登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、消防車和方法
2023-05-08 14:00:16
登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、消防車和方法
【專利摘要】本發明公開了一種登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、消防車和方法，顯示裝置和臂架檢測裝置都與控制器電連接，顯示裝置將輸入的目標點信息發送到控制器，臂架檢測裝置將獲取的登高平臺消防車的臂架的狀態信息實時發送到控制器，控制器實時計算工作平臺移動到目標點的導航信息，並將此導航信息發送到顯示裝置中進行顯示。本發明的定位導航裝置、登高平臺消防車和方法，可以實時根據臂架當前狀態對目標點進行路徑規劃，保證能以最優方式到達目標點；採用的導航策略僅對操作者進行路徑引導，並不對實際的操作過程進行幹預，有效避免臂架運動過程中碰觸到障礙物等危險工況出現，提高登高消防車安全工作係數以及救援效率。
【專利說明】登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、消防車和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及定位導航【技術領域】，尤其涉及一種登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、登高平臺消防車和方法。
【背景技術】
[0002]登高平臺消防車是裝備摺疊式或摺疊與伸縮組合式臂架、載人平臺、顯示器轉臺及滅火裝置，用於撲滅高層建築火災以及救援的專用汽車。車上設有工作平臺和消防水炮(水槍)，供消防人員進行登高撲救高層建築、高大設施等火災，營救被困人員，搶救貴重物資以及保護公民的生命財產安全的特殊設備。鑑於其特殊性和重要性，登高平臺消防車在救援過程中的工作效率尤其重要，而提高效率的關鍵在於減少消防車從準備狀態到達目標點的時間和提升到達目標點位置的精確程度。
[0003]目前，登高平臺消防車在救援過程中缺少對操作者的引導信息，操作者如果想快速到達目標點需要對登高消防車幅度曲線有比較深入的了解，否則很有可能由於車輛停靠位置的不合適、臂架角度以及臂架伸長量的不合適等多方面因素導致無法到達目標點，這將嚴重影響搶險救援的效率。或者，能夠計算出相應的臂架狀態，然後通過一鍵控制達到目標點。但是這種方法存在兩種缺陷，一方面由於其規劃路徑的唯一性，導致臂架在運行的過程中有可能會遇到電線桿、房屋等障礙物，從而導致無法到達目標點。另一方面車輛在接近計算出的目標臂架狀態時會停止當前動作，但考慮到平穩性都會有一定的動作緩衝，從而導致超過理論臂架狀態的現象出現，而該方法並不會根據超出的值進行最終的臂架狀態修正，使得系統無法準確到達目標點，影響了搶險救援的效率，不能在實際救援過程中有很高的成功率。
【發明內容】
[0004]有鑑於此，本發明要解決的一個技術問題是提供一種登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置，能夠實時提供導航信息。
[0005]一種登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置，包括:控制器、臂架檢測裝置和顯示裝置；所述顯示裝置和所述臂架檢測裝置都與所述控制器電連接；所述顯示裝置將輸入的目標點信息發送到所述控制器；所述臂架檢測裝置將獲取的登高平臺消防車的臂架的狀態信息實時發送到所述控制器；所述控制器根據所述目標點信息和所述臂架的狀態信息，實時計算工作平臺移動到目標點的導航信息，並將此導航信息發送到所述顯示裝置中進行顯示；其中，所述目標點信息包括:目標點的水平距離、高度、旋轉角度。
[0006]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，所述臂架檢測裝置包括:臂架角度傳感器；所述臂架角度傳感器與所述控制器電連接。
[0007]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，還包括臂架執行機構；所述控制器與所述臂架執行機構電連接；所述控制器向所述臂架執行機構發送執行指令，所述臂架執行機構控制登高平臺消防車的臂架裝置完成與所述指令相對應的動作。[0008]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，所述控制器與手柄電連接；其中，通過操作所述手柄向所述控制器發送操作指令，所述控制器向所述臂架執行機構發送與所述操作指令相對應的執行指令。
[0009]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，所述顯示器與所述控制器通過CAN總線連接。
[0010]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，所述顯示裝置的顯示屏為觸摸式顯示屏。
[0011]根據本發明的裝置的一個實施例，進一步的，所述控制器包括:通訊單元、信號輸入單元、信號輸出單元和導航計算單元；所述通訊單元與所述顯示裝置進行數據通訊；所述信號輸入單元獲取來自所述臂架檢測裝置獲取的實時臂架狀態參數信息；所述信號輸出單元向所述臂架執行機構發送執行指令；所述導航計算單元實時計算到達目標點的導航信
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[0012]本發明要解決的一個技術問題是提供一種登高平臺消防車，包括如上所述的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置。
