一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统的制作方法

1.本实用新型属于全轮驱动车控制技术领域，特别涉及一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统。


背景技术：

2.目前，在工业、民用建筑和工业设备安装等工程中，常采用各种工程起重机实现结构与设备的安装工作及建筑材料、建筑构件的垂直运输与装卸工作；例如，各种轮胎式、履带式、塔式等；工程起重机的控制系统均通过控制液压装置来完成起重臂的起升/下降、起重臂的伸缩和吊钩升降的作业任务；各单轮、多轮驱动的agv均通过对舵轮和行走电机驱动器的控制完成车体的转向和行走动作，实现物资的运输功能。
3.现有的工程起重机在物资的堆垛和拆跺中很难控制其精度，特别是在多起重臂的情况下各动作的同步性控制更难以把握，同时其没有物资运输的功能；agv虽然可以完成运输物资的功能，但其自身不提供堆垛和拆跺的功能，其控制系统仅仅对车体的全向运动进行控制。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，以解决现有的现有的工程起重机在物资的堆垛和拆跺中很难控制其精度，特别是在多起重臂的情况下各动作的同步性控制更难以把握，同时其没有物资运输的功能的技术问题。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.本实用新型提供了一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，包括车体行走主控单元、物资吊装主控单元、舵轮电机驱动器、行走电机驱动器、滑台电机驱动器、油泵电机驱动器、第一手持控制器及第二手持控制器；
7.车体行走主控单元与物资吊装主控单元相连，用于车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间的信息共享。
8.第一手持控制器、舵轮电机驱动器及行走电机驱动器均与车体行走主控单元相连，舵轮电机驱动器与工程起重机的舵轮电机相连，行走电机驱动器与工程起重机的行走电机相连；
9.第一手持控制器，用于获取车体行走指令，并发送至车体行走主控单元；
10.车体行走主控单元，用于将获取的车体行走指令，发送至舵轮电机驱动器或行走电机驱动器；
11.舵轮电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动工程起重机的舵轮电机动作；
12.行走电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动工程起重机的行走电机动作；
13.第二手持控制器、滑台电机驱动器及油泵电机驱动器均与物资吊装主控单元相连，滑台电机驱动器与工程起重机的滑台电机相连，油泵电机驱动器与工程起重机的油泵
电机相连；
14.第二手持控制器，用于获取物资吊装指令，并发送至物资吊装主控单元；
15.物资吊装主控单元，用于将获取的物资吊装指令，发送至滑台电机驱动器或油泵电机驱动器；
16.滑台电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机的滑台电机动作；
17.油泵电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机的油泵电机动作。
18.进一步的，还包括触摸显示屏，触摸显示屏与车体行走主控单元相连；触摸显示屏，用于设置系统参数，并对车体行走状态及物资吊装状态进行输出显示。
19.进一步的，还包括超声波传感器，超声波传感器与车体行走主控单元相连；超声波传感器安装在工程起重机的车体上，用于获取工程起重机的车体与周围障碍物的距离，并将获取的工程起重机的车体与周围障碍物的距离发送至触摸显示屏进行显示。
20.进一步的，超声波传感器与车体行走主控单元之间采用rs485通讯方式连接。
21.进一步的，还包括位置编码器；位置编码器与物资吊装主控单元相连；位置编码器，用于获取工程起重机的起重臂的位置信息，并将获取的工程起重机的起重臂的位置信息发送至触摸显示屏进行显示。
22.进一步的，位置编码器与物资吊装主控单元之间采用rs485通讯方式连接。
