專利名稱：工程機械及其遙控終端和遙控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別是涉及ー種工程機械及其遙控終端和遙控系統。
背景技術：
工程機械廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國防等工程領域，在使用過程中，需要將工程機械運送至作業場地，由操作人員在固定位置(如駕駛室)通過控制面板(即控制器的人機交互界面)進行操控，以滿足現場作業的需要。由于操作人員需要根據作業環境的實時變化進行控制操作，對于某些工程機械而言，這種固定式操控的控制效率較低，操作人員無法利用更有利的位置進行操作，例如，以混凝土泵車為例，當需要改變泵送位置時，操作人員需要根據臂架的長度、臂架之間的角度和泵送距離等信息進行操作，由于這些信息獲取和傳遞需要一定的時間，且其準確性受到各種因素的制約，操作人員無法從更加直觀的角度控制臂架的伸展，從而造成控制的效率、準確率較低。因此，如何針對工程機械的控制方案進行改迸，以便更加適應現場環境的需要，是本領域技術人員亟待解決的技術難題。
發明內容
有鑒于此，本發明g在提出ー種工程機械及其遙控終端和遙控系統，以解決現有技術中無法根據工程機械的作業需要選擇在更有利的位置進行操控的問題。一方面，本發明提供了ー種工程機械的遙控終端，該遙控終端包括顯示單元，用于顯示工程機械被控對象的可控信息；操作単元，用于供操作人員對該可控信息進行按鍵操作或者觸摸操作；生成単元，用于將操作人員的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令；發送單元，用于將所述控制指令發送給工程機械的控制器，以便該控制器對工程機械被控對象執行相應的控制操作。進一步地，所述可控信息為位置信息；所述遙控終端還包括獲取單元和確定單元，所述獲取単元用于獲取工程機械當前的エ況地圖或者實際圖像，所述確定単元用于根據工程機械被控對象當前的位置確定其虛擬圖像在所述エ況地圖中的位置或者用于在所述實際圖像中確定工程機械被控對象的控制標識；所述顯示単元用于將工程機械被控對象的虛擬圖像疊加于所述エ況地圖上并進行顯示或者用于顯示含有所述控制標識的實際圖像。進一步地，
所述遙控終端還包括設定單元，用于設定工程機械被控對象的步進量、工控地圖的顯示比例、實際圖像的顯示比例或者工程機械被控對象的觀察視角。
進一步地，所述生成單元包括下列模塊的至少一種單擊觸摸生成模塊，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍單擊觸摸時，生成工程機械被控對象朝單擊方向運動步進量的控制指令；滑動觸摸生成模塊，用于當操作人員在顯示界面上朝所需控制方向滑動時，生成工程機械被控對象朝滑動方向運動步進量的控制指令；固定觸摸生成模塊，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍按住一個位置時，生成工程機械被控對象按顯示比例運動到對應實際位置的控制指令；軌跡規劃生成模塊，用于當操作人員在工況地圖或者實際圖像上畫出一條運動軌跡時，生成工程機械被控對象按該運動軌跡運動至對應實際位置的控制指令。另一方面，本發明還提供了一種工程機械的遙控系統，該遙控系統包括工程機械的控制器、路由器和上述任一項所述的遙控終端，其中，所述遙控終端與所述路由器通過無線方式進行通信，所述控制器通過總線與所述路由器相連，用于接收來自于所述遙控終端的控制指令并根據該控制指令對工程機械被控對象的執行機構進行控制。進一步地，所述遙控系統與所述路由器通過WIFI、ZIGBEE或者433M方式進行通 目。