專利名稱：山地單軌運輸遙控車遙控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種山地單軌運輸遙控車遙控裝置，以降低勞動強(qiáng)度、提高運輸效率，
確保山地單軌運輸遙控車在無人駕駛的情況下安全、靈活的控制及掌握山地單軌運輸遙控 車的運行情況。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟(jì)林果的種植在山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，而林果采摘及運輸問題 是林果種植中必須要考慮的問題。目前一些地區(qū)還存在的林果運輸技術(shù)裝備落后的現(xiàn)狀， 特別在車輛無法進(jìn)入的山地果林區(qū)采摘下的果實仍采用的是人工運輸、畜力車運輸、摩托 車運輸或小型農(nóng)用車運輸，這些運輸手段不僅效率低、勞動強(qiáng)度大，而且或多或少都對森林 生態(tài)造成破壞，因此在不破壞自然地理環(huán)境條件下，研制容易架設(shè)軌道、不妨礙作物的種植 及生長、不受地形限制的山地單軌運輸遙控車是山區(qū)經(jīng)濟(jì)林果運輸方式的發(fā)展趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計的山地單軌運輸遙控車遙控裝置包括車載控制儀和手持控制器兩大
部分，所述車載控制儀向所述手持控制器無線發(fā)送山地單軌運輸遙控車的位置、請求運行
及故障信息，接收所述手持控制器發(fā)出的控制數(shù)據(jù)、執(zhí)行所述手持控制器發(fā)送的控制命令；
所述車載控制儀包括ARM9處理器S3C2410X芯片、車載控制儀LCD顯示器、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測
裝置、轉(zhuǎn)換檢測電路及鑒相電路、5*4鍵盤、障礙物檢測裝置、報警電路、運動控制裝置、GPRS
模塊以及電源電路；所述車載控制儀LCD顯示器顯示所述山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的具體
位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速；所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置安裝于所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪
上，所述旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)光柵碼盤與所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪同軸，所述旋轉(zhuǎn)編碼器
內(nèi)光柵碼盤與所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪同速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)在T時間內(nèi)，測出所述旋轉(zhuǎn)編
碼器檢測裝置的輸出的脈沖個數(shù)為M，所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪半徑為R，所述旋轉(zhuǎn)
編碼器檢測裝置每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)為N，所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪的速度用V表示，則 <formula>formula see original document page 4</formula> 如果把所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置從所述山地單軌運輸遙控車運動開始到時間T 內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸出的脈沖個數(shù)用G表示，則在時間T內(nèi)所述山地單軌運輸遙 控車所走過的距離S為<formula>formula see original document page 4</formula> 所述障礙物檢測裝置采用紅外傳感器獲取山地單軌運輸遙控車運行前方軌道上 的障礙物信息；當(dāng)檢測到有障礙物時，車載控制儀中障礙物檢測裝置輸出的為高電平，沒 有障礙物的時候，車載控制儀中障礙物檢測裝置輸出的為低電平；山地單軌運輸遙控車車 載控制儀ARM9處理器S3C2410芯片通過障礙物檢測裝置輸入的高低電平的判斷來識別是 否有障礙物。當(dāng)所述障礙物檢測裝置中的紅外傳感器檢測到有障礙物信號時向車載控制儀的ARM 9處理器S3C2410X芯片輸入高電平發(fā)出中斷請求，車載控制儀的ARM9處理器 S3C2410X芯片進(jìn)行中斷處理后將所述山地單軌運輸遙控車車載控制儀運動控制裝置中的 第一舵機(jī)、所述山地單軌運輸遙控車車載控制儀運動控制裝置中的第二舵機(jī)均復(fù)位、經(jīng)所 述報警電路輸出報警信號并驅(qū)動山地單軌運輸遙控車緊急停車；障礙物排除后障礙物檢測 裝置中的紅外傳感器向車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片輸入低電平，車載控制儀 的ARM9處理器S3C2410X芯片進(jìn)行處理后經(jīng)所述報警電路停止報警并繼續(xù)驅(qū)動所述山地單 軌運輸遙控車按照控制指令運行； 所述運動控制裝置控制所述山地單軌運輸遙控車的運行速度和運行方向；
所述GPRS模塊控制所述車載控制儀、所述手持控制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸；