23.进一步的，车体行走主控单元与物资吊装主控单元均采用arm级cpu；车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间通过ttl电平的rs232通讯方式连接。
24.进一步的，车体行走主控单元与舵轮电机驱动器及行走电机驱动器之间均采用can总线连接；车体行走主控单元与第一手持控制器之间采用有线或无线方式连接。
25.进一步的，物资吊装主控单元与滑台电机驱动器之间采用can总线连接；物资吊装主控单元与油泵电机驱动器之间采用gpio方式连接；物资吊装主控单元与第二手持控制器之间采用有线或无线方式连接。
26.进一步的，物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门相连；其中，物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门之间采用gpio方式连接。
27.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
28.本实用新型提供了一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，通过设置车体行走主控单元与物资吊装主控单元，将车体行走主控单元与舵轮电机驱动器、行走电机驱动器及第一手持控制器相连，实现对车体行走的精确控制运转；将物资吊装主控单元与滑台电机驱动器、油泵电机驱动器及第二手持控制器相连，实现对物资吊装的精确控制，采用不同的主控单元对车体行走和物资吊装两个功能进行独立控制，有效提高了控制的效率及可靠性；同时，将车体行走主控单元与物资吊装主控单元相连，实现共享各自的状态信息，提高了控制过程的同步性和稳定性。
29.进一步的，通过设置触摸显示屏，实现对车体行走状态及物资吊装状态进行输出显示，便于操作者查看车体行走及物资吊装状态；同时，便于对控制系统参数的调节。
30.进一步的，通过设置超声波传感器，便于获取工程起重机的车体与周围障碍物的距离，实现了车体行走过程的安全预警，提高了车体行走过程的安全性。
31.进一步的，通过设置位置编码器，实现对起重臂的位置信息的有效获取，确保了物资吊装过程的可靠性和安全性。
32.进一步的，采用以两个arm级cpu分别作为车体行走主控单元与物资吊装主控单元，触摸屏为人机接口，以can接口和gpio接口为主要控制方式，实现电机驱动器的精确、即时控制，主控单元与外围部件接线少、故障率低、抗干扰能力强；同时安全可靠性大大提高，方便维护，与以往的工程起重机控制系统的实现方法上有很大的改进，在提高生产效率，改善产品的稳定性、一致性，便于维护升级。
附图说明
33.图1为实施例所述的控制系统的结构框图；
34.图2为实施例所述的控制系统中的第一手持控制器的操作面板示意图；
35.图3为实施例所述的控制系统中的第二手持控制器的操作面板示意图。
具体实施方式
36.为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
37.本实用新型提供了一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，包括车体行走主控单元、物资吊装主控单元、舵轮电机驱动器、行走电机驱动器、滑台电机驱动器、油泵电机驱动器、第一手持控制器、第二手持控制器、触摸显示屏、超声波传感器及位置编码器。
38.车体行走主控单元与物资吊装主控单元相连，用于车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间的信息共享；第一手持控制器、舵轮电机驱动器、第一手持控制器、触摸显示屏及超声波传感器均与车体行走主控单元相连；滑台电机驱动器、油泵电机驱动器、第二手持控制器及位置编码器均与物资吊装主控单元相连。
