一种基于5G技术塔吊无人驾驶系统及使用方法

摘要

本发明公开一种基于5G技术塔吊无人驾驶系统及使用方法，包括塔吊本体和手持控制设备，塔吊本体包括升降座、水平杆、驾驶室和吊钩，驾驶室和水平杆设置在升降座上并通过升降模块控制驾驶室和水平杆沿升降座上下移动，水平杆通过转动模块控制水平杆绕升降座转动，吊钩通过拉索模块控制吊钩的上下移动，吊钩通过平移模块控制吊钩沿水平杆水平移动；驾驶室底部设置有第一摄像系统，吊钩设置有第二摄像系统，第一摄像系统和第二摄像系统均通过5G无线通讯的方式与手持控制设备；本发明依靠5G无线通讯技术通过手持控制设备在地面对塔吊进行实时操作，从而解除塔吊操作中对高空驾驶员的依懒，提高设备使用安全性和工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基于5G技术塔吊无人驾驶系统及使用方法。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来搬运各种建筑原材料。现有技术中的塔吊主要采用人工在高空操作间进行操作；对操作工人的熟练度以及操作精确度要求较高，是重复、单调、繁重的高强度工作，容易造成疲劳，带来安全隐患。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于5G技术塔吊无人驾驶系统，包括塔吊本体和手持控制设备，所述塔吊本体包括升降座、水平杆、驾驶室和吊钩，所述驾驶室和所述水平杆设置在所述升降座上并通过升降模块控制所述驾驶室和所述水平杆沿所述升降座上下移动，所述水平杆通过转动模块控制所述水平杆绕所述升降座转动，所述吊钩通过拉索模块控制所述吊钩的上下移动，所述吊钩通过平移模块控制所述吊钩沿所述水平杆水平移动；

所述驾驶室底部设置有第一摄像系统，所述吊钩设置有第二摄像系统，所述第一摄像系统和所述第二摄像系统均通过5G无线通讯的方式与所述手持控制设备；所述手持控制设备包括主控制模块和副控制模块，所述主控制模块和所述驾驶室连接，用于控制所述升降模块、所述转动模块、所述拉索模块、所述平移模块，所述副控制模块和所述第一摄像系统、所述第二摄像系统连接。

较佳的，所述第一摄像系统和所述第二摄像系统均包括转动组和摄像头，所述摄像头通过所述转动组与所述驾驶室或所述吊钩固定连接，所述副控制模块和所述转动组、所述摄像头均连接。

较佳的，所述驾驶室内设置有第一摇杆和第二摇杆，所述第一摇杆和所述升降模块、所述转动模块连接，所述第二摇杆和所述拉索模块、所述平移模块连接；所述第一摇杆和所述第二摇杆均设置有上下左右四个控制方向。

较佳的，所述第一摇杆和所述第二摇杆上均设置有控制组块，所述控制组块和所述主控制模块连接，所述控制组块使所述第一摇杆和所述第二摇杆进行上下左右的摆动。

较佳的，所述控制组块包括壳体、调节板、导向组件、驱动组件和滚动组件，所述第一摇杆或所述第二摇杆设置在所述壳体内，所述调节板底部设置有放置槽，所述第一摇杆或所述第二摇杆的端部设置在所述放置槽内，所述调节板通过所述导向组件和所述滚动组件与所述壳体连接，所述驱动组件设置在所述导向组件上，所述驱动组件通过所述导向组件带动所述调节板移动。

较佳的，所述第一摇杆或所述第二摇杆的端部设置为圆球状连接块，所述放置槽设置为圆弧形凹槽。

较佳的，所述导向组件包括第一安装板、第一导轨、运动块、第二导轨、第二安装板，所述第一安装板固定设置在所述壳体上，所述第二安装板设置在所述调节板上，所述第一导轨固定设置在所述第一安装板上，所述第二导轨固定设置在所述第二安装板上，所述运动块与所述第一导轨、所述第二导轨均活动连接，且所述运动块可沿所述第一导轨、所述第二导轨自由滑动，即所述运动块下端面和所述第一导轨活动连接，所述运动块在所述第一导轨上可沿所述第一导轨相对滑动，所述运动块上端面和所述第二导轨活动连接，所述运动块在所述第二导轨上可沿所述第二导轨相对滑动；所述第一导轨与所述第二导轨正交布置，所述第一导轨与所述第二导轨的延伸方向分别对应所述第一摇杆或所述第二摇杆的上下摆动方向和左右摆动方向。

