一种远程控制系统、远程控制方法及工程机械.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102385374 A (43)申请公布日 2012.03.21 CN 102385374 A *CN102385374A* (21)申请号 201110324982.6 (22)申请日 2011.10.24 G05B 19/418(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (71)申请人 三一重工股份有限公司 地址 410100 湖南省长沙市经济技术开发区 三一工业城 (72)发明人 龙刚强 胡刚毅 任志国 (54) 发明名称 一种远程控制系统、 远程控制方法及工程机 械 (57) 摘要 本发明提出了一种远程控制系统、 远程控制 方法及工程机械。远程控

2、制系统包括第一处理子 系统和第二处理子系统 ； 第一处理子系统包括 ： 图像采集单元， 用于采集图像信息数据 ； 工状信 息采集单元， 用于采集工况信息数据 ； 第一发送 接收单元， 用于发送图像信息数据和工况信息数 据和接收控制信息 ； 第一处理单元， 用于对控制 信息进行处理， 生成操作信息， 控制动作执行机构 执行动作 ； 第二处理子系统包括 ： 第二发送接收 单元， 用于接收图像信息数据和工况信息数据， 以 及发送控制信息至第一处理子系统 ； 第二处理单 元， 用于对图像信息数据和工况信息数据进行处 理， 生成控制工程机械的控制信息。 本发明能够通 过远离工程机械的控制端实现对工程机械

3、的远程 控制。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 CN 102385393 A1/2 页 2 1. 一种远程控制系统， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作执 行机构， 其特征在于， 包括设置于工程机械端的第一处理子系统和设置于控制端的第二处 理子系统 ； 所述第一处理子系统包括 ： 图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据 ； 工状信息采集单元， 用于采集所述工程机械的工况信息数据 ； 第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数据发送

4、至所述第二处 理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的控制信息 ； 第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行动作 的操作信息， 控制动作执行机构执行动作 ； 所述第二处理子系统包括 ： 第二发送接收单元， 用于接收所述图像信息数据和所述工况信息数据， 以及发送控制 信息至所述第一处理子系统 ； 第二处理单元， 用于对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生成控制所 述工程机械的所述控制信息。 2. 根据权利要求 1 所述的远程控制系统， 其特征在于， 所述第一发送接收单元和所述 第二发送接收单元采用无线信号进行相互通信。 3. 根据权利要求 2 所述的

5、远程控制系统， 其特征在于， 所述第一处理子系统还包括 ： 第三处理单元， 用于在发送所述图像信息数据和所述工况信息数据前对所述图像信息 数据和所述工况信息数据进行预处理。 4. 根据权利要求 3 所述的远程控制系统， 其特征在于， 所述第二处理子系统还包括 ： 显示单元， 用于显示所述图像信息数据和所述工况信息数据。 5.根据权利要求1至4任一项所述的远程控制系统， 其特征在于， 所述图像采集单元具 体为包括至少一个摄像头的摄像头组 ； 其中， 所述控制信息还包括选择相应摄像头工作的摄像头切换信息。 6. 一种远程控制方法， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作执 行机构，

6、 其特征在于， 包括 ： 接收设置于工程机械端的第一处理子系统所采集的所述工程机械所处施工环境状况 的图像信息数据和所述工程机械的工况信息数据 ； 对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生成控制所述工程机械的控制信 息 ； 发送所述控制信息至所述第一处理子系统， 其中， 所述控制信息用于所述第一处理子 系统接收后， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操作信息。 7. 一种远程控制方法， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作执 行机构， 其特征在于， 包括 ： 采集的所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据和所述工程机械的工况信息 数据 ； 发送所述图像信息数据和所

7、述工况信息数据至设置于控制端的第二处理子系统 ； 接收所述第二处理子系统根据所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理后生 权 利 要 求 书 CN 102385374 A CN 102385393 A2/2 页 3 成的控制信息 ； 对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操作信息， 控制动 作执行机构执行动作。 8. 一种工程机械， 包括多个动作执行机构， 其特征在于， 还包括 ： 图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据 ； 工状信息采集单元， 用于采集所述工程机械的工况信息数据 ； 第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数

8、据发送至设置于控制 端的第二处理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的控制信息 ； 第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行动作 的操作信息， 控制动作执行机构执行动作。 9. 根据权利要求 8 所述的工程机械， 其特征在于， 还包括 ： 第三处理单元， 用于在发送所述图像信息数据和所述工况信息数据前对所述图像信息 数据和所述工况信息数据进行预处理。 10. 根据权利要求 8 或 9 所述的工程机械， 其特征在于， 所述图像采集单元具体为包括 至少一个摄像头的摄像头组 ； 其中， 所述控制信息还包括选择相应摄像头工作的摄像头切换信息。 权 利 要 求 书 CN