所述手持控制器包括ARM9處理器S3C2410X芯片、手持控制器LCD顯示器、GPRS模 塊、功能鍵盤、電源電路； 所述手持控制器由控制人員在遠(yuǎn)距離操作控制，對所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動 輪的轉(zhuǎn)速及位置信息無線實時采集，所述手持控制器LCD顯示器遠(yuǎn)距離觀察所述山地單軌 運輸遙控車運行情況并及時發(fā)出控制命令。 其中所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置、轉(zhuǎn)換檢測電路，完成所述車載控制儀ARM9處理器 S3C2410X芯片電壓、I/0端口電壓、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸入電壓的電壓匹配；所述旋轉(zhuǎn)編 碼器檢測裝置輸出兩路脈沖輸出信號A、B，經(jīng)所述轉(zhuǎn)換檢測電路后得到相位相差90。的脈 沖信號A' 、 B'，當(dāng)所述山地單軌運輸遙控車前進(jìn)時，所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置順時針旋轉(zhuǎn) 時，A'輸出波形超前B'輸出波形90° ;當(dāng)所述山地單軌運輸遙控車后退時，所述旋轉(zhuǎn)編碼 器檢測裝置逆時針旋轉(zhuǎn)時，A'輸出波形比B'輸出波形滯后90° ;A'、B'脈沖信號輸入到所 述鑒相電路，C為所述鑒相電路的輸出信號，與ARM9處理器S3C2410X芯片相連；當(dāng)C輸出 的電平信號為"1"時表示所述山地單軌運輸遙控車前進(jìn)，C輸出的電平信號為"0"時表示 所述山地單軌運輸遙控車后退。 其中對所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪速度V、所述山地單軌運輸遙控車走過的 距離S在所述山地單軌運輸遙控車中途停止、往復(fù)運動、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周時進(jìn)行修正。 如果所述山地單軌運輸遙控車中途停止時，在T時間內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置的輸出脈 沖個數(shù)為O，則所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪速度V為0 ;如果所述山地單軌運輸遙控車 往復(fù)運動，根據(jù)所述山地單軌運輸遙控車前進(jìn)和后退時所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置分別輸出 的脈沖個數(shù)，得出單向運動的脈沖個數(shù)，計算所述山地單軌運輸遙控車走過的距離S ;如果 所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周，得出所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動 不到一周所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸出的脈沖個數(shù)與所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動一周的脈沖個數(shù)的 比值，根據(jù)所述脈沖個數(shù)的比值與所述驅(qū)動輪的周長，計算所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動 輪轉(zhuǎn)動不到一周所走的距離，實現(xiàn)精確定位。 其中所述的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置是HMR-10G系列的旋轉(zhuǎn)編碼器。
該發(fā)明具有如下控制功能 遠(yuǎn)距離遙控山地單軌運輸遙控車沿單軌無人自動運行，包括山地單軌運輸遙控 車的啟動、停止、換檔、制動； 將山地單軌運輸遙控車運行的狀態(tài)，如山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速、山地 單軌運輸遙控車具體運行的位置、山地單軌運輸遙控車運行中的障礙物信息實時發(fā)送到手持控制器上，并通過手持控制器LCD顯示器遠(yuǎn)距離觀察山地單軌運輸遙控車運行情況； 手持控制器攜帶方便，控制者可在地面不同位置對山地單軌運輸遙控車進(jìn)行控
制，無須固定在地面山地單軌運輸遙控車控制室中，也無須連接Internet網(wǎng)絡(luò)。 本發(fā)明的目的是基于山地林果生產(chǎn)的特點，可對山地單軌運輸遙控車的速度和
位置實時監(jiān)測，控制山地單軌運輸遙控車裝載果農(nóng)及果品等物資往返，能滿足經(jīng)濟(jì)林果大
規(guī)模生產(chǎn)的需要。
附圖l:附圖2:附圖3:附圖4:附圖5:附圖6:附圖7:附圖8:附圖9:附圖10附圖11附圖12
山地單軌運輸遙控車遙控裝置系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置車載控制儀結(jié)構(gòu)框圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置手持控制器結(jié)構(gòu)框圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置測速裝置連接圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置脈沖數(shù)據(jù)計算框圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置轉(zhuǎn)速、位置計算框圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置無線數(shù)據(jù)傳輸框圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置運動控制裝置連接圖 山地單軌運輸遙控車遙控裝置舵機(jī)輸出軸機(jī)電接口裝置圖
