一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置與導(dǎo)航控制的方法
【專利摘要】針對現(xiàn)有起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)存在的問題，本發(fā)明提供一種適用于大型重載、復(fù)雜工況、性能可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、基于網(wǎng)絡(luò)的多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器、載物箱下位機(jī)、四軸航拍飛行器、載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊、無線通訊裝置、載物箱位置指示燈、起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊和起重機(jī)下位機(jī)。本發(fā)明的導(dǎo)航控制方法，通過對起重機(jī)下位機(jī)和載物箱下位機(jī)反饋的數(shù)據(jù)結(jié)合GPS信息、天氣信息進(jìn)行綜合路線規(guī)劃和具體單個起重機(jī)的動作和方向監(jiān)控，確保整個起重機(jī)隊列有序、精確的協(xié)作。有益的技術(shù)效果：本發(fā)明所述的設(shè)備與方法，可以有效地抑制載運(yùn)過程中由于復(fù)雜路況造成的重物的擺動，適用于精密貴重大型負(fù)載的載運(yùn)。
【專利說明】一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置與導(dǎo)航控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多起重機(jī)協(xié)同作業(yè)領(lǐng)域，尤其是一種適用于大型重載遠(yuǎn)距離載運(yùn)的基于網(wǎng)絡(luò)的多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]起重吊裝設(shè)備是工廠、鐵路、港口及其他部門實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)機(jī)械化的重要工具，其中起重機(jī)因其良好的機(jī)動性能和較大的負(fù)載能力得到了廣泛的應(yīng)用。近年隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，重載化大型化的負(fù)載和日益復(fù)雜的吊裝作業(yè)環(huán)境，對起重機(jī)提出了更高的要求。受到協(xié)調(diào)能力，負(fù)載能力等方面的限制，單臺起重機(jī)已不能完全滿足當(dāng)前的要求。
[0003]隨著計算機(jī)技術(shù)和控制理論的飛速發(fā)展，起重機(jī)的自動化程度大大提高，多起重機(jī)協(xié)同作業(yè)得以實(shí)現(xiàn)并因其具有負(fù)載能力強(qiáng)、吊裝過程平穩(wěn)、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，在大型重載復(fù)雜工況的實(shí)際工程中得到了越來越多的應(yīng)用。目前對于大型重載的吊裝運(yùn)輸，普遍采用分解成多個部件分別運(yùn)輸，然后進(jìn)行組裝并調(diào)試的方法，費(fèi)時費(fèi)力，而且運(yùn)輸過程中不可避免的會出現(xiàn)劇烈振動，不適用與一些精密或者大型負(fù)載的載運(yùn)，多臺起重機(jī)協(xié)同作業(yè)運(yùn)載可以很好的解決這個問題，即不需將重物分解即可將重物整體運(yùn)送至目的地，而且起重機(jī)的鋼絲繩的柔索特性可以一定程度上抵消運(yùn)輸過程中的劇烈振動，但是由于傳統(tǒng)多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)一般采用現(xiàn)場指揮，手動控制，完全依靠操作者經(jīng)驗(yàn)，自動化程度低，無法對起重機(jī)動作進(jìn)行協(xié)調(diào)的控制和重物的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時精確的監(jiān)測，不能有效抑制重物的擺動，無法保證重物的水平，不適于貴重物品的載運(yùn)，并且會由于重物的搖擺而發(fā)生事故從而造成不可挽回的損失。另外由于傳統(tǒng)多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)無法對環(huán)境進(jìn)行實(shí)時有效的感知，因此對載運(yùn)的外部環(huán)境，比如風(fēng)力、雨雪、路況等要求比較高，同時對外部環(huán)境的變化抵抗力較差，載運(yùn)效率低且存在一定的風(fēng)險性，這也使得多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)無法得到廣泛的應(yīng)用。因此，目前尚無安全可靠的導(dǎo)航控制方法，導(dǎo)致多起重機(jī)的協(xié)同運(yùn)載的應(yīng)用局限于短距離低速小型輕載的搬運(yùn)，還未能廣泛地應(yīng)用于大型重載復(fù)雜工況的遠(yuǎn)距離吊裝載運(yùn)作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的問題，提供一種適用于大型重載復(fù)雜工況、性能可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、基于網(wǎng)絡(luò)的多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。
[0005]一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置，針對由四臺起重機(jī)共同吊運(yùn)一個載物箱5的操作環(huán)境。所述的四臺起重機(jī)，依次記為第一起重機(jī)10、第二起重機(jī)20、第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40。四臺起重機(jī)內(nèi)均配有起重機(jī)控制系統(tǒng)，用以控制起重機(jī)的運(yùn)動，依次為第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41，此外，設(shè)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器1、載物箱下位機(jī)3、四軸航拍飛行器4、載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6、無線通訊裝置、載物箱位置指示燈2、四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊和四臺起重機(jī)下位機(jī)。
[0006]無線通訊裝置由第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75、飛行器無線射頻模塊76、載物箱無線射頻模塊77和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78組成。
[0007]四臺起重機(jī)下位機(jī)依次記為第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32和第四起重機(jī)下位機(jī)42 ;四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊依次記為第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43。
[0008]網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75相連接，第一起重機(jī)下位機(jī)12與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71相連接，第二起重機(jī)下位機(jī)22與第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72相連接，第三起重機(jī)下位機(jī)32與第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73相連接，第四起重機(jī)下位機(jī)42與第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74相連接，四軸航拍飛行器4與飛行器無線射頻模塊76相連接，載物箱下位機(jī)3同時連接有載物箱無線射頻模塊77和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78。通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I與第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42和載物箱下位機(jī)3的一對一通訊，通過飛行器無線射頻模塊76和載物箱無線射頻模塊77實(shí)現(xiàn)載物箱下位機(jī)3與四軸航拍飛行器4之間的一對一通訊。
[0009]第一起重機(jī)下位機(jī)12安置在第一起重機(jī)10內(nèi)，第一起重機(jī)下位機(jī)12分別與第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13相連接。第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13實(shí)時采集第一起重機(jī)10的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第一起重機(jī)變幅角Φ趣m、第一起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，并向第一起重機(jī)下位機(jī)12傳輸；再由第一起重機(jī)下位機(jī)12將接收到的信息打包并依次通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0010]第二起重機(jī)下位機(jī)`22安置在第二起重機(jī)20內(nèi)，第二起重機(jī)下位機(jī)22分別與第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23相連接。第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23實(shí)時采集第二起重機(jī)20的第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第二起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)2、第二起重機(jī)鋼絲繩長度和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)并向第二起重機(jī)下位機(jī)22傳輸；再由第二起重機(jī)下位機(jī)22將接收到的信息打包并依次通過第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0011 ] 第三起重機(jī)下位機(jī)32安置在第三起重機(jī)30內(nèi)，第三起重機(jī)下位機(jī)32分別與第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33相連接。