一种智能塔机的运动控制方法和装置与流程

1.本技术涉及智能塔机技术领域，更为具体来说，本技术涉及一种智能塔机的运动控制方法和装置。


背景技术：

2.目前的塔机司机是极为欠缺的，塔机的工作环境也相当复杂，比如工地和港口等。目前每个塔机是驾驶员操控，不可能进行控制层面的统一协调，只是提示可能的碰撞发生，及后台运行监察。起吊现场人员进行捆绑吊挂，指挥通过对讲机和哨子小旗指挥塔机操作，这里的工作不够规范。另外，落料现场也是一样，人工辅助调整定位和方向完成落料，全过程人员操控和专业资格操作人员完成，始终靠手柄控制塔机的变频器调速实现动作。因此，塔机亟待解决智能控制问题。


技术实现要素：

3.基于上述技术问题，本发明旨在解决智能塔机过于依赖人工控制的问题，提出一种智能塔机的运动控制方法和装置，本方案的控制过程集成了边缘计算功能，对多组传感器采集的数据可以进行计算与分析，且能快速发出修正偏差的控制指令，从而达到精准而高效的塔机控制目的。
4.本发明第一方面提供了一种智能塔机的运动控制方法，应用于智能塔机，所述方法包括：在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型；根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
5.在本方明的一些实施例中，所述在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型，包括：分别在智能塔机的塔身、小车和钩头设置传感器；利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型。
6.在本方明的一些实施例中，所述利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型，包括：塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据传送至控制系统的处理器；控制系统的处理器通过控制算法求算最佳控制参数，该过程作为多个稳定模型，其中，多个稳定模型包括塔身稳定模型、小车稳定模型和钩头稳定模型。
7.在本方明的一些实施例中，所述根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息，包括：
获取预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据；比对预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，并将更新后数据代入对应的稳定模型；将对应的稳定模型的输出值进行整合，得到组合控制命令。
8.在本方明的一些实施例中，所述对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令，包括：对单个运动系统进行闭环计算与分析，其中，计算与分析的方式为多接入边缘计算、微云计算或雾计算；根据计算与分析结果，调整组合控制信息，输出控制命令。
9.本发明第二方面提供了一种智能塔机的运动控制装置，所述装置包括：数据管理器，用于利用在智能塔机上设置的多组传感器采集的数据建立多个模型；组合控制模块，用于根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；边缘计算模块，用于对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；发送模块，用于将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
10.其中，所述传感器包括九轴姿态传感器、称重传感器、倾角传感器、风速传感器和风向传感器；所述预设应用场景下的服务请求信息通过pc机传递。
11.进一步地，所述装置为变幅单元、回转单元和提升单元。
12.本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型；根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
13.本发明第四方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型；根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
14.本技术的有益效果为：本技术利用多组传感器采集的数据建立多个模型，根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息，对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令，将所
述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作，实现了对智能塔机真正的智能控制，改善了靠手柄控制塔机的变频器调速实现动作，减少了对人工操作的依赖。且本技术对单个运动系统进行闭环计算与分析，能过滤不起作用或超范围的控制命令，从而快速发出修正偏差的控制指令，进而达到精准而高效的塔机控制目的。
附图说明
15.构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例，并且连同描述一起用于解释本技术的原理。
16.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本技术，其中：图1示出了本技术示例性实施例中的智能塔机的运动控制方法之步骤示意图；图2示出了本技术示例性实施例中的又一智能塔机的运动控制方法过程示意图；图3示出了本技术示例性实施例中的传感器示意图；图4示出了本技术示例性实施例的智能塔机的运动控制方法装置之结构示意图；图5示出了本技术示例性实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图；图6示出了本技术示例性实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
17.以下，将参照附图来描述本技术的实施例。但是应该理解的是，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。对于本领域技术人员来说显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
18.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本技术的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
19.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。附图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，可能放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
