一种工程机械远程操控舱的制作方法

1.本发明属于工程机械技术领域，更具体地，涉及一种工程机械远程操控舱。


背景技术：

2.随着工程机械行业远程操控技术的发展，远程操控舱作为操控端控制指令输入、施工现场环境及设备信息接收-处理-输出的载体，承担了工程机械远程操控人机交互部分的绝大多数内容。由于现场端工程机械种类多、功能差异大，环境信息复杂多样，导致远程操控舱对应操控及输出硬件种类、数量多，此外还包括座椅、扶手箱、支架等硬件，因此需要设计一款通用化、多模态的工程机械远程驾驶舱，实现远程操控舱硬件的整合和交互功能优化。
3.现有工程机械远程操控舱主要有以下缺点：
4.(1)只能对应操控一种工程机械，不具备通用性，造成各类工程机械的远程操控舱需要分别研发硬件成本高；
5.(2)不能输出现场环境及设备的声音信息,不能输出体感反馈信息,交互模态单一，易用性不高，导致远程操控的效率低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对以上不足，提供一种工程机械远程操控舱，该操控舱适用于多种工程机械的远程操控，并可以提供现场环境及设备信息的视觉、体感和声音反馈，提高工程机械远程操控舱的通用性及易用性。
7.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种工程机械远程操控舱，包括操控舱底座，所述操控舱底座上设有体感反馈系统、视觉反馈系统、声音反馈系统和机箱，
9.所述体感反馈系统包括多自由度运动平台，所述多自由度运动平台上设置有座椅和操控区；
10.所述视觉反馈系统包括主显示器和可触控的副显示器；所述主显示器设置于操控区前方，副显示器设置于操控区内；
11.所述声音反馈系统包括但不限于音箱、功放或耳机中的一种或几种的组合，设置于操控区周边或操控区内；
12.所述机箱内部设有整体远程操控舱的配电箱、服务器和交换机，用于连接并提供上述三个系统各部分的供电、远程数据接收处理及分配。
13.进一步的，所述操控舱底座上对应于操控区前方的位置设有滑槽，所述机箱连接在滑槽上，沿滑槽前后滑动。
14.进一步的，所述主显示器通过主显示器支架安装于机箱上方，所述副显示器通过副显示器支架安装于座椅左前方或右前方。
15.本发明所述主显示器和副显示器，均可通过对应显示器支架上的vesa接口与其对
应显示器支架进行连接。根据不同远程操控设备的视野特点及具体需求，本发明所述主显示器和副显示器的数量、尺寸、形式(如曲面屏、直面屏)、组合形式、相互间的角度及功能(如触控屏)可以进行灵活地设计。此外，多显示器可显示一幅整体的拼接画面，也可以分别独立显示非拼接的画面，或拼接画面与独立画面组合显示。
16.所述主显示器支架和副显示器支架可采用高度及角度可调的伸缩式支架，可以针对不同工程机械的视野和作业环境特点，对不同数量、不同尺寸的屏幕进行灵活组合及高度、角度、距离的调节，满足不同的远程操控画面显示需求和人机可视性需求。
17.进一步的，所述多自由度运动平台为六自由度运动平台，包括用于提供自由度的下平台和用于承载操控区的上平台，所述下平台安装于操控舱底座的底面上。多自由度运动平台接收到远程端设备的实时姿态数据后，通过算法进行柔化处理，实时还原柔化后的姿态数据，从而达到在保证舒适性与安全性的前提下，使操控人员感知到远程端设备姿态及加速度信息的目的。座椅安装在多自由度运动平台的上平台上，具备前后、高低、俯仰等多种调节功能，满足操控人员的人机需求。
18.进一步的，所述操控区包括手操控硬件、手操控硬件切换机构、脚操控硬件和脚操控硬件切换机构，所述手操控硬件设置于座椅两侧的扶手箱上，扶手箱内设有手操控硬件切换机构；所述脚操控硬件和脚操控硬件切换机构设置于座椅前方的多自由度运动平台上。
19.进一步的，所述手操控硬件包括但不限于操控手柄、手摇式方向盘和辅助按键，；其中，所述操控手柄、手摇式方向盘安装在手操控硬件切换机构上，所述手操控硬件切换机构设置于扶手箱的表面或内部，所述辅助按键布置于扶手箱的表面。手操控硬件主要用于作业操控，即对工程机械的工作装置进行操控，包括控制其俯仰、伸缩、翻转、平移等；同时可根据所控机型，进行运动操控，即前轮转向或履带旋转；此外还可进行换挡、鸣笛、倒车影像调出等辅助操控。可根据具体需要对其数量、类型、位置和搭配形式进行设计，并根据所远程操控设备的区别和当时作业的特定需求，即时切换搭配，组成不同的手操控设备硬件组合。
