塔式起重机自动驾驶系统控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，解决了建筑工地复杂环境下的塔机的自动驾驶问题，能够实现高效率的塔吊自动运行过程。其包括以下步骤：S1.建立塔吊下方区域环境地形图；S2.规划起吊点到落地点空间路径；S3.塔吊在吊上物体后，控制吊钩三个自由度的运动；S4.吊钩运动中遇到避障时，重新规划路径，控制吊钩三个自由度的运动，直到达目标点。直到达目标点。

【技术实现步骤摘要】
塔式起重机自动驾驶系统控制方法


[0001]本专利技术涉及一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，具体涉及一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，属于人工智能和智能家居


技术介绍

[0002]塔式起重机是建筑施工领域最常见的一种物料搬运工具，主要功能为搬运施工现场的各个物料与设备。
[0003]现有塔吊主要采用人工目视操作的方式，塔吊工人通过对讲机和观察，操作塔吊吊钩到达指定位置，由于塔吊属于高危作业，塔吊驾驶人需要具备较高的操作熟练度和安全意识。由于人工操作时不可避免会出现失误。有些失误会导致较为严重的安全问题。同时塔吊在吊运开始之前，首先需要经过地面人员的与塔吊司机的沟通确认，确认吊装位置后，再由塔吊司机控制塔吊到达吊装位置，塔吊司机与地面指挥人员确认到达开始吊装。这个过程不但存在诸多安全隐患且效率也得不到保证。
[0004]建筑工地的建筑物周边地面上，有人流、物流、车辆、材料堆场、各种构筑物等，场地狭窄，环境复杂；建筑物上的施工操作面，有人流、物流、材料堆放、新的建筑物不断建成、架杆、钢筋的不断竖起，在建筑施工面场地狭窄，环境复杂。使用传统的自动驾驶方法，无法解决建筑工地这种复杂环境下的自动驾驶问题，无法保证建筑工地的施工安全，无法使吊装物精确吊装到位。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供了一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，能够实现高效率的塔吊自动运行过程。
[0006]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0007]一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1.建立塔吊下方区域环境地形图；
[0009]S2.规划起吊点到落地点空间路径；
[0010]S3.塔吊在吊上物体后，控制吊钩三个自由度的运动；
[0011]S4.吊钩运动中遇到避障时，重新规划路径，控制吊钩三个自由度的运动，直到达目标点。
[0012]所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法优选方案，步骤S1具体过程如下：
[0013](1)塔臂行车上设置激光雷达，塔臂行车的激光雷达支架上设置一台旋转云台；
[0014](2)激光雷达启动，塔臂行车回到塔臂距离驾驶室的最近位置；
[0015](3)旋转云台旋转到指定角度，塔臂开始旋转，激光雷达开始进行扫描；
[0016](4)激光雷达扫描一周后，旋转云台旋转到下一个指定位置，再次进行扫描；
[0017](5)扫描完成后，行车向外推进，到达下一位置，重复此过程，直到整个区域扫描完成；
[0018](6)雷达数据建图软件实现塔吊下方区域环境地图的构建。
[0019]所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法优选方案，步骤S2具体过程如下：(1)根据起始位置和目标位置，生成吊钩运动候选区域Ω；
[0020](2)根据三维地形图，得到吊钩运动候选区域内的地形最高点C；
[0021](3)根据最小安全距离要求h
safe
，得到此次吊钩运动的最高运行高度为：h
max
＝z
c
+h
safe
，z
c
为最高点C的坐标值，h
safe
为安全距离取值为；
[0022](4)确定路径规划结果的起点坐标和终点坐标。
[0023]所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法优选方案，步骤S3具体过程如下：
[0024](1)吊钩进入起吊区或降落区
[0025]地面施工人员按下手持定位控制终端的吊钩呼叫按钮，塔吊自动驾驶系统在得到呼叫命令后根据手持定位控制终端提供的位置信息规划吊钩运动路线，根据路线规划结果控制塔吊三台电机运动，最终使得吊钩到达起吊区或降落区边缘；在起吊区内，通过手持定位控制终端与塔机进行人机交互，使塔机吊钩精确到位，以便吊钩与吊物连接；在降落区内，通过手持定位控制终端与塔机进行人机交互，使塔机吊物精确到达吊装位置；
[0026](2)吊钩驶出起吊区或降落区
