工程钻机机器人无线远程电液遥控系统的制作方法

本发明涉及一种工程钻机机器人无线远程电液遥控系统，非常适用于工程钻机机器人的远程遥操作，可以对工程钻机机器人各个部件进行精准控制和实时状态监测。

背景技术：

工程机械行业是装备制造业的重要组成部分，为国家基础建设提供重要的技术设备，属于国家重点鼓励发展的产业之一。工程钻机机器人作为一种重要的工程机械，用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况，是进行高层建筑、港口、码头、水坝、电力、桥梁、国防、救援等工程建设所必须的设备。

为了满足复杂岩土结构和多功能钻孔要求，工程钻机结构越来越复杂，功能越来越多（大钻深、大扭矩、多功能），对操作者带来极大的挑战。目前工程钻机的操作与其他工程机械类似，普遍采用跟机操作或驾驶室内操作，安全性存在极大的危害，现场粉尘、噪声也会对人体造成危害；由于受机器结构和作业现场粉尘的影响，作业人员视野狭小且不清晰，很难对整个施工现场的状况有清楚的全局把握，容易降低施工效率，严重时更会发生难以预料的工程事故

随着现代工程施工工艺要求，以及人工智能技术的发展，工程钻机向自动化、智能化方向发展，工程钻机机器人化技术应运而生。工程钻机机器人能根据地层情况，在智能控制器的作用下，自动进行钻进参数的调整，而且具有故障自我诊断的功能。为了适应工程钻机机器人恶劣工作环境，提高操作的安全性和工作效率，研发出一种具有远程遥控、状态监测的工程钻机机器人控制系统迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种工程钻机机器人无线远程电液遥控系统，该系统在工程钻机机器人控制部件和控制方法分析的基础上，将摇杆、摇杆信号调理电路、按键、按键信号调理电路、锂电池电源电路、处理器、sd卡存储模块、无线通信模块、lcd显示屏、传感器模块、传感器信号调理电路、控制信号功率放大电路采用系统化设计，构成一个可完成工程钻机机器人远程遥操作和状态监测的综合系统，具有无线抗干扰性强、控制精准、实时性好、功耗低、方便携带的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

工程钻机机器人无线远程电液遥控系统由遥控发射端（1）和机载监控端（2）组成。遥控发射端（1）采用人工操作方式，机载监控端（2）安装于工程钻机机器人上；遥控发射端（1）和机载监控端（2）之间通过无线通信方式进行信号的通信。

遥控发射端（1）由摇杆（1-1）、摇杆信号调理电路（1-2）、按键（1-3）、按键信号调理电路（1-4）、无线通信模块（1-5）、遥控发射端处理器（1-6）、sd卡存储模块（1-7）、lcd显示屏（1-8）、锂电池电源电路（1-9）组成。摇杆（1-1）与摇杆信号调理电路（1-2）连接，摇杆信号调理电路（1-2）把摇杆（1-1）的模拟量输出值进行调理，并将调理后的信号传输到与之相连的遥控发射端处理器（1-6）；按键（1-3）与按键信号调理电路（1-4）相连，按键信号调理电路（1-4）把按键（1-3）的开关量输出值进行调理，并将调理后的信号传输到遥控发射端处理器（1-6）；无线通信模块（1-5）与遥控发射端处理器（1-6）连接，接收机载监控端（2）发来的状态监测值或发送遥控发射端处理器（1-6）输出的动作控制信号给机载监控端（2）；遥控发射端处理器（1-6）为中央信号处理单元，对摇杆信号调理电路（1-2）、按键信号调理电路（1-4）传输来的信号进行数据处理和对无线通信模块（1-5）的收发信号进行编码与解码；sd卡存储模块（1-7）与遥控发射端处理器（1-6）连接，存储遥控发射端处理器（1-6）处理后的相关数据值；lcd显示屏（1-8）与遥控发射端处理器（1-6）连接，显示遥控发射端处理器（1-6）处理后的相关数据值；锂电池电源电路（1-9）对锂电池进行管理，为遥控发射端（1）的各部分提供所需的工作电源。