39.第一手持控制器，用于获取车体行走指令，并发送至车体行走主控单元；车体行走主控单元，用于将获取的车体行走指令，发送至舵轮电机驱动器或行走电机驱动器；舵轮电机驱动器与工程起重机的舵轮电机相连；舵轮电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动工程起重机的舵轮电机动作；行走电机驱动器与工程起重机的行走电机相连；行走电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动工程起重机的行走电机动作；触摸显示屏，用于设置系统参数，并对车体行走状态及物资吊装状态进行输出显示；超声波传感器安装在工程起重机的车体上，用于获取工程起重机的车体与周围障碍物的距离，并将获取的工程起重机的车体与周围障碍物的距离发送至触摸显示屏进行显示。
40.第二手持控制器，用于获取物资吊装指令，并发送至物资吊装主控单元；物资吊装主控单元，用于将获取的物资吊装指令，发送至滑台电机驱动器或油泵电机驱动器；舵轮电机驱动器与工程起重机的舵轮电机相连；舵轮电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机电滑台电机动作；油泵电机驱动器与工程起重机的油泵电机相连，油泵电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机的油泵电机动作；位置编码器，用于获取工程起重机的起重臂的位置信息，并将获取的工程起重机的起重臂的位置信息发送至触摸显示屏进行显示。
41.本实用新型中，物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门相连；其中，物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门之间采用gpio方式连接。
42.本实用新型中，车体行走主控单元与物资吊装主控单元均采用arm级cpu；车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间通过ttl电平的rs232通讯方式连接；车体行走主控单元与舵轮电机驱动器及行走电机驱动器之间均采用can总线连接；车体行走主控单元与第一手持控制器之间采用有线或无线方式连接；物资吊装主控单元与滑台电机驱动器之间采用can总线连接；物资吊装主控单元与油泵电机驱动器之间采用gpio方式连接；物资吊装主控单元与第二手持控制器之间采用有线或无线方式连接；位置编码器与物资吊装主控单元之间采用rs485通讯方式连接。
43.本实用新型所述的用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，通过设置车体行走主控单元与物资吊装主控单元，将车体行走主控单元与舵轮电机驱动器、行走电机驱动器及第一手持控制器相连，实现对车体行走的精确控制运转；将物资吊装主控单元与滑台电机驱动器、油泵电机驱动器及第二手持控制器相连，实现对物资吊装的精确控制，采用不同的主控单元对车体行走和物资吊装两个功能进行独立控制，有效提高了控制的效率及可靠性；同时，将车体行走主控单元与物资吊装主控单元相连，实现共享各自的状态信息，提高了控制过程的同步性和稳定性。
44.实施例
45.如附图1所示，本实施例提供了一种用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，包括车体行走主控单元、物资吊装主控单元、舵轮电机驱动器、行走电机驱动器、触摸显示屏、方向/速度调节模块、第一手持控制器、超声波传感器、滑台电机驱动器、位置编码器、第一油泵电机驱动器、第二油泵电机驱动器及第二手持控制器。
46.车体行走主控单元与物资吊装单元均采用均采用arm级cpu，车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间通过ttl电平的rs232通讯方式连接，用于车体行走主控单元与物资吊装主控单元之间的信息共享。
47.第一手持控制器与车体行走主控单元之间通过有线或无线方式相连；其中，无线方式为蓝牙连接方式；第一手持控制器，用于获取车体行走指令，并发送车体行走主控单元；车体行走主控单元，用于将获取的车体行走指令，发送至舵轮电机驱动器或行走电机驱动器。
48.舵轮电机驱动器与车体行走主控单元之间通过can总线相连，舵轮电机驱动器与工程起重机的舵轮电机相连；舵轮电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动工程起重机的舵轮电机动作。