:山地單軌運輸遙控車遙控裝置故障處理框圖
具體實施例方式
—種山地單軌運輸遙控車，該山地單軌運輸遙控車能在無人駕駛的情況下安全、 靈活地控制并讓使用者掌握山地單軌運輸遙控車具體的運行情況。山地單軌運輸遙控車包 括發(fā)動機(jī)、動力傳動系統(tǒng)和山地單軌運輸遙控車遙控裝置，其中山地單軌運輸遙控車遙控 裝置包括車載控制儀和手持控制器。下面針對山地單軌運輸遙控車遙控裝置的控制具體說 明，如附圖1所示，山地運輸遙控車遙控裝置包括車載控制儀和手持控制器兩大部分。
車載控制儀是一個小型ARM (Advanced RISC Machines,即高性能RISC處理器)嵌 入式系統(tǒng)，安裝于山地單軌運輸遙控車上，完成對山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速及山 地單軌運輸遙控車位置信息實時檢測、山地單軌運輸遙控車運行中障礙物檢測、通過GPRS 模塊向手持控制器無線發(fā)送山地單軌運輸遙控車的位置、請求運行及故障信息、接收手持 控制器發(fā)出的控制數(shù)據(jù)、執(zhí)行手持控制器發(fā)送的控制命令、分別在車載控制儀及手持控制 器的LCD顯示器上顯示山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的具體位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，既可在車載 控制儀的LCD顯示器上近距離的觀察山地單軌運輸遙控車運行情況也可通過手持控制器 的LCD顯示器遠(yuǎn)距離觀察山地單軌運輸遙控車的運行情況。 如附圖2所示，山地單軌運輸遙控車遙控裝置車載控制儀包括ARM9處理器 S3C2410X芯片、LCD顯示器、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置、轉(zhuǎn)換檢測電路及鑒相電路、5*4鍵盤、障 礙物檢測裝置、報警電路、運動控制裝置、GPRS模塊以及電源電路。 車載控制儀具有遙控運行和車載運行兩種工作模式，在遙控運行工作模式時車載
6控制儀在手持控制器控制下完成對山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速及位置實時檢測、控制 及狀態(tài)顯示；在遙控運行工作模式時車載控制儀中的ARM9處理芯片接收GPRS模塊的運動 控制指令，通過運動控制裝置輸出山地單軌運輸遙控車運動命令；在山地單軌運輸遙控車 運行過程中通過障礙物檢測裝置自動檢測前方障礙物信息并進(jìn)行處理、報警并通過GPRS 模塊將報警信息發(fā)送至手持控制器，在手持控制器LCD顯示器上顯示報警信息；在運行過 程中通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置及轉(zhuǎn)換檢測電路自動檢測山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的具體 位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，并通過GPRS模塊將山地單軌運輸遙控車位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速信息 發(fā)送至手持控制器，在手持控制器LCD顯示器上顯示山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的位置及驅(qū) 動輪的轉(zhuǎn)速信息。在車載運行工作模式時車載控制儀可獨立完成對山地單軌運輸遙控車驅(qū) 動輪轉(zhuǎn)速及位置實時檢測、控制及狀態(tài)顯示；在車載運行工作模式時車載控制儀中的ARM9 處理器S3C2410X芯片接收5*4鍵盤輸入的運動控制指令，通過運動控制裝置輸出山地單軌 運輸遙控車運動命令；在山地單軌運輸遙控車運行過程中通過障礙物檢測裝置自動檢測前 方障礙物信息并進(jìn)行處理及報警；在運行過程中通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置及轉(zhuǎn)換檢測電路 自動檢測山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的具體位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速并在車載控制儀LCD顯示 器上顯示。 手持控制器是一個小型ARM嵌入式系統(tǒng)，由控制人員在遠(yuǎn)距離如林果卸貨點、地 面控制室等地操作控制，完成對山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速及位置信息無線實時采 集、通過LCD顯示器遠(yuǎn)距離觀察山地單軌運輸遙控車運行情況并及時發(fā)出控制命令。如圖 3所示，手持控制器包括ARM9處理器S3C2410X芯片、LCD顯示器、GPRS模塊、功能鍵盤、電 源電路。在山地單軌運輸遙控車遙控運行工作模式時手持控制器通過GPRS模塊接收車載 控制儀的運行請求信息、發(fā)送運動控制命令；在山地單軌運輸遙控車運行過程中接收車載 控制儀檢測到的驅(qū)動輪速度、位置及故障信息，并在LCD顯示器上顯示故障報警信息及山 地單軌運輸遙控車當(dāng)前的位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速信息。
