[发明专利]基于5G网络的工程机械自主控制系统及方法

权利要求书

1.基于5G网络的工程机械自主控制系统，其特征在于：包括远程控制端及设备控制端，其中远程控制端包括：

操作台：包括操作座椅、转向装置、控制手柄、油门/制动踏板、功能开关及模式选择开关；

音视频显示系统：包括显示设备及用于处理音视频信号的主机；

作业管理系统：载入、编辑并传输自主工作模式下的工作任务；

远程控制系统：包含可编程控制器，用于采集操作台的输入信号，并将输入信号输出至信号转换装置；

信号转换装置一：将接收的远程控制系统信号转化成以太网信号发送至网络交换机；

网络交换机一：接收作业管理系统、信号转换装置的信号、与5G通讯模块进行信号通讯、将音视频信号输出至音视频显示系统；

5G通讯模块一：连接5G网络；

设备控制端包括：

车载监控系统：采集设备周围的音频及视频信息；

网络交换机：接收车载监控系统的信号、与5G通信模块、信号转换装置二进行通讯、将任务文件传输至设备控制系统；

信号转换装置二：与设备控制系统、网络交换机通讯；

车载控制系统：包括主控制器及底层控制器，所述主控制器连接信号转换装置二，所述底层控制器用于根据主控制器的信号向设备端执行装置发送控制指令，并将设备端执行装置的状态信息反馈至主控制器；

5G通信模块二：连接5G网络；

设备端执行装置：驱动设备转向装置、控制手柄油门/制动踏板、功能开关动作。

2.根据权利要求1所述的基于5G网络的工程机械自主控制系统，其特征在于：所述主控制器包括：

任务输入模块：读取工作任务文件，并传输至规划模块；

定位模块：获取设备的位置、航向信息，并传输至规划模块；

感知模块：包括安装于设备的传感器，所述传感器将采集的设备信息及周围障碍物信息传输至规划模块；所述传感器包括激光雷达、毫米波雷达、长度传感器及角度传感器；

规划模块：根据任务输入模块、定位模块、感知模块的输入数据制定任务策略，生成相应的控制信号并传输至底层控制器；接收底层控制器反馈的设备端执行装置的状态信息。

3.基于5G网络的工程机械自主控制方法，其特征在于：按照以下步骤操作：

目标设备的设备控制端与远程控制端通过5G网络连接之后，将现场音视频信号、状态数据传输至远程控制端；

远程控制端接管设备的控制权，并选择设备的控制模式，对设备进行操控；

所述状态数据包括设备的转向装置、控制手柄、油门/制动踏板、功能开关数据、位置转向、转向数据及周围障碍物数据；

所述控制模式包括人工远程遥控模式、自主行驶+自主作业复合模式、自主行驶模式、自主作业模式。

4.根据权利要求3所述的基于5G网络的工程机械自主控制方法，其特征在于，人工远程遥控模式的控制步骤是：

当设备控制端接收到人工远程遥控模式的信号时，将远程控制端的转向装置、控制手柄、油门/制动踏板、功能开关与设备控制端的转向装置、控制手柄、油门/制动踏板、功能开关相匹配；

根据设备的现场音视频信号、状态数据对操作台进行操作，操作台产生的控制信号通过5G网络传输至车载控制系统；

车载控制系统将控制信号传输至设备端执行装置；

设备端执行装置对设备的转向装置、控制手柄、油门/制动踏板、功能开关进行控制。