较佳的，所述驱动组件包括第一调节气缸、第二调节气缸；所述第一调节气缸固定设置在所述第一安装板上，所述第一调节气缸的伸缩杆和所述运动块刚性连接，驱动方向与所述第一导轨的延伸方向一致，驱动所述运动块沿所述第一导轨产生相对位移；所述第二调节气缸与固定设置在所述第二安装板上，所述第二调节气缸的伸缩杆和所述运动块刚性连接，驱动方向与所述第二导轨的延伸方向一致，驱动所述运动块沿所述第二导轨产生相对位移。

较佳的，所述滚动组件包括万向球、球座和滚动板；所述滚动板固定设置在所述调节板上，所述万向球通过所述球座设置在所述壳体上，所述万向球可在所述球座内自由转动；所述万向球和所述滚动板下端面接触设置且可在所述滚动板表面自由滚动。

较佳的，所述第一导轨和所述第二导轨上还分别设置有第一弹性部和第二弹性部，所述第一弹性部设置在所述第一导轨上，所述第一弹性部的两端分别连接所述第一导轨的端板和所述运动块，所述第二弹性部设置在所述第二导轨上，所述第二弹性部的两端分别连接所述第二导轨的端板和所述运动块。

较佳的，一种所述基于5G技术塔吊无人驾驶系统的使用方法，包括步骤：

S1，打开所述第一摄像系统和所述第二摄像系统，通过所述手持控制设备调节所述第一摄像系统和所述第二摄像系统的拍摄角度；

S2，通过所述主控制模块控制所述进气组件，从而实现所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动操作，通过所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动实现所述塔吊本体的操作控制；

所述步骤S2中，通过控制所述进气组件向所述第一调节气缸或所述第二调节气缸内所述气压腔进行通气或抽气，使所述第一摇杆或所述第二摇杆进行摆动；在完成上下左右四个控制方向的单向摆动后，所述进气组件再次向所述气压腔进行通气或抽气，使所述伸缩杆恢复初始状态，并通过打开所述控制阀，在所述第一弹性部和所述第二弹性部的作用下实现归零操作。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明依靠5G无线通讯技术通过手持控制设备在地面对塔吊进行实时操作，从而解除塔吊操作中对高空驾驶员的依懒，提高设备使用安全性和工作效率。

附图说明

图1为所述基于5G技术塔吊无人驾驶系统的结构视图；

图2为所述控制组块的结构俯视图(去除第一安装板)；

图3为所述控制组块的正视剖面图；

图4为所述控制组块的结构侧视图。

图中数字表示：

1-升降座；2-水平杆；3-驾驶室；4-吊钩；5-第一摄像系统；6-第二摄像系统；7-壳体；8-调节板；9-导向组件；10-滚动组件；11-第一调节气缸；12-第二调节气缸；81-放置槽；82-连接块；91-第一安装板；92-第一导轨；93-运动块；94-第二导轨；95-第二安装板；96-第一弹性部；97-第二弹性部；101-万向球；102-球座；103-滚动板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为所述基于5G技术塔吊无人驾驶系统的结构视图；本发明所述基于5G技术塔吊无人驾驶系统包括塔吊本体和手持控制设备，所述塔吊本体包括升降座1、水平杆2、驾驶室3和吊钩4，所述驾驶室3和所述水平杆2设置在所述升降座1上并通过升降模块控制所述驾驶室3和所述水平杆2沿所述升降座1上下移动，所述水平杆2通过转动模块控制所述水平杆2绕所述升降座1转动，所述吊钩4通过拉索模块控制所述吊钩4的上下移动，所述吊钩4通过平移模块控制所述吊钩4沿所述水平杆2水平移动。

所述驾驶室3底部设置有第一摄像系统5，所述吊钩4设置有第二摄像系统6，所述第一摄像系统5和所述第二摄像系统6均通过5G无线通讯的方式与所述手持控制设备。所述手持控制设备包括主控制模块和副控制模块，所述主控制模块和所述驾驶室3连接，用于控制所述升降模块、所述转动模块、所述拉索模块、所述平移模块实现所述塔吊本体的动作控制，所述副控制模块和所述第一摄像系统5、所述第二摄像系统6连接，用于实时捕捉图像，便于所述塔吊本体的实际操作。