49.行走电机驱动器与车体行走主控单元之间通过can总线相连，行走电机驱动器与工程起重机的行走电机相连；行走电机驱动器，用于根据车体行走指令，驱动起重机的行走电机动作。
50.触摸显示屏与车体行走主控单元通过rs232通信方式连接，触摸显示屏，用于设置系统参数，并对车体行走状态及物资吊装状态进行输出显示。
51.超声波传感器与车体行走主控单元之间采用rs485通讯方式连接；超声波传感器安装在工程起重机的车体上，用于获取工程起重机的车体与周围障碍物的距离，并将获取的工程起重机的车体与周围障碍物的距离发送至触摸显示屏进行显示。
52.方向/速度调节模块与车体行走主控单元之间采用ad/pulse通讯方式相连，用于输入车体行走的方向及速度信息。
53.第二手持控制器与物资吊装主控单元之间通过有线或无线方式相连；其中，无线方式为蓝牙连接方式；第二手持控制器，用于获取物资吊装指令，并发送至物资吊装主控单元；物资吊装主控单元，用于将获取的物资吊装指令，发送至滑台电机驱动器、第一油泵电机驱动器或第二油泵电机驱动器。
54.舵轮电机驱动器与物资吊装主控单元之间通过can总线相连，舵轮电机驱动器与工程起重机的舵轮电机相连；舵轮电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机电滑台电机动作。
55.第一油泵电机驱动器与物资吊装主控单元之间通过gpio通讯方式连接，第一油泵电机驱动器与工程起重机电的左臂油泵相连；第一油泵电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机的左臂油泵动作。
56.第二油泵电机驱动器与物资吊装主控单元之间通过gpio通讯方式连接，第二油泵电机驱动器与工程起重机电的右臂油泵相连；第二油泵电机驱动器，用于根据物资吊装指令，驱动工程起重机的右臂油泵动作。
57.位置编码器与物资吊装主控单元之间通过rs485通讯方式相连；位置编码器，用于获取工程起重机的起重臂的位置信息，并将获取的工程起重机的起重臂的位置信息发送至触摸显示屏进行显示。
58.物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门相连；其中，物资吊装主控单元还与工程起重机中的液压泵阀门之间采用gpio方式连接。
59.如附图2所示，第一手持控制包括第一手持控制器本体及第一手持控制器面板；触摸显示屏嵌设在第一手持控制器面板上，触摸显示屏设置在第一手持控制面板的左侧上方；第一手持控制器面板上左侧设置有速度调节杆，速度调节杆用于输入车体行走的速度指令；触摸显示屏的下方设置有启动按钮和停止按钮；第一手持面板的的下方中部设置四个方向键及一个方向旋钮；四个方向键分别用于输入上下左右四个方向行走指令；方向旋钮用于输入任意方向的行走指令；第一手持控制器面板的右下角设置有方向转盘，用于输入行走方向指令；第一手持控制器面板的上方中部依次设置有行走/吊装按钮、高速/低速挡位按钮及左向/右向按钮；第一手持控制面板的右上角设置有紧急停机按钮。
60.如附图3所示，第二手持控制包括第二手持控制器本体及第二手持控制器面板；第二手持控制器面板上，均匀布设有六个控制拨杆，分别包括落臂/抬臂拨杆、伸臂/缩臂拨杆、落钩/升拨杆、高速/低速拨杆、左右臂/双臂拨杆及滑台左移/滑台右移拨杆；可进行单起重臂或双起重臂作业方式的选择；对液压泵电机的启停和阀门的开闭采用gpio方式；为实现多起重臂的同步动作，采用位置编码器进行起重臂起升/下降、起重臂伸缩和吊钩升降位置的监测。
61.工作原理
62.本实施例所述的用于全轮驱动物资吊装车的控制系统，涉及道路、场地或通道中需要运输并码垛、拆跺物资的全轮驱动物资吊装搬运车的控制系统；通过控制四个舵轮电机和四个行走电机驱动器完成搬运车的转向和行走动作；通过控制液压装置完成两个起重臂的起升/下降、起重臂的伸缩和吊钩升降动作，对所搬运的物资完成运输、吊装、堆垛、拆跺等作业任务。
63.为实现物资的拆跺、堆垛、吊装以及运输等诸多作业任务，本实施例实现了对车体