進一步地，所述路由器包括預設驗證單元和存儲單元，所述預設驗證單元用于預設或者驗證操作人員的登陸賬號和密碼，所述存儲單元用于存儲最新版本的控制程序；所述遙控終端還包括登陸單元和更新單元，所述登陸單元用于供操作人員在使用所述遙控終端時通過所述登陸賬號和密碼進行登陸，所述更新單元用于從所述存儲單元更新最新版本的控制程序。進一步地，所述路由器還包括協議轉換單元，用于將所述路由器與所述遙控終端使用的透明協議轉換為與所述總線相匹配的協議。進一步地，所述控制器包括解析單元和處理單元，所述解析單元用于將所述控制指令解析成相應的控制步驟，所述處理單元用于根據每一控制步驟通過硬件端口對工程機械被控對象的執行機構進行控制。再一方面，本發明還提供了一種工程機械，該工程機械設有上述任一項所述的遙控終端或者上述任一項所述的遙控系統。本發明提供的一種工程機械及其遙控終端和遙控系統，通過在遙控終端上將工程機械被控對象的可控信息進行顯示，并將操作人員針對該可控信息的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令，以便工程機械的控制器根據這些指令對工程機械被控對象執行相應的控制操作；進一步地，該可控信息(如位置信息)以疊加于工況地圖的虛擬圖像或者工程機械被控對象的實際圖像顯示在遙控終端上，使得操作人員可以以非常直觀的視角進行控制操作；在使用過程中，操作人員可手持遙控終端、自由地選擇有利位置對工程機械進行作業控制，如此便擺脫了原來固定式的操控，使操控角度更加直觀，既提高了控制的及時性、安全性和準確性，也提高了工程機械的使用效率，從而為施工企業增加了經濟收益。
圖I為本發明實施例提供的一種工程機械的遙控終端的結構框圖；圖2為圖I所示遙控終端在觸摸操作時的顯示示意圖；圖3為本發明實施例提供的一種工程機械的遙控系統的結構框圖。
具體實施例方式為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。應當指出，本部分中對具體結構的描述及描述順序僅是對具體實施例的說明，不應視為對本發明的保護范圍有任何限制作用。請參考圖I至圖3，其中，圖I為本發明實施例提供的一種工程機械的遙控終端的結構框圖，圖2為圖I所示遙控終端在觸摸操作時的示意圖，圖3為本發明實施例提供的一種工程機械的遙控系統的結構框圖。下面根據描述的需要同時結合相應的附圖進行說明。如圖I所示，該遙控終端100包括顯示單元103，用于顯示工程機械被控對象的可控信息；操作單元104，用于供操作人員對該可控信息進行按鍵操作或者觸摸操作；生成單元105，用于將操作人員的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令；發送單元110，用于將所述控制指令發送給工程機械的控制器300，以便該控制器300對工程機械被控對象執行相應的控制操作。在具體實施過程中，遙控終端100可以采用常見的智能手機，為了使智能手機的軟硬件資源與工程機械的控制器300建立聯系，該智能手機上安裝有與控制器300相適配的控制程序，在使用過程中，通過操控該智能手機的軟硬件資源，向控制器300發出相應的控制指令，由控制器300根據該控制指令對工程機械被控對象執行相應的控制操作；具體而言，顯示單元103將工程機械被控對象的可控信息顯示在智能手機的顯示屏上，所述可控信息是指工程機械被控對象可通過遙控終端100控制的信息，例如可以是以儀表數據形式顯示在顯示屏的排量信息或速度信息、以圖像形式顯示在顯示屏上的位置信息或工況模式信息等，操作單元104對應于智能手機的觸摸控制平臺或者按鍵操作平臺，操作人員可以通過觸摸控制或者按鍵操作使顯示屏上的可控信息發生變化，例如可以增大排量或速度、調整相對位置或者選擇其他工況模式等，進而使生成單元105生成相應的控制指令，該控制指令含有使工程機械被控對象朝所述變化調整的信息，最后發送單元110將該控制指令發送給控制器300，由控制器300針對控制指令作出相應控制，發送單元110與控制器300之間通過無線通信方式進行通訊，例如通過WIFI或者GPRS等。