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裸眼3D在露天矿山装备远程操控中的技术探究

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矿业装备 2024年第1期 41-43页

作者：贾彦昌武牡丹杨哲智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030032 山西太重智能采矿装备技术有限公司山西太原030032

在国家智慧矿山建设的推动下,露天矿山的核心装备已逐步具备远程操控功能。为使远程操控人员对作业现场环境和设备情况的感知更真实,提升矿山装备的作业效率,裸眼3D技术正逐步应用在远程操控中。基于此,分析了露天矿山装备远程操控的发... 详细信息

在国家智慧矿山建设的推动下,露天矿山的核心装备已逐步具备远程操控功能。为使远程操控人员对作业现场环境和设备情况的感知更真实,提升矿山装备的作业效率,裸眼3D技术正逐步应用在远程操控中。基于此,分析了露天矿山装备远程操控的发展现状、系统原理以及传统远程操控存在的问题,阐述了裸眼3D的原理和特性,探究了裸眼3D远程操控的系统功能、技术优势和关键技术。

关键词：智慧矿山露天矿山装备远程操控裸眼3D

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国内首台远程操控平地机测试成功

国内首台远程操控平地机测试成功

基于B/S的空间站高温柜地基实验远程操控系统

中国矿业报

作者：姜娜

本报讯国内首台超大型远程无线操控平地机日前在国家能源集团雁宝能源宝日希勒矿露天采煤场测试成功，这是该公司继5G+极寒工况无人矿卡、远程遥控推土机工业试运行之后，又一大型生产辅助设备完成智能化改造，构建了采、运、排现场无... 详细信息

本报讯国内首台超大型远程无线操控平地机日前在国家能源集团雁宝能源宝日希勒矿露天采煤场测试成功，这是该公司继5G+极寒工况无人矿卡、远程遥控推土机工业试运行之后，又一大型生产辅助设备完成智能化改造，构建了采、运、排现场无人化作业新模式。国家能源集团雁宝能源......

关键词：平地机远程操控

来源： cnki报纸评论

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计算机应用与软件 2023年第12期40卷 9-15,78页

作者：胡鹏飞于强中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100190

在空间站高温柜地基实验中,利用B/S架构,采取MVC模型,设计开发远程操控系统。该系统应用于我国空间站高温材料实验柜地基实验,可以让分布在全国各地的材料科学家远程查看地基匹配实验过程的运行数据并在授权后进行远程操控,有效解决现... 详细信息

在空间站高温柜地基实验中,利用B/S架构,采取MVC模型,设计开发远程操控系统。该系统应用于我国空间站高温材料实验柜地基实验,可以让分布在全国各地的材料科学家远程查看地基匹配实验过程的运行数据并在授权后进行远程操控,有效解决现场技术专家匮乏、数据获取效率低下、实验成本较高等实际问题,在大幅降低实验过程监测成本的同时为智能化、高效化的地基实验提供有效保障。

关键词：远程操控前端服务端数据库 Web开发

基于VR的工程机械远程操控系统人机交互设计研究

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基于VR的工程机械远程操控系统人机交互设计研究

作者：刘康中国矿业大学

学位级别：硕士

随着5G时代的到来,以及数字化转型发展政策的提出,工程机械远程操控成为研究热点之一。工程机械远程操控不仅有效规避了作业环境恶劣的问题,保证了驾驶员的人身安全,而且提高了作业效率。然而,现有远程操控的交互载体多为二维平面,致使... 详细信息

