項目的背景及目的

橋式吊車是一種十分常見的裝配運輸工具，在港口、倉庫、建筑工地等場所得到了廣泛的應用，當前，對于橋式吊車主要還是通過有經驗的工人來進行操縱的，存在著培訓周期長，勞動強度大，工作效率低，安全性不高等缺點。為此，設計一套操作方便的吊車自動控制系統，可以提高吊車系統的工作效率與安全性能, 并將工作人員從當前這種艱苦的工作環境中解放出來。

技術原理與工藝流程

1）橋式吊車自動控制系統設計

橋式吊車自動控制系統主要包括三個部分：吊車控制單元，工作空間監控單元，和操作單元。控制單元是整個系統的核心部分，它主要負責吊車的作業控制。該單元接收來自操作員的命令，還接收來自工作環境監測單元的環境信息，從而實現自動避障或緊急制動。監測單元主要由多個CCD攝像頭和圖像處理器構成，主要包括兩方面功能：將采集到的環境圖像實時地傳輸到操作單元；對環境信息進行處理，得到障礙位置信息傳輸給控制單元以實現自動避障。操作單元是橋式吊車自動控制系統的人機接口。

2）橋式吊車實驗平臺

橋式吊車實驗平臺主要由機械主體，驅動裝置，測量裝置和控制系統四部分組成。機械主體是指橋式吊車的機械部分。驅動部分根據控制量來為機械部分提供相應的力/力矩，從而實現對負載的安全、平穩運送。控制系統的控制命令是跟據吊車系統的動力學模型以及實時狀態反饋來在線計算的，而實時狀態的反饋則通過測量部分（主要包括編碼器等傳感元件）來完成。

主要技術性能指標

Ø 橋式吊車自動控制系統橋式吊車實驗平臺主要技術指標：

l  負載定位精度：5mm。

l  負載擺角抑制：-10度~10度。

l  具有負載緊急制動能力。

l  友好的人機界面。

Ø  橋式吊車實驗平臺主要技術指標：

l  外形尺寸：2m×1.2m×0.5m。

l  控制周期：<1ms。

l  控制方式：力控制。

技術水平及用途

本項目得到天津市自然科學基金項目支持，應用行業  1.運輸 2.工業 3.建設。本項目的應用可以提高橋式吊車系統的工作效率與安全性能, 既可將工作人員從艱苦的工作環境中解放出來，又可以增加橋式吊車在危險、極端環境下的作業能力。此外，本項目所設計開發的橋式吊車實驗平臺，也可以用于各大高校研究所進行非線性欠驅動系統教學、科研的平臺。

應用前景分析及效益預測

本項目的研究成果，可以有效地提高橋式吊車系統的裝運效率，減小系統操作復雜度，降低勞動強度，增加系統的安全可靠性。從而將科學技術轉化為生產力，創造出良好的經濟效益。同時，隨著素質教育的進一步深化，各大高校正不斷地尋求良好的實驗平臺以提高學生的動手能力和學習興趣，橋式吊車作為一種典型的欠驅動非線性系統是一個很好的研究對像，因此，項目組所設計開發的橋式吊車實驗平臺在教學、科研上也有廣闊的應用前景。