工程机械及其作业空间动态防碰撞方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种工程机械及其作业空间动态防碰撞方法、装置和系统。该作业空间动态防碰撞方法包括：接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。本发明专利技术可以全天候、实时地检测工程机械臂架运动过程中周围障碍物情况，感知吊装空间动态信息，进行防碰撞预警可控制，从而保证了工程机械在吊装作业过程中的安全，减轻操作人员的工作强度。

【技术实现步骤摘要】
工程机械及其作业空间动态防碰撞方法、装置和系统
本专利技术涉及工程机械领域，特别涉及一种工程机械及其作业空间动态防碰撞方法、装置和系统。
技术介绍
起重机是最主要的进行吊装作业的工程机械，但其作业环境复杂多变，其事故率较高。造成事故的主要原因是起吊过载和作业视野限制导致的碰撞。
技术实现思路
申请人发现：相关技术为了防止吊装作业过程中的碰撞，采用了吊装前的路径规划的解决方法。吊装前的路径规划是将起重机作为多自由度的机械手，建立其运动学和动力学模型，在其可配置空间内通过寻优防碰撞算法计算其防碰撞路径。但是，由于搜索算法通常较为复杂，对计算机资源要求较高，难以在车载控制器上实现。另外，吊装前路径规划所使用的障碍物模型是静态模型，但施工现场是动态环境，因此其计算防碰撞路径与实际情况不符。鉴于以上技术问题，本专利技术提供了一种工程机械及其作业空间动态防碰撞方法、装置和系统，保证了起重机在吊装作业过程中的安全，减轻了操作人员的工作强度。根据本专利技术的一个方面，提供一种作业空间动态防碰撞方法，包括：接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。在本专利技术的一些实施例中，所述接收工程机械臂架周围的障碍物信息包括：接收环境感知装置获取的障碍物信息，所述障碍物信息包括臂架回转运动方向的障碍物信息和臂架变幅运动方向的障碍物信息中的至少一项。在本专利技术的一些实施例中，所述接收工程机械的臂架运动信息包括：接收臂架运动感知装置获取的臂架运动信息，其中所述臂架运动信息包括臂架回转角度、臂架变幅角度、臂架伸缩长度和吊钩位置信息中的至少一项。在本专利技术的一些实施例中，所述根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标包括：根据信号属性对所述障碍物信息进行滤波，剔除虚假信息，获得真实障碍物信息；将障碍物信息与臂架运动信息进行融合，将障碍物坐标转换为当前臂架坐标系的障碍物坐标。在本专利技术的一些实施例中，所述作业空间动态防碰撞方法还包括：预先设置预定预警区域。在本专利技术的一些实施例中，预先设置预定预警区域包括：围绕臂架设置预定预警区域，其中所述预定预警区域包括紧急制动区、危险预警区和安全预警区中的至少一个。在本专利技术的一些实施例中，预先设置预定预警区域包括：在臂架的水平方向和垂直方向，围绕臂架，由近到远分别设置紧急制动区、危险预警区和安全预警区。在本专利技术的一些实施例中，所述作业空间动态防碰撞方法还包括：在所述障碍物坐标位于紧急制动区的情况下，指示执行装置对起重机臂架进行紧急制动。根据本专利技术的另一方面，提供一种作业空间动态防碰撞装置，包括：信息融合模块，用于接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；防碰撞控制模块，用于判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；并在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。在本专利技术的一些实施例中，所述作业空间动态防碰撞装置用于执行实现如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞方法的操作。根据本专利技术的另一方面，提供一种作业空间动态防碰撞装置，包括：存储器，用于存储指令；处理器，用于执行所述指令，使得所述作业空间动态防碰撞装置执行实现如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞方法的操作。根据本专利技术的另一方面，提供一种作业空间动态防碰撞系统，包括：环境感知装置，用于获取工程机械臂架周围的障碍物信息，并将所述障碍物信息发送给作业空间动态防碰撞装置；臂架运动感知装置，用于获取工程机械的臂架运动信息，并将所述臂架运动信息发送给作业空间动态防碰撞装置；作业空间动态防碰撞装置，为如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞装置；执行装置，用于根据作业空间动态防碰撞装置的指示，向外发出碰撞警报信息。在本专利技术的一些实施例中，所述环境感知装置包括水平探测设备和垂直探测设备中的至少一项，其中：水平探测设备，用于扫描探测臂架回转运动方向的障碍物；垂直探测设备，用于扫描探测臂架变幅运动方向的障碍物。在本专利技术的一些实施例中，所述水平探测设备设置在臂架底面；所述垂直探测设备设置在臂架侧面。在本专利技术的一些实施例中，作业空间动态防碰撞装置，还用于根据臂架处于水平时的离地高度和防碰撞系统的最远检测距离确定垂直探测设备的角度探测范围。