行走的全向控制和多起重臂吊装作业同步协调控制；采用两个arm级cpu分别作为车体行走主控单元和物资吊装主控单元，连接外围辅助电路，形成一块多cpu板卡；其中，两个arm级cpu分别配置手持控制器，分别用于车体行走和物资吊装的伺服电机的启停、液压阀门的开闭控制；其中，车体行走部分配置触摸显示屏作为控制参数的编辑和各动作状态的实时显示；所有与主控单元连接的输入/输出信号均经过光电隔离器件，使外部电路与各主控单元内部电路之间实现了电气上的光电隔离，并且各主控单元还采用了抗电磁干扰的屏蔽措施，以保证其不受外界噪声、辐射的干扰；车体行走部分的方向和速度分别采用高速正交脉冲和模拟量输入的方式进行调节。
64.两个arm级cpu在印制板上采用ttl电平的rs232直接连接，用于两者之间的高速通讯，并使车体行走状态和物资吊装状态的信息共享；本实施例所述的控制系统，能够完成包括四个90
°
方向和四个45
°
方向的直线行走、顺时针/逆时针360
°
旋转以及前行/后退的小角度避障，并在各行走动作中实时改变行进速度；同时还包含各单起重臂独立起升/下降、起重臂伸缩、吊钩升降的液压控制以及双起重臂的各作业动作的同步控制，以保证物资在吊装过程中的平稳性。
65.本实施例中，通过设置两个两个arm级cpu，形成多核嵌入式卡板；多核嵌入式板卡与外围部件的接线减少到了最少，具有很强的抗干扰能力；车体行走和物资吊装两个功能分别由各自不同的主控单元独立控制，提高了控制的效率和可靠性，同时又通过通讯方式共享各自的状态信息，两个主控单元又有机的结合在一起；can总线的应用使各伺服电机在高数据传输率的通讯中保证了控制精度；与主控单元有线或无线连接的手持控制器，便于操作者灵活的控制设备的运转；用于物资吊装的液压部分的每个缸体的动作均采用低速、高速和同步3个独立的阀门来控制，便于在吊装过程中的多起重臂同步跟随算法的应用，使其达到高精度的同步性和稳定性。
66.本实施例中，采用can接口连接主控单元和舵轮及行走电机驱动器，行走方向的改变与速度调节分别采用高速正交脉冲方式和ad方式来进行；第一或第二手持控制器与主控单元间采用有线或无线方式连接；车体上安装的用于与障碍物距离监测的超声波传感器与主控cpu间采用rs485方式传输信息；对输入信号进行光电隔离后，进入主控cpu，同样，对输出信号也经过光电隔离后输出，信号可靠度高，能提高控制系统的可靠性和稳定性；两个核芯cpu间通过ttl电平的rs232通讯，使得行车控制和物资吊装两个部分的信息快速有效共享，使控制系统更加完善；两个核芯cpu各自完成不同功能的控制，针对控制软件易升级、易维护性、易扩展性和高可靠性的性能要求，结合模块化和软件总线的设计思路，使得控制软件的安全性大大提高；人机接口采用触摸显示屏，更便于操作者准确了解车体以及吊装装置当前的各种工作状态，界面友好直观；在车体爬坡、坡道驻车和起步、下坡坡道缓降中展现出良好的操控性和优秀的通过性。物资吊装的液压装置中，为实现多起重臂吊装物资时的同步性和稳定性，采用了低速、高度和同步的3个液压阀门的独立控制，能快速实现同步性的跟随。
67.本实用新型中，采用以两个arm级cpu为主控单元，触摸显示屏为人机接口，以can接口和gpio接口为主要控通讯方式，实现伺服驱动器和各液压阀门的精确、即时控制，控制系统与外围部件接线少、故障率低、抗干扰能力强；同时安全可靠性大大提高，方便维护，与以往的工程起重机控制系统的实现方法上有很大的改进，在提高生产效率，改善产品的稳
定性、一致性，便于维护升级方面具有更新的优点；采用与主控单元间无线或有线连接的手持控制器来完成对车体行走和物资吊装的有效控制，同时辅以避障用超声波传感器、各起重臂动作行程监测的位置编码器来保证各动作的安全性、同步性和稳定性。
68.本实用新型所述的用于全轮驱动曲子吊装车的控制系统，采用两个arm级cpu作为主控单元，各自完成预设的控制任务，配置触摸显示屏作为控制参数的编辑以及各动作状态的输出显示；通过用arm级cpu做主控单元，提高多cpu板卡的抗干扰性、稳定性和高可靠性；通过设置触摸显示屏，利用触摸屏做显示部件，操作员进行的控制参数的编辑和过程控制状态的显示均由触摸屏来完成；本实用新型中的输入、输出信号均经过光电隔离，减少了外界噪声、辐射的干扰；主控cpu通过can接口与伺服电机驱动器进行控制信息、故障信息、状态信息的交互通讯；吊装装置的各动作阀门采用低速、高速和同步三个液压阀门控制，能实现多起重臂吊装物资时的快速同步跟随。
69.上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。