[0013]本發明要解決的一個技術問題是提供一種如上所述的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的定位導航方法，包括:
[0014]通過所述顯示裝置輸入目標點信息，並將所述目標點信息發送到控制器；所述控制器判斷該輸入目標點的有效性，如果目標點位置不可達，則返回不可達信息到所述顯示裝置；如果目標點位置可達，所述控制器實時計算主臂能夠到達目標點的最大有效區域範圍，並根據檢測到的當前主臂角度，計算當前需要推薦的主臂導航角度；根據確定的主臂導航角度以及檢測到的曲臂角 度、主臂長度信息，計算曲臂導航角度，計算完成後繼續監測當前的臂架運動狀態；將導航信息傳遞到所述顯示裝置，導航信息包括能夠到達目標點的主臂角度、曲臂角度、主臂長度以及旋轉角度信息。
[0015]根據本發明的方法的一個實施例，進一步的，登高平臺消防車的臂架角度以及臂架長度的關係如下:
f Lcosa + rcos(p + a — 180) = radius.[0016]I Lsina + rsin(P + a — 180) = height，
[0017]其中，L為主臂長度，r為曲臂長度，β為主臂曲臂夾角，a為主臂夾角，radius為主臂後絞點到曲臂前絞點水平距離，height為平臺底部到主臂後絞點垂直距離。
[0018]本發明的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置、登高平臺消防車和方法，可以實時根據臂架當前狀態對目標點進行路徑規劃，保證能以最優方式到達目標點；採用的導航策略僅對操作者進行路徑引導，並不對實際的操作過程進行幹預，有效避免臂架運動過程中碰觸到障礙物等危險工況出現，提高登高消防車安全工作係數以及救援效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0020]圖1為根據本發明的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的一個實施例的示意圖；
[0021]圖2為根據本發明的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的另一個實施例的不意圖；
[0022]圖3為根據本發明的登高平臺消防車的一個實施例的示意圖；
[0023]圖4為根據本發明的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的定位導航方法的一個實施例的示意圖；
[0024]圖5為根據本發明的登高平臺消防車的臂架角度以及長度關係示意圖；
[0025]圖6為消防車幅度曲線的一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0027]如圖1所示，登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置包括:控制器2、臂架檢測裝置3和顯示裝置I。
[0028]顯示裝置I和臂架檢測裝置3都與控制器2電連接。顯示裝置I將輸入的目標點信息發送到控制器2。臂架檢測裝置3將獲取的登高平臺消防車的臂架的狀態信息實時發送到控制器2。
[0029]控制器2根據目標點信息和臂架的狀態信息，實時計算工作平臺移動到目標點的導航信息，並將此導航信息發送到顯示裝置I中進行顯示。目標點信息包括:目標點的水平距離、高度、旋轉角度。
[0030]根據本發明的一個實施例，臂架檢測裝置3包括:臂架角度傳感器。臂架角度傳感器與控制器2電連接。
[0031]根據本發明的一個實施例，控制器2與臂架執行機構4電連接。控制器2向臂架執行機構4發送執行指令，臂架執行機構4控制登高平臺消防車的臂架裝置完成與指令相對應的動作。顯示裝置中顯示的導航信息指導操作者操作手柄進行正確動作，驅動臂架執行機構動作到達目標點。
[0032]根據本發明的一個實施例，控制器2與手柄5電連接。通過操作手柄5向控制器2發送操作指令，控制器2向臂架執行機構4發送與操作指令相對應的執行指令。
[0033]根據本發明的一個實施例，顯示器I與控制器2通過CAN總線連接。顯示裝置I的顯示屏為觸摸式顯示屏。
[0034]如圖2所示，控制器包括:通訊單元221、信號輸入單元222、信號輸出單元224和導航計算單元223。
[0035]通訊單元221與顯示裝置21進行數據通訊。信號輸入單元222獲取來自臂架檢測裝置23獲取的實時臂架狀態參數信息。信號輸出單元224向臂架執行機構24發送執行指令。導航計算單元223實時計算到達目標點的導航信息。[0036]顯示裝置21為交互式的顯示器，主要用來輸入目標點位置並將該數據傳遞到控制器中，同時實時顯示臂架參數以及導航信息以便於操作人員進行操作。
[0037]控制器通過通訊單元221與交互式的顯示裝置21完成數據通訊，通過信號輸入單元222監測來自臂架檢測裝置23的實時臂架參數信息，通過導航計算單元223實時計算到達目標點的導航信息，通過信號輸出單元224驅動臂架執行機構24進行相應動作以達到目標點；
[0038]臂架執行機構24執行來自控制器的電信號指令，通過一定的液壓動力裝置驅動臂架結構完成相應動作。
[0039]手柄25根據顯示裝置上的導航信息操作，將操縱數據通過信號輸入單元222傳遞到控制器，控制器根據目標點信息和臂架的狀態信息，實時計算工作平臺移動到目標點的導航信息，並將此導航信息發送到顯示裝置，能夠提供實時的最佳的導航信息。 [0040]本發明的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置，能夠實時根據當前臂架狀態進行路徑的重新規劃，保證導航結果的實時性、最優性。採用僅對操作者進行路徑引導的導航策略，實際的操作過程中仍然依靠操作者的觀察判斷，有效規避登高平臺消防車運動過程中的未知危險狀況出現。