第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33實(shí)時采集第三起重機(jī)30的第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)3、第三鬼重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig.^,，并向第三起重機(jī)下位機(jī)32傳輸；再由第三起重機(jī)下位機(jī)32將接收到的信息打包并依次通過第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0012]第四起重機(jī)下位機(jī)42安置在第四起重機(jī)40內(nèi)，第四起重機(jī)下位機(jī)42分別與第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41、第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43相連接。第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43實(shí)時采集第四起重機(jī)40的第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、第四起重機(jī)變幅角、第四起重機(jī)鋼絲繩長度和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，并向第四起重機(jī)下位機(jī)42傳輸；再由第四起重機(jī)下位機(jī)42將接收到的信息打包并通過第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0013]在載物箱5上設(shè)有載物箱下位機(jī)3，在載物箱5的頂殼外側(cè)的中央設(shè)有載物箱位置指示燈2，在載物箱5頂殼內(nèi)側(cè)的中央設(shè)有載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6。載物箱下位機(jī)3與載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6相連接；載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6內(nèi)含GPS傳感器監(jiān)測模塊、三軸加速度傳感器監(jiān)測模塊和電子指南針監(jiān)測模塊，分別采集載物箱的坐標(biāo)Cf、7、Z) _箱、載物箱姿態(tài)Qa、β、r J 和載物箱的運(yùn)動方向i_。載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6將收集到的數(shù)據(jù)依次經(jīng)過載物箱下位機(jī)3、載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊器77和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75后傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0014]四軸航拍飛行器4懸停在載物箱的上空，以載物箱頂部的載物箱位置指示燈2為基準(zhǔn)，對第一起重機(jī)10、第二起重機(jī)20、第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40之間的位置實(shí)時監(jiān)控，并拍攝成起重機(jī)編隊的俯視圖像figtett且依次通過飛行器無線射頻模塊76和載物箱無線射頻模塊77后傳輸至載物箱下位機(jī)3，再由載物箱下位機(jī)3依次通過載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊77和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0015]網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I將接收到的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、第一起重機(jī)變幅角小第一起重機(jī)鋼絲繩長度和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)f 、第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第二起重機(jī)變幅角0_^^、第二起重機(jī)鋼絲繩長度7_^^、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)3、％三起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角β起重
第四起重機(jī)變幅角0第四起重機(jī)鋼絲繩長度7_^#、第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)載物箱的坐標(biāo)(尤八Z)載_、載物箱姿態(tài)h、β、Y ) #_、載物箱的運(yùn)動方向i #_以及起重機(jī)編隊的俯視圖像進(jìn)行信息的融合和特征提取，獲得四臺起重機(jī)的位姿(Λ、Λ、Λ、Λ，)、載物箱的位姿/^?|，并采用三維柵格法繪制柵格環(huán)境地形；通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75分別與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊器72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73和第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74之間的無線連接，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I分別向第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42下傳控制指令，再由第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41分別執(zhí)行。
[0016]采用本發(fā)明所述一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置的導(dǎo)航控制方法，按如下步驟進(jìn)行:
步驟一:進(jìn)行系統(tǒng)的初始化；
將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I分別與第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42和載物箱下位機(jī)3建立通信聯(lián)接，將四軸航拍飛行器4與載物箱下位機(jī)3建立通信聯(lián)接。人工輸入出發(fā)地與目的地的信息，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)目的地坐標(biāo)進(jìn)行全局路徑規(guī)劃；
步驟二:載物箱下位機(jī)3分別從載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6和四軸航拍飛行器4獲取的載物箱的坐標(biāo)Cr、Y, ζ) _箱、載物箱姿態(tài)U、兒r； #_、載物箱的運(yùn)動方向i和起重機(jī)編隊的俯視圖像fig#?，并傳遞至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I;
步驟三:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I自第一起重機(jī)下位機(jī)12處調(diào)取第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角 第一起重機(jī)變幅角第一起重機(jī)鋼絲繩長度^和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，從第二起重機(jī)下位機(jī)22處調(diào)取第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角β 第二起重機(jī)變幅角Φ 第二起重機(jī)鋼絲繩長度I趣機(jī)2和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fi筆趣機(jī)2，從第三起重機(jī)下位機(jī)32處調(diào)取第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)3、第三起重機(jī)鋼絲繩長度I鍾機(jī)3和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)從第四起重機(jī)下位機(jī)42調(diào)取第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角〃 第四起重機(jī)變幅角0_%#、第四起重機(jī)鋼絲繩長度4和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig趣機(jī)4 ；
步驟四:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)載物箱的坐標(biāo)Cr、7、刀載物箱,并結(jié)合GPS導(dǎo)航和氣象預(yù)報信息，得到多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊所處區(qū)域的地形、天氣和路況信息，當(dāng)GPS導(dǎo)航提示出現(xiàn)較惡劣地形或氣象預(yù)報惡劣氣候時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I重新進(jìn)行全局路徑規(guī)劃并及時向操作者發(fā)出預(yù)警信號，提前改變編隊航線以保證安全載運(yùn)；
步驟五:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I對載物箱下位機(jī)3反饋的起重機(jī)編隊的俯視圖像figte中的各臺起重機(jī)俯視圖像進(jìn)行特征提取分析，得到起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Λ);步驟六:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I將步驟二中獲得的起重機(jī)編隊的俯視圖像與步驟四中獲得的第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)行融合，并采用三維柵格法繪制多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖；