20.进一步的，所述脚操控硬件包括但不限于双向踏板和/或单向踏板，所述双向踏板和单向踏板安装在脚操控硬件切换机构上。脚操控硬件主要用于对工程机械运动进行操控，即加速、刹车、履带旋转等。同样的，可根据具体需要对其数量、类型、位置和搭配形式进行设计，并根据所远程操控设备的区别和当时作业的特定需求，即时切换搭配，组成不同的脚操控设备硬件组合。
21.本发明中操控硬件切换机构的切换方式包括但不限于联动升降切换、翻转切换、滑动切换、弹出收缩切换、即时热插拔切换等多种切换方式，均可通过现有技术实现。
22.进一步的，所述座椅的两侧分别设有左扶手箱和右扶手箱，二者底部固定在六自由度运动平台的上平台上，主要功能为承载及容纳手操控硬件切换机构和手操控硬件，以及为操控人员肘部提供支撑。所述副显示器通过副显示器支架安装于左扶手箱或右扶手箱上。
23.进一步的，本发明所述操控舱的声音反馈系统主要由功放和音箱组成，所述音箱包括多个，分别布置于操控舱底座周边以及显示器支架上；所述功放设置于机箱内。
24.进一步的，本发明所述操控舱底座的底端安装有支脚万向轮，便于整体移动远程
操控舱。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.本发明所述远程操控舱，通过基于多自由度运动平台的体感反馈系统，可将车辆姿态、冲击和振动柔化后有效地还原到体感座椅上，提供现场设备的体感反馈；通过视觉反馈系统满足不同的远程操控画面显示需求、人机可视性需求和交互性需求；通过声音反馈系统可从内容、方位等方面全方位还原作业现场环境、设备运转情况等声音信息；结合视觉反馈、听觉反馈、体感反馈三种模态，适用于多种工程机械的远程操控，并可以提供现场环境及设备信息的视觉、体感和声音反馈，提高工程机械远程操控舱的通用性及易用性；
27.本发明所述操控区的设置，可根据不同种类工程机械功能和操控硬件的区别，对手柄、方向盘、踏板等操控硬件进行快速便捷地切换组合，从而满足不同的远程操控需求。
附图说明
28.图1为本发明实施例提供的一种工程机械远程操控舱的结构示意图；
29.图2为实施例所述的操控舱底座的结构示意图。
30.图中：10、操控舱底座；101、音箱；102、滑槽；103、支脚万向轮；20、六自由度运动平台；201、上平台；202下平台；31、主显示器支架；32、副显示器支架；40、机箱；51、主显示器；52、副显示器；61、左扶手箱；62、右扶手箱；71、手操控硬件切换机构；72、脚操控硬件切换机构；81、手操控硬件；82、脚操控硬件；90、座椅。
具体实施方式
31.下面将结合附图和具体实施例更详细地描述本发明的优选实施方式。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本发明公开了一种工程机械远程操控舱，包括操控舱底座10，所述操控舱底座10上设有体感反馈系统、视觉反馈系统、声音反馈系统和机箱40，
35.所述体感反馈系统包括多自由度运动平台，所述多自由度运动平台上设置有座椅90和操控区；
36.所述视觉反馈系统包括主显示器51和可触控的副显示器52；所述主显示器51设置
于操控区前方，副显示器52设置于操控区内；
37.所述声音反馈系统包括但不限于音箱101、功放或耳机中的一种或几种的组合，设置于操控区周边或操控区内；
38.所述机箱40内部设有整体远程操控舱的配电箱、服务器和交换机，用于连接并提供上述三个系统各部分的供电、远程数据接收处理及分配。
39.在一些具体的实施例中，如图1所示，所述多自由度运动平台为六自由度运动平台20，包括用于提供自由度的下平台202和用于承载操控区的上平台201，所述下平台202安装于操控舱底座10的底面上。六自由度运动平台20接收到远程端设备的实时姿态数据后，通过算法进行柔化处理，实时还原柔化后的姿态数据，从而达到在保证舒适性与安全性的前提下，使操控人员感知到远程端设备姿态及加速度信息的目的。座椅90安装在六自由度运动平台20的上平台201上，具备前后、高低、俯仰等多种调节功能，满足操控人员的人机需求。