20.下面结合说明书附图1-6给出几个实施例来描述根据本技术的示例性实施方式。需要注意的是，下述应用场景仅是为了便于理解本技术的精神和原理而示出，本技术的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本技术的实施方式可以应用于适用的任何场景。
21.实施例1：本实施例实施了一种智能塔机的运动控制方法，如图1所示，应用于智能塔机，所述方法包括：
s1、在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型；s2、根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；s3、对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；s4、将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
22.在一种可能的实施方式中，所述在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型，包括：分别在智能塔机的塔身、小车和钩头设置传感器；利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型。
23.在一种可能的实施方式中，所述利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型，包括：塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据传送至控制系统的处理器；控制系统的处理器通过控制算法求算最佳控制参数，该过程作为多个稳定模型，其中，多个稳定模型包括塔身稳定模型、小车稳定模型和钩头稳定模型。
24.在一种优选的实施方式中，所述根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息，包括：获取预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据；比对预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，并将更新后数据代入对应的稳定模型；将对应的稳定模型的输出值进行整合，得到组合控制命令。
25.在另一种优选的实施方式中，所述对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令，包括：对单个运动系统进行闭环计算与分析，其中，计算与分析的方式为多接入边缘计算、微云计算或雾计算；根据计算与分析结果，调整组合控制信息，输出控制命令。
26.本技术利用多组传感器采集的数据建立多个模型，根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息，对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令，将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作，实现了对智能塔机真正的智能控制，改善了靠手柄控制塔机的变频器调速实现动作，减少了对人工操作的依赖，特别是对单个运动系统进行闭环计算与分析，能过滤不起作用或超范围的控制命令，从而快速发出修正偏差的控制指令，进而达到精准而高效的塔机控制目的。
27.实施例2：本实施例提供了一种智能塔机的运动控制方法，具体步骤详述如下。
28.第一步，在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型。
29.需要说明的是，传感器可以是多种类型的传感器，参考图2，传感器包括九轴姿态传感器、称重传感器、倾角传感器、风速传感器和风向传感器。姿态传感器是基于mems技术的高性能三维运动姿态测量系统。九轴姿态传感器包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴地磁等运动传感器，通过内嵌的低功耗arm处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。
30.在一种可能的具体实施方式中，所述在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型，包括：分别在智能塔机的塔身、小车和钩头设置传感器；利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型。
31.在一种可能的实施方式中，所述利用塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据建立多个稳定模型，包括：塔身、小车和钩头所设置的传感器采集的数据传送至控制系统的处理器；控制系统的处理器通过控制算法求算最佳控制参数，该过程作为多个稳定模型，其中，多个稳定模型包括塔身稳定模型、小车稳定模型和钩头稳定模型。
32.第二步，根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息。
33.在一种可能的具体实施方式中，所述根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息，包括：获取预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据；比对预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，并将更新后数据代入对应的稳定模型；将对应的稳定模型的输出值进行整合，得到组合控制命令。
34.具体实施时，比如：塔机操作之前，先预设吊机的高度、速度、小车的速度和钩头的摆角，再根据塔机运行后获取的传感器实时采集的数据，根据预设条件和实时采集数据，专家系统比对预设条件和实时采集的数据，再将更新后的数据代入控制算法计算，最后把三个模型的更新后的控制算法输出值进行整合，发出组合控制指令。塔身稳定模型、小车稳定模型、钩头稳定模型，相互统一管理协调。塔身稳定模型、小车稳定模型、钩头稳定模型可以通过机器人正运动学模型即dh矩阵来确定末端姿态位移和变化，从而确定小车和钩头的理想姿态。
35.第三步，对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令。
36.在一种可能的具体实施方式中，对单个运动系统进行闭环计算与分析，其中，计算与分析的方式为多接入边缘计算、微云计算或雾计算；根据计算与分析结果，调整组合控制信息，输出控制命令。
37.在特殊情况下，例如，塔机运行过程中，若吊钩距离行人较近，则调整吊钩控制信息，在保证安全的情况下，再控制塔机的整体运行。又例如，在小车和钩头单元都处于稳定的情况下，塔身不稳，需要控制单个的塔身稳定运动系统，来保证塔身的稳定性，在不改变其他模型的输出命令的情况下，通过塔身自身的闭环计算和分析，输出控制命令。将所述控制命令发送给电机，在组合的控制命令里，只通过调节单一组件的模型输出命令，来调整组合控制信息，进而实现在节约大部分资源情况下，调动智能塔机进行工作。
38.第四步，将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