较佳的，所述第一摄像系统5和所述第二摄像系统6均包括转动组和摄像头，所述摄像头通过所述转动组与所述驾驶室3或所述吊钩4固定连接，通过所述转动组可调节所述摄像头的摄像视野，从而保证具有良好的观测角度。所述副控制模块和所述转动组、所述摄像头均连接，所述副控制模块向所述转动组发送转动指令控制所述摄像头转动，所述摄像头向所述副控制模块实施提供视野图像。

所述驾驶室3内设置有第一摇杆和第二摇杆，所述第一摇杆和所述升降模块、所述转动模块连接，所述第二摇杆和所述拉索模块、所述平移模块连接。一般的，所述第一摇杆和所述第二摇杆均设置有上下左右四个控制方向，具体的，所述第一摇杆向上摇动所述水平杆2沿所述升降座1上升，向下摇动所述水平杆2沿所述升降座1下降，向左摇动所述水平杆2沿所述升降座1左转，向右摇动所述水平杆2沿所述升降座1右转。所述第二摇杆向上摇动所述吊钩4沿远离所述升降座1的方向移动，向下摇动所述吊钩4沿靠近所述升降座1的方向移动，向左摇动所述吊钩4下降，向右摇动所述吊钩4上升。

较佳的，所述第一摇杆和所述第二摇杆上均设置有控制组块，所述控制组块和所述主控制模块连接，所述主控制模块通过所述控制组块可实现对所述第一摇杆和所述第二摇杆上下左右的摆动控制。

本发明依靠5G无线通讯技术通过手持控制设备在地面对塔吊进行实时操作，从而解除塔吊操作中对高空驾驶员的依懒，提高设备使用安全性和工作效率。

实施例二

如图2、图3、图4所示，图2为所述控制组块的结构俯视图(去除第一安装板)；图3为所述控制组块的正视剖面图；图4为所述控制组块的结构侧视图。

所述控制组块包括壳体7、调节板8、导向组件9、驱动组件和滚动组件10，所述第一摇杆或所述第二摇杆设置在所述壳体7内，所述调节板8底部设置有放置槽81，所述第一摇杆或所述第二摇杆的端部设置在所述放置槽81内，所述调节板8通过所述导向组件9和所述滚动组件10与所述壳体7连接，所述驱动组件设置在所述导向组件9上，所述驱动组件通过所述导向组件9带动所述调节板8移动。

一般的，所述第一摇杆或所述第二摇杆的端部设置为圆球状连接块82，所述放置槽81设置为圆弧形凹槽，在所述调节板8移动时，所述连接块82始终位于所述放置槽81内。

所述导向组件9和所述滚动组件10的总量不少于三个，且所述导向组件9和所述滚动组件10的数量均不少于一个。

所述导向组件9包括第一安装板91、第一导轨92、运动块93、第二导轨94、第二安装板95，所述第一安装板91固定设置在所述壳体7上，所述第二安装板95设置在所述调节板8上，所述第一导轨92固定设置在所述第一安装板91上，所述第二导轨94固定设置在所述第二安装板95上，所述运动块93与所述第一导轨92、所述第二导轨94均活动连接，且所述运动块93可沿所述第一导轨92、所述第二导轨94自由滑动，即所述运动块93下端面和所述第一导轨92活动连接，所述运动块93在所述第一导轨92上可沿所述第一导轨92相对滑动，所述运动块93上端面和所述第二导轨94活动连接，所述运动块93在所述第二导轨94上可沿所述第二导轨94相对滑动。

所述第一导轨92与所述第二导轨94正交布置，所述第一导轨92与所述第二导轨94的延伸方向分别对应所述第一摇杆或所述第二摇杆的上下摆动方向和左右摆动方向，正交设置保证所述驱动组件单向制动时，所述运动块93与所述第一导轨92、所述第二导轨94之间相对移动稳定，同时实现所述调节板8沿所述第一摇杆或所述第二摇杆的上下摆动方向或左右摆动方向的移动。

所述驱动组件包括第一调节气缸11、第二调节气缸12；所述第一调节气缸11固定设置在所述第一安装板91上，所述第一调节气缸11的伸缩杆和所述运动块93刚性连接，驱动方向与所述第一导轨92的延伸方向一致，驱动所述运动块93沿所述第一导轨92产生相对位移；所述第二调节气缸12与固定设置在所述第二安装板95上，所述第二调节气缸12的伸缩杆和所述运动块93刚性连接，驱动方向与所述第二导轨94的延伸方向一致，驱动所述运动块93沿所述第二导轨94产生相对位移。