40.在本实施例中，所述操控区包括手操控硬件81、手操控硬件切换机构71、脚操控硬件82和脚操控硬件切换机构72，所述手操控硬件81设置于座椅90两侧的扶手箱上，扶手箱内设有手操控硬件切换机构71；所述脚操控硬件和脚操控硬件切换机构设置于座椅前方的多自由度运动平台上。所述座椅90的两侧分别设有左扶手箱61和右扶手箱62，二者底部固定在六自由度运动平台20的上平台201上，主要功能为承载及容纳手操控硬件切换机构71和手操控硬件81，以及为操控人员肘部提供支撑。
41.在具体的使用实例中，所述手操控硬件81包括但不限于操控手柄、手摇式方向盘和辅助按键；其中，所述操控手柄、手摇式方向盘安装在手操控硬件切换机构71上，所述手操控硬件切换机构71设置于扶手箱的表面或内部，所述辅助按键布置于扶手箱的表面。手操控硬件81主要用于作业操控，即对工程机械的工作装置进行操控，包括控制其俯仰、伸缩、翻转、平移等；同时可根据所控机型，进行运动操控，即前轮转向或履带旋转；此外还可进行换挡、鸣笛、倒车影像调出等辅助操控。可根据具体需要对其数量、类型、位置和搭配形式进行设计，并根据所远程操控设备的区别和当时作业的特定需求，即时切换搭配，组成不同的手操控设备硬件组合。
42.在具体的使用实例中，所述脚操控硬件82包括但不限于双向踏板和/或单向踏板，所述双向踏板和单向踏板安装在脚操控硬件切换机构72上。脚操控硬件82主要用于对工程机械运动进行操控，即加速、刹车、履带旋转等。同样的，可根据具体需要对其数量、类型、位置和搭配形式进行设计，并根据所远程操控设备的区别和当时作业的特定需求，即时切换搭配，组成不同的脚操控设备硬件组合。
43.在具体的使用实例中，所述操控硬件切换机构的切换方式包括但不限于联动升降切换、翻转切换、滑动切换、弹出收缩切换、即时热插拔切换等多种切换方式，均可通过现有技术实现。本实施例中，如图1所示，为联动升降切换。
44.在一些具体的实施例中，如图2所示，所述操控舱底座10上对应于操控区前方的位置设有滑槽102，所述机箱40连接在滑槽102上，沿滑槽102前后滑动。所述操控舱底座10的底端安装有支脚万向轮103，便于整体移动远程操控舱。
45.在本实施例中，所述主显示器51通过主显示器支架31安装于机箱40上方，能够随机箱移动；所述副显示器52通过副显示器支架32安装于右扶手箱62上。所述主显示器51和
副显示器52，均可通过对应显示器支架上的vesa接口与其对应显示器支架进行连接。所述主显示器支架31和副显示器支架32可采用高度及角度可调的伸缩式支架。在具体的使用实例中，可以针对不同工程机械的视野和作业环境特点，对不同数量、不同尺寸的屏幕进行灵活组合及高度、角度、距离的调节，满足不同的远程操控画面显示需求和人机可视性需求。
46.在具体的使用实例中，根据不同远程操控设备的视野特点及具体需求，本发明所述主显示器51和副显示器52的数量、尺寸、形式(如曲面屏、直面屏)、组合形式、相互间的角度及功能(如触控屏)可以进行灵活地设计。此外，多显示器可显示一幅整体的拼接画面，也可以分别独立显示非拼接的画面，或拼接画面与独立画面组合显示。
47.在本实施例中，所述操控舱的声音反馈系统主要由功放和音箱101组成。所述音箱101设有8个，分别布置于操控舱底座10周边以及主显示器支架31上；3个安装在操控舱底座10左侧，3个安装在操控舱底座10右侧，1个安装在操控舱底座10后侧，1个安装在主显示器支架31中部立柱上，分别位于座椅90即操控人员的左前方、正左方、左后方、右前方、正右方、右后方、正后方和正前方；所述功放设置于机箱40内。