以該智能手機用于控制混凝土泵車為例，為了控制泵車相鄰兩個臂架之間的角度，可以將該角度信息以儀表數據的形式顯示在智能手機上，也可以以模擬兩個臂架的虛擬圖像顯示在智能手機上，其他便于輔助控制決策的信息也可以顯示在智能手機上，例如泵送距離、載荷狀態等，操作人員可以根據泵送距離、載荷狀態等決定增大或者縮小該兩個臂架之間的角度，在調整儀表數據形式的角度信息時，可通過按鍵或者觸摸增大或者減小該角度數據，在調整虛擬圖像形式的兩個臂架時，可在確定虛擬圖像的兩個臂架處于可控狀態時再通過按鍵或者觸摸增大顯示屏上兩個臂架之間的夾角，無論是通過儀表數據的形式進行操作還是通過虛擬圖像的形式進行操作，智能手機發給控制器300的控制指令均含有指示該相鄰兩個臂架之間按照上述角度變化進行調整的信息；相應地，混凝土泵車的排量、支腿的伸展狀態以及當前的工況模式等也可以參照上述方式進行控制。優選地，在以圖像形式進行控制的情形下，當可控信息為位置信息時，遙控終端100還包括獲取單元101和確定單元102，所述獲取單元101用于獲取工程機械當前的工況地圖或者實際圖像，所述確定單元102用于根據工程機械被控對象當前的位置確定其虛擬圖像在所述工況地圖中的位置或者用于在所述實際圖像中確定工程機械被控對象的控制標識；在此情形下，顯示單元103用于將工程機械被控對象的虛擬圖像疊加于所述工況地圖上并進行顯示或者用于顯示含有所述控制標識的實際圖像。在具體實施過程中，可根據工程機械被控對象當前的位置確定其在工控地圖中的虛擬位置，并將其虛擬圖像疊加在該虛擬位置上，工程機械被控對象在工況地圖中的虛擬位置代表其在實際工作場所的實際位置；此外，為了獲得工程機械當前的實際圖像，可在遙控終端100上集成或者外置一個攝像頭(可視為獲取單元101的一部分)，為了便于對工程機械被控對象進行控制，需要在實際圖像中確定工程機械被控對象的控制標識，該控制標識表明工程機械被控對象處于可操控的狀態，對于設有指示設備的工程機械被控對象而言，確定控制標識就是通過點亮指示設備表明工程機械被控對象處于可控狀態，例如，對于混凝土泵車相鄰兩個臂架而言，若該兩個臂架上均設有指示燈，則該指示燈點亮并顯示在遙控終端100上表明該兩個臂架的相對位置處于可控的狀態，對于沒有指示設備的工程機械被控對象而言，可以在經過圖像處理后用方框框住并在方框旁邊用文字提示確認此被控對象處于可控狀態。優選地，為了便于對工程機械被控對象進行更精確的控制，遙控終端100上還設有設定單元111，該設定單元111可用于設定工程機械被控對象的步進量、工控地圖的顯示比例、實際圖像的顯示比例或者工程機械被控對象的觀察視角等其中一種或多種參數；相應地，生成單元105包括下列模塊的至少一種(優選同時包括下列四種模塊)單擊觸摸生成模塊106，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍單擊觸摸時，生成工程機械被控對象朝單擊方向運動步進量的控制指令；滑動觸摸生成模塊107，用于當操作人員在顯示界面上朝所需控制方向滑動時，生成工程機械被控對象朝滑動方向運動步進量的控制指令；固定觸摸生成模塊108，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍按住一個位置時，生成工程機械被控對象按顯示比例運動到對應實際位置的控制指令；軌跡規劃生成模塊109，用于當操作人員在工況地圖或者實際圖像上畫出一條運動軌跡時，生成工程機械被控對象按該運動軌跡運動至對應實際位置的控制指令。
