強夯機自動控制系統、方法及強夯機與流程

本發明涉及工程機械技術領域，尤其涉及一種強夯機自動控制系統、方法及強夯機。

背景技術：

對人工強夯而言，設備的基本動作諸如行走、回轉、變幅及起升等均由人工控制完成，然而這種施工方法具有效率低下，勞動強度大及危險系數高等缺陷。

為解決以上問題，目前出現了無人操控強夯機，由自動調度系統控制強夯機自主完成所有的基本動作。然而，無人操控強夯機一旦出現突發情況時，例如燃油供應不足、傳感器等部件損壞或數據錯誤等，往往需要停機斷電。但是，斷電重啟后，自動調度系統往往難以判斷后續動作的執行起點，需要人工輔助判斷。因此，目前的無人操縱強夯機自動控制系統尚不完善，自動調度系統不具備自動模式中斷后的重啟功能，也不存在針對無人操控強夯機自動模式中斷后重啟功能的實現方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種強夯機自動控制系統、方法及強夯機，能夠使強夯機在斷電重啟后從停車時所處的狀態開始繼續工作。

為實現上述目的，本發明第一方面提供了一種強夯機自動控制系統，包括數據存儲模塊和用于對所述強夯機自動控制系統中的各個模塊進行調度的指令調度模塊，

所述數據存儲模塊用于接收所述指令調度模塊發送的強夯機工作過程中對應的狀態數據并進行存儲；

所述指令調度模塊用于在強夯機斷電重啟后從所述數據存儲模塊中讀取斷電時的狀態數據，以便根據所述狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并執行斷電重啟后的剩余未完成任務。

進一步地，還包括過程判斷模塊，

所述指令調度模塊用于向所述過程判斷模塊發送判斷強夯機斷電重啟后工作狀態的指令；

所述過程判斷模塊用于根據所述指令調度模塊發送的狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并將判斷結果返回所述指令調度模塊。

進一步地，所述狀態數據包括序號和狀態指標，所述序號包括任務序號和單元序號，所述任務序號用于確定強夯機斷電時正在執行的施工任務，所述單元序號用于確定強夯機斷電時正在執行的作業單元；

所述狀態指標包括強夯機位置指標和施工質量指標。

進一步地，還包括施工任務列表，所述施工任務列表用于保存施工任務數據；

所述指令調度模塊能夠在強夯機斷電重啟后，從所述數據存儲模塊中讀取強夯機斷電時的序號，以便根據序號在所述施工任務列表中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態。

進一步地，還包括運動規劃模塊，用于在接收到所述指令調度模塊發送的規劃命令后，根據所述指令調度模塊發送的規劃所需的狀態數據，規劃強夯機的行走軌跡、關節運動路徑或起升路徑，并將規劃結果返回給所述指令調度模塊。

進一步地，所述狀態數據包括序號和狀態指標，所述控制系統還包括指令執行模塊，用于接收所述指令調度模塊發送的施工指令并控制強夯機完成相應動作，同時將強夯機工作過程中的狀態指標反饋給所述指令調度模塊。

進一步地，還包括過程判斷模塊和運動規劃模塊，

所述指令調度模塊能夠將所述施工任務列表中的施工任務數據轉化為施工指令；或者

所述運動規劃模塊能夠在接收到所述指令調度模塊發送的規劃命令后根據所述施工任務列表中的施工任務數據規劃相應的路徑或軌跡；或者

所述過程判斷模塊能夠根據所述施工任務列表中的施工任務數據判斷強夯機的工作狀態。

進一步地，所述過程判斷模塊能夠接收所述指令調度模塊發送的強夯機斷電時的序號，并根據所述施工任務列表中的軌跡標識判斷強夯機是否需要行走，或者根據所述施工任務列表中的作業單元判斷強夯機的關節是否需要運動；或者所述指令調度模塊能夠根據施工質量指標判斷是否需要繼續作業。

為實現上述目的，本發明第二方面提供了一種強夯機，包括上述實施例所述的強夯機自動控制系統。

為實現上述目的，本發明第三方面提供了一種強夯機自動控制方法，包括：

數據存儲模塊接收指令調度模塊發送的強夯機在工作過程中對應的狀態數據并進行存儲；

所述指令調度模塊在強夯機斷電重啟后從所述數據存儲模塊中讀取斷電時的狀態數據，以便根據所述狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并由所述指令調度模塊調度執行斷電重啟后的剩余未完成任務。