步驟七:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)步驟六中得到的融合數(shù)據(jù)以及柵格環(huán)境地圖進(jìn)行局部路徑規(guī)劃，結(jié)合步驟三中得到各起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、變幅角、鋼絲繩長度信息以及步驟五得到的起重機(jī)的實(shí)時位姿Gd1、Λ、Λ、Λ)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I的可視化界面上實(shí)時顯示多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的三維動態(tài)模型，同時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I判斷載物箱是否處于水平狀態(tài)并對其擺動進(jìn)行預(yù)測，并向第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42下達(dá)微調(diào)指令，由對應(yīng)的第一起重機(jī)控制系統(tǒng)U、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31、第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41做相應(yīng)的機(jī)械吊運(yùn)動作以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，同時保持隊形整齊。
[0017]步驟八:當(dāng)載運(yùn)編隊到達(dá)目的地點(diǎn)時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75分別向第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73和第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78發(fā)送終止信號，四臺起重機(jī)下位機(jī)和載物箱下位機(jī)接收到終止信號后結(jié)束協(xié)同載運(yùn)。
[0018]有益的技術(shù)效果:
由于采用了本發(fā)明所述的設(shè)備與方法，起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制方法根據(jù)需要選擇了多種傳感器，并通過對多傳感器采集信息的融合，實(shí)現(xiàn)了載運(yùn)過程中多起重機(jī)動作的協(xié)調(diào)控制和負(fù)載狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整，可以有效地抑制載運(yùn)過程中由于復(fù)雜路況造成的重物的擺動，適用于精密貴重大型負(fù)載的載運(yùn)。起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制方法采用無線通訊方式，所有移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的地方都可以實(shí)現(xiàn)下位機(jī)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器的通信；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器運(yùn)算能力強(qiáng)，速度快，能夠保證對多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的實(shí)時性；對起重機(jī)和載物箱5的監(jiān)控裝置采用模塊化的設(shè)計，可以根據(jù)負(fù)載的大小增減協(xié)同載運(yùn)編隊中起重機(jī)的數(shù)量，同時根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展不同的傳感器模塊，具有良好的擴(kuò)展性；系統(tǒng)利用四軸航拍無人機(jī)跟蹤載物箱位置指示燈2的方式可以有效地實(shí)時采集載運(yùn)編隊的俯視圖像，不受空間的限制，性價比高；系統(tǒng)融合多臺起重機(jī)全景視覺傳感器和四軸航拍無人機(jī)所采集到的圖像，采用三維柵格法進(jìn)行環(huán)境地圖建模，模型準(zhǔn)確，可以實(shí)時準(zhǔn)確地感知周圍環(huán)境，結(jié)合對起重機(jī)的動作和方向的實(shí)時監(jiān)控，提高了載運(yùn)編隊對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性和安全性，使得復(fù)雜環(huán)境下的載運(yùn)成為可能；通過載運(yùn)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，與傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗(yàn)相比較，自動化程度提高，可實(shí)現(xiàn)大型重載的整體載運(yùn)，無需分解，通過全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃結(jié)合的方式，可以有效避免載運(yùn)過程中的各種不利因素，比如大風(fēng)、雨雪及復(fù)雜地形等，顯著提高大型重載遠(yuǎn)程載運(yùn)的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明產(chǎn)品的組裝示意圖。
[0020]圖2為圖1中電路硬件連接關(guān)系簡示圖。
[0021]圖3為本發(fā)明方法的流程圖。
[0022]圖4為本發(fā)明產(chǎn)品中的載物箱下位機(jī)及載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊的電路圖。
[0023]圖5為本發(fā)明產(chǎn)品中的起重機(jī)下位機(jī)及起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊的電路圖。
[0024]圖6為圖2中傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成與功能示意圖。
[0025]圖中的序號為:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器1、載物箱位置指示燈2、載物箱下位機(jī)3、四軸航拍飛行器4、載物箱5、載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6、第一起重機(jī)10、第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第一起重機(jī)下位機(jī)12、第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13、第二起重機(jī)20、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)
21、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23、第三起重機(jī)30、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33、第四起重機(jī)40、第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41、第四起重機(jī)下位機(jī)42、第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43、第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75、飛行器無線射頻模塊76、載物箱無線射頻模塊77、載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
[0027]參見圖1，一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置，針對由四臺起重機(jī)共同吊運(yùn)一個載物箱5的操作環(huán)境。所述的四臺起重機(jī)，依次記為第一起重機(jī)10、第二起重機(jī)20、第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40。參見圖2，四臺起重機(jī)內(nèi)均配有起重機(jī)控制系統(tǒng)，用以控制起重機(jī)的運(yùn)動，依次為第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41，此外，參見圖2，設(shè)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器1、載物箱下位機(jī)3、四軸航拍飛行器4、載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6、無線通訊裝置、載物箱位置指示燈2、四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊和四臺起重機(jī)下位機(jī)。無線通訊裝置由第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75、飛行器無線射頻模塊76、載物箱無線射頻模塊77和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78組成。
[0028]參見圖2，四臺起重機(jī)下位機(jī)依次記為第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)
22、第三起重機(jī)下位機(jī)32和第四起重機(jī)下位機(jī)42。
[0029]參見圖2，四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊依次記為第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43。
[0030]參見圖2，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75相連接，第一起重機(jī)下位機(jī)12與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71相連接，第二起重機(jī)下位機(jī)22與第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72相連接，第三起重機(jī)下位機(jī)32與第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73相連接，第四起重機(jī)下位機(jī)42與第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74相連接，四軸航拍飛行器4與飛行器無線射頻模塊76相連接，載物箱下位機(jī)3同時連接有載物箱無線射頻模塊77和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78。通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I與第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42和載物箱下位機(jī)3的一對一通訊，通過飛行器無線射頻模塊76和載物箱無線射頻模塊77實(shí)現(xiàn)載物箱下位機(jī)3與四軸航拍飛行器4之間的一對一通訊，如圖6所示。
