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一种起重机协同载运的导航控制装置与导航控制的方法  
 【申请号】  CN201410110246.4  【申请日】  2014-03-24
 【公开号】  CN103863948A  【公开日】  2014-06-18
 【申请人】  合肥工业大学  【地址】  230009 安徽省合肥市包河区屯溪路193号
 【共同申请人】  
 【发明人】  訾斌;钱森;朱华炳;曾亿山
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  合肥金安专利事务所 34114  【代理人】  徐伟
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  34
 【摘要】  针对现有起重机协同载运存在的问题,本发明提供一种适用于大型重载、复杂工况、性能可靠、适应性强、基于网络的多起重机协同载运导航系统及方法。本发明系统包括网络运算监控服务器、载物箱下位机、四轴航拍飞行器、载物箱状态监测模块、无线通讯装置、载物箱位置指示灯、起重机状态监测模块和起重机下位机。本发明的导航控制方法,通过对起重机下位机和载物箱下位机反馈的数据结合GPS信息、天气信息进行综合路线规划和具体单个起重机的动作和方向监控,确保整个起重机队列有序、精确的协作。有益的技术效果:本发明所述的设备与方法,可以有效地抑制载运过程中由于复杂路况造成的重物的摆动,适用于精密贵重大型负载的载运。
 【主权项】  一种起重机协同载运的导航控制装置,针对由四台起重机共同吊运一个载物箱(5)的操作环境;所述的四台起重机,依次记为第一起重机(10)、第二起重机(20)、第三起重机(30)和第四起重机(40);四台起重机内均配有起重机控制系统,用以控制起重机的运动,依次为第一起重机控制系统(11)、第二起重机控制系统(21)、第三起重机控制系统(31)和第四起重机控制系统(41);其特征在于:设有网络运算监控服务器(1)、载物箱下位机(3)、四轴航拍飞行器(4)、载物箱状态监测模块(6)、无线通讯装置、载物箱位置指示灯(2)、四台起重机状态监测模块和四台起重机下位机;无线通讯装置由第一起重机网络通信模块(71)、第二起重机网络通信模块(72)、第三起重机网络通信模块(73)、第四起重机网络通信模块(74)、服务器网络通信模块(75)、飞行器无线射频模块(76)、载物箱无线射频模块(77)和载物箱网络通信模块(78)组成;四台起重机下位机依次记为第一起重机下位机(12)、第二起重机下位机(22)、第三起重机下位机(32)和第四起重机下位机(42);四台起重机状态监测模块依次记为第一起重机状态监测模块(13)、第二起重机状态监测模块(23)、第三起重机状态监测模块(33)和第四起重机状态监测模块(43);网络运算监控服务器(1)与服务器网络通信模块(75)相连接,第一起重机下位机(12)与第一起重机网络通信模块(71)相连接,第二起重机下位机(22)与第二起重机网络通信模块(72)相连接,第三起重机下位机(32)与第三起重机网络通信模块(73)相连接,第四起重机下位机(42)与第四起重机网络通信模块(74)相连接,四轴航拍飞行器(4)与飞行器无线射频模块(76)相连接,载物箱下位机(3)同时连接有载物箱无线射频模块(77)和载物箱网络通信模块(78);通过第一起重机网络通信模块(71)、第二起重机网络通信模块(72)、第三起重机网络通信模块(73)、第四起重机网络通信模块(74)、服务器网络通信模块(75)和载物箱网络通信模块(78)实现网络运算监控服务器(1)与第一起重机下位机(12)、第二起重机下位机(22)、第三起重机下位机(32)、第四起重机下位机(42)和载物箱下位机(3)的一对一通讯,通过飞行器无线射频模块(76)和载物箱无线射频模块(77)实现载物箱下位机(3)与四轴航拍飞行器(4)之间的一对一通讯;第一起重机下位机(12)安置在第一起重机(10)内,第一起重机下位机(12)分别与第一起重机控制系统(11)、第一起重机状态监测模块(13)相连接;第一起重机状态监测模块(13)实时采集第一起重机(10)的第一起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||、第一起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||、第一起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||和第一起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||,并向第一起重机下位机(12)传输;再由第一起重机下位机(12)将接收到的信息打包并依次通过第一起重机网络通信模块(71)和服务器网络通信模块(75)传输至网络运算监控服务器(1);第二起重机下位机(22)安置在第二起重机(20)内,第二起重机下位机(22)分别与第二起重机控制系统(21)、第二起重机状态监测模块(23)相连接;第二起重机状态监测模块(23)实时采集第二起重机(20)的第二起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第二起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第二起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||和第二起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||,并向第二起重机下位机(22)传输;再由第二起重机下位机(22)将接收到的信息打包并依次通过第二起重机网络通信模块(72)和服务器网络通信模块(75)传输至网络运算监控服务器(1);第三起重机下位机(32)安置在第三起重机(30)内,第三起重机下位机(32)分别与第三起重机控制系统(31)、第三起重机状态监测模块(33)相连接;第三起重机状态监测模块(33)实时采集第三起重机(30)的第三起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第三起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第三