進一步地，根據所述狀態數據判斷強夯機工作狀態的步驟包括：

所述指令調度模塊向過程判斷模塊發送判斷強夯機斷電重啟后工作狀態的指令；

所述過程判斷模塊根據所述指令調度模塊發送的狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并將判斷結果返回給所述指令調度模塊以執行剩余未完成任務。

進一步地，所述狀態數據包括序號和狀態指標，所述序號包括任務序號和單元序號，所述任務序號用于確定強夯機斷電時正在執行的施工任務，所述單元序號用于確定強夯機斷電時正在執行的作業單元；

所述狀態指標包括強夯機位置指標和施工質量指標。

進一步地，所述指令調度模塊在強夯機斷電重啟后從所述數據存儲模塊中讀取斷電時的狀態數據，以便根據所述狀態數據判斷強夯機的工作狀態的步驟具體為：

所述指令調度模塊在強夯機斷電重啟后從所述數據存儲模塊中讀取斷電時的序號，以便根據序號在施工任務列表中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態。

進一步地，還包括：

運動規劃模塊接收所述指令調度模塊發送的規劃命令；

所述運動規劃模塊在接收到規劃命令后規劃強夯機的行走軌跡、關節運動路徑或起升路徑，并將規劃結果返回給所述指令調度模塊。

進一步地，還包括：

指令執行模塊接收所述指令調度模塊發送的施工指令，并控制強夯機完成相應動作，同時將強夯機在工作過程中的狀態指標反饋給所述指令調度模塊。

進一步地，在根據所述狀態數據判斷強夯機的工作狀態的步驟之前，還包括如下步驟：

將強夯機斷電時正在執行的任務數據重新導入施工任務列表中。

進一步地，根據序號在施工任務列表中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態的步驟具體包括：

當強夯機處于行走階段時，過程判斷模塊判斷強夯機是否需要繼續行走，如果是則由所述指令調度模塊調度執行行走動作，否則所述指令調度模塊向過程判斷模塊發出動作執行狀態更新命令；

當強夯機處于關節運動階段時，所述過程判斷模塊判斷強夯機是否需要繼續關節運動，如果是則由所述指令調度模塊調度執行關節運動，否則所述指令調度模塊向過程判斷模塊發出動作執行狀態更新命令；