[0031]參見圖2，第一起重機(jī)下位機(jī)12安置在第一起重機(jī)10內(nèi)，第一起重機(jī)下位機(jī)12分別與第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13相連接；第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13實(shí)時采集第一起重機(jī)10的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第一起重機(jī)變幅角Ismu'第一起重機(jī)鋼絲繩長度和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，并向第一起重機(jī)下位機(jī)12傳輸；再由第一起重機(jī)下位機(jī)12將接收到的信息打包并依次通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0032]參見圖2，第二起重機(jī)下位機(jī)22安置在第二起重機(jī)20內(nèi)，第二起重機(jī)下位機(jī)22分別與第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23相連接。第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23實(shí)時采集第二起重機(jī)20的第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第二起重機(jī)變幅角4>起重機(jī)2、第二起重機(jī)鋼絲繩長度和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)并向第二起重機(jī)下位機(jī)22傳輸；再由第二起重機(jī)下位機(jī)22將接收到的信息打包并依次通過第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0033]參見圖2，第三起重機(jī)下位機(jī)32安置在第三起重機(jī)30內(nèi)，第三起重機(jī)下位機(jī)32分別與第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33相連接。第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33實(shí)時采集第三起重機(jī)30的第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角4>起重機(jī)3、第三起重機(jī)鋼絲繩長度和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)并向第三起重機(jī)下位機(jī)32傳輸。再由第三起重機(jī)下位機(jī)32將接收到的信息打包并依次通過第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0034]參見圖2，第四起重機(jī)下位機(jī)42安置在第四起重機(jī)40內(nèi)，第四起重機(jī)下位機(jī)42分別與第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41、第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43相連接；第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43實(shí)時采集第四起重機(jī)40的第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、第四起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)4、第四起重機(jī)鋼絲繩長度和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，并向第四起重機(jī)下位機(jī)42傳輸；再由第四起重機(jī)下位機(jī)42將接收到的信息打包并通過第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0035]參見圖1,在載物箱5上設(shè)有載物箱下位機(jī)3,在載物箱5的頂殼外側(cè)的中央設(shè)有載物箱位置指示燈2，在載物箱5頂殼內(nèi)側(cè)的中央設(shè)有載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6。參見圖2，載物箱下位機(jī)3與載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6相連接。[0036]參見圖6，載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6內(nèi)含GPS傳感器監(jiān)測模塊、三軸加速度傳感器監(jiān)測模塊和電子指南針監(jiān)測模塊，分別采集載物箱坐標(biāo)α、V, Ζ)載物Φ載物箱姿態(tài)?α、β、Y )
和載物箱運(yùn)動方向i 載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6將收集到的數(shù)據(jù)依次經(jīng)過載物箱下位機(jī)3、載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊器77和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75后傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器
1
[0037]參見圖1，四軸航拍飛行器4懸停在載物箱5的上空，以載物箱5頂部的載物箱位置指示燈2為基準(zhǔn)，對第一起重機(jī)10、第二起重機(jī)20、第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40之間的位置實(shí)時監(jiān)控，并拍攝成起重機(jī)編隊的俯視圖像figtett依次通過飛行器無線射頻模塊76和載物箱無線射頻模塊--后傳輸至載物箱下位機(jī)3，再由載物箱下位機(jī)3依次通過載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊77和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0038]參見圖2及圖6，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I將接收到的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角Θ起重機(jī)
7、第一起重機(jī)變幅角第一起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)
第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角Μ,、第二起重機(jī)變幅角4^?^、第二起重機(jī)鋼絲繩長度第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角,、第三起重機(jī)鋼絲繩長度第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig_^,、第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角〃 第四起重機(jī)變幅角6_%#、第四起重機(jī)鋼絲繩長度7_%#、第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig_^、載物箱的坐標(biāo)(尤7、刀##奶載物箱姿態(tài)U、兒Y )載物箱、散物箱的運(yùn)動方向以及起重機(jī)編隊的俯視圖像fig?e進(jìn)行信息的融合和特征提取，獲得四臺起重機(jī)的位姿(Λ、Λ、Λ、Λ，)、載物箱的位姿/^?`|，并采用三維柵格法繪制柵格環(huán)境地形。通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75分別與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73和第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74之間的無線連接，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I分別向第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42下傳控制指令，再由第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41分別執(zhí)行。
[0039]進(jìn)一步地說，第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43均為同結(jié)構(gòu)的起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊，均由三個光電編碼器和一個全景視覺傳感器組成，其中，三個光電編碼器依次裝在起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺、吊臂鉸點(diǎn)和卷筒轉(zhuǎn)軸上，從而獲取相應(yīng)的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、變幅角和鋼絲繩長度；全景視覺傳感器安裝在起重機(jī)駕駛室頂端，采集起重機(jī)周圍環(huán)境的圖像信息，如圖6所示。第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78均為型號為SIM900的GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊。飛行器無線射頻模塊76和載物箱無線射頻模塊77的型號均為NRF24L01的無線射頻模塊，如圖4和圖5所示。
[0040]參見圖3，采用本發(fā)明裝置進(jìn)行導(dǎo)航控制的方法，按如下步驟進(jìn)行:
步驟一:進(jìn)行系統(tǒng)的初始化。
[0041]將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I分別與第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42和載物箱下位機(jī)3建立通信聯(lián)接，將四軸航拍飛行器4與載物箱下位機(jī)3建立通信聯(lián)接；人工輸入出發(fā)地與目的地的信息，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)目的地坐標(biāo)進(jìn)行全局路徑規(guī)劃；步驟二:載物箱下位機(jī)3分別從載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6和四軸航拍飛行器4獲取的載物箱的坐標(biāo)Cr、V, ζ) _箱、載物箱姿態(tài)U、兒r； #_、載物箱的運(yùn)動方向i和起重機(jī)編隊的俯視圖像fig#?，并傳遞至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I。