机载监控端（2）由无线通信模块（2-1）、传感器模块（2-2）、传感器信号调理电路（2-3）、机载监控端处理器（2-4）、sd卡存储器模块（2-5）、控制信号功率放大电路（2-6）、电源电路（2-7）组成。无线通信模块（2-1）与机载监控端处理器（2-4）连接，接收遥控发射端（1）发送的信号值；传感器模块（2-2）包括压力传感器、流量传感器和钻速传感器，用于采集工程钻机机器人各执行部件，如液压泵、液压马达、液压油缸、液压管路等的状态监测值，传感器模块（2-2）与传感器信号调理电路（2-3）连接，由传感器信号调理电路（2-3）将传感器模块（2-2）输出值进行调理，并将调理后的信号传输到机载监控端处理器（2-4）；机载监控端处理器（2-4）为中央信号处理单元，对传感器模块（2-2）采集的状态监测值进行数据处理和对无线通信模块（2-1）的收发信号进行编码与解码，并产生工程钻机机器人各执行部件控制所需的pwm波信号；sd卡存储模块（2-5）与机载监控端处理器（2-4）连接，存储机载监控端处理器（2-4）处理后的相关数据值；控制信号功率放大电路（2-6）与机载监控端处理器（2-4）连接，将机载监控端处理器（2-4）产生的pwm波信号转换为满足要求的控制信号，驱动工程钻机机器人的电液元件，执行相应动作；电源电路（2-5）将外部220v交流电转换成相应直流电，为机载监控端（2）的各组成部分提供所需的工作电源。

本发明有益效果为：无线通信模块（1-5）和无线通信模块（2-1）选用基于lora调制解调技术的无线扩频收发芯片。lora调制解调技术采用433mhz频段无线扩频通信技术，具有传输距离远、抗干扰性强的优点，极大地提高了工况恶劣环境下无线通信的可靠性；机载监控端处理器（2-4）产生的pwm波信号，使用pwm波方式可精准实现工程钻机机器人的动作控制；传感器模块（2-2）包括压力传感器、流量传感器和钻速传感器，用于采集工程钻机机器人各执行部件，如液压泵、液压马达、液压油缸、液压管路等的状态监测值，杜绝盲操作；遥控发射端（1）和机载监控端（2）之间通过无线通信方式进行信号的通信，无线通信方式可以提高遥控的灵活性，降低设备部署的成本，减小近距离操作的危险性。

附图说明

图1为本发明的无线远程电液遥控系统整体结构图。

图2为本发明的无线远程电液遥控系统遥控发射端结构原理图。

图3为本发明的无线远程电液遥控系统机载监控端结构原理图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1为本发明的无线远程电液遥控系统整体结构图。如图中所示，一种用于工程钻机机器人无线状态监测和动作控制的远程电液遥控系统，由遥控发射端（1）和机载监控端（2）组成。遥控发射端（1）采用人工操作方式，机载监控端（2）安装于工程钻机机器人上；遥控发射端（1）和机载监控端（2）之间通过无线通信方式进行信号的通信。