當強夯機處于作業階段時，所述指令調度模塊判斷強夯機是否需要繼續作業，如果是則執行作業動作。

進一步地，當強夯機處于行走階段時，過程判斷模塊判斷強夯機是否需要繼續行走的步驟具體包括：

所述過程判斷模塊接收所述指令調度模塊發送的判斷強夯機是否需要行走的指令和強夯機斷電時的序號；

所述過程判斷模塊根據接收的序號讀取施工任務列表中的施工任務；

所述過程判斷模塊根據所述施工任務列表中的軌跡標識判斷強夯機是否需要行走。

進一步地，如果所述過程判斷模塊判斷出強夯機需要行走，則由所述指令調度模塊調度執行行走動作的步驟具體包括：

所述指令調度模塊將運動規劃命令和斷電時的序號發送給運動規劃模塊；

所述運動規劃模塊讀取施工任務列表中的軌跡標識，并結合強夯機的位置指標規劃行走軌跡，并將規劃結果發送給所述指令調度模塊；

指令執行模塊接收所述指令調度模塊發送的施工指令，控制強夯機行走，并將強夯機行走過程中的位置指標和行走是否結束的狀態指標傳遞給所述指令調度模塊。

進一步地，當強夯機處于關節運動階段時，所述過程判斷模塊判斷強夯機是否需要繼續關節運動的步驟具體包括：

所述過程判斷模塊接收所述指令調度模塊發送的判斷強夯機關節是否需要運動的指令和強夯機斷電時的序號；

所述過程判斷模塊根據接收的序號讀取施工任務列表中的作業單元；

所述過程判斷模塊根據所述作業單元判斷強夯機的關節是否需要運動。

進一步地，如果所述過程判斷模塊判斷出強夯機需要關節運動，則由所述指令調度模塊調度執行關節運動的步驟具體包括：

所述指令調度模塊將運動規劃命令和斷電時的序號發送給運動規劃模塊；

所述運動規劃模塊讀取施工任務列表中的作業單元，并根據所述作業單元規劃關節運動路徑，并將規劃結果發送給所述指令調度模塊；

指令執行模塊接收所述指令調度模塊發送的施工指令，控制強夯機關節運動，并將關節是否運動到位的狀態指標傳遞給所述指令調度模塊。

進一步地，當強夯機處于作業階段時，所述指令調度模塊判斷強夯機是否需要繼續作業的步驟具體包括：

所述指令調度模塊根據強夯機斷電時的序號讀取施工任務列表中的作業單元；

指令執行模塊將所測施工質量指標反饋給所述指令調度模塊；

所述指令調度模塊根據強夯機斷電時的施工質量指標判斷是否需要繼續作業。

進一步地，如果所述指令調度模塊判斷出強夯機需要繼續作業，則由所述指令調度模塊調度執行作業的步驟具體包括：

所述指令調度模塊將運動規劃命令和斷電時的狀態指標發送給運動規劃模塊；

運動規劃模塊讀取施工任務列表中的作業單元，規劃起升路徑，并將規劃結果發送給所述指令調度模塊；

指令執行模塊接收所述指令調度模塊發送的施工指令，控制強夯機卷揚運動，并將起升運動狀態和起升運動是否結束的狀態指標傳遞給所述指令調度模塊；

所述指令調度模塊在收到起升運動結束的狀態指標后，將快放指令發送給所述指令執行模塊，所述指令執行模塊控制強夯機卷揚執行快放運動，并將快放運動是否結束的狀態指標傳遞給所述指令調度模塊；

所述指令執行模塊在收到快放運動結束的狀態指標后，將所測施工質量指標反饋給指令調度模塊，并由所述指令調度模塊保存到所述數據存儲模塊中。

進一步地，還包括任務更新步驟，所述任務更新步驟具體包括：

所述指令調度模塊判斷所有施工任務是否都執行完畢，如果是則將任務序號和單元序號置零并存入所述數據存儲模塊中，否則所述指令調度模塊判斷當前施工任務是否執行完畢，如果是則更新任務序號和單元序號并存入所述數據存儲模塊中，進入下一個施工任務的行走階段，否則只更新單元序號，并存入所述數據存儲模塊中，進入當前施工任務的關節運動階段。

基于上述技術方案，本發明的強夯機自動控制系統，通過數據存儲模塊存儲強夯機在工作過程中的狀態數據，由指令調度模塊在強夯機斷電重啟后讀取斷電時的狀態數據，以便根據斷電時的狀態數據判斷強夯機的工作狀態，最終由指令調度模塊調度各個模塊執行剩余未完成任務。此種自動控制系統可使強夯機在工作過程中一旦系統需要斷電進行維護，能夠在強夯機重啟后從停車時所處的狀態再次進入自動模式以繼續開始工作，由此可見即使發生停車事件，也能保證強夯機正常工作，可提高施工的自動化程度和施工效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明強夯機自動控制系統的一個實施例的組成結構示意圖；

圖2為本發明強夯機自動工作過程中的流程示意圖；

圖3為本發明強夯機自動控制方法的一個實施例的流程示意圖；

圖4為本發明強夯機自動控制方法的另一個實施例的流程示意圖；

圖5為本發明強夯機自動控制方法中設備處于行走階段的控制流程示意圖；

圖6為本發明強夯機自動控制方法中設備處于關節運動階段的控制流程示意圖；

圖7為本發明強夯機自動控制方法中設備處于作業階段的控制流程示意圖；

圖8為本發明強夯機自動控制方法中設備處于任務更新階段的控制流程示意圖。

附圖標記說明

1、運動規劃模塊；2、施工任務列表；3、指令調度模塊；4、指令執行模塊；5、過程判斷模塊；6、數據存儲模塊。

具體實施方式

以下詳細說明本發明。在以下段落中，更為詳細地限定了實施例的不同方面。如此限定的各方面可與任何其他的一個方面或多個方面組合，除非明確指出不可組合。尤其是，被認為是優選的或有利的任何特征可與其他一個或多個被認為是優選的或有利的特征組合。

本發明中出現的“第一”、“第二”等用語僅是為了方便描述，以區分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關系。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“高度”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明，而不是指示或暗示所指的裝置必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。

為了后續描述方便，首先對后面涉及到的一些術語給出定義。

無人操控強夯機：是指在用戶配置完畢且無人干預時，可自主調度所有動作(行走、回轉、變幅及起升)以完成施工作業的強夯機(后續可稱為“設備”)。其中，將設備作業時所夯擊的目標點稱為作業點，將準備完畢或正在作業時的位姿定義為駐留坐標。