在本专利技术的一些实施例中，所述臂架运动感知装置包括回转角度传感器、变幅角度传感器、伸缩长度传感器和吊钩长度传感器中的至少一项。在本专利技术的一些实施例中，所述执行装置包括报警设备和制动设备中的至少一项，其中：报警设备，用于根据作业空间动态防碰撞装置的指示，在所述障碍物坐标位于不同预定预警区域的情况下，向外发出相应的碰撞警报信息；制动设备，用于根据作业空间动态防碰撞装置的指示，在所述障碍物坐标位于紧急制动区的情况下，对起重机臂架进行紧急制动。根据本专利技术的另一方面，提供一种工程机械，包括如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞装置，或包括如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞系统。根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的作业空间动态防碰撞方法。本专利技术可以全天候、实时地检测工程机械臂架运动过程中周围障碍物情况，感知吊装空间动态信息，进行防碰撞预警可控制，从而保证了工程机械在吊装作业过程中的安全，减轻操作人员的工作强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术作业空间动态防碰撞系统一些实施例的示意图。图2为本专利技术作业空间动态防碰撞系统另一些实施例的示意图。图3为本专利技术作业空间动态防碰撞系统又一些实施例的安装示意图。图4为本专利技术作业空间动态防碰撞方法一些实施例的示意图。图5为本专利技术作业空间动态防碰撞方法另一些实施例的示意图。图6为本专利技术一些实施例中水平预警区的示意图。图7为本专利技术一些实施例中垂直预警区的示意图。图8为本专利技术一些实施例中垂直方向检测范围确定方法的示意图。图9为本专利技术作业空间动态防碰撞装置一些实施例的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，包括：接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。

【技术特征摘要】
1.一种作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，包括：接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。2.根据权利要求1所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，所述接收工程机械臂架周围的障碍物信息包括：接收环境感知装置获取的障碍物信息，所述障碍物信息包括臂架回转运动方向的障碍物信息和臂架变幅运动方向的障碍物信息中的至少一项。3.根据权利要求1所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，所述接收工程机械的臂架运动信息包括：接收臂架运动感知装置获取的臂架运动信息，其中所述臂架运动信息包括臂架回转角度、臂架变幅角度、臂架伸缩长度和吊钩位置信息中的至少一项。4.根据权利要求1-3中任一项所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，所述根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标包括：根据信号属性对所述障碍物信息进行滤波，剔除虚假信息，获得真实障碍物信息；将障碍物信息与臂架运动信息进行融合，将障碍物坐标转换为当前臂架坐标系的障碍物坐标。5.根据权利要求1-3中任一项所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，还包括：预先设置预定预警区域。6.根据权利要求5所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，预先设置预定预警区域包括：围绕臂架设置预定预警区域，其中所述预定预警区域包括紧急制动区、危险预警区和安全预警区中的至少一个。7.根据权利要求6所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，预先设置预定预警区域包括：在臂架的水平方向和垂直方向，围绕臂架，由近到远分别设置紧急制动区、危险预警区和安全预警区。8.根据权利要求6所述的作业空间动态防碰撞方法，其特征在于，还包括：在所述障碍物坐标位于紧急制动区的情况下，指示执行装置对起重机臂架进行紧急制动。9.一种作业空间动态防碰撞装置，其特征在于，包括：信息融合模块，用于接收工程机械臂架周围的障碍物信息以及工程机械的臂架运动信息；根据所述障碍物信息和所述臂架运动信息确定障碍物坐标；防碰撞控制模块，用于判断所述障碍物坐标是否位于预定预警区域；并在所述障碍物坐标位于预定预警区域的情况下，指示执行装置向外发出碰撞警报信息。10.根据权利要求9所述的作业空间动态防碰撞装置，其特征在于，所述作业空间动态防碰撞装置用于执行实现如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，刘建，柴君飞，阿尔贝托·巴约纳·戈麦斯，胡传正，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32