基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人及控制系统技术方案

本发明专利技术是基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人及控制系统，巡检机器人包括机器人主体、巡检控制系统、行走机构、定位系统移动站、5G通讯模块；巡检机器人的控制系统包括中央控制室、定位系统基站、5G通讯基站、巡检机器人，中央控制室对巡检机器人进行远程控制和信息采集，同一码头堆场的巡检机器人数量没有限制。本发明专利技术通过5G通讯技术进行中央控制室和巡检机器人之间的数据双向交互，节省了通讯控制电缆的敷设工程量及其后期运行维护成本，保证巡检机器人通讯的稳定性和实时性；定位系统基站、定位系统移动站的应用可实时监测巡检机器人工作位置，为巡检机器人的行走提供参考，实现巡检定位自动化。现巡检定位自动化。现巡检定位自动化。

【技术实现步骤摘要】
基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人及控制系统


[0001]本专利技术涉及散货码头生产运维领域，尤其涉及基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人及控制系统。

技术介绍

[0002]随着我国主要散货码头建设日趋成熟，散货码头的生产运维成为了码头管理方的重要工作之一，在社会信息化、数字化技术不断进步背景下，提高巡检设备的智能化水平，更有利于提升散货码头的生产效率及管理水平。
[0003]散货码头巡检机器人在堆场巡检的过程中，需要对堆场散货输送系统中各个建筑、结构、设备、物料等巡检对象进行周期性的检查，当前的巡检机器人往往需要固定的轨道或规定路线进行移动，行走至待检对象位置附近进行检测，需要操作人员对机器人的行走路线进行规划和控制，相对人工巡检并没有减少劳动成本。且机器人位移的目标定位点需要远程传输，电缆的敷设工程量大、后期运行维护成本高，在网络信号不佳的位置，巡检机器人检测反馈信号以及行走控制存在延时，自动巡检的安全性和准确性无法得到保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决现有技术的不足，而提供基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人及控制系统。
[0005]本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，包括机器人主体，还包括安装在机器人主体上的巡检控制系统、行走机构、定位系统移动站、5G通讯模块，巡检控制系统、定位系统移动站通过5G通讯模块与中央控制室连接，巡检控制系统通过5G通讯模块获取中央控制室的巡检任务，利用定位系统移动站导航并控制行走机构行走至巡检对象处进行信息采集，采集数据经过处理后通过5G通讯模块无线传输至中央控制室；
[0006]巡检控制系统包括巡检控制器、巡检传感器组、巡检执行机构，巡检传感器组和巡检执行机构分别与巡检控制器连接；
[0007]巡检传感器组包括图像采集模块、环境检测模块、防碰撞模块；
[0008]图像采集模块安装在机器人主体顶部，包括红外视频摄像机、摄像机云台、三维激光扫描仪、扫描仪云台，红外视频摄像机安装在摄像机云台上，三维激光扫描仪安装在扫描仪云台上；
[0009]环境检测模块安装在机器人主体顶部，包括温湿度传感器、风速风向仪、粉尘检测仪、音频采集器；
[0010]防碰撞模块包括防碰撞雷达，防碰撞雷达安装在机器人主体沿行走方向的前后两端；
[0011]巡检执行机构安装在机器人主体内部，包括控制行走机构前进、后退、转弯的行走控制机构、控制摄像机云台移动的摄像机云台控制机构、控制扫描仪云台移动的扫描仪云
台控制机构。
[0012]特别的，行走机构为双履带式行走机构。
[0013]特别的，行走机构和机器人主体之间设有减震机构。
[0014]特别的，巡检控制器安装在机器人主体内部。
[0015]特别的，定位系统移动站安装在机器人主体顶部，包括卫星定位系统和5G天线。
[0016]特别的，巡检机器人操控方式分为手动操作和自动操作，当巡检任务发生变化，巡检机器人需要更换巡检位置时，可切换为手动操控，由中央控制室的人员手动将巡检机器人驾驶至预定巡检位置，当巡检机器人到达预定巡检位置后，切换至自动操控模式，根据巡检任务规划路线进行自动巡检。
[0017]基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人的控制系统，包括中央控制室、定位系统基站、5G通讯基站、巡检机器人，中央控制室对巡检机器人进行远程控制和信息采集，同一码头堆场的巡检机器人数量没有限制；
[0018]中央控制室部署有散货码头巡检监控平台、中央操作站、5G通讯模块；散货码头巡检监控平台实现巡检机器人的巡检控制、巡检报警和巡检数据存储，5G通讯模块用于中央控制室与巡检机器人之间的数据传输；
[0019]散货码头巡检监控平台，配置GIS地图，地图包含码头所有巡检对象的位置坐标信息，根据码头生产运营特点，巡检任务包括堆场物料巡检、生产设备巡检、作业状态巡检；散货码头巡检监控平台对巡检机器人的操控方式分为手动模式和自动模式；
[0020]定位系统基站设置在堆场中，为巡检机器人提供差分信息，提高定位精度，定位系统采用北斗或GPS卫星定位系统，定位系统的选择结合码头现有定位系统确定，保证定位系统的统一性；定位系统基站与巡检机器人内置的定位系统移动站成套配置，为巡检机器人提供差分信息，实时解算巡检机器人运行位置；
[0021]5G通讯基站，为中央控制室和巡检机器人提供无线通讯网络。
[0022]特别的，当巡检机器人进行堆场物料巡检任务时，控制方法如下：
[0023]散货码头巡检监控平台通过5G通讯模块将巡检任务发送至巡检机器人，巡检任务包括事先规划的巡检内容及路线；