軌跡標識：起始駐留坐標與目標駐留坐標構成一個軌跡標識。

作業單元：完成某個作業點強夯作業所需的數據構成一個作業單元。作業單元中的數據包含作業點坐標、施工質量指標、夯錘重量及夯能。

施工任務：軌跡標識及作業單元構成一個施工任務。正在作業的設備在某駐留坐標時，可能對多個作業點施工，因此一個施工任務可能包含多個作業單元。

施工指令：依據施工任務得到并用以完成設備控制的指令。

作業過程：從設備開始作業到系統完成施工質量判斷的整個過程稱為一個作業過程。

參考圖2所示的流程示意圖，強夯機在施工時，一個完整的工作過程按照執行動作的不同可劃分為準備階段、行走階段、關節運動階段、作業階段與任務更新階段。具體執行過程為：

(1)在設備啟動后，先進入準備階段，以完成初始化過程；

(2)進入行走階段，調整設備位姿，使設備位姿盡可能靠近軌跡標識的目標駐留坐標；

(3)進入關節運動階段，調整關節姿態，使設備末端執行器盡可能靠近作業單元作業點。其中，設備關節運動包括回轉運動和變幅運動兩種類型；

(4)進入作業階段，針對作業點執行作業過程直至施工質量滿足指標要求；

(5)進入任務更新階段，完成數據更新，以執行新的施工任務。在任務更新階段，如果判斷出所有施工任務都執行完畢，則全部工作流程結束；如果當前施工任務執行完畢，則轉入下一個施工任務中的行走階段繼續執行；如果僅當前施工任務中的作業單元執行完畢，則轉入當前施工任務中下一個作業單元的關節運動階段繼續執行，各個作業單元對應于設備在某駐留坐標時的各個施工作業點。

在描述了強夯機主要工作流程的基礎上，本發明首先提供了一種強夯機自動控制系統(后續簡稱“控制系統”)，如圖1所示，圖中的實線箭頭代表數據流，虛線箭頭代表控制流。

在一個示意性的實施例中，該控制系統包括數據存儲模塊6和用于對強夯機自動控制系統中的各個模塊進行調度的指令調度模塊3。數據存儲模塊6用于接收指令調度模塊3發送的強夯機在工作過程中的狀態數據并進行存儲；指令調度模塊3用于在強夯機斷電重啟后從數據存儲模塊6中讀取斷電時的狀態數據，以便根據狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并由指令調度模塊3調度控制系統中的各個模塊執行斷電重啟后的剩余未完成任務。此處提到的狀態數據為設備停車后重啟時判斷工作狀態所需的數據。

其中，設備需要斷電可由多種原因造成，例如燃油不足、傳感器等部件損壞或數據錯誤等。數據存儲模塊6中存儲的狀態數據在設備斷電后，所存數據不可丟失。指令調度模塊3從數據存儲模塊6中讀取斷電時的狀態數據，就能夠根據狀態數據判斷出強夯機在以正常流程執執行施工任務時，由于發生斷電事件造成的任務斷點位置。

本發明該實施例的控制系統可使強夯機在工作過程中一旦系統需要斷電進行維護，能夠在設備重啟后從停車時所處的狀態再次進入自動模式以繼續開始后續工作，由此可見即使設備發生停車事件，也能保證設備正常工作，可提高施工的自動化程度和施工效率。

在一種實現形式中，直接由指令調度模塊3根據狀態指標判斷強夯機的工作狀態。此種控制方式能夠簡化控制流程。

在另一種實現形式中，本發明的控制系統還可包括過程判斷模塊5，指令調度模塊3還用于在讀取了強夯機斷電時的狀態數據后，向過程判斷模塊5發送判斷強夯機斷電重啟后工作狀態的指令，構成控制流；過程判斷模塊5用于在接收到指令后根據指令調度模塊3發送的狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并將判斷結果返回指令調度模塊3。

在設有過程判斷模塊5控制系統中，強夯機的工作狀態可以都由過程判斷模塊5來實現，將狀態判斷與調度分為兩個獨立的模塊能夠增加控制過程的可靠性，還能為強夯機工作過程中的故障診斷提供基礎。

