靠功能多样的遥控自走设备，特别适合于现场环境差、工作范围广、存在有毒有害疫情或人身危险的情况，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，可以广泛应用于环卫、园林、安保、消防、防疫、农林作物管理、工程作业、交通设施管理等领域。

如图5-图7所示，基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台的实现方法包括以下步骤：

步骤一、所述遥操作计算机3通过无线网络获取视频探测装置8采集的自行走装置6环境实时视频图像；

步骤二、遥操作计算机3进行分析后，通过实时图像处理模块及图形显示模块进一步处理，最终在显示装置1中还原出环境实时视频图像；

步骤三、状态探测装置7的数据通过无线网络传递给通讯控制模块，经遥操作计算机3进行分析后，通过实时图像处理模块及图形显示模块进一步处理，最终在显示装置1中显示测量数据；

步骤四、所述遥操作计算机3通过无线网络获取视频探测装置8采集的自行走装置6正前方环境实时视频图像，专用控制摇杆20将操作人员的方向操作指令通过输出端传递给控制器21，指令经控制器21处理后传递给遥操作计算机3中的运动控制模块进一步处理，分解出的具体指令动作给通信控制模块处理后，通过无线网络与方向执行装置9通讯，转化为自行走装置6的转向动作。

步骤五、所述遥操作计算机3通过无线网络获取视频探测装置8采集的自行走装置6正前方环境实时视频图像，专用控制摇杆20将操作人员的加减速操作指令通过输出端传递给控制器21，指令经控制器21处理后传递给遥操作计算机3中的运动控制模块进一步处理，分解出的具体指令动作给通信控制模块处理后，通过无线网络与速度执行装置10通讯，转化为自行走装置6的加减速动作。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：包括控制端、执行端、云端服务器，控制端和执行端通过网络模块连接云端服务器，控制端与执行端通过无线网络进行通讯；

所述云端服务器通过网络连接控制端和执行端，作为控制端和执行端数据交互的中转站，接收控制端发送的命令，接收执行端返回的信息，转发控制端发送的命令至执行端，转发执行端返回的信息至控制端。

2.如权利要求1所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述控制端包括遥操作计算机(3)、用于显示执行端所处环境与状态的图像显示装置(1)、用于实现人机交互的操纵装置(2)，所述遥操作计算机(3)分别与图像显示装置(1)、操纵装置(2)通讯；

所述操纵装置(2)包括专用控制摇杆(20)，专用控制摇杆(20)的输出连接有控制器(21)，通过控制器(21)与遥操作计算机(3)通讯。

3.如权利要求2所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述遥操作计算机(3)内置有控制执行端运动的功能模块、用于实现环境远程显示的图形显示功能模块、用于对实时环境进行视频图像处理的实时图像处理功能模块、用于实现远程数据通信的通信控制功能模块、用于对执行端实时监测状态的实时状态监测功能模块。

4.如权利要求2所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述执行端包括自行走装置(6)，自行走装置(6)上安装有视频探测装置(8)、状态探测装置(7)、方向执行装置(9)、速度执行装置(10)和控制系统，视频探测装置(8)、状态探测装置(7)、方向执行装置(9)、速度执行装置(10)均连接控制系统。

5.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述视频探测装置(8)包括设置在自行走装置(6)前方的前置网络摄像机、设置在自行走装置(6)后方的后置网络摄像头，前置网络摄像机、后置网络摄像机均通过无线网络与遥操作计算机(3)通讯。

6.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述状态探测装置(7)包括安装在自行走装置(6)上的用于获取运动时行走速度的速度传感器、用于人体感应的红外人体感应器、用于获取转向位置的转向位置传感器，以及安装在自行走装置(6)前端的用于测距的超声波测距传感器或激光测距传感器。

7.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述状态探测装置(7)还包括安装在自行走装置(6)内的用于检测水箱液位的超声波液位传感器、用于检测电池电量的电池电量传感器及用于检测温湿度的温湿度传感器。

8.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述方向执行装置(9)包括方向驱动机构，方向驱动机构通过驱动电机驱动控制自行走装置(6)的转向。

9.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述速度执行装置(10)包括电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构，电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构均通过驱动电机驱动控制自行走装置(6)的速度。

10.如权利要求4所述的一种基于实时遥操作的电动自走多功能应用平台，其特征在于：所述控制系统包括CPU模块，CPU模块连接有通讯模块、输出模块、声光报警模块、环境信息模块和输入模块，控制系统通过通信模块与遥操作计算机(3)进行通讯，通信模块包括网络摄像机、4G网络模组和LoRa无线模组，输出模块包括驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元，驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元均连接有驱动电机单元，环境信息模块包括速度检测单元、超声波测距单元、温湿度检测单元和人体感应单元，输入模块包括转向位置检测单元、水箱液位检测单元和电池电量检测单元。

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