[0042]步驟三:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I自第一起重機(jī)下位機(jī)12處調(diào)取第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角?P第一起重機(jī)變幅角第一起重機(jī)鋼絲繩長度和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，從第二起重機(jī)下位機(jī)22處調(diào)取第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角e 第二起重機(jī)變幅角Φ第二起重機(jī)鋼絲繩長度I趣機(jī)2和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)η筆趣機(jī)2，從第三起重機(jī)下位機(jī)32處調(diào)取第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角〃 第三起重機(jī)變幅角Φ趣機(jī)3、第三起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)從第四起重機(jī)下位機(jī)42調(diào)取第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角〃 第四起重機(jī)變幅角0^?^、第四起重機(jī)鋼絲繩長度重機(jī)4和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)兄奴起重機(jī)4 ;
步驟四:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)載物箱的坐標(biāo)Cr、7、刀載物箱,并結(jié)合GPS導(dǎo)航和氣象預(yù)報信息，得到多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊所處區(qū)域的地形、天氣和路況信息，當(dāng)GPS導(dǎo)航提示出現(xiàn)較惡劣地形或氣象預(yù)報惡劣氣候時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I重新進(jìn)行全局路徑規(guī)劃并及時向操作者發(fā)出預(yù)警信號，提前改變編隊航線以保證安全載運(yùn)；
步驟五:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I對載物箱下位機(jī)3反饋的起重機(jī)編隊的俯視圖像f igte中的各臺起重機(jī)俯視圖像進(jìn)行特征提取分析，得到起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Λ);步驟六:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I將步驟二中獲得的起重機(jī)編隊的俯視圖像與步驟四中獲得的第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)行融合，并采用三維柵格法繪制多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖；
步驟七:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)步驟六中得到的融合數(shù)據(jù)以及柵格環(huán)境地圖進(jìn)行局部路徑規(guī)劃，結(jié)合步驟三中得到各起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、變幅角、鋼絲繩長度信息以及步驟五得到的起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Pd，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I的可視化界面上實(shí)時顯示多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的三維動態(tài)模型，同時，判斷載物箱5是否處于水平狀態(tài)并對其擺動進(jìn)行預(yù)測，并向第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42下達(dá)微調(diào)指令，由對應(yīng)的第一起重機(jī)控制系統(tǒng)
11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31、第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41做相應(yīng)的機(jī)械吊運(yùn)動作以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，同時保持隊形整齊。
[0043]步驟八:當(dāng)載運(yùn)編隊到達(dá)目的地點(diǎn)時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊75分別向第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊71、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊72、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊73、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊74和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊78發(fā)送終止信號，四臺起重機(jī)下位機(jī)和載物箱下位機(jī)接收到終止信號后結(jié)束協(xié)同載運(yùn)。
[0044]進(jìn)一步地說，由于全局路徑規(guī)劃中無法精確預(yù)知路徑中的路況細(xì)節(jié)，所以需要根據(jù)具體路況實(shí)時調(diào)整。具體地說，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖，判斷前方路況為直行、障礙、轉(zhuǎn)彎還是上下坡，從而進(jìn)行局部路徑規(guī)劃對步驟一和步驟四規(guī)劃的全局路徑進(jìn)行調(diào)整，選擇最合適的路徑，并通過改變起重機(jī)行駛方向和動作的方式應(yīng)對具體的路況，局部路徑規(guī)劃是對全局路徑規(guī)劃的調(diào)整和修正。
[0045]進(jìn)一步地說，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I根據(jù)起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖和起重機(jī)的實(shí)時位姿Λ、Λ、Λ、Λ，進(jìn)行起重機(jī)隊形的控制:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I將隊形變換信號分別發(fā)送給第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32、第四起重機(jī)下位機(jī)42，通過CAN總線將微調(diào)指令下傳至對應(yīng)的第一起重機(jī)控制系統(tǒng)11、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)21、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)31或第四起重機(jī)控制系統(tǒng)41進(jìn)行具體的動作調(diào)整，通過改變起重機(jī)的位姿(Λ、Λ、Λ、Pd改變協(xié)同載運(yùn)編隊的行進(jìn)方向，行進(jìn)過程中保持隊形整齊。
[0046]進(jìn)一步地說，起重機(jī)的位姿(Λ、Λ、Λ、Λ)的控制方法是:第一起重機(jī)10與第二起重機(jī)20位于起重機(jī)隊列的前排，第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40位于起重機(jī)隊列的后排；第一起重機(jī)10與第二起重機(jī)20在行進(jìn)過程中的間距保持不變且車頭對齊；第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40在行進(jìn)過程中的間距保持不變且車頭對齊。第一起重機(jī)10與第二起重機(jī)20之間連線的中點(diǎn)為前排中點(diǎn)，第三起重機(jī)30和第四起重機(jī)40之間連線的中點(diǎn)為后排中點(diǎn)，在起重機(jī)隊列的行進(jìn)過程中，前排中點(diǎn)與后排中點(diǎn)之間的距離保持不變，降低上車的動作幅度，增加協(xié)同載運(yùn)過程的穩(wěn)定性。
[0047]進(jìn)一步地說，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器I下傳的微調(diào)指令為第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角β起 、第一起重機(jī)變幅角、第一起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參
數(shù)第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第二起重機(jī)變幅角第二起重機(jī)鋼絲繩長度第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角,、第三起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig_^,、第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角〃 第四起重機(jī)變幅角6_%#、第四起重機(jī)鋼絲繩長度7_%#、第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)起重機(jī)4的調(diào)整指令。通過改變起重機(jī)的上述動作參數(shù)，校正載物箱的坐標(biāo)Cr、7、Z) _箱、載物箱姿態(tài)?α、β、Y) _^和載物箱的運(yùn)動方向i _箱，使得起重機(jī)的前排中點(diǎn)與起重機(jī)的后排中點(diǎn)之間連線的中點(diǎn)在地面的投影同載物箱5重心在地面的投影相互重合，確保載物箱5保持水平且載物箱的運(yùn)動方向與起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊方向保持一致，從而實(shí)現(xiàn)將載物箱5和載物箱5內(nèi)重物的載荷均勻的分配到四臺起重機(jī)上，提高協(xié)同載運(yùn)的安全性。
[0048]圖4為本發(fā)明產(chǎn)品中的載物箱下位機(jī)3及載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6的電路圖。載物箱下位機(jī)3包括一個集成了 CAN總線模塊的核心處理器MC9S12XS128AA、SD存儲模塊、基于NRF24L01芯片的無線射頻模塊和基于SM900的GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊。其中SD存儲模塊的1、2、6、8引腳分別與核心處理器的PA7、PM4、PA6、PM2引腳連接。無線射頻模塊中NRF24L01芯片的I~5引腳分別與核心處理器的PP5、PP7、PM5、PM4、PM2引腳連接。GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊的SM900芯片的1、2引腳分別與核心處理器的TXDO和RXDO引腳連接。