山地單軌運輸遙控車遙控裝置定位、測速裝置 山地單軌運輸遙控車遙控裝置定位、測速裝置包括旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置、轉(zhuǎn)換檢 測電路、鑒相電路、ARM9處理芯片。 旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置，這里我們選用HMR-10G系列的旋轉(zhuǎn)編碼器，響應(yīng)頻率能達(dá) 到100KHz， 1024脈沖/每轉(zhuǎn)，電源電壓為10V-30V。將旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置安裝于山地單軌 運輸遙控車的驅(qū)動輪上，由于旋轉(zhuǎn)編碼器光柵碼盤與驅(qū)動輪同軸，光柵碼盤與山地單軌運 輸遙控車驅(qū)動輪同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過檢測 到的脈沖個數(shù)結(jié)合車上的一些原始參數(shù)如驅(qū)動輪半徑、車前進(jìn)或倒退的方向等可計算出車 的位置、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。 車載控制儀使用的ARM9處理器芯片主板輸入電壓5V，經(jīng)電壓穩(wěn)壓進(jìn)入I/O端口要 求電壓為3. 3V。根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置電源電壓要求在10V-30V之間，該旋轉(zhuǎn)編碼器檢 測裝置使用電源為12V，其輸出脈沖幅值為12V，而車載控制儀中ARM9處理器芯片允許輸入 的脈沖幅值為3. 3V，故外圍硬件電路還需要一個轉(zhuǎn)換檢測電路。如附圖4所示，A、B為旋轉(zhuǎn) 編碼器檢測裝置輸出的脈沖序列，脈沖幅值為12V;A' 、B'為經(jīng)轉(zhuǎn)換檢測電路電平轉(zhuǎn)換后 的脈沖序列，脈沖幅值為3. 3V ;該旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置有A、B兩路脈沖輸出信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換檢 測電路得到A' 、B'脈沖信號，A' 、B'脈沖信號相位相差90。，當(dāng)山地單軌運輸遙控車前進(jìn)時，旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置順時針旋轉(zhuǎn)時，A'輸出波形超前B'輸出波形9(T ;當(dāng)山地單軌 運輸遙控車后退時，旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置逆時針旋轉(zhuǎn)時，A'輸出波形比B'輸出波形滯后 90° 。如附圖4所示的鑒相電路，A' 、B'脈沖信號輸入到鑒相電路，C為鑒相電路的輸出 信號，與ARM9處理器芯片相連；附圖4中C輸出是一個電平信號，當(dāng)C輸出為"l"時表示山 地單軌運輸遙控車前進(jìn)，C輸出為"O"時表示山地單軌運輸遙控車后退。根據(jù)A' 、B'兩路 脈沖的超前滯后情況即可判斷出山地單軌運輸遙控車前進(jìn)與后退的方向。
旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸出脈沖的個數(shù)送入ARM9處理器，程序計算出當(dāng)前車的轉(zhuǎn) 速。 如果在T時間內(nèi)，測量出旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置的輸出脈沖數(shù)為M，山地單軌運輸遙 控車驅(qū)動輪半徑為R，旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)為N，驅(qū)動輪的速度用V表示 F =- (1)
碼器檢鄰 S為
如果把旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置從山地單軌運輸遙控車運動開始到時間T內(nèi)旋轉(zhuǎn)編 U裝置輸出的脈沖個數(shù)用G表示，則在時間T內(nèi)山地單軌運輸遙控車所走過的距離
S = ^^ (2) 在用上述二公式對山地單軌運輸遙控車的位置、驅(qū)動輪速度計算時還要考慮山地
單軌運輸遙控車中途停止、往復(fù)運動、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周的情況，若山地單軌運輸遙控車
中途停止，在T時間內(nèi)計得脈沖數(shù)為O，可判斷出車速為0 ;若山地單軌運輸遙控車往復(fù)運
動，可根據(jù)山地單軌運輸遙控車前進(jìn)和后退分別計得的脈沖數(shù)，計算出單向運動的脈沖差
值，再計算出山地單軌運輸遙控車的位置；若驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周，計算出山地單軌運輸遙
控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周計得的脈沖數(shù)與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動一周的脈沖數(shù)的比值，根據(jù)此比值及
驅(qū)動輪的周長，算出驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周所走的距離，實現(xiàn)精確定位。