需要說明的是，上述實施例的遙控終端100可以采用常見的智能手機，也可以采用專業工業遙控器，但考慮到目前及以后智能手機的使用日益廣泛并且具有攜帶方便、符合操作習慣以及容易擴展相應功能等優點，優選具有觸摸操作功能的智能手機作為遙控終端 100。
需要說明的是，遙控終端100可以直接與控制器300直接進行無線通信，也可以先與中間設備(例如路由器)無線相連，然后由該中間設備通過CAN或工業以太網總線等有線方式與控制器300相連，本實施例優選后種方案，無線通信方式包括但不限于WIFI、ZIGBEE、433M等方式，考慮到WIFI方式的使用日益廣泛，且容易在智能手機上增加相應的收發模塊，本實施例優選WIFI方式；而路由器等中間設備相當于WIFI熱點，其上可存儲有最新版本的控制程序，熱點名稱一般可設置為工程機械的“產品類型+關鍵參數+操作人員”;進一步地，遙控終端100還包括登陸單元113和更新單元112，登陸單元113用于供操作人員在使用遙控終端100時通過預置的登陸賬號和密碼登陸至WIFI熱點，更新單元112用于從中間設備上更新最新版本的控制程序，具體而言，當登陸成功后，如果遙控終端100具有相應的控制程序，則直接發送其版本號給中間設備，中間設備判斷其版本號是否為最新的版本號，若是則直接進入控制頁面，否則中間設備提示遙控終端100接收最新版本的控制程序，若遙控終端100無任何控制程序，則中間設備提示遙控終端100接收最新版本的控制程序；另外，中間設備在實現遙控終端100與控制器300之間的數據交換中，除了進行登陸賬號和密碼的驗證外，還可將外部透明協議轉換為工程機械內部使用的協議，防止出現內部總線擁擠以及重要信息的泄露，中間設備上保存的控制程序可通過2G或3G網絡定期更新；控制器300將遙控終端100生成的控制指令轉換為一系列的控制步驟，并通過各個輸入輸出接口(與工程機械被控對象相連的硬件端口)控制工程機械被控對象執行相應動作。需要說明的是，工程機械當前的工況地圖可以存儲于中間設備或者服務器上并隨著現場環境的變化隨時更新，遙控終端100可從該中間設備或者服務器上下載該工況地圖。
下面以混凝土泵車為例并結合圖2說明一下遙控終端100在工況地圖下的遙控過程操作人員手持遙控終端100靠近混凝土泵車，并搜索附近的WIFI熱點，根據熱點名稱選擇所要控制的混凝土泵車，在登陸成功并更新相應的控制程序后，下載該混凝土泵車當前的工況地圖，并將混凝土泵車被控對象(下面以臂架為例)的虛擬圖像疊加于工況地圖中，整個畫面顯示在遙控終端100的觸摸屏上，如圖2所示，黑色圓點2代表混凝土泵車臂架，其背景為工況地圖1，其在工況地圖中的虛擬位置代表臂架在工作場所的實際位置，在遙控終端上可通過觸摸或者按鍵操作對該虛擬位置進行確定，同時還可以設置臂架的步進量、工況地圖I的顯示比例或者臂架的觀察視角等參數，當需要遙控時，操作人員通過觸摸操作實現對臂架的位置進行控制，例如，當操作人員在黑色圓點2的右側(即圖2中白色圓點相對于黑色圓點2的箭頭指向)單擊觸摸時，遙控終端100將生成使臂架朝該箭頭對應的實際方向運動步進量的控制指令，最后由控制器實現相應的硬件操作使臂架運動到相應位置。上面僅描述了遙控單個被控對象的過程，在具體使用過程中，還可以根據需要將多個被控對象的虛擬圖像疊加于工況地圖中，其遙控過程與上述類似，茲不贅述。遙控終端100在實際圖像下的遙控過程與上述過程類似，不同之處在于通過攝像頭獲取混凝土泵車的實際圖像，并在其中的臂架圖像上給出相應的控制標識，以便進行觸摸操作。