39.这里参考图3所示，在发送电机之前需要发送给电机驱动伺服板，由电机驱动伺服板驱动电机，进而调动智能塔机进行工作，比如塔机吊起货物，移动到需要位置再卸下。再如图3所示，手持移动终端可以发送预设应用场景的服务请求信息，该信息通过网络发送到pc机，pc机再把该信息发送给运动控制装置进行运动控制，当然同时运动控制装置也接收的多组传感信息。运动控制装置有边缘计算能力，对所述组合传感信息及预设应用场景下的服务请求信息进行计算与分析，并将计算与分析后的信息作为控制命令，可以对控制命
令进行计算与分析，通过与预设合理范围比较，超出范围的部分即认为问题控制信号，其中小范围超过设定值的信号可以按百分比调节控制后变成正常信号执行，大范围超过设定值的信号则认定为无效信号，放弃执行，等待下一次信号的更新。例如，在要求以怎样的速度去吊起货物时，要集成传感器数据中测定的风速、风向、姿态，及货物的位置和性质等等，综合计算与分析，实现控制智能化，过滤不起作用或超范围的控制命令，从而快速发出修正偏差的控制指令，进而达到精准而高效的塔机控制目的。
40.实施例3：本实施例提供了一种智能塔机的运动控制装置，如图4所示，所述装置包括：数据管理器401，用于利用在智能塔机上设置的多组传感器采集的数据建立多个模型；组合控制模块402，用于根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；边缘计算模块403，用于对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；发送模块404，用于将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
41.在具体的实施中，所述传感器包括九轴姿态传感器、称重传感器、倾角传感器、风速传感器和风向传感器；所述预设应用场景下的服务请求信息通过pc机传递。作为可变换的实施方式，pc机也可以替换为数据接收盒或其他可通信终端。另外，这里的数据管理器优选为烟花型数据管理器，进一步地，可再参考图2所示，所述装置优选为变幅单元、回转单元和提升单元。在塔机工作时，所述装置可自动开启控制模式，通过载具、吊具、卡具，完成运输物料的工作，过程中人员可以在起降点辅助，也可以不参与控制，实现无人化运行。
42.本装置可以适用于各种复杂的塔机场地，塔机场地各铺设4g、5g网络。这种集成了边缘计算功能的智能塔机的运动控制装置实现了对智能塔机真正的智能控制，改善了靠手柄控制塔机的变频器调速实现动作，减少了对人工操作的依赖。且本装置对单个运动系统进行闭环计算与分析，能过滤不起作用或超范围的控制命令，从而快速发出修正偏差的控制指令，进而达到精准而高效的塔机控制目的。
43.下面请参考图5，其示出了本技术的一些实施方式所提供的一种计算机设备的示意图。如图5所示，所述计算机设备包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本技术前述任一实施方式所提供的智能塔机的运动控制方法，所述计算机设备可以是具有触敏显示器的计算机设备。
44.其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（ram：random access memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
45.总线202可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本技术实施例任一实施方式揭示的所述智能塔机的运动控制方法可以
应用于处理器200中，或者由处理器200实现。
46.处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
47.本技术实施例提供的计算机设备与本技术实施例提供的智能塔机的运动控制方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
48.本技术实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的智能塔机的运动控制方法对应的计算机可读存储介质，请参考图6，图6示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的智能塔机的运动控制方法。
49.另外，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
50.本技术的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本技术实施例提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
51.本技术实施方式还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述任意实施方式所提供的智能塔机的运动控制方法的步骤，所述方法的步骤包括：在智能塔机上设置多组传感器，并利用所述多组传感器采集的数据建立多个模型；根据预设应用场景下的服务请求信息和传感器采集的数据，对多个模型进行统一协调，输出组合控制信息；对单个运动系统进行闭环计算与分析，调整组合控制信息，输出控制命令；将所述控制命令发送给电机，以调动智能塔机进行工作。
52.需要说明的是：在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备有固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本技术也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本技术的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本技术的最佳实施方式。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
53.类似地，应当理解，为了精简本技术并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本技术的示例性实施例的描述中，本技术的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本技术要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本技术的单独实施例。
54.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
55.本技术的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器( dsp )来实现根据本技术实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本技术还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序。实现本技术的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
56.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。