山地單軌運輸遙控車遙控裝置定位、測速方法 第一步驟是山地單軌運輸遙控車脈沖數(shù)據(jù)計算 對旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置脈沖數(shù)據(jù)采集在車載控制儀中是采用中斷方式完成的，選 擇外部中斷EXTINT0和EXTINTll。如附圖5所示，中斷的產(chǎn)生分別來自旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝 置經(jīng)轉(zhuǎn)換檢測電路后的A'脈沖和判向脈沖C。當(dāng)C脈沖的電平由低變高時，表示山地單軌 運輸遙控車運行方向為前進(jìn)，CPU命令中斷EXINT0正向計數(shù)，正向脈沖值p開始計數(shù)，當(dāng)脈 沖數(shù)大于等于一個周期(1024個脈沖)時，正向圈數(shù)h加l，正向脈沖值清零重新計數(shù)；當(dāng) C脈沖的電平由高變低時，表示山地單軌運輸遙控車運行方向為后退，反向脈沖值antip開 始計數(shù)，當(dāng)脈沖數(shù)大于等于一個周期(1024個脈沖)時，反向圈數(shù)antih加l，反向脈沖值清 零重新計數(shù)。 第二步驟是山地單軌運輸遙控車轉(zhuǎn)速、位置計算 如附圖6所示，對旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置脈沖數(shù)據(jù)采集有兩種方式一種是車從始 端開始行進(jìn)時就計數(shù)，脈沖數(shù)用G表示；另一種方式是當(dāng)需要測速時，在T時間內(nèi)，測量出旋 轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置的輸出脈沖數(shù)用M表示。完成旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置脈沖數(shù)據(jù)采集后，再 提取出驅(qū)動輪半徑R及旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)N，根據(jù)式(1)、 (2)對山地單軌運輸遙 控車的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速V、位置S進(jìn)行計算。還要對小車中途停止、往復(fù)運動、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一
8周等特殊情況進(jìn)行修正，以得到較精確的山地單軌運輸遙控車的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速與位置值。
山地單軌運輸遙控車遙控裝置無線遙控方法 山地單軌運輸遙控車遙控裝置無線遙控采用GPRS模塊控制車載控制儀、手持控 制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸，采用CENTEL公司推出的PIML-900/1800型GPRS模塊。如附圖 7所示，GPRS模塊與ARM9處理器S3C2410芯片的UARTO進(jìn)行通訊，通過該串口發(fā)送AT命令 到GPRS模塊并獲取GPRS模塊的輸入。由于模塊波特率為9600bit/s，程序中先設(shè)置波特率 為9600bit/s。首先，系統(tǒng)和GPRS模塊初始化，然后GPRS模塊可以發(fā)送和接受短信息。發(fā) 送短信息之前，先發(fā)送AT指令與模塊連接，當(dāng)返回OK，表示通信正常，此時可發(fā)送AT+CMGS 指令以及消息內(nèi)容到指定手機(jī)號，以Ctrl+Z結(jié)束。若返回Error,則表示模塊基本通信出現(xiàn) 問題，繼續(xù)發(fā)送AT指令與GPRS模塊連接。當(dāng)有新信息提示時，可發(fā)送AT+CMGR二 〈index〉， 對短消息內(nèi)容進(jìn)行判斷分析。 山地單軌運輸遙控車遙控裝置運動控制裝置 所述山地單軌運輸遙控車遙控裝置運動控制是控制山地單軌運輸遙控車的運行 速度和運行方向。 如附圖8所示，山地單軌運輸遙控車由汽油發(fā)動機(jī)作為動力源，所述的山地單軌 運輸遙控車的運行速度控制是在運行過程中通過控制汽油發(fā)動機(jī)的油門開啟大小來輸出 不同的功率，從而改變山地單軌運輸遙控車的運行速度的大小。當(dāng)加大油門即增加功率時 山地單軌運輸遙控車高速運行；當(dāng)減小油門即減少功率時山地單軌運輸遙控車低速運行； 當(dāng)油門處于最小的位置時山地單軌運輸遙控車怠速。因此對于山地單軌運輸遙控車的運行 速度控制而言，要滿足三個動作要求，即高速、低速、怠速的控制來控制汽油機(jī)油門開啟大 小程度。 山地單軌運輸遙控車的運行方向是根據(jù)動力傳動系統(tǒng)中離合器所處的嚙合位置 來控制動力的傳動方向從而改變山地單軌運輸遙控車的運行方向，即使得山地單軌運輸遙 控車由前進(jìn)方向轉(zhuǎn)變成后退方向或者是脫離動力處于空檔狀態(tài)。因此對于山地單軌運輸遙 控車的運行方向控制而言，也要滿足三個動作要求，即前進(jìn)、后退、空檔的控制來控制山地 單軌運輸遙控車動力傳動系統(tǒng)中離合器的嚙合位置。 可見山地單軌運輸遙控車在工作過程中不同工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是通過對動力 傳動系統(tǒng)中離合器的三個嚙合位置的控制和對汽油發(fā)動機(jī)油門三種開啟大小程度的控制 來實現(xiàn)的，所以在設(shè)計山地單軌運輸遙控車的車載控制儀時只要對這六個動作進(jìn)行控制， 便可滿足山地單軌運輸遙控車運動控制的要求。所發(fā)明的山地單軌運輸遙控車車載控制 儀運動控制裝置中的第一舵機(jī)控制動力傳動系統(tǒng)中離合器的嚙合位置，運動控制裝置中的 第二舵機(jī)來控制汽油發(fā)動機(jī)油門開啟大小程度，使得方向控制信號和速度控制信號相互獨 山地單軌運輸遙控車車載控制儀運動控制裝置中的第一舵機(jī)、第二舵機(jī)均固定在 山地單軌運輸遙控車上，運動控制裝置中的第一舵機(jī)的輸出軸上安裝有第一機(jī)電接口裝 置，運動控制裝置中的第二舵機(jī)的輸出軸上安裝有第二機(jī)電接口裝置，其中第一機(jī)電接口 裝置和第二機(jī)電接口裝置結(jié)構(gòu)完全相同，因此第一機(jī)電接口裝置、第二機(jī)電接口裝置相同 部件采用同一附圖標(biāo)記，如附圖9所示，機(jī)電接口裝置包括軸銷a、撥桿b、撥桿銷c、扭簧d、 承力桿e，其中軸銷a和每臺舵機(jī)輸出軸連在一起，當(dāng)舵機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)時帶動機(jī)電接口裝置中的軸銷a推動撥桿b繞撥桿銷c來回擺動，從而通過扭簧d使得承力桿e也繞撥桿銷c
