[发明专利]一种塔机智能避障吊钩及其控制系统

说明书

本发明公开了一种塔机智能避障吊钩及其控制系统。吊钩及其控制系统包括吊钩、中控处理模块和移动终端设备，其中吊钩包括吊钩本体、避障处理单元、第一通信单元、第一报警单元和第一供电电源，中控处理模块包括处理器单元、传感器单元、机构驱动单元和第二供电电源，移动终端设备包括设备壳体、工控触摸显示屏、操控手柄、第二通信单元和第二报警单元，本发明利用双目景深相机、激光测距传感器、高度等传感设备和高性能的微处理器，实现即时地图构建与定位，自动规划最优运输路径及自主判断障碍、躲避障碍物，节省了作业人员数量，提升了施工效率，设计科学、系统稳定性高。

技术领域

本发明涉及塔式起重机辅助技术领域，尤其涉及一种塔机智能避障吊钩及其控制系统。

背景技术

塔式起重机(简称塔机)作为用于建筑施工中垂直、水平载重运输的重要工具之一，具有起重量大、高度高、幅度长的作业特点。随着国家大基建的全面铺开，高层建筑越来越密集，各建筑工地之间、多个塔机之间出现塔吊交叉作业情况的频率也越来越高。塔机在作业过程中除了可能与已知的障碍物(譬如塔机、建筑物等)产生碰撞、剐蹭等情况，还可能与未知的、突然出现的障碍物(譬如人、临时堆放的材料等)产生碰撞、剐蹭的情况，存在较大的安全隐患。

针对这种安全隐患，相关行业出台强制性的安全文件，要求起重设备必须安装塔机安全监控系统，监控塔机的运行状态，将塔机运行数据显示在监控屏上，供司机驾驶辅助判断。常见的塔机安全监控系统有高度、幅度、回转角度、风速、档位等信息采集显示，有限个数的塔机之间防碰撞设置，配合吊钩可视化、排绳监测等视频监控。但是这种监控方式仅是提供一种驾驶参考，由驾驶员查看监控及现场情况判断是否危险，进而减速、停机避让，属于“被动”监控，无法自动规避突发状况，仍存在一定的安全隐患。

专利号CN209635755U，该实用新型专利公开了一种塔吊无人驾驶系统，包括手持设备、双目相机、图像处理主机、三维建模系统、系统控制器、主控工控机等模块。该系统设置双目相机、图像处理主机在塔机小车上，采集图像数据并生成三维点云；三维建模系统从三维点云中提取建模信息，构建三维实景地图；系统控制器向手持设备发送三维实景地图信息并接收手持设备发送的位置信息和控制请求信息，根据这些信息在三维实景地图规划塔机的运转路径，然后发送路径确认信息至手持设备；主控工控机根据手持设备确认的塔机运转路径，控制塔机按规划的运转路径运行。。

专利号CN08750950A提供了一种带有自动驾驶功能的塔吊及其自动驾驶控制方法，在传统人工高空操控塔吊基本结构单元的基础上增加了雷达监测单元、手持终端单元、信息传递单元、中央信息处理及自动驾驶操控单元，通过雷达与摄像头相结合的方式，设置于塔吊小车上，对目标进行距离、径向速度、方位、高度等的测量并处理数据，进而进行地图绘制与环境定位、规划路径，躲避各种障碍物，使塔吊顺利完成运输任务。

专利号CN208994994U公开了一种基于避障吊钩的塔吊避障系统，通过将避障检测单元、通信单元、控制器等模块嵌于吊钩的检测空腔及环槽内，完成对障碍物信息、吊钩移动信息等的检测，并与塔吊控制系统通信，控制塔吊的动作，在障碍物距离超过警戒范围后，控制器还可控制嵌在吊钩上的喷嘴电磁阀的开启，喷出压缩气室的气体达到对吊钩减速的目的。

上述现有技术虽能实现一定程度的路径自动规划、躲避障碍物，但是其路径确认需要人员参与的频率较高，每次遇障均需人工确认，即未能“自动避障”，只是“自动停止”后再次规划路径由人确定执行；环境数据测量设备安装在变幅小车上，测量吊重及障碍物的距离过远，存在一定的准确度不足；通过喷气装置进行紧急制动容易出现吊钩受力失衡，产生吊物旋转、散落的安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔机智能避障吊钩及其控制系统。根据本发明的塔机智能避障吊钩及其控制系统，便捷度、智能度更高，利用双目景深相机、激光测距传感器、高度等传感设备和高性能的微处理器，实现即时地图构建与定位，自动规划最优运输路径及自主判断障碍、躲避障碍物，节省了作业人员数量，提升了施工效率，设计科学、系统稳定性高，本发明采用的技术方案如下：