Система удалённого управления погрузчиком Volvo L150H

Состав системы дистанционного управления

Система состоит из трёх частей: бортового блока на погрузчике Volvo L150H, удалённой операторской станции и тренажёра для подготовки операторов. Между машиной и рабочим местом передаются команды управления, телеметрия, видео и аудио.

Бортовой блок на погрузчике

В состав бортового блока входят блок управления и коммутации, канал управления и телеметрии, канал видео и аудио, а также инерциально-спутниковый навигационный модуль. Блок управления подключён к CAN-шине погрузчика и цепям органов управления. Он обеспечивает дистанционное управление запуском и остановкой двигателя, рулением, педалями газа и тормоза, коробкой передач, рабочей гидравликой ковша и другими функциями штатных джойстиков.

Переключатель на блоке управления позволяет выбирать дистанционный режим или управление из кабины. Канал управления и телеметрии передаёт команды оператора, параметры силовой установки, скорость, данные об аварийных состояниях и информацию от навигационно-инерциального модуля. Канал видео и аудио передаёт потоки от камер и микрофонов на операторскую станцию.

Видео, звук и навигационные данные

На погрузчике установлены четыре камеры и микрофоны. Одна камера с системой передачи глубины изображения размещена на крыше и направлена вперёд, две боковые камеры обеспечивают обзор рабочей зоны, ещё одна камера направлена назад. Камеры установлены в промышленных корпусах из нержавеющей стали с жидкостным охлаждением. Система микрофонов передаёт окружающий звук, чтобы оператор мог определять направление его источника.

Навигационно-инерциальный модуль объединяет ультразвуковые датчики, MEMS-инклинометры, акселерометры и GPS-трекеры. Он передаёт на операторскую станцию данные о местоположении, угле наклона и ускорении погрузчика.

Операторская станция

Операторская станция размещена в морском контейнере и включает рабочие места, шкаф управления и общее подключение питания. Органы управления повторяют кабину Volvo L150H: кресло, педали, рулевое колесо, левый и правый джойстики, переднюю панель, органы управления ковшом и вспомогательными функциями. Мониторы выводят изображение с камер, данные приборной панели и параметры работы машины.

Контроллер операторской станции обрабатывает команды от органов управления, данные от погрузчика и сигналы аварийной остановки. Подвижная трёхосевая платформа кресла имитирует вибрации, ускорение, торможение, наклон и контакт машины с препятствиями, помогая оператору воспринимать состояние техники. Кнопка аварийной остановки немедленно передаёт команду на остановку погрузчика.

Программное обеспечение и тренажёр

В системе применяются операционные среды Linux и Windows, а программные модули разрабатываются на C++ и Scala. Для разработки моделей используется Matlab Simulink. Модуль рабочего места оператора и имитатор приборной панели построены на собственном программном обеспечении имитации информационного поля.

Отдельный тренажёр на Unity 3D воспроизводит работу виртуального погрузчика. Он предназначен для подготовки операторов и оценки выполнения заданий: времени выполнения, прогресса, интенсивности управляющих действий и субъективной нагрузки.

Результат проекта

КБ-78 реализовало комплекс удалённого управления Volvo L150H с бортовым блоком, операторской станцией и учебным тренажёром. Архитектура решения может адаптироваться для другой колёсной техники и для модернизации существующих систем дистанционного управления.