9、 102385374 A CN 102385393 A1/5 页 4 一种远程控制系统、 远程控制方法及工程机械 技术领域 0001 本发明涉及工程机械领域， 特别是指一种远程控制系统、 远程控制方法及工程机 械。 背景技术 0002 压路机、 压实设备等工程机械主要用于公路、 码头、 机场、 大坝及特殊场所比如垃 圾场、 矿石场的压实等作业， 操作强度比较大。同时施工作业环境比较恶劣， 可能涉及诸如 辐射、 垃圾、 高山等危险场合， 其施工难度大， 且对操作员的人身安全有很大的威胁。 发明内容 0003 本发明提出一种远程控制系统、 远程控制方法及工程机械， 能够通过远离工程机 械的控制端实

10、现对工程机械的远程控制， 有效的降低了劳动强度， 提高了安全系数。 0004 本发明的技术方案是这样实现的 ： 0005 一种远程控制系统， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作 执行机构， 包括设置于工程机械端的第一处理子系统和设置于控制端的第二处理子系统 ； 0006 所述第一处理子系统包括 ： 0007 图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据 ； 0008 工状信息采集单元， 用于采集所述工程机械的工况信息数据 ； 0009 第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数据发送至所述第 二处理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的

11、控制信息 ； 0010 第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行 动作的操作信息， 控制动作执行机构执行动作 ； 0011 所述第二处理子系统包括 ： 0012 第二发送接收单元， 用于接收所述图像信息数据和所述工况信息数据， 以及发送 控制信息至所述第一处理子系统 ； 0013 第二处理单元， 用于对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生成控 制所述工程机械的所述控制信息。 0014 优选的， 所述第一发送接收单元和所述第二发送接收单元采用无线信号进行相互 通信。 0015 优选的， 所述第一处理子系统还包括 ： 0016 第三处理单元， 用于在发

12、送所述图像信息数据和所述工况信息数据前对所述图像 信息数据和所述工况信息数据进行预处理。 0017 优选的， 所述第二处理子系统还包括 ： 0018 显示单元， 用于显示所述图像信息数据和所述工况信息数据。 0019 优选的， 所述图像采集单元具体为包括至少一个摄像头的摄像头组 ； 0020 其中， 所述控制信息还包括选择相应摄像头工作的摄像头切换信息。 说 明 书 CN 102385374 A CN 102385393 A2/5 页 5 0021 一种远程控制方法， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作 执行机构， 包括 ： 0022 接收设置于工程机械端的第一处理子系统所

13、采集的所述工程机械所处施工环境 状况的图像信息数据和所述工程机械的工况信息数据 ； 0023 对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生成控制所述工程机械的控 制信息 ； 0024 发送所述控制信息至所述第一处理子系统， 其中， 所述控制信息用于所述第一处 理子系统接收后， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操作信息。 0025 一种远程控制方法， 用于控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作 执行机构， 包括 ： 0026 采集的所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据和所述工程机械的工况 信息数据 ； 0027 发送所述图像信息数据和所述工况信息数据至设置于控制端的第二

14、处理子系 统 ； 0028 接收所述第二处理子系统根据所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理 后生成的控制信息 ； 0029 对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操作信息， 控 制动作执行机构执行动作。 0030 一种工程机械， 包括多个动作执行机构， 还包括 ： 0031 图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据 ； 0032 工状信息采集单元， 用于采集所述工程机械的工况信息数据 ； 0033 第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数据发送至设置于 控制端的第二处理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的控制信息 ； 0

15、034 第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行 动作的操作信息， 控制动作执行机构执行动作。 0035 优选的， 还包括 ： 0036 第三处理单元， 用于在发送所述图像信息数据和所述工况信息数据前对所述图像 信息数据和所述工况信息数据进行预处理。 0037 优选的， 所述图像采集单元具体为包括至少一个摄像头的摄像头组 ； 0038 其中， 所述控制信息还包括选择相应摄像头工作的摄像头切换信息。 0039 本发明技术方案通过将设置于工程机械端的图像采集单元和工况信息采集单元 所采集的数据发送至远离工程机械的控制端， 能够通过远离工程机械的控制端对工程机械 进

16、行远程控制， 操作员不需要在工程机械上或靠近工程机械的地方对所述工程机械进行近 距离的控制， 有效的降低了劳动强度， 提高了安全系数 ； 甚至可以减少工程机械上的组成结 构件 ( 如驾驶室等 )。 附图说明 0040 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 说 明 书 CN 102385374 A CN 102385393 A3/5 页 6 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。 0041 图 1