随着5G时代的到来,以及数字化转型发展政策的提出,工程机械远程操控成为研究热点之一。工程机械远程操控不仅有效规避了作业环境恶劣的问题,保证了驾驶员的人身安全,而且提高了作业效率。然而,现有远程操控的交互载体多为二维平面,致使操作员缺乏临场感与沉浸感,难以感知工程机械运动状态和真实工况,导致了交互质量及效率降低。而VR技术的人机交互特性弥补了现有远程操控的沉浸感不足、交互效率低等问题。因此,本文开展了基于VR的工程机械远程操控系统人机交互设计研究。本文研究内容主要包括以下四部分:(1)设计流程研究:首先,根据应用现状,归纳了虚拟现实中的人机交互模式,总结了VR人机交互设计原则与特征,用以指导后续设计研究;然后,基于信息流理论,分析了工程机械远程操控过程的信息流向,提出了工程机械远程操控系统设计框架;最后,根据设计框架,提出了基于VR的工程机械远程操控系统人机交互设计流程。(2)用户需求研究:首先,以旋挖钻为例,通过问卷调查法、观察法、访谈法,获得了旋挖钻作业过程中操作员的基本需求及行为数据;然后,采用HTA(Hierarchical Task Analysis)方法,分析了操作员行为,构建了旋挖钻远程操控任务模型;最后,根据任务模型,总结了VR远程操控系统的功能需求,并提出了相应的设计策略。(3)设计实践:首先,依据功能需求,提出了旋挖钻VR远程操控系统的功能模块设计方案;然后,根据信息流框架构建了旋挖钻VR远程操控人机交互模型,同时结合VR人机交互特性,提出了旋挖钻VR远程操控交互方式,以及针对关键功能模块的人机交互设计方案;接着,基于人机工程学,提出了虚拟驾驶舱空间布局设计方案;最后,提出了系统交互界面及视觉设计方案。(4)方案评估:本部分从系统可用性和虚拟驾驶舱空间设计合理性两方面对设计方案进行了评估。运用Unreal Engine 5等开发了旋挖钻VR远程操控系统原型,并分别采用SUS可用性测试与人机仿真分析进行方案评估。评估数据表明,所开发系统具有良好的可用性,且虚拟驾驶舱空间设计较为合理。本文以旋挖钻为例,提出了基于VR的工程机械远程操控系统人机交互设计方案,开发了虚拟仿真系统原型,并对所提方案进行了可用性评估与人机仿真分析,为VR环境下的工程机械远程操控人机交互设计提供了参考。论文共有图58幅,表17个,参考文献77篇。

关键词：虚拟现实人机交互远程操控工程机械信息流

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挖掘机远程操控及主动安全防护系统研究

挖掘机远程操控及主动安全防护系统研究

作者：蔡皓山东大学

学位级别：硕士

挖掘机作为一种重要的工程机械,在施工、救灾、港口、矿山等场景中发挥着重要作用。当挖掘机在工况复杂、工作环境恶劣的场景作业时存在效率低、事故频率高、安全性低等问题。随着工程机械智能化研究的不断深入,挖掘机无人化远程操控水... 详细信息

挖掘机作为一种重要的工程机械,在施工、救灾、港口、矿山等场景中发挥着重要作用。当挖掘机在工况复杂、工作环境恶劣的场景作业时存在效率低、事故频率高、安全性低等问题。随着工程机械智能化研究的不断深入,挖掘机无人化远程操控水平不断提升,有效提升了作业效率和作业安全性。本文针对山东某港口船舱物料智能清运的需求,构建了完整的挖掘机远程操控及安全防护系统,完成了液压挖掘机远程操控系统设计,并结合作业场景,研究了远程挖掘机主动安全控制技术,提高了远程操控作业过程的安全性。论文的工作内容和主要结论如下:(1)研究了阀控液压挖掘机先导系统的参数匹配需求,设计了先导系统电控化方案,结合挖掘机其他操作功能的控制逻辑,自主研发了车载电控单元,实现了挖掘机整机的电气化控制。(2)研究了基于应用场景的远程通讯方案匹配方法,设计了远程驾驶室,优化了操作过程的人机交互系统。匹配了微波远程通讯系统,提高了远程数据传输的稳定性。开发了远程驾驶室,通过阻尼手柄、踏板、控制面板以及多视角现场画面显示阵列,优化了远程操作体验感。研究了挖掘机实际作业场景下的姿态特性,设计了挖掘机作业现场场景姿态反馈方案。通过挖掘机工作空间的建模,完成了挖掘机工作空间的姿态解析,通过动画反馈工作装置位姿状态。开发了基于挖掘机作业场景复现的姿态反馈3D智能座舱。(3)研究了挖掘机实际作业场景下的回转动态特性,分析了远程操控过程中影响安全性的因素,提出了基于实时预估回转制动距离的回转策略,通过试验验证,回转定位最大偏差在10°以内。研究了基于激光雷达的作业现场环境感知方法,通过对作业场景边界环境参数辨识,并耦合回转制动控制策略,提高了回转过程的安全性。基于现场多机协同的作业需求,研究了 LeGO-LOAM-SLAM算法在挖掘机移动作业过程中的应用。论文在阀控液压挖掘机液压执行机构的电控化、远程通讯和姿态反馈方面取得了创新性的成果,为挖掘机的智能化、远程化和安全化提供了技术支撑,为挖掘机的电气化控制、远程操作和姿态感知提供了新的思路和方法;为挖掘机的性能提升、作业效率提高和安全风险降低提供了可行的解决方案,为其他液压机械的智能化改造和远程操控提供了借鉴和参考。