值得指出的是，当仅设置有一个所述导向组件9时，所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12均设置在同一个所述导向组件9上，当设置有二个以上所述导向组件9时，所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12可分别设置在两个所述导向组件9上，且所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12均仅设置一个，其余所述导向组件9无驱动组件仅提供支撑力，实现辅助的移动导向功能。

所述滚动组件10包括万向球101、球座102和滚动板103；所述滚动板103固定设置在所述调节板8上，所述万向球101通过所述球座102设置在所述壳体7上，所述万向球101可在所述球座102内自由转动；所述万向球101和所述滚动板103下端面接触设置且可在所述滚动板103表面自由滚动。

通过所述导向组件9和所述滚动组件10在所述壳体7上支撑所述调节板8，并在所述驱动组件的作用下调节所述调节板8位置，从而实现对所述第一摇杆和所述第二摇杆的摆动控制。

实施例三

对应所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12，所述第一导轨92和所述第二导轨94上还分别设置有第一弹性部96和第二弹性部97，所述第一弹性部96设置在所述第一导轨92上，所述第一弹性部96的两端分别连接所述第一导轨92的端板和所述运动块93，所述第二弹性部97设置在所述第二导轨94上，所述第二弹性部97的两端分别连接所述第二导轨94的端板和所述运动块93。

当所述第一摇杆或所述第二摇杆处于竖直状态时，所述第一弹性部96和所述第二弹性部97均不提供弹力，当所述运动块93在所述第一调节气缸11的作用下和所述第一导轨92相对移动时，所述第一弹性部96被压缩或拉伸，在所述第一调节气缸11施力消除后所述第一弹性部96对所述运动块93施加弹力，从而使所述运动块93恢复至初始状态，此时所述第一摇杆或所述第二摇杆处于竖直状态，同样的，当所述运动块93在所述第二调节气缸12的作用下和所述第二导轨94相对移动时，所述第二弹性部97被压缩或拉伸，在所述第二调节气缸12施力消除后所述第二弹性部97对所述运动块93施加弹力，从而使所述运动块93恢复至初始状态，此时所述第一摇杆或所述第二摇杆处于竖直状态。

较佳的，所述第一弹性部96和所述第二弹性部97采用弹簧。所述第一弹性部96和所述第一调节气缸11设置在所述运动块93的两侧，所述第二弹性部97和所述第二调节气缸12设置在所述运动块93的两侧。

较佳的，所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12采用单作用气缸，具体的，所述第一调节气缸11和所述第二调节气缸12均包括缸体和伸缩杆，所述缸体设置在所述第一安装板91或所述第二安装板95上，所述伸缩杆的一端设置在所述缸体的气压腔内，另一端连接所述运动块93，所述缸体还设置有第一气孔和第二气孔，所述第二气孔设置有控制阀，所述第一气孔连接进气组件，通过所述进气组件经所述第一气孔向所述气压腔内通气或抽气使所述气压腔内气压变化实现所述伸缩杆的伸出或收缩，从而完成对所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动操作。

所述进气组件和所述控制阀均与所述主控制模块连接。

在对所述第一摇杆或所述第二摇杆进行摆动操作的过程中，所述控制阀关闭，在完成所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动操作后，所述控制阀打开，使所述气压腔与外界连通，所述第一弹性部96和所述第二弹性部97的弹力作用下，所述第一摇杆或所述第二摇杆恢复竖直状态。

实施例四

本发明所述基于5G技术塔吊无人驾驶系统的使用方法，包括步骤：

S1，打开所述第一摄像系统5和所述第二摄像系统6，通过所述手持控制设备调节所述第一摄像系统5和所述第二摄像系统6的拍摄角度；

S2，通过所述主控制模块控制所述进气组件，从而实现所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动操作，通过所述第一摇杆或所述第二摇杆的摆动实现所述塔吊本体的操作控制。

所述步骤S2中，通过控制所述进气组件向所述第一调节气缸11或所述第二调节气缸12内所述气压腔进行通气或抽气，从而使所述第一摇杆或所述第二摇杆进行摆动。在完成上下左右四个控制方向的单向摆动后，所述进气组件再次向所述气压腔进行通气或抽气，使所述伸缩杆恢复初始状态，并通过打开所述控制阀，在所述第一弹性部96和所述第二弹性部97的作用下实现归零操作，从而便于完成上下摆动后再进行左右摆动的控制，避免所述第一摇杆或所述第二摇杆偏移摆动方向。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。