在實際圖像下也可以對多個被控對象進行遙控，多個被控對象在觸摸屏上可以通過多種顏色或同一顏色帶不同的文字提示框予以區別，其遙控過程與上述類似，茲不贅述。如圖3所示，本發明實施例還提供了一種工程機械的遙控系統，該遙控系統除了包括如上任一項所述的遙控終端100外，還包括路由器200和工程機械的控制器300，在本實施例中，遙控終端100與路由器200通過WIFI方式(還可通過ZIGBEE、433M等方式)進行數據交換，遙控終端100和路由器200上各安裝有相應的WIFI收發模塊，路由器200與控制器300通過CAN總線400 (還可通過工業以太網等其他總線形式)進行數據交換，控制器300用于接收來自于遙控終端100的控制指令并根據該控制指令對工程機械被控對象的執行機構進行控制。
遙控終端100的具體結構、替代方案及實現過程可參見前文所述，茲不贅述。路由器200進一步包括預設驗證單元201和存儲單元202，預設驗證單元201用于預設或者驗證操作人員的登陸賬號和密碼，操作人員在遙控終端上輸入的登陸賬號和密碼需要通過該預設驗證單元進行驗證，存儲單元202用于存儲最新版本的控制程序；路由器200還可進一步包括協議轉換單元203，該協議轉換單元203用于將路由器200與遙控終端100使用的透明協議轉換為與CAN總線相匹配的協議，以防止出現CAN總線擁擠及重要信息的泄露。控制器300進一步包括解析單元301和處理單元302，解析單元301用于將遙控終端100生成的控制指令轉換為一系列的控制步驟，處理單元302用于通過各個輸入輸出接口(與工程機械被控對象相連的硬件端口)控制工程機械被控對象執行相應動作。本發明實施例提供的一種工程機械的遙控終端和遙控系統，通過在遙控終端上將工程機械被控對象的可控信息(如位置信息)進行顯示，并將操作人員針對該可控信息的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令，以便工程機械的控制器根據這些指令對工程機械被控對象執行相應的控制操作；進一步地，工程機械被控對象的位置信息以疊加于工況地圖的虛擬圖像或者工程機械被控對象的實際圖像顯示在遙控終端上，使得操作人員可以以非常直觀的視角進行控制操作，遙控終端采用具有觸摸屏的普通智能手機，可最大程度滿足不同操作人員的操作習慣；在使用過程中，操作人員可手持遙控終端、自由地選擇有利位置并通過手勢對工程機械進行作業控制，如此便擺脫了原來固定式的操控，使操控角度更加直觀，既提高了控制的及時性、安全性和準確性，也提高了工程機械的使用效率，從而為施工企業增加了經濟收益。本發明實施例還提供了一種工程機械，如混凝土泵車，該工程機械上設有上述的遙控終端或者遙控系統，由于上述的遙控終端或者遙控系統具有上述技術效果，因此，設有該遙控終端或者該遙控系統的工程機械也應具備相應的技術效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種工程機械的遙控終端，其特征在于，所述遙控終端包括 顯示單元，用于顯示工程機械被控對象的可控信息； 操作單元，用于供操作人員對該可控信息進行按鍵操作或者觸摸操作； 生成單元，用于將操作人員的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令；發送單元，用于將所述控制指令發送給工程機械的控制器，以便該控制器對工程機械被控對象執行相應的控制操作。
2.如權利要求I所述的遙控終端，其特征在于 所述可控信息為位置信息； 所述遙控終端還包括獲取單元和確定單元，所述獲取單元用于獲取工程機械當前的工 況地圖或者實際圖像，所述確定單元用于根據工程機械被控對象當前的位置確定其虛擬圖像在所述工況地圖中的位置或者用于在所述實際圖像中確定工程機械被控對象的控制標識； 所述顯示單元用于將工程機械被控對象的虛擬圖像疊加于所述工況地圖上并進行顯示或者用于顯示含有所述控制標識的實際圖像。