來回擺動，第一機(jī)電接口裝置的承力桿e帶動山地單軌運輸遙控車動力傳動系統(tǒng)中的連桿
實現(xiàn)離合器三個嚙合位置的改變，第二機(jī)電接口裝置中的承力桿e帶動山地單軌運輸遙控
車動力傳動系統(tǒng)中的油門彈簧來實現(xiàn)汽油發(fā)動機(jī)油門三種開啟大小程度的變換，從而完成
山地單軌運輸遙控車運動控制的要求。 山地單軌運輸遙控車遙控裝置運動控制方法 山地單軌運輸遙控車的運動控制分為遙控運行工作模式和車載運行工作模式。在 遙控運行工作模式下車載控制儀通過GPRS模塊無線接收手持控制器發(fā)送的運動控制信號 并實時控制運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度，從而控制山地單 軌運輸遙控車的運行方向和運行速度；在車載運行工作模式下由操作人員操作車載控制儀 控制面板的5*4鍵盤輸入運動控制命令來控制運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)的旋 轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度，無線控制信號此時失效。 山地單軌運輸遙控車車載控制儀通過控制運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī) 輸出軸旋轉(zhuǎn)不同的角度來實現(xiàn)離合器嚙合位置或汽油機(jī)油門開啟大小不同工作狀態(tài)之間 的切換。運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)控制線的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波 脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20ms(即頻率為50Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時，運動 控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)輸出軸的角度發(fā)生改變，輸出軸角度變化與脈沖寬度的變 化成正比。在控制過程中，通過山地單軌運輸遙控車車載控制儀ARM9處理器S3C2410芯片 的P0RT B0(T0UT0)和PORT B1(T0UT1)產(chǎn)生不同寬度的P麗波驅(qū)動運動控制裝置中第一舵 機(jī)和第二舵機(jī)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的角度。運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)剛開始工作(即系統(tǒng) 上電時)時處于初始狀態(tài)即第一舵機(jī)處于空檔位置和第二舵機(jī)處于怠速位置，而且當(dāng)檢測 到障礙物或切斷車載控制儀控制電源時，運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)無論正處于 何種工作位置，都必須先復(fù)位即第一舵機(jī)自動回到空檔位置、第二舵機(jī)自動回到怠速位置。
山地單軌運輸遙控車車載控制儀控制山地單軌運輸遙控車運行在固定的軌道上， 所述車載控制儀中障礙物檢測裝置可以將獲得的軌道上障礙物存在性的信息輸入到車載 控制儀ARM9處理器S3C2410芯片，由車載控制儀ARM9處理器S3C2410芯片控制軟件做出 相應(yīng)的故障處理決策。所述車載控制儀中障礙物檢測裝置采用紅外傳感器獲取山地單軌運 輸遙控車運行前方軌道上的障礙物信息，當(dāng)有障礙物的時候，車載控制儀中障礙物檢測裝 置輸出的為高電平，沒有障礙物的時候，車載控制儀中障礙物檢測裝置輸出的為低電平。山 地單軌運輸遙控車車載控制儀ARM9處理器S3C2410芯片通過障礙物檢測裝置輸入的高低 電平的判斷來識別是否有障礙物。所述車載控制儀中障礙物檢測裝置中紅外傳感器檢測到 的障礙物信號輸入ARM9處理器S3C2410X芯片的外部中斷EXTINT1后產(chǎn)生中斷控制。如附 圖10所示，當(dāng)所述車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片的EXTINT1輸入為高電平時， 向車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X處理器發(fā)出中斷請求，車載控制儀控制系統(tǒng)進(jìn)入故 障處理中斷子程序，車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片將運動控制裝置中第一舵機(jī) 和第二舵機(jī)復(fù)位、經(jīng)所述報警電路輸出報警信號并驅(qū)動山地單軌運輸遙控車緊急停車，等 待障礙物排除后即車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片的EXTINT1輸入為低電平時經(jīng) 所述報警電路停止報警，系統(tǒng)返回控制主程序控制運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)按 照相應(yīng)的控制指令進(jìn)行山地單軌運輸遙控車的運行。