[0024]巡检机器人接收到巡检任务后，通过堆场定位系统基站及自身配置的定位系统移动站的差分定位信息，自动行走至巡检任务起点位置，即散货堆场堆垛附近；
[0025]巡检路线为环绕目标堆场一周，在行走过程中，巡检机器人防碰撞雷达实时检测巡检路径上的障碍物，防止发生碰撞；
[0026]在行走时，巡检机器人将红外视频摄像机对准物料方向，检测堆场物料温度，当物料温度过高，将风险信息传输中控室并根据当前定位位置进行记录，中控室弹出报警，中控人员根据视频图像判断是否有异常；
[0027]利用温湿度传感器、风速风向仪、粉尘检测仪检测堆场当前环境情况，若存在大风天气且检测到物料起尘，可将信息反馈中控，中控酌情进行降尘洒水作业；
[0028]行走过程中，利用三维激光扫描仪对物料堆存形状进行扫描，根据当前行走位置和扫描形状，对料堆形状进行建模，反馈当前实际堆场散货存量。
[0029]特别的，当巡检机器人进行生产设备巡检任务时，控制方法如下：
[0030]散货码头巡检监控平台通过5G通讯模块将巡检任务发送至巡检机器人，巡检任务
包括事先规划的巡检内容及路线；
[0031]巡检机器人接收到巡检任务后，通过堆场定位系统基站及自身配置的定位系统移动站的差分定位信息，自动行走至巡检任务起点位置，即第一个待巡检生产设备附近；
[0032]到达生产设备附近后，巡检机器人将红外视频摄像机对准设备，检测设备温度，当设备温度过高，将风险信息传输至中央控制室并根据当前定位位置进行记录，中央控制室弹出报警，中控人员根据视频图像判断是否有异常；
[0033]利用音频采集器搜集设备运行噪声情况，若噪声存在异常，记录并进行报警，中控人员采取停机和故障处理措施。
[0034]特别的，当巡检机器人进行作业状态巡检任务时，控制方法如下：
[0035]散货码头巡检监控平台通过5G通讯模块将巡检任务发送至巡检机器人，巡检任务包括事先规划的巡检内容及路线；
[0036]巡检机器人接收到巡检任务后，通过堆场定位系统基站及自身配置的定位系统移动站的差分定位信息，自动行走至生产作业流程起点位置附近；
[0037]到达流程起点位置附近后，巡检机器人利用音频采集器搜集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，包括机器人主体(1)，其特征在于，还包括安装在机器人主体(1)上的巡检控制系统、行走机构(2)、定位系统移动站(5)、5G通讯模块，巡检控制系统、定位系统移动站(5)通过5G通讯模块与中央控制室连接，巡检控制系统通过5G通讯模块获取中央控制室的巡检任务，利用定位系统移动站(5)导航并控制行走机构(2)行走至巡检对象处进行信息采集，采集数据经过处理后通过5G通讯模块无线传输至中央控制室；巡检控制系统包括巡检控制器、巡检传感器组、巡检执行机构，巡检传感器组和巡检执行机构分别与巡检控制器连接；巡检传感器组包括图像采集模块、环境检测模块(6)、防碰撞模块；图像采集模块安装在机器人主体(1)顶部，包括红外视频摄像机(8)、摄像机云台(7)、三维激光扫描仪(10)、扫描仪云台(9)，红外视频摄像机(8)安装在摄像机云台(7)上，三维激光扫描仪(10)安装在扫描仪云台(9)上；环境检测模块(6)安装在机器人主体(1)顶部，包括温湿度传感器、风速风向仪、粉尘检测仪、音频采集器；防碰撞模块包括防碰撞雷达(4)，防碰撞雷达(4)安装在机器人主体(1)沿行走方向的前后两端；巡检执行机构安装在机器人主体(1)内部，包括控制行走机构(2)前进、后退、转弯的行走控制机构、控制摄像机云台移动的摄像机云台控制机构、控制扫描仪云台移动的扫描仪云台控制机构。2.根据权利要求1所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，其特征在于，行走机构(2)为双履带式行走机构。3.根据权利要求2所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，其特征在于，行走机构(2)和机器人主体(1)之间设有减震机构(3)。4.根据权利要求3所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，其特征在于，巡检控制器安装在机器人主体(1)内部。5.根据权利要求4所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，其特征在于，定位系统移动站(5)安装在机器人主体(1)顶部，包括卫星定位系统和5G天线。6.根据权利要求5所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人，其特征在于，巡检机器人操控方式分为手动操作和自动操作，当巡检任务发生变化，巡检机器人需要更换巡检位置时，可切换为手动操控，由中央控制室的人员手动将巡检机器人驾驶至预定巡检位置，当巡检机器人到达预定巡检位置后，切换至自动操控模式，根据巡检任务规划路线进行自动巡检。7.一种根据权利要求6所述的基于5G和卫星通信的散货码头巡检机器人的控制系统，其特征在于，包括中央控制室、定位系统基站、5G通讯基站、巡检机器人，中央控制室对巡检机器人进行远程控制和信息采集，同一码头堆场的巡检机器人数量没有限制；中央控制室部署有散货码头巡检监控平台、中央操作站、5G通讯模块；散货码头巡检监控平台实现巡检机器人的巡检控制、巡检报警和巡检数据存储，5G通讯模块用于中央控制室与巡检机器人之间的数据传输；散货码头巡检监控平台，配置GIS地图，地图包含码头所有巡检对象的位置坐标信息，
根据码头生产运营特点，巡检任务包括堆场物料巡检、生产设备巡检、作业状态巡检；散货码头巡检监控平台对巡检机器人的操控方式分为手动模式和自动模式；定位系统基站设置在堆场中，为巡检机器人提供差分信息，提高定位精度，定位系统采用北斗...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦勇，乔朝起，胡艳，唐敏，闫洪涛，许鹏伟，
申请(专利权)人：中交一航局安装工程有限公司，
类型：发明
国别省市：