或者也可使判斷方法類似的工作階段都由過程判斷模塊5執行判斷任務，可實現過程判斷模塊5的通用化設計；而對于不同機型判斷方法差異較大的工作階段由指令調度模塊3執行判斷任務，可靈活地根據需求配置指令調度模塊3的功能。此種設計方式能夠提高控制系統的運行效率和可移植性，也能夠方便地予以調用。例如，對于判斷強夯機“是否需要行走”和“是否需要關節運動”所用到的判斷方法比較通用，可設計為獨立的判斷模塊，由過程判斷模塊5執行判斷任務，而判斷“是否需要作業”對于不同的機型或任務來說作業方法存在較大差異，可由指令調度模塊3執行判斷。

上述實施例中提到的強夯機在工作過程中的狀態數據包括序號和狀態指標。其中，序號包括任務序號和單元序號，任務序號用于確定強夯機斷電時正在執行的施工任務，單元序號用于確定強夯機斷電時正在執行的作業單元；狀態指標包括強夯機位置指標和施工質量指標。

本發明的控制系統還包括施工任務列表2，用于保存施工任務數據，在設備執行施工任務之前，可以將施工任務事先導入施工任務列表2中，斷電后，施工任務列表2中所存的數據可丟失。指令調度模塊3能夠在強夯機斷電重啟后，從數據存儲模塊6中讀取強夯機斷電時的序號，以便過程判斷模塊5和/或指令調度模塊3根據序號在施工任務列表2中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態。

進一步地，本發明的控制系統還包括運動規劃模塊1，指令調度模塊3還能夠向運動規劃模塊1發送規劃命令的控制流，運動規劃模塊1用于接收指令調度模塊3發送的規劃命令，并在接收到指令調度模塊3發送的規劃命令后，根據指令調度模塊3發送的規劃所需的狀態數據，規劃強夯機的行走軌跡、關節運動路徑或起升路徑，并將規劃結果返回給指令調度模塊3。

具體地，運動規劃模塊1在接收到行走規劃命令后，規劃行走軌跡；在接收到關節運動規劃命令后，規劃關節運動路徑；在接收到起升運動規劃命令后，規劃起升路徑。

進一步地，本發明的控制系統還包括指令執行模塊4，指令調度模塊3還能夠向指令執行模塊4發送施工指令作為控制流，指令執行模塊4用于接收指令調度模塊3發送的施工指令并控制強夯機完成相應動作，同時將強夯機工作過程中的狀態指標反饋給指令調度模塊3。指令調度模塊3再將強夯機工作過程中的狀態指標發送到數據存儲模塊6中進行存儲。

在圖1所示的控制系統中，指令調度模塊3能夠將施工任務列表2中的施工任務數據轉化為施工指令，并將施工指令發送給指令執行模塊4，同時完成對施工流程的調度。

運動規劃模塊1能夠在接收到指令調度模塊3發送的規劃命令以及斷電時的序號之后，根據施工任務列表2中與斷電時序號對應的施工任務數據規劃相應的路徑或軌跡。例如：在設備行走階段，運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的軌跡標識，結合設備位置指標規劃行走軌跡；在設備關節運動階段，運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的作業單元，規劃關節運動路徑；在設備作業階段，運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的作業單元，規劃起升運動路徑。

過程判斷模塊5能夠在接收到指令調度模塊3發送的判斷設備斷電重啟后工作狀態的指令以及斷電時的序號之后，根據施工任務列表2中與斷電時序號對應的施工任務數據判斷強夯機的動作執行狀態。動作執行狀態包含設備是否需要行走與設備關節是否需要運動。

在設備行走階段，過程判斷模塊5依據施工任務列表2中斷電時序號對應的軌跡標識判斷設備是否需要行走；在設備關節運動階段，過程判斷模塊5讀取施工任務列表2中的作業單元，以根據施工任務列表2中斷電時序號對應的作業單元判斷強夯機的關節是否需要運動。而在設備作業階段，由過程判斷模塊5依據施工任務列表2中存儲的施工質量指標判斷是否需要繼續作業。當然，在設備作業階段，也可由指令調度模塊3依據施工任務列表2中存儲的施工質量指標判斷是否需要繼續作業，因為施工質量指標是由指令執行模塊4直接發送給指令調度模塊3的，而且對是否需要繼續作業的判斷方式不同于是否行走和關節運動的判斷，因而可以順便由指令調度模塊3判斷是否繼續作業，以簡化控制流程。

這里給出過程判斷模塊5依據作業單元判斷設備關節是否需要運動的具體方法。強夯機安裝有定位傳感器與相關的關節角度傳感器，在工作過程中，可以實時獲知設備的位姿信息與關節姿態信息。按照前面對作業單元的定義，其中包含有作業點的坐標信息。在車體位姿、關節姿態與末端執行器位置三者之間，只要知道了車體位姿與末端執行器的目標位置(作業單元中已給定)，就能計算出關節的目標姿態。通過將計算得到的關節目標姿態與傳感器實時測量的關節姿態進行比較，便可以判斷出關節是否需要運動。