17、为本发明一种远程控制系统第一实施例的结构示意图 ； 0042 图 2 为本发明一种远程控制方法第一实施例的流程示意图 ； 0043 图 3 为本发明一种工程机械第一实施例的结构示意图。 具体实施方式 0044 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0045 参照图 1， 示出了本发明一种远程控制系统第一实施例的结构示意图。 0046 所述远程控制系统用于

18、控制工程机械的远程作业， 所述工程机械包括多个动作执 行机构， 其中， 所述动作执行机构是指能够执行各种动作 ( 如升起、 降落、 行驶等 ) 的结构 件， 所述动作执行机构通常包括传动系统、 行驶系统、 振动系统、 灯光系统等结构件。 0047 本发明实施例所述的远程控制系统包括设置于工程机械端的第一处理子系统和 设置于控制端的第二处理子系统。其中， 所述控制端可以设置于远离所述工程机械的安全 地带。 0048 所述第一处理子系统包括图像采集单元、 工状信息采集单元、 第一发送接收单元 和第一处理单元。 0049 所述图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据。 00

19、50 在本发明的实施例中， 所述图像采集单元可以是一个摄像头， 也可以是多个摄像 头组成的摄像头组， 还可以是照相机等其它的具有图像采集功能的结构件。 以摄像头为例， 可以安装在工程机械的外部或车身周围， 甚至可以设置于工程机械处的专用支架上。本发 明实施例所述摄像头的数量也可以视情况而定， 可以是设置于工程机械前、 后、 左、 右侧面 的几个， 也可以是具有 360 度摄像范围的一个摄像头， 甚至可以是安装在通过电气、 液压、 气压等方式驱动的可以自由移动、 旋转的运动机构上的摄像头， 其所要达到的效果就是将 工程机械周围的施工环境状况采集。 0051 所述工状信息采集单元， 用于采集所述工

20、程机械的工况信息数据。 0052 所述工状信息采集单元采用的工况信息数据包括但不限于 ： 发动机转速、 行驶速 度、 机油压力、 温度、 温度等。所述工状信息采集单元在具体实现上可以通过各种传感器 ( 如温度传感器、 压力传感器等 ) 实现。 0053 所述第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数据发送至所 述第二处理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的控制信息。 0054 所述第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构 执行动作的操作信息， 控制动作执行机构执行动作。 0055 所述第二处理子系统包括第二发送接收单元、 第二处理单元。 0056

21、 所述第二发送接收单元， 用于接收所述图像信息数据和所述工况信息数据， 以及 发送控制信息至所述第一处理子系统 ； 说 明 书 CN 102385374 A CN 102385393 A4/5 页 7 0057 所述第二处理单元， 用于对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生 成控制所述工程机械的所述控制信息。 0058 所述第二处理单元根据所述图像信息数据和所述工况信息数据， 以及输入指令生 成所述控制信息。 所述输入指令既可以是人工输入， 也可以是预先存储的操作指令， 所述第 二处理单元从存储单元读取即可。 0059 其中所述第一发送接收单元和所述第二发送接收单元既采用无线信号

22、( 如红外 信号、 蓝牙信号等 ) 进行相互通信， 也可以采用有线信号进行相互通信， 还可以采用全球定 位系统等方式进行相互通信， 本发明各实施例对此不进行限定。 0060 在本发明的另一实施例中， 所述第一处理子系统还包括 ： 0061 第三处理单元， 用于在发送所述图像信息数据和所述工况信息数据前对所述图像 信息数据和所述工况信息数据进行预处理。所述预处理是指进行数据压缩、 数据筛选等简 单的处理， 以减少数据传送的数据量， 提高数据传送的效率。 0062 在本发明的另一实施例中， 所述第二处理子系统还包括 ： 0063 显示单元， 用于显示所述图像信息数据和所述工况信息数据。 0064

23、通过所述显示单元显示所述图像信息数据和所述工况信息数据， 以便操作员更好 的了解现场的作业情况和作业环境， 从而输入相应的指令。 0065 另外， 所述控制信息还包括选择相应摄像头工作的摄像头切换信息。以便操作员 在控制端对多个摄像头进行相应的切换， 获取想要的图像信息数据。 0066 下面对所述远程控制系统的工作原理和工作过程描述如下 ： 0067 在需要施工时， 工程机械开始被置于施工区域外， 首先打开工程机械及其控制系 统的电源， 待初始化完毕后， 摄像头开始工作， 并将数据传输给第三处理单元， 第三处理单 元将收到的图像信息数据进行处理、 压缩后传输给第一发送接收单元， 第一发送接收单