[0041]如圖3所示，提供一種登高平臺消防車，包括如上的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置。
[0042]圖4為一種如上的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的定位導航方法，如圖4所示:
[0043]步驟SI，通過顯示裝置輸入目標點信息，並將目標點信息發送到控制器。
[0044]步驟S2，控制器判斷該輸入目標點的有效性，如果目標點位置不可達，則返回不可達信息到顯示裝置。
[0045]步驟S3如果目標點位置可達，控制器實時計算主臂能夠到達目標點的最大有效區域範圍。
[0046]步驟S4，根據檢測到的當前主臂角度，計算當前需要推薦的主臂導航角度。
[0047]步驟S5，根據確定的主臂導航角度以及檢測到的曲臂角度、主臂長度信息，計算曲臂導航角度，最後根據確定的主臂角度、曲臂角度計算所需的主臂長度，計算完成後繼續監測當前的臂架運動狀態並執行S6。
[0048]步驟S6，將導航信息傳遞到顯示裝置，包括能夠到達目標點的主臂角度、曲臂角度、主臂長度以及旋轉角度信息。
[0049]根據本發明的方法的一個實施例，登高平臺消防車的臂架角度以及臂架長度的關係如下:
【權利要求】
1.一種登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置，其特徵在於，包括: 控制器、臂架檢測裝置和顯示裝置； 所述顯示裝置和所述臂架檢測裝置都與所述控制器電連接；所述顯示裝置將輸入的目標點信息發送到所述控制器；所述臂架檢測裝置將獲取的登高平臺消防車的臂架的狀態信息實時發送到所述控制器； 所述控制器根據所述目標點信息和所述臂架的狀態信息，實時計算工作平臺移動到目標點的導航信息，並將此導航信息發送到所述顯示裝置中進行顯示； 其中，所述目標點信息包括:目標點的水平距離、高度、旋轉角度。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述臂架檢測裝置包括:臂架角度傳感器； 所述臂架角度傳感器與所述控制器電連接。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於: 還包括臂架執行機構；所述控制器與所述臂架執行機構電連接； 所述控制器向所述臂架執行機構發送執行指令，所述臂架執行機構控制登高平臺消防車的臂架裝置完成與所述指令相對應的動作。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於: 所述控制器與手柄電連接；` 其中，通過操作所述手柄向所述控制器發送操作指令，所述控制器向所述臂架執行機構發送與所述操作指令相對應的執行指令。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於: 所述顯示器與所述控制器通過CAN總線連接。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於: 所述顯示裝置的顯示屏為觸摸式顯示屏。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於: 所述控制器包括:通訊單元、信號輸入單元、信號輸出單元和導航計算單元； 所述通訊單元與所述顯示裝置進行數據通訊；所述信號輸入單元獲取來自所述臂架檢測裝置獲取的實時臂架狀態參數信息；所述信號輸出單元向所述臂架執行機構發送執行指令；所述導航計算單元實時計算到達目標點的導航信息。
8.一種登高平臺消防車，其特徵在於: 包括如權利要求1至7任意一項所述的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置。
9.一種如權利要求1至7任意一項所述的登高平臺消防車工作平臺的定位導航裝置的定位導航方法，包括: 通過所述顯示裝置輸入目標點信息，並將所述目標點信息發送到控制器； 所述控制器判斷該輸入目標點的有效性，如果目標點位置不可達，則返回不可達信息到所述顯示裝置； 如果目標點位置可達，所述控制器實時計算主臂能夠到達目標點的最大有效區域範圍，並根據檢測到的當前主臂角度，計算當前需要推薦的主臂導航角度；根據確定的主臂導航角度以及檢測到的曲臂角度、主臂長度信息，計算曲臂導航角度，計算完成後繼續監測當前的臂架運動狀態；將導航信息傳遞到所述顯示裝置，導航信息包括能夠到達目標點的主臂角度、曲臂角度、主臂長度以及旋轉角度信息。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於: 登高平臺消防車的臂架角度以及臂架長度的關係為:
("Lcosa + rcos(P + a — 180) = radius.1 Lsina + rsin(P + a — 180) = height， 其中，L為主臂長度，r為曲臂長度，β為主臂曲臂夾角，a為主臂夾角，radius為主臂後絞點到曲臂前絞點水平距離，height為平臺底部到主臂後絞點垂直距離。
【文檔編號】A62C27/00GK103727936SQ201310581218
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】李鑫, 朱長建, 張勇, 孟令立, 張程 申請人:徐州重型機械有限公司