图2为本发明的无线远程电液遥控系统遥控发射端结构原理图。如图中所示，一种用于工程钻机机器人无线状态监测和动作控制的远程电液遥控系统遥控发射端（1）由摇杆（1-1）、摇杆信号调理电路（1-2）、按键（1-3）、按键信号调理电路（1-4）、无线通信模块（1-5）、遥控发射端处理器（1-6）、sd卡存储模块（1-7）、lcd显示屏（1-8）、锂电池电源电路（1-9）组成。摇杆（1-1）与摇杆信号调理电路（1-2）连接，摇杆信号调理电路（1-2）把摇杆（1-1）的模拟量输出值进行调理，并将调理后的信号传输到与之相连的遥控发射端处理器（1-6）；按键（1-3）与按键信号调理电路（1-4）相连，按键信号调理电路（1-4）把按键（1-3）的开关量输出值进行调理，并将调理后的信号传输到遥控发射端处理器（1-6）；无线通信模块（1-5）与遥控发射端处理器（1-6）连接，接收机载监控端（2）发来的状态监测值或发送遥控发射端处理器（1-6）输出的动作控制信号给机载监控端（2）；遥控发射端处理器（1-6）为中央信号处理单元，对摇杆信号调理电路（1-2）、按键信号调理电路（1-4）传输来的信号进行数据处理和对无线通信模块（1-5）的收发信号进行编码与解码；sd卡存储模块（1-7）与遥控发射端处理器（1-6）连接，存储遥控发射端处理器（1-6）处理后的相关数据值；lcd显示屏（1-8）与遥控发射端处理器（1-6）连接，显示遥控发射端处理器（1-6）处理后的相关数据值；锂电池电源电路（1-9）对锂电池进行管理，为遥控发射端（1）的各部分提供所需的工作电源。

图3为本发明的无线远程电液遥控系统机载监控端结构原理图。如图中所示，一种用于工程钻机机器人无线状态监测和动作控制的远程电液遥控系统机载监控端（2）由无线通信模块（2-1）、传感器模块（2-2）、传感器信号调理电路（2-3）、机载监控端处理器（2-4）、sd卡存储器模块（2-5）、控制信号功率放大电路（2-6）、电源电路（2-7）组成。无线通信模块（2-1）与机载监控端处理器（2-4）连接，接收遥控发射端（1）发送的信号值；传感器模块（2-2）包括压力传感器、流量传感器和钻速传感器，用于采集工程钻机机器人各执行部件，如液压泵、液压马达、液压油缸、液压管路等的状态监测值，传感器模块（2-2）与传感器信号调理电路（2-3）连接，由传感器信号调理电路（2-3）将传感器模块（2-2）输出值进行调理，并将调理后的信号传输到机载监控端处理器（2-4）；机载监控端处理器（2-4）为中央信号处理单元，对传感器模块（2-2）采集的状态监测值进行数据处理和对无线通信模块（2-1）的收发信号进行编码与解码，并产生工程钻机机器人各执行部件控制所需的pwm波信号；sd卡存储模块（2-5）与机载监控端处理器（2-4）连接，存储机载监控端处理器（2-4）处理后的相关数据值；控制信号功率放大电路（2-6）与机载监控端处理器（2-4）连接，将机载监控端处理器（2-4）产生的pwm波信号转换为满足要求的控制信号，驱动工程钻机机器人的电液元件，如电液比例阀，执行相应动作；电源电路（2-5）将外部220v交流电转换成相应直流电，为机载监控端（2）的各组成部分提供所需的工作电源。

工程钻机机器人无线远程电液遥控系统的操作步骤为：第一步，首先开启遥控发射端（1）电源，操作人员按照工程钻机机器人钻进工艺操作摇杆（1-1）和按键（1-3），发出控制信号，控制信号经摇杆信号调理电路（1-2）、按键信号调理电路（1-4）调理后传输到遥控发射端处理器（1-6），遥控发射端处理器（1-6）进行运算处理，生成相关控制信号，然后通过无线通信模块（1-5）发送出去，并显示在lcd显示屏（1-8）上；第二步，机载监控端（2）的无线通信模块（2-1）接收无线通信模块（1-5）发送的控制信号，然后交由机载监控端处理器（2-4）进行解码并产生相应的pwm波控制信号，pwm波控制信号经过控制信号功率放大电路（2-6）后驱动工程钻机机器人的电液元件，执行相应动作；第三步，在工程钻机机器人动作的同时，机载监控端（2）上的传感器模块（2-2）采集相关部件的状态监测值，然后通过无线通信模块（2-1）回传到遥控发射端（1），在lcd显示屏（1-8）上显示，操作人员根据回传的状态监测值调整摇杆（1-1）和按键（1-3）的指令，实现反馈式精准无线遥控。

最后应说明的是：显然上述实施仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。