关键词：液压挖掘机远程操控空间姿态回转制动策略环境感知

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水面无人船远程操控设计

水面无人船远程操控设计

作者：周欣蔚浙江海洋大学

学位级别：硕士

中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》中重点强调智能船舶技术在今后航运业的应用,指出发展船舶远程操控、实现智能航行是智能船舶发展的重要任务之一。水面无人船(Unmanned Surface Vessel,USV)作为船舶智能化趋势下的一个阶段... 详细信息

中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》中重点强调智能船舶技术在今后航运业的应用,指出发展船舶远程操控、实现智能航行是智能船舶发展的重要任务之一。水面无人船(Unmanned Surface Vessel,USV)作为船舶智能化趋势下的一个阶段性成果,其未来势必朝着智能船舶的方向不断发展。对于水面无人船来说,朝着智能船舶方向发展就必须突破远程操控这一智能船舶发展的关键技术。因此本文针对智能船舶发展趋势下的水面无人船远程操控展开研究。本文重点进行了下述工作:第一章为绪论。阐述了科研背景及研究内容,说明了文章的科研意义并交待了本文的研究内容及技术路线。第二章设计了无线通信系统。选择4G通信技术作为实现无线通信的主要形式,通过设备配置及软件调试保证了通信系统的稳定运行,为后续系统的搭建提供了基础保障。第三章设计了车-舵操控系统。首先对车-舵操控的结构功能及实现方法进行了设计阐述;之后通过螺旋桨推进器、步进电机等重点搭建车-舵操控实物部份并加入舵角表、霍尔传感器等器件对舵角及转速等进行反馈;针对车-舵操控的精确度问题,设计引入PID控制器进行自主控制与校正,从总体上实现了高精度的车-舵操控。第四章研发了可视化操控辅助系统。基于采集到的本船位姿、操控指令和航行环境等关键数据设计开发上位机可视化系统,实现数据接收、存储调用及可视化展示等多项功能,有效辅助操控及决策。第五章为试验与验证。对设计的无线通信、车-舵操控、可视化操控辅助三部分进行组装及试验,证明了其有效性和稳定性。第六章为总结与展望。对本文的所进行的研究内容和完成的工作情况进行了总结,并针对尚可深入研究的重要内容给出了展望。本文研究的水面无人船远程操控方法和研发的应用系统,符合智能船舶“远程操控、辅助决策”的技术发展要求,为水面无人船在智能船舶方向的发展提供技术与理论基础,同时对于面向智能船舶的相关技术研究提供较好的参考作用。

关键词：水面无人船远程操控无线通讯车-舵操控可视化辅助

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基于IMU的RC挖掘机远程操控系统研究

基于IMU的RC挖掘机远程操控系统研究

作者：惠崇鑫西安建筑科技大学

学位级别：硕士

挖掘机作为基础建设的关键支撑装备,在施工时难以避免会遇到恶劣的工作环境,严重威胁驾驶员的人身安全。另一方面,市场对挖掘机驾驶员需求巨大,但是在培训过程中若以实体车辆直接训练,不但需要消耗大量燃料增加培训成本,又会因为初学者... 详细信息

挖掘机作为基础建设的关键支撑装备,在施工时难以避免会遇到恶劣的工作环境,严重威胁驾驶员的人身安全。另一方面,市场对挖掘机驾驶员需求巨大,但是在培训过程中若以实体车辆直接训练,不但需要消耗大量燃料增加培训成本,又会因为初学者驾驶经验不足难以保证培训安全,而常见的挖掘机训练模拟器并不具备真实的体感反馈。要在具有真机一般操作体验的同时保证驾驶者人身安全,其中之一的解决办法就是设计一种具有运动姿态反馈的挖掘机远程操控系统。因此,本文开展基于惯性姿态测量单元（Inertial Measurement Unit,即IMU）的远距离控制（Remote Control,即RC）挖掘机远程操控系统的相关研究。首先,对基于IMU的RC挖掘机远程操控系统进行总体方案设计,提出该系统由RC挖掘机系统和远程操作及运动反馈控制系统共同组成。首先详细分析了这两个系统的模块组成和功能需求,然后通过对RC挖掘机的改装,驾驶员可使用运动反馈控制系统上的操控装置,利用无线网络实现对RC挖掘机的远程操控。通过RC挖掘机质心位置安装的IMU模块,采集挖掘机作业时的运动姿态并通过无线网络发送至上位机进行姿态解算。通过在RC挖掘机的机身安装多路摄像机组,采集挖掘机工作中的视频画面,在运动反馈控制系统中以全景视频的形式提升操作者在远程操控时的临场感。其次,在RC挖掘机系统的基础上设计了挖掘机远程操作系统与运动反馈控制系统。基于Unity3D设计了挖掘机远程操作系统,结合全景视频拼接技术,以两只3自由度手柄作为操控装置,再建立Stewart运动平台的运动学反解模型,通过对IMU数据的解算处理及应用体感算法使运动平台可以根据IMU姿态数据反馈挖掘机的前后行进、调转方向、车体倾斜、颠簸碰撞等运动状态,从而提高运动平台姿态反馈的真实感和沉浸感。最后,通过多项实验验证了基于IMU的RC挖掘机远程操控系统的可行性,包括远程操控模块、状态反馈模块、视觉系统、无线模块等设计方案的实用性,实验结果表明运动平台姿态反馈误差小于4%,远程操控系统最大可提升训练效率36.8%,本文研究内容可以为实现大型工程机械的远程操控提供解决思路。