3.如權利要求2所述的遙控終端，其特征在于，所述遙控終端還包括設定單元，用于設定工程機械被控對象的步進量、工控地圖的顯示比例、實際圖像的顯示比例或者工程機械被控對象的觀察視角。
4.如權利要求3所述的遙控終端，其特征在于，所述生成單元包括下列模塊的至少一種 單擊觸摸生成模塊，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍單擊觸摸時，生成工程機械被控對象朝單擊方向運動步進量的控制指令； 滑動觸摸生成模塊，用于當操作人員在顯示界面上朝所需控制方向滑動時，生成工程機械被控對象朝滑動方向運動步進量的控制指令； 固定觸摸生成模塊，用于當操作人員在工程機械被控對象的虛擬圖像或者控制標識的周圍按住一個位置時，生成工程機械被控對象按顯示比例運動到對應實際位置的控制指令； 軌跡規劃生成模塊，用于當操作人員在工況地圖或者實際圖像上畫出一條運動軌跡時，生成工程機械被控對象按該運動軌跡運動至對應實際位置的控制指令。
5.一種工程機械的遙控系統，其特征在于，所述遙控系統包括工程機械的控制器、路由器和權利要求I至4任一項所述的遙控終端，其中，所述遙控終端與所述路由器通過無線方式進行通信，所述控制器通過總線與所述路由器相連，用于接收來自于所述遙控終端的控制指令并根據該控制指令對工程機械被控對象的執彳了機構進彳了控制。
6.如權利要求5所述的遙控系統，其特征在于，所述遙控系統與所述路由器通過WIFI、ZIGBEE或者433M方式進行通信。
7.如權利要求6所述的遙控系統，其特征在于 所述路由器包括預設驗證單元和存儲單元，所述預設驗證單元用于預設或者驗證操作人員的登陸賬號和密碼，所述存儲單元用于存儲最新版本的控制程序； 所述遙控終端還包括登陸單元和更新單元，所述登陸單元用于供操作人員在使用所述遙控終端時通過所述登陸賬號和密碼進行登陸，所述更新單元用于從所述存儲單元更新最新版本的控制程序。
8.如權利要求5至7任一項所述的遙控系統，其特征在于，所述路由器還包括協議轉換單元，用于將所述路由器與所述遙控終端使用的透明協議轉換為與所述總線相匹配的協議。
9.如權利要求5至7任一項所述的遙控系統，其特征在于，所述控制器包括解析單元和處理單元，所述解析單元用于將所述控制指令解析成相應的控制步驟，所述處理單元用于根據每一控制步驟通過硬件端口對工程機械被控對象的執行機構進行控制。
10.一種工程機械，其特征在于，所述工程機械設有權利要求I至4任一項所述的遙控終端或者權利要求5至9任一項所述的遙控系統。
全文摘要
本發明涉及工程機械技術領域，公開了一種工程機械及其遙控終端和遙控系統。該遙控終端包括顯示單元，用于顯示工程機械被控對象的可控信息；操作單元，用于供操作人員對該可控信息進行按鍵操作或者觸摸操作；生成單元，用于將操作人員的按鍵操作信息或者觸摸操作信息生成相應的控制指令；發送單元，用于將所述控制指令發送給工程機械的控制器，以便其執行相應的控制操作。本發明實施例提供的一種遙控終端，操作人員可手持該遙控終端、自由地選擇有利位置對工程機械進行作業控制，如此便擺脫了原來固定式的操控，使操控角度更加直觀，既提高了控制的及時性、安全性和準確性，也提高了工程機械的使用效率，從而為施工企業增加了經濟收益。
文檔編號H04L29/08GK102625195SQ20121004956
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者向瑤, 周翔, 田甜 申請人:三一重工股份有限公司