[0049]載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊6包括基于LEA-5A芯片的GPS導(dǎo)航模塊、基于7260芯片的加速度傳感器模塊、基于HMC1022芯片的電子指南針模塊。其中GPS導(dǎo)航模塊中LEA-5A芯片的3、4引腳分別與核心處理器的TXDl和RXDl引腳連接。加速度傳感器模塊中7260芯片的13、14、15引腳分別與核心處理器的AD3、AD4和AD5引腳連接。電子指南針模塊中HMC1022芯片2、4和5、12引腳的兩組輸出信號經(jīng)兩組AD620放大電路放大后傳遞給核心處理器，其中第一組放大電路中AD620芯片的電壓輸出引腳6與核心處理器的PTl引腳連接，第二組放大電路中AD620芯片的電壓輸出引腳6與核心處理器的PTO引腳連接。
[0050]圖5為本發(fā)明產(chǎn)品中的起重機(jī)下位機(jī)第一起重機(jī)下位機(jī)12、第二起重機(jī)下位機(jī)22、第三起重機(jī)下位機(jī)32和第四起重機(jī)下位機(jī)42及起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊13、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊23、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊33和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊43的電路圖。起重機(jī)下位機(jī)包括一個集成了 CAN總線模塊的核心處理器MC9S12XS128AA、SD存儲模塊和基于SM900的GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊。其中SD存儲模塊的1、2、6、8引腳分別與核心處理器的PA7、PM4、PA6、PM2引腳連接。GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊的SM900芯片的1、2引腳分別與核心處理器的TXDO和RXDO引腳連接。
[0051]起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊包括3組光電編碼器，一個PWM伺服電機(jī)驅(qū)動模塊和基于0V7620CXD芯片的圖像采集模塊。其中三組光電編碼器的輸出引腳分別與核心處理器的PAD7、PP1和PPO連接。PWM伺服電機(jī)驅(qū)動模塊的PWMO引腳與核心處理器的PP2引腳連接。圖像采集模塊中0V7620CCD芯片的D0~D7引腳分別與FIFO存儲芯片AL422B的D10~D17連接，F(xiàn)IFO存儲芯片AL422B的D0(TD07引腳分別與核心處理器的ΡΤ0-ΡΤ7連接。
[0052]本發(fā)明的載物箱下位機(jī)和起重機(jī)下位機(jī)的核心處理器均選擇MC9S12XS128AA芯片，該芯片功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快，配合SD存儲模塊和SM900 GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊，能夠滿足起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)過程中高速大量的信息采集和傳輸?shù)囊?。同時載物箱狀態(tài)檢測模塊和起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊均 采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)實(shí)際要求擴(kuò)展其他傳感器模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置，針對由四臺起重機(jī)共同吊運(yùn)一個載物箱(5)的操作環(huán)境；所述的四臺起重機(jī)，依次記為第一起重機(jī)(10)、第二起重機(jī)(20)、第三起重機(jī)(30)和第四起重機(jī)(40);四臺起重機(jī)內(nèi)均配有起重機(jī)控制系統(tǒng)，用以控制起重機(jī)的運(yùn)動，依次為第一起重機(jī)控制系統(tǒng)(U)、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)(21)、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)(31)和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)(41);其特征在于:設(shè)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)、載物箱下位機(jī)(3)、四軸航拍飛行器(4)、載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6)、無線通訊裝置、載物箱位置指示燈(2)、四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊和四臺起重機(jī)下位機(jī)；無線通訊裝置由第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)、飛行器無線射頻模塊(76)、載物箱無線射頻模塊(77)和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78)組成； 四臺起重機(jī)下位機(jī)依次記為第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32 )和第四起重機(jī)下位機(jī)(42 );四臺起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊依次記為第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(13)、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(23)、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(33)和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(43)； 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)相連接，第一起重機(jī)下位機(jī)(12)與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)相連接，第二起重機(jī)下位機(jī)(22)與第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)相連接，第三起重機(jī)下位機(jī)(32)與第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)相連接，第四起重機(jī)下位機(jī)(42)與第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)相連接，四軸航拍飛行器(4)與飛行器無線射頻模塊(76 )相連接，載物箱下位機(jī)(3 )同時連接有載物箱無線射頻模塊(77 )和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78);通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)與第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32)、第四起重機(jī)下位機(jī)(42)和載物箱下位機(jī)(3)的一對一通訊，通過飛行器無線射頻模塊(76)和載物箱無線射頻模塊(77)實(shí)現(xiàn)載物箱下位機(jī)(3)與四軸航拍飛行器(4)之間的一對一通訊； 第一起重機(jī)下位機(jī)(12)安置在第一起重機(jī)(10)內(nèi)，第一起重機(jī)下位機(jī)(12)分別與第一起重機(jī)控制系統(tǒng)(11)、第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(13)相連接；第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(13)實(shí)時采集第一起重機(jī)(10)的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第一起重機(jī)變幅角4>趣機(jī).7、第一起重機(jī)鋼絲繩長度7.^,和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，并向第一起重機(jī)下位機(jī)(12)傳輸；再由第一起重機(jī)下位機(jī)(12)將接收到的信息打包并依次通過第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)； 第二起重機(jī)下位機(jī)(22)安置在第二起重機(jī)(20)內(nèi)，第二起重機(jī)下位機(jī)(22)分別與第二起重機(jī)控制系統(tǒng)(21)、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(23)相連接；第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(23)實(shí)時采集第二起重機(jī)(20)的第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第二起重機(jī)變幅角4>趣機(jī),、第二起重機(jī)鋼絲繩長度I趣機(jī)2和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)并向第二起重機(jī)下位機(jī)(22)傳輸；再由第二起重機(jī)下位機(jī)(22)將接收到的信息打包并依次通過第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)； 第三起重機(jī)下位機(jī)(32 )安置在第三起重機(jī)(30 )內(nèi)，第三起重機(jī)下位機(jī)(32 )分別與第三起重機(jī)控制系統(tǒng)(31)、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(33)相連接；第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(33)實(shí)時采集第三起重機(jī)(30)的第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)3第三起重機(jī)變幅角φ起重機(jī)3趣機(jī),、第三起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)3和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)3并向第三起重機(jī)下位機(jī)(32)傳輸；再由第三起重機(jī)下位機(jī)(32)將接收到的信息打包并依次通過第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)； 