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山地單軌運輸遙控車緊急停車控制電路如附圖11所示，當(dāng)山地單軌運輸遙控車 檢測到障礙物存在時，車載控制儀將運動控制裝置中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)復(fù)位至初始狀態(tài) 的同時并熄滅汽油發(fā)動機(jī)來緊急停車，圖11中繼電器J的一個常閉觸點并聯(lián)在點火線圈兩 端，當(dāng)有障礙物時車載控制儀控制器ARM9處理器芯片輸出緊急停車信號JT，該信號反相后 與晶體管N9013來控制繼電器J線圈電壓。當(dāng)產(chǎn)生緊急停車信號時JT為高電平則晶體管 N9013截止，繼電器J的線圈失電，其常閉觸點將點火線圈短路，汽油發(fā)動機(jī)熄火。當(dāng)沒有產(chǎn) 生緊急停車信號時JT為低電平則晶體管N9013飽和導(dǎo)通，繼電器J的線圈得電，其常閉觸 點斷開未將點火線圈短路，汽油發(fā)動機(jī)能正常點火啟動。 如附圖12所示，系統(tǒng)初始化后首先開故障處理中斷，接著判斷車載控制儀的工作
模式，在車載運行工作模式下車載控制儀根據(jù)5*4鍵盤輸入的控制命令控制運動控制裝置
中第一舵機(jī)和第二舵機(jī)；在遙控運行工作模式下車載控制儀初始化GPRS模塊后首先向手
持控制器發(fā)送準(zhǔn)備好信息，然后接收手持控制器發(fā)送的控制命令控制運動控制裝置中第一
舵機(jī)和第二舵機(jī)。 技術(shù)效果 本發(fā)明通過ARM9嵌入式控制系統(tǒng)和GPRS無線通訊技術(shù)來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)林果山地單軌 運輸遙控車的控制，可完成山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速及位置信息實時檢測、運行中 障礙物檢測、無線發(fā)送/接收數(shù)據(jù)并顯示、山地單軌運輸遙控車的運動控制。該發(fā)明可以有 效提高經(jīng)濟(jì)林果運輸系統(tǒng)的自動化程度、大大降低工人的勞動強(qiáng)度，從而大幅度提高生產(chǎn) 率。該控制方法亦可適用于其它各種林區(qū)單軌運輸車的遠(yuǎn)距離控制，例如單軌觀光旅游車、 農(nóng)藥或化肥運輸車等的控制。
1權(quán)利要求
一種山地單軌運輸遙控車遙控裝置，其特征在于所述山地單軌運輸遙控車遙控裝置包括車載控制儀和手持控制器兩大部分；所述車載控制儀向所述手持控制器無線發(fā)送山地單軌運輸遙控車的位置、請求運行及故障信息，接收所述手持控制器發(fā)出的控制數(shù)據(jù)、執(zhí)行所述手持控制器發(fā)送的控制命令；所述車載控制儀包括ARM9處理器S3C2410X芯片、車載控制儀LCD顯示器、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置、轉(zhuǎn)換檢測電路及鑒相電路、5*4鍵盤、障礙物檢測裝置、報警電路、運動控制裝置、GPRS模塊以及電源電路；所述車載控制儀LCD顯示器顯示所述山地單軌運輸遙控車當(dāng)前的具體位置及驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速；所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置安裝于所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪上，所述旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)光柵碼盤與所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪同軸，所述旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)光柵碼盤與所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪同速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)在T時間內(nèi)，測出所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置的輸出的脈沖個數(shù)為M，所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪半徑為R，所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)為N，所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪的速度用V表示，則 <mrow><mi>V</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>M</mi><mo>*</mo><mn>2</mn><mi>πR</mi> </mrow> <mi>NT</mi></mfrac> </mrow>如果把所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置從所述山地單軌運輸遙控車運動開始到時間T內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸出的脈沖個數(shù)用G表示，則在時間T內(nèi)所述山地單軌運輸遙控車所走過的距離S為 <mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>G</mi><mo>*</mo><mn>2</mn><mi>πR</mi> </mrow> <mi>N</mi></mfrac> </mrow>所述障礙物檢測裝置采用紅外傳感器獲取山地單軌運輸遙控車運行前方軌道上的障礙物信息；當(dāng)檢測到有障礙物時，車載控制儀中障礙物檢測裝置輸出的為高電平，沒有障礙物的時候，車載控制儀中障礙物檢測裝置輸出的為低電平；山地單軌運輸遙控車車載控制儀ARM9處理器S3C2410芯片通過障礙物檢測裝置輸入的高低電平的判斷來識別是否有障礙物。