关键词：挖掘机远程操控 Stewart平台 IMU 体感反馈

输电线路防冰除冰机器人交互式远程操控系统设计

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输电线路防冰除冰机器人交互式远程操控系统设计

作者：谢云鹏西南交通大学

学位级别：硕士

随着社会在电气化和智能化方面的不断发展,电力的稳定供应已经是人类社会正常生产和生活的基础。而高压输电线路的覆冰会导致输电线路发生断线、倒塔等多种灾害从而造成电力中断。为了保障输电线路的稳定运行并降低输电线路人工检修的风... 详细信息

随着社会在电气化和智能化方面的不断发展,电力的稳定供应已经是人类社会正常生产和生活的基础。而高压输电线路的覆冰会导致输电线路发生断线、倒塔等多种灾害从而造成电力中断。为了保障输电线路的稳定运行并降低输电线路人工检修的风险,行业内陆续研发了各类输电线路除冰机器人。随着机器人在结构功能和作业性能上的不断丰富和完善,在实际工程应用过程中对机器人远程操控的要求也越来越高。因此如何更好的实现机器人远程操控,对机器人进行大范围的应用推广有重要意义。本文基于防冰除冰机器人的功能需求和作业需求,结合软硬件对交互式远程操控系统进行了相关设计。首先本文介绍了系统控制对象的结构设计及其功能设计,然后阐述了远程操控系统的总体设计框架,随后详细介绍了操控系统在远程电源管理设计和远程操控软件设计两个方面的设计。电源管理是机器人实现长期作业的根本保障。机器人的电源管理系统包括硬件搭建、电路设计以及控制策略。该电源管理系统设计实现了对电源电量、电压、电流等参数的实时状态监测,并可以通过实时监测的参数对各电源进行远程的充放电切换,另一方面该电源管理系统还基于模糊控制设计了功耗控制策略,实现了特殊情况下的功耗限制,提升了机器人长期作业的可靠性。交互式远程操控软件是远程操控系统的核心。本文通过.NET开发平台基于WPF技术设计开发了相应软件。软件采用MVVM的设计框架,并通过数据可视化设计、机器人仿真模型设计以及仿真动画设计实现了较好的人机交互性。在通信协议方面,根据通信模块的传输协议和传感器选型,分别为远程操控软件和STM32微控制器写入Modbus-RTU协议相关代码,设计了一套全链路ModbusRTU协议的通信控制方案。本文最后通过样机的线上调试实验,测试了该套交互式远程操控系统在机器人主动作业、机器人远程操控和远程电源管理方面的实际效果,通过实践验证该系统满足预期的设计目标。

关键词：防冰除冰机器人远程操控电源管理人机交互模糊控制

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远程操控式道岔自动注油系统的研究

铁道通信信号 2023年第1期59卷 36-41页

作者：陈利东中国铁路郑州局集团有限公司郑州450052

针对目前道岔在摩擦处采用人工注油,存在维修“天窗”短、在线路上作业难、任务重等问题,研发了远程操控式道岔自动注油系统。通过在道岔附近设置注油分机,从信号集中监测系统或道岔缺口监测系统获得道岔正/反位信息,实现道岔精准注油;... 详细信息

针对目前道岔在摩擦处采用人工注油,存在维修“天窗”短、在线路上作业难、任务重等问题,研发了远程操控式道岔自动注油系统。通过在道岔附近设置注油分机,从信号集中监测系统或道岔缺口监测系统获得道岔正/反位信息,实现道岔精准注油;采用电力载波传输技术,使用一对芯线进行数据及电源混合传输,实现室内外指令和信息传递,从而达到远程操控道岔进行自动注油的目的。介绍了该系统的结构组成、工作原理和工作流程,以及实现的功能,可为道岔日常维护提供科学有效的技术手段。

关键词：道岔远程操控自动注油电力载波精准注油