第四起重機(jī)下位機(jī)(42 )安置在第四起重機(jī)(40 )內(nèi)，第四起重機(jī)下位機(jī)(42 )分別與第四起重機(jī)控制系統(tǒng)(41)、第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(43)相連接；第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(43)實(shí)時采集第四起重機(jī)(40)的第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)4、第四起重機(jī)變幅角4>趣機(jī)r第四起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)4，并向第四起重機(jī)下位機(jī)(42)傳輸；再由第四起重機(jī)下位機(jī)(42)將接收到的信息打包依次并通過第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)； 在載物箱(5 )上設(shè)有載物箱下位機(jī)(3 )，在載物箱(5 )的頂殼外側(cè)的中央設(shè)有載物箱位置指示燈(2)，在載物箱(5)頂殼內(nèi)側(cè)的中央設(shè)有載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6);載物箱下位機(jī)(3)與載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6)相連接； 載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6)內(nèi)含GPS傳感器監(jiān)測模塊、三軸加速度傳感器監(jiān)測模塊和電子指南針監(jiān)測模塊，分別采集載物箱坐標(biāo)（X、Y, Z)載物箱、載物箱姿態(tài)（α、β、r) 載物箱和載物箱運(yùn)動方向i 載物箱;載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6)將收集到的數(shù)據(jù)依次通過載物箱下位機(jī)(3)、載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)后傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I); 四軸航拍飛行器(4)懸停在載物箱(5)的上空，以載物箱(5)頂部的載物箱位置指示燈(2)為基準(zhǔn)，對第一起重機(jī)(10)、第二起重機(jī)(20)、第三起重機(jī)(30)和第四起重機(jī)(40)之間的位置實(shí)時監(jiān)控，并拍攝成起重機(jī)編隊的俯視圖像fig航拍且依次通過飛行器無線射頻模塊(76)和載物箱無線射頻模塊(77)傳輸至載物箱下位機(jī)(3)，再由載物箱下位機(jī)(3)依次通過載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78)和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)傳輸至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(1); 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(1)將接收到的第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)1 第一起重機(jī)變幅角Φ起重機(jī)1 第一起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)1和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)、第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)2第二起重機(jī)變幅角φ起重機(jī)2、第二起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)2、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)2第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)3第三起重機(jī)變幅角φ起重機(jī)3、第三起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)3fig起重機(jī)3,、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)3第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角θ起重機(jī)4、第四起重機(jī)變幅角φ起重機(jī)4、第四起重機(jī)鋼絲繩長度l起重機(jī)4第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig起重機(jī)4載物箱坐標(biāo)(X,Y, Z)載物箱載物箱姿態(tài)（α、β、r) 、載物箱運(yùn)動方向i載物箱以及起重機(jī)編隊的俯視圖像Hgfwe進(jìn)行信息的融合和特征提取，獲得四臺起重機(jī)的位姿(P1、P2、P3、P4，)、載物箱位姿!，并采用三維柵格法繪制柵格環(huán)境地形；通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)分別與第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)和第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)之間的無線連接，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)分別向第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32)、第四起重機(jī)下位機(jī)(42)下傳控制指令，再由第一起重機(jī)控制系統(tǒng)(11)、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)(21)、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)(31)和第四起重機(jī)控制系統(tǒng)(41)分別執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置，其特征在于，第一起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(13)、第二起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(23)、第三起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(33)和第四起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊(43 )均為同結(jié)構(gòu)的起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測模塊，均由三個光電編碼器和一個全景視覺傳感器組成，其中，三個光電編碼器依次裝在起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺、吊臂鉸點(diǎn)和卷筒轉(zhuǎn)軸上，從而獲取相應(yīng)的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、變幅角和鋼絲繩長度；全景視覺傳感器安裝在起重機(jī)駕駛室頂端，采集起重機(jī)周圍環(huán)境的圖像信息；第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73)、第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74)、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78)均為型號為SIM900的GPRS移動網(wǎng)絡(luò)通信模塊；飛行器無線射頻模塊(76)和載物箱無線射頻模塊(77)的型號均為NRF24L01的無線射頻模塊。
3.采用權(quán)利要求1所述的一種起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置的導(dǎo)航控制方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行: 步驟一:進(jìn)行系統(tǒng)的初始化； 將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)分別與第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32)、第四起重機(jī)下位機(jī)(42)和載物箱下位機(jī)(3)建立通信聯(lián)接，將四軸航拍飛行器(4)與載物箱下位機(jī)(3)建立通信聯(lián)接；人工輸入出發(fā)地與目的地的信息，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)根據(jù)目的地坐標(biāo)進(jìn)行全局路徑規(guī)劃； 步驟二:載物箱下位機(jī)(3)分別從載物箱狀態(tài)監(jiān)測模塊(6)和四軸航拍飛行器(4)獲取載物箱的坐標(biāo)(尤7、Ζ) _箱、載物箱姿態(tài)U、兒r； #_、載物箱運(yùn)動方向i 和起重機(jī)編隊的俯視圖像fig #?