48.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和技术原理的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，这些修改和变更也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种工程机械远程操控舱，其特征在于，包括操控舱底座，所述操控舱底座上设有体感反馈系统、视觉反馈系统、声音反馈系统和机箱，所述体感反馈系统包括多自由度运动平台，所述多自由度运动平台上设置有座椅和操控区；所述视觉反馈系统包括主显示器和可触控的副显示器；所述主显示器设置于操控区前方，副显示器设置于操控区内；所述声音反馈系统包括但不限于音箱、功放或耳机中的一种或几种的组合，设置于操控区周边或操控区内；所述机箱内部设有整体远程操控舱的配电箱、服务器和交换机，用于连接并提供上述三个系统各部分的供电、远程数据接收处理及分配。2.根据权利要求1所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述操控舱底座上对应于操控区前方的位置设有滑槽，所述机箱连接在滑槽上，沿滑槽前后滑动。3.根据权利要求2所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述主显示器通过主显示器支架安装于机箱上方，所述副显示器通过副显示器支架安装于座椅左前方或右前方。4.根据权利要求1所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述多自由度运动平台为六自由度运动平台，包括用于提供自由度的下平台和用于承载操控区的上平台，所述下平台安装于操控舱底座的底面上。5.根据权利要求1或4所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述操控区包括手操控硬件、手操控硬件切换机构、脚操控硬件和脚操控硬件切换机构，所述手操控硬件设置于座椅两侧的扶手箱上，扶手箱内设有手操控硬件切换机构；所述脚操控硬件和脚操控硬件切换机构设置于座椅前方的多自由度运动平台上。6.根据权利要求5所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述手操控硬件包括但不限于操控手柄、手摇式方向盘和辅助按键；其中，所述操控手柄、手摇式方向盘安装在手操控硬件切换机构上，所述手操控硬件切换机构设置于扶手箱的表面或内部，所述辅助按键布置于扶手箱的表面。7.根据权利要求5所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述脚操控硬件包括但不限于双向踏板和/或单向踏板，所述双向踏板和单向踏板安装在脚操控硬件切换机构上。8.根据权利要求5所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述座椅的两侧分别设有左扶手箱和右扶手箱，所述副显示器通过副显示器支架安装于左扶手箱或右扶手箱上。9.根据权利要求1所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述声音反馈系统包括布置于操控舱底座周边的多个音箱和设置于机箱中的功放。10.根据权利要求1所述的工程机械远程操控舱，其特征在于，所述操控舱底座的底端安装有支脚万向轮。

技术总结
本发明公开了一种工程机械远程操控舱，包括操控舱底座，所述操控舱底座上设有体感反馈系统、视觉反馈系统、声音反馈系统和机箱，所述体感反馈系统包括多自由度运动平台，所述多自由度运动平台上设置有座椅和操控区；所述视觉反馈系统包括主显示器和副显示器；所述主显示器设置于操控台前方，副显示器设置于操控区内；所述声音反馈系统包括但不限于音箱、功放或耳机中的一种或几种的组合，设置于操控区周边或操控区内；所述机箱用于连接并提供上述三个系统各部分的供电、远程数据接收处理及分配。本发明适用于多种工程机械的远程操控，并可以提供现场环境及设备信息的视觉、体感和声音反馈，提高工程机械远程操控舱的通用性及易用性。用性。用性。


技术研发人员：王明江 王天龙 贺强
受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/13