[实用新型]机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统

说明书

本实用新型公开了一种机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统，包括安装在挖掘机本地的挖掘机座椅位姿数据采集模块、安装在远程端座椅底部的座椅动作模拟模块、数据收发模块、设置在远程端的控制模块，挖掘机座椅位姿数据采集模块测量采集挖掘机座椅位姿数据，数据收发模块从挖掘机座椅位姿数据采集模块接收挖掘机座椅位姿数据并将挖掘机座椅位姿数据发送到控制模块，控制模块基于所接收的挖掘机座椅位姿数据控制座椅动作模拟模块进行相应的模拟动作。利用该系统，远程操作室的驾驶员可以获取挖掘机的现场工作情况和状态，能够有效预判危险或者及时作出反应，提高挖掘机远程操作作业的安全性。

技术领域

本实用新型属于采矿设备技术领域，更具体地涉及一种机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统。

背景技术

近年来，随着5G、物联网等技术的不断发展，生产设备的智能化越来越有了实现的可行性。机械正铲挖掘机作为露天矿山的重要开采设备，其远程操作的安全性和真实性是两个重要的落脚点。

挖掘机有提升、推压、回转和行走机构，都是由变频器控制电机驱动，通过减速机连接对应部件运动。露天矿工况复杂，正常工作运行时往往会伴有非线性、不规律的振动，这些振动不可避免，一定程度上会影响设备某些部件的使用寿命，但也能够向驾驶员反馈设备的现场工作情况和状态。

目前的挖掘机在本地驾驶室就可以感觉到设备的真实情况，不需要位姿检测模拟及振动仿真平台。在远程操作挖掘机的情况下，远程操作室的驾驶员只通过视觉和听觉感知现场信息，难免会有一定的误差，因而需要研发一种可以通过挖掘机座椅实时位姿模拟和振动仿真来获取设备的现场工作情况和状态的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统，以便远程操作室的驾驶员获得更加真实的现场体验感，从而可以更加有效地预判危险或者及时作出反应，提高挖掘机远程操作作业的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决远程操作挖掘机时远程操作座椅振动仿真的技术问题，提供一种机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统，所述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统包括安装在挖掘机本地的挖掘机座椅位姿数据采集模块、安装在远程端座椅底部的座椅动作模拟模块、数据收发模块、设置在远程端的控制模块，所述挖掘机座椅位姿数据采集模块测量采集挖掘机座椅位姿数据，所述数据收发模块通过无线通信从所述挖掘机座椅位姿数据采集模块接收挖掘机座椅位姿数据并通过无线通信将挖掘机座椅位姿数据发送到所述控制模块，所述控制模块基于所接收的挖掘机座椅位姿数据控制所述座椅动作模拟模块进行相应的模拟动作。

优选地，在上述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统中，所述挖掘机座椅位姿数据采集模块是惯性测量单元，所述挖掘机座椅位姿数据是挖掘机在三维空间中的角速度和加速度。

优选地，在上述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统中，所述惯性测量单元包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，所述加速度计检测挖掘机座椅在载体坐标系中x轴、y轴、z轴的加速度信号并得到x轴、y轴、z轴方向的位移量，所述陀螺仪检测挖掘机座椅相对于导航坐标系的角速度信号并得到俯仰角、滚转角和偏航角。

优选地，在上述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统中，所述惯性测量单元的数量为两个，并安装在挖掘机的相互接近的位置。

优选地，在上述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统中，所述座椅动作模拟模块是六自由度运动模拟器，包括固定于远程端座椅底部的上平台、固定于远程端座椅安装基础上的下平台、铰接在所述上平台和所述下平台之间的六个电动缸、将所述六个电动缸分别铰接于所述上平台和所述下平台的万向铰链、一一对应地连接于所述六个电动缸的六个伺服电机。

优选地，在上述机械正铲挖掘机的远程操作座椅位姿模拟和振动仿真系统中，所述六自由度运动模拟器设置有限位保护和紧急制动机构。