當(dāng)所述障礙物檢測裝置中的紅外傳感器檢測到有障礙物信號時向車載控制儀的ARM 9處理器S3C2410X芯片輸入高電平發(fā)出中斷請求，車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片進(jìn)行中斷處理后將所述山地單軌運輸遙控車車載控制儀運動控制裝置中的第一舵機(jī)、所述山地單軌運輸遙控車車載控制儀運動控制裝置中的第二舵機(jī)均復(fù)位、經(jīng)所述報警電路輸出報警信號并驅(qū)動山地單軌運輸遙控車緊急停車；障礙物排除后障礙物檢測裝置中的紅外傳感器向車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片輸入低電平，車載控制儀的ARM9處理器S3C2410X芯片進(jìn)行處理后經(jīng)所述報警電路停止報警并繼續(xù)驅(qū)動所述山地單軌運輸遙控車按照控制指令運行；所述運動控制裝置控制所述山地單軌運輸遙控車的運行速度和運行方向；所述GPRS模塊控制所述車載控制儀、所述手持控制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸；所述手持控制器包括ARM9處理器S3C2410X芯片、手持控制器LCD顯示器、GPRS模塊、功能鍵盤、電源電路；所述手持控制器由控制人員在遠(yuǎn)距離操作控制，對所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速及位置信息無線實時采集，所述手持控制器LCD顯示器遠(yuǎn)距離觀察所述山地單軌運輸遙控車運行情況并及時發(fā)出控制命令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地單軌運輸遙控車遙控裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝 置、轉(zhuǎn)換檢測電路，完成所述車載控制儀ARM9處理器S3C2410X芯片電壓、I/O端口電壓、旋 轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸入電壓的電壓匹配；所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置輸出兩路脈沖輸出信號 A、 B，經(jīng)所述轉(zhuǎn)換檢測電路后得到相位相差90°的脈沖信號A' 、 B'，當(dāng)所述山地單軌運輸遙 控車前進(jìn)時，所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置順時針旋轉(zhuǎn)時，A'輸出波形超前B'輸出波形9(T ; 當(dāng)所述山地單軌運輸遙控車后退時，所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置逆時針旋轉(zhuǎn)時，A'輸出波形 比B'輸出波形滯后90。 ；A'、B'脈沖信號輸入到所述鑒相電路，C為所述鑒相電路的輸出 信號，與ARM9處理器S3C2410X芯片相連；當(dāng)C輸出的電平信號為"1 "時表示所述山地單軌 運輸遙控車前進(jìn)，C輸出的電平信號為"0 "時表示所述山地單軌運輸遙控車后退。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的山地單軌運輸遙控車遙控裝置，其中對所述山地單軌運輸遙 控車驅(qū)動輪速度V、所述山地單軌運輸遙控車走過的距離S在所述山地單軌運輸遙控車中 途停止、往復(fù)運動、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周時進(jìn)行修正。如果所述山地單軌運輸遙控車中途 停止時，在T時間內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置的輸出脈沖個數(shù)為O，則所述山地單軌運輸遙 控車驅(qū)動輪速度V為0 ;如果所述山地單軌運輸遙控車往復(fù)運動，根據(jù)所述山地單軌運輸遙 控車前進(jìn)和后退時所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置分別輸出的脈沖個數(shù)，得出單向運動的脈沖個 數(shù)，計算所述山地單軌運輸遙控車走過的距離S ;如果所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn) 動不到一周，得出所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測裝置 輸出的脈沖個數(shù)與所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動一周的脈沖個數(shù)的比值，根據(jù)所述脈沖個數(shù)的比值與所 述驅(qū)動輪的周長，計算所述山地單軌運輸遙控車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不到一周所走的距離，實現(xiàn)精 確定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的山地單軌運輸遙控車遙控裝置，其中所述的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測 裝置是HMR-10G系列的旋轉(zhuǎn)編碼器。
全文摘要
一種山地單軌運輸遙控車遙控裝置，在無人駕駛的情況下安全、靈活的控制及掌握山地單軌運輸遙控車的具體運行情況，該山地單軌運輸遙控車遙控裝置包括車載控制儀和手持控制器兩大部分；車載控制儀向手持控制器無線發(fā)送山地單軌運輸遙控車的位置、請求運行及故障信息，接收手持控制器發(fā)出的控制數(shù)據(jù)、執(zhí)行手持控制器發(fā)送的控制命令；手持控制器由控制人員在遠(yuǎn)距離操作控制，對山地單軌運輸遙控車轉(zhuǎn)速及位置信息無線實時采集。
文檔編號G08C17/02GK101774383SQ20101010803
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者姚立紅, 張俊梅, 李文彬, 楊柳, 楊鍇, 薛慧霞, 高林 申請人:北京林業(yè)大學(xué)