[0027]地面操控人员确认吊物处于正常吊起状态时，按手持定位控制终端上自动驾驶按钮，塔机处于自动驾驶状态，塔吊将吊物垂直向上吊起，使吊物的最低点离开起吊区，按照规划的路线进行行驶，直到安全到达降落区；或地面操控人员操控离开起吊区或降落区，塔吊监测到吊钩离开起吊区后塔吊自动驾驶功能开启，按照规划的路线进行行驶，直到安全到达降落区；
[0028](3)吊钩返回上次离开区域
[0029]当塔吊自动驾驶系统监测到新的起吊区和上一次的起吊区为相同地点时，塔吊自动驾驶系统则根据系统中存储的路径信息原路返回。
[0030]所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法优选方案，起吊区为半径为r，高度为h的圆柱形空间，其圆心坐标由地面施工人员手中的手持定位控制终端获得。
[0031]所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法优选方案：降落区为圆柱体，此圆柱体高度大于降落区域可能出现的障碍的最高高度，降落区位置通过工人手中的手持定位控制终端获得，控制塔吊到达指定位置。
[0032]本专利技术的优点在于：
[0033]为解决施工工地的复杂环境问题，本方法提出了起吊区、运行区、降落区和相关概念，将各传感器数据相结合，通过综合分析各个传感器数据对塔吊的运动进行综合判断。提出起吊区和降落区通过人机交互与自动驾驶相结合，通过手持定位控制终端控制塔机，解决了建筑工地复杂环境的自动驾驶问题。在运行区相对空旷环境，实现自动驾驶。通过起吊区、运行区、降落区和相关概念，规范塔吊自动驾驶系统的运行范围和运行逻辑，进一步提升塔吊自动驾驶系统的工作效率和安全性。
具体实施方式
[0034]下面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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技
术人员在没有做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。
[0035]塔式起重机自动驾驶系统控制方法硬件组成为电脑和工控机，在塔机塔臂和吊钩上安装激光雷达与旋转云台，各系统之间通过WIFI进行无线通信。在地面和施工区域分别设置起吊区和降落区，施工工人手持定位控制终端，该终端可以远程操作塔吊进行动作，同时与塔吊自动驾驶系统进行通信，报告遥控终端自身坐标位置。
[0036]一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，包括以下步骤：
[0037]S1.建立塔吊下方区域环境地形图；
[0038]S2.规划起吊点到落地点空间路径；
[0039]S3.塔吊在吊上物体后，控制吊钩三个自由度的运动；
[0040]S4.吊钩运动中遇到避障时，重新规划路径，控制吊钩三个自由度的运动，直到达目标点。
[0041]本实施例中，步骤S1具体过程如下：
[0042](1)塔臂行车上设置激光雷达，塔臂行车的激光雷达支架上设置一台旋转云台；
[0043](2)激光雷达启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔式起重机自动驾驶系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.建立塔吊下方区域环境地形图；S2.规划起吊点到落地点空间路径；S3.塔吊在吊上物体后，控制吊钩三个自由度的运动；S4.吊钩运动中遇到避障时，重新规划路径，控制吊钩三个自由度的运动，直到达目标点。2.根据权利要求1所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法，其特征在于：步骤S1具体过程如下：(1)塔臂行车上设置激光雷达，塔臂行车的激光雷达支架上设置一台旋转云台；(2)激光雷达启动，塔臂行车回到塔臂距离驾驶室的最近位置；(3)旋转云台旋转到指定角度，塔臂开始旋转，激光雷达开始进行扫描；(4)激光雷达扫描一周后，旋转云台旋转到下一个指定位置，再次进行扫描；(5)扫描完成后，行车向外推进，到达下一位置，重复此过程，直到整个区域扫描完成；(6)雷达数据建图软件实现塔吊下方区域环境地图的构建。3.根据权利要求1所述塔式起重机自动驾驶系统控制方法，其特征在于：步骤S2具体过程如下：(1)根据起始位置和目标位置，生成吊钩运动候选区域Ω；(2)根据三维地形图，得到吊钩运动候选区域内的地形最高点C；(3)根据最小安全距离要求h
safe
，得到此次吊钩运动的最高运行高度为：h
max
＝z
c
+h
safe
，z
c
为最高点C的坐标值，h
safe
为安全距离取值为；(4)确定路径规划结果的起点坐标和终点坐标。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全良，陈旗鸣，
申请(专利权)人：中科骊久济南建筑机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：