起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||和第三起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||,并向第三起重机下位机(32)传输;再由第三起重机下位机(32)将接收到的信息打包并依次通过第三起重机网络通信模块(73)和服务器网络通信模块(75)传输至网络运算监控服务器(1);第四起重机下位机(42)安置在第四起重机(40)内,第四起重机下位机(42)分别与第四起重机控制系统(41)、第四起重机状态监测模块(43)相连接;第四起重机状态监测模块(43)实时采集第四起重机(40)的第四起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、第四起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、第四起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||和第四起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||,并向第四起重机下位机(42)传输;再由第四起重机下位机(42)将接收到的信息打包依次并通过第四起重机网络通信模块(74)和服务器网络通信模块(75)传输至网络运算监控服务器(1);在载物箱(5)上设有载物箱下位机(3),在载物箱(5)的顶壳外侧的中央设有载物箱位置指示灯(2),在载物箱(5)顶壳内侧的中央设有载物箱状态监测模块(6);载物箱下位机(3)与载物箱状态监测模块(6)相连接;载物箱状态监测模块(6)内含GPS传感器监测模块、三轴加速度传感器监测模块和电子指南针监测模块,分别采集载物箱坐标(XYZ)||sub||载物箱||/sub||、载物箱姿态(α、β、γ)||sub||载物箱||/sub||和载物箱运动方向i||sub||载物箱||/sub||;载物箱状态监测模块(6)将收集到的数据依次通过载物箱下位机(3)、载物箱网络通信模块(78)和服务器网络通信模块(75)后传输至网络运算监控服务器(1);四轴航拍飞行器(4)悬停在载物箱(5)的上空,以载物箱(5)顶部的载物箱位置指示灯(2)为基准,对第一起重机(10)、第二起重机(20)、第三起重机(30)和第四起重机(40)之间的位置实时监控,并拍摄成起重机编队的俯视图像fig||sub||航拍||/sub||且依次通过飞行器无线射频模块(76)和载物箱无线射频模块(77)传输至载物箱下位机(3),再由载物箱下位机(3)依次通过载物箱网络通信模块(78)和服务器网络通信模块(75)传输至网络运算监控服务器(1);网络运算监控服务器(1)将接收到的第一起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||、第一起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||、第一起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||和第一起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||1||/sub||、第二起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第二起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第二起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第二起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||2||/sub||、第三起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第三起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第三起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第三起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||3||/sub||、第四起重机转台转角θ||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、第四起重机变幅角φ||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、第四起重机钢丝绳长度l||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、第四起重机环境图像参数fig||sub||起重机||/sub||||sub||4||/sub||、载物箱坐标(XYZ)||sub||载物箱||/sub||、载物箱姿态(α、β、γ)||sub||载物箱||/sub||、载物箱运动方向i||sub||载物箱||/sub||以及起重机编队的俯视图像fig||sub||航拍||/sub||进行信息的融合和特征提取,获得四台起重机的位姿(P||sub||1||/sub||、P||sub||2||/sub||、P||sub||3||/sub||、P||sub||4||/sub||,)、载物箱位姿P||sub||载物箱||/sub||,并采用三维栅格法绘制栅格环境地形;通过服务器网络通信模块(75)分别与第一起重机网络通信模块(71)、第二起重机网络通信模块(72)、第三起重机网络通信模块(73)和第四起重机网络通信模块(74)之间的无线连接,网络运算监控服务器(1)分别向第一起重机下位机(12)、第二起重机下位机(22)、第三起重机下位机(32)、第四起重机下位机(42)下传控制指令,再由第一起重机控制系统(11)、第二起重机控制系统(21)、第三起重机控制系统(31)和第四起重机控制系统(41)分别执行。
 【页数】  22
 【主分类号】  B66C13/42
 【专利分类号】  B66C13/42;B66C13/22;G05B19/418
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