24、元 将数据通过无线发送、 有线发送或其它方式发送至远程控制室 ( 第二处理子系统 )。 0068 工状信息采集单元还将工况信息数据发送给第三处理单元， 经其处理后传输给第 一发送接收单元， 然后再发送至远程控制室。 0069 开启远程控制室(第二处理子系统)内的所有装置， 待系统初始化完毕后， 第二发 送接收单元接收施工现场 ( 第一处理子系统 ) 发送的数据， 包括图像信息数据和工况信息 数据， 并传输给第二处理单元， 并将信号传输给显示单元， 从而可以在显示单元看到施工区 域的图像和工程机械的实时各种工况数据。 0070 操作员可通过观看视频画面和工况数据， 对工程机械进行控制， 控制的对

25、象比如 是发动机控制、 行走控制、 振动控制、 洒水控制、 灯光控制及摄像头等。 第二处理单元将生成 控制信息， 然后由第二发送接收单元发送至工程机械端 ( 第一处理子系统 )。 0071 第一发送接收单元接收到控制信息后， 传输给第一处理单元， 经过处理后再发送 给工程机械的控制系统， 以便控制工程机械按照第二处理子系统的指令进行施工。 0072 在当前画面无法满足施工需要时， 可以对某一个或者某几个或者全部摄像头进行 选择和切换。 0073 在工程机械及其控制系统无法正常与远程控制系统进行可靠连机或发生其它故 障时， 工程机械及其控制系统自动停止所有动作并停车、 控制发动机熄火， 并自动断

26、开与远 程控制系统的控制连接， 直到下次人工确认好后方可进行下次施工， 达到安全的目的。 说 明 书 CN 102385374 A CN 102385393 A5/5 页 8 0074 本发明技术方案通过将设置于工程机械端的图像采集单元和工况信息采集单元 所采集的数据发送至远离工程机械的控制端， 能够通过远离工程机械的控制端对工程机械 进行远程控制， 操作员不需要在工程机械上或靠近工程机械的地方对所述工程机械进行近 距离的控制， 有效的降低了劳动强度， 提高了安全系数 ； 甚至可以减少工程机械上的组成结 构件 ( 如驾驶室等 )。 0075 另外， 本发明还公开了一种远程控制方法， 参照图 2

27、， 所述远程控制方法包括 ： 0076 步骤 S210、 第一处理子系统采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据 和所述工程机械的工况信息数据。 0077 步骤 S220、 发送所述图像信息数据和所述工况信息数据至设置于控制端的第二处 理子系统。 0078 步骤 S230、 第二处理子系统接收设置于工程机械端的第一处理子系统所采集的所 述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据和所述工程机械的工况信息数据。 0079 步骤 S240、 对所述图像信息数据和所述工况信息数据进行处理， 生成控制所述工 程机械的控制信息。 0080 步骤 S250、 发送所述控制信息至所述第一处理子系统， 其中

28、， 所述控制信息用于所 述第一处理子系统接收后， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操作信息。 0081 步骤 S260、 第一处理子系统接收所述第二处理子系统根据所述图像信息数据和所 述工况信息数据进行处理后生成的控制信息。 0082 步骤 S270、 对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行动作的操 作信息， 控制动作执行机构执行动作。 0083 参照图 3， 本发明还公开了一种工程机械。所述工程机械包括多个动作执行机构， 所述动作执行机构是指能够执行各种动作 ( 如升起、 降落、 行驶等 ) 的结构件， 所述动作执 行机构通常包括传动系统、 行驶系统、 振动系统、 灯光系统

29、等结构件。 0084 所述工程机械还包括 ： 0085 图像采集单元， 用于采集所述工程机械所处施工环境状况的图像信息数据。 0086 工状信息采集单元， 用于采集所述工程机械的工况信息数据。 0087 第一发送接收单元， 用于将所述图像信息数据和所述工况信息数据发送至设置于 控制端的第二处理子系统， 以及接收所述第二处理子系统的控制信息。 0088 第一处理单元， 用于对所述控制信息进行处理， 生成控制相应动作执行机构执行 动作的操作信息， 控制动作执行机构执行动作。 0089 在本发明的另一实施例中， 所述工程机械还包括 ： 0090 第三处理单元， 用于在发送所述图像信息数据和所述工况信

30、息数据前对所述图像 信息数据和所述工况信息数据进行预处理。 0091 所述工程机械具体可以是压路机、 其它的压实机械、 或者铣刨机等工程机械， 本发 明各实施例对此不进行限定。 0092 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102385374 A CN 102385393 A1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102385374 A CN 102385393 A2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 102385374 A CN 102385393 A3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 102385374 A