，并傳遞至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I); 步驟三:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)自第一起重機(jī)下位機(jī)(12)處調(diào)取第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第一起重機(jī)變幅角第一起重機(jī)鋼絲繩長度和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)，從第二起重機(jī)下位機(jī)(22)處調(diào)取第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角β趣機(jī)2、龜二起重機(jī)變幅角Φ 第二起重機(jī)鋼絲繩長度I趣機(jī)2和第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fi筆趣機(jī)2，從第三起重機(jī)下位機(jī)(32)處調(diào)取第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角Φ起重機(jī),、第三起重機(jī)鋼絲繩長度I趣機(jī)`3和第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)兄奴趣機(jī)3，從第四起重機(jī)下位機(jī)(42)調(diào)取第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、第四起重機(jī)變幅角第四起重機(jī)鋼絲繩長度和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig趣機(jī)4 ； 步驟四:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)根據(jù)載物箱坐標(biāo)(尤7、Z)載物箱,并結(jié)合GPS導(dǎo)航和象預(yù)報信息，得到多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊所處區(qū)域的地形、天氣和路況信息，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)通過采集和處理上述數(shù)據(jù)，實(shí)時采取應(yīng)對措施，如當(dāng)GPS導(dǎo)航提示出現(xiàn)較惡劣地形或氣象預(yù)報惡劣氣候時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)重新進(jìn)行全局路徑規(guī)劃并及時向操作者發(fā)出預(yù)警信號，提前改變編隊航線同時降低起重機(jī)行駛速度，減小起重機(jī)動作幅度等以保證安全載運(yùn)； 步驟五:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)對載物箱下位機(jī)(3)反饋的起重機(jī)編隊的俯視圖像f 中的各臺起重機(jī)俯視圖像進(jìn)行特征提取分析，得到起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Λ); 步驟六:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)將步驟二中獲得的起重機(jī)編隊的俯視圖像與步驟四中獲得的第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig^_、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)、第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)和第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)行融合，并采用三維柵格法繪制多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖； 步驟七:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)根據(jù)步驟六中得到的融合數(shù)據(jù)以及柵格環(huán)境地圖進(jìn)行局部路徑規(guī)劃，同時，結(jié)合步驟三中得到各起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、變幅角、鋼絲繩長度信息以及步驟五得到的起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Λ)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)的可視化界面上實(shí)時顯示多起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的三維動態(tài)模型，同時，判斷載物箱(5)是否處于水平狀態(tài)并對其擺動進(jìn)行預(yù)測，并向第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32)、第四起重機(jī)下位機(jī)(42)下達(dá)微調(diào)指令，由對應(yīng)的第一起重機(jī)控制系統(tǒng)(11)、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)(21)、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)(31)、第四起重機(jī)控制系統(tǒng)(41)做相應(yīng)的機(jī)械吊運(yùn)動作以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，同時保持隊形整齊； 步驟八:當(dāng)載運(yùn)編隊到達(dá)目的地點(diǎn)時，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模塊(75)分別向第一起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(71)、第二起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(72)、第三起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(73 )和第四起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信模塊(74 )和載物箱網(wǎng)絡(luò)通信模塊(78 )發(fā)送終止信號，四臺起重機(jī)下位機(jī)和載物箱下位機(jī)接收到終止信號后結(jié)束協(xié)同載運(yùn)。
4.如權(quán)利要求3所述的采用起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置進(jìn)行導(dǎo)航控制的方法，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)根據(jù)步驟七中起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖，判斷前方路況為直行、障礙、轉(zhuǎn)彎還是上下坡，從而進(jìn)行局部路徑規(guī)劃對步驟一和步驟四規(guī)劃的全局路徑進(jìn)行調(diào)整，選擇最合適的路徑，并通過改變起重機(jī)行駛方向和動作的方式應(yīng)對具體的路況。
5.如權(quán)利要求3所述的采用起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置進(jìn)行導(dǎo)航控制的方法，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)根據(jù)步驟七中起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊的柵格環(huán)境地圖和起重機(jī)的實(shí)時位姿(Λ、Λ、Λ、Λ)，進(jìn)行起重機(jī)隊形的控制:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)將隊形變換信號分別發(fā)送給第一起重機(jī)下位機(jī)(12)、第二起重機(jī)下位機(jī)(22)、第三起重機(jī)下位機(jī)(32)、第四起重機(jī)下位機(jī)(42)，通過CAN總線將微調(diào)指令下傳至對應(yīng)的第一起重機(jī)控制系統(tǒng)(11)、第二起重機(jī)控制系統(tǒng)(21)、第三起重機(jī)控制系統(tǒng)(31)或第四起重機(jī)控制系統(tǒng)(41)進(jìn)行具體的動作調(diào)整，通過改變起重機(jī)的位姿(Λ、P2、Λ、Λ)改變協(xié)同載運(yùn)編隊的行進(jìn)方向，行進(jìn)過程中保持隊形整齊。
6.如權(quán)利要求5所述的采用起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置進(jìn)行導(dǎo)航控制的方法，其特征在于，起重機(jī)的位姿(Λ、Λ、Λ、Λ)的控制方法是:第一起重機(jī)(?ο)與第二起重機(jī)(20)位于起重機(jī)隊列的前排，第三起重機(jī)(30)和第四起重機(jī)(40)位于起重機(jī)隊列的后排；第一起重機(jī)(10)與第二起重機(jī)(20)在行進(jìn)過程中的間距保持不變且車頭對齊；第三起重機(jī)(30)和第四起重機(jī)(40)在行進(jìn)過程中的間距保持不變且車頭對齊；第一起重機(jī)(10)與第二起重機(jī)(20)之間連線的中點(diǎn)為前排中點(diǎn)，第三起重機(jī)(30)和第四起重機(jī)(40)之間連線的中點(diǎn)為后排中點(diǎn)，在起重機(jī)隊列的行進(jìn)過程中，前排中點(diǎn)與后排中點(diǎn)之間的距離保持不變，降低上車的動作幅度，增加協(xié)同載運(yùn)過程的穩(wěn)定性。
7.如權(quán)利要求6所述的采用起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)的導(dǎo)航控制裝置進(jìn)行導(dǎo)航控制的方法，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算監(jiān)控服務(wù)器(I)下傳的微調(diào)指令為第一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角β趣機(jī)！、龜一起重機(jī)變幅角Φ、第一起重機(jī)鋼絲繩長度和第一起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)η筆趣機(jī)7、第二起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn) 角第二起重機(jī)變幅角0_^^、第二起重機(jī)鋼絲繩長度,、第二起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)第三起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第三起重機(jī)變幅角Φ ,、第三起重機(jī)鋼絲繩長度第三起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)fig.^,、第四起重機(jī)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角第四起重機(jī)變幅角第四起重機(jī)鋼絲繩長度、第四起重機(jī)環(huán)境圖像參數(shù)的調(diào)整指令；通過改變起重機(jī)的上述動作參數(shù),校正載物箱坐標(biāo)Cr、Υ,Ζ)載物箱、載物箱姿態(tài)ia、β、gamma) #_和載物箱運(yùn)動方向i載物箱，使得起重機(jī)的前排中點(diǎn)與起重機(jī)的后排中點(diǎn)之間連線的中點(diǎn)在地面的投影同載物箱(5)重心在地面的投影相互重合，確保載物箱(5)保持水平，確保載物箱運(yùn)動方向與起重機(jī)協(xié)同載運(yùn)編隊方向保持一致，使得載物箱(5)和重物的載荷均勻的分配到四臺起重機(jī)上，提高協(xié)同載運(yùn)的安全性。
【文檔編號】B66C13/22GK103863948SQ201410110246
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】訾斌, 錢森, 朱華炳, 曾億山 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)