如果判斷出設備需要行走、關節運動或作業，則由指令調度模塊3向運動規劃模塊1發送相應的規劃命令以及斷電時序號數據，運動規劃模塊1從施工任務列表中讀取與斷電時序號對應的施工任務數據規劃相應的路徑或軌跡，并將規劃結果返回指令調度模塊3。接著，指令調度模塊3向指令執行模塊4發出施工指令，并由指令執行模塊4控制設備完成相應動作，同時將所測設備狀態與指標數據反饋給指令調度模塊3。在施工過程中，由指令調度模塊3將設備狀態與指標數據保存到數據存儲模塊6中。在施工指令執行完畢后，指令調度模塊3向過程判斷模塊5發送動作執行狀態更新命令。

綜合來講，對于圖1所示的控制系統，在設備施工時，按照動作執行順序來講指令調度模塊3具有以下四個功能：首先，將施工任務列表2中的施工任務數據轉化為施工指令，并將其發送給指令執行模塊4；其次，設備運動前，向運動規劃模塊1發送相應的規劃命令；再次，序號或狀態指標更新時，將其存入數據存儲模塊6；最后，施工指令執行完畢后，向過程判斷模塊5發送動作執行狀態更新命令。

本發明各實施例的自動調度系統，同時具備自動調度施工流程與施工中斷后再次進入自動模式以自動施工的功能。一方面，該自動調度系統能夠實現對無人操縱強夯機的自動控制，用戶將施工任務數據導入設備后，在不做任何干預的情況下，自動調度系統可依據施工任務數據完成對施工流程的調度，使設備可自行完成施工，從而將用戶從繁重且危險的施工勞動中解放出來。另一方面，一旦系統需要維護并重啟，用戶只需重新將未完成的施工任務數據導入設備的施工任務列表2中，設備重啟后可從停車時所處狀態開始繼續工作，可提高施工效率。強夯機在正常狀態下的自動調度功能是實現斷電重啟后自動施工的前提條件。

其次，本發明還提供了一種強夯機，包括上述實施例所述的強夯機自動控制系統。此種強夯機可在無人操縱的模式下實現自動作業，從而將用戶從繁重且危險的施工勞動中解放出來，而且還能在設備斷電重啟后從停車時所處狀態開始繼續工作，可提高施工效率。

最后，本發明還提供了一種強夯機自動控制方法(后續簡稱“控制方法”)，可基于上述各實施例所述的強夯機自動控制系統，在一個實施例中，如圖3所示的流程示意圖，該控制方法包括：

步驟101、數據存儲模塊6接收指令調度模塊3發送的強夯機在工作過程中的狀態數據并進行存儲；

步驟102、指令調度模塊3在強夯機斷電重啟后從數據存儲模塊6中讀取斷電時的狀態數據，以便根據狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并由指令調度模塊3調度控制系統中的各個模塊執行斷電重啟后的剩余未完成任務。

其中，步驟101的執行貫穿于設備的整個工作過程中，但是對于設備斷電時刻對應的狀態數據來講，步驟101在步驟102之前執行。

對于控制系統中包括過程判斷模塊5的實施例，如圖4所示的流程示意圖，在步驟102中，根據狀態數據判斷強夯機工作狀態的步驟具體包括：

步驟103、指令調度模塊3向過程判斷模塊5發送判斷強夯機斷電重啟后工作狀態的指令；

步驟103’、過程判斷模塊5根據指令調度模塊3發送的狀態數據判斷強夯機的工作狀態，并將判斷結果返回給指令調度模塊3以執行剩余未完成任務。

步驟103和步驟103’在設備斷電重啟后順序執行。可替代地，步驟103和103’也可替換為直接由指令調度模塊3根據狀態指標判斷強夯機的工作狀態。

進一步地，在步驟103’中過程判斷模塊5將工作狀態返回給指令調度模塊3之后，仍參考如圖4所示的流程示意圖，該控制方法還可包括如下步驟：

步驟104、指令調度模塊3在接收到過程判斷模塊5返回的工作狀態判斷結果后，如果需要運動則向運動規劃模塊1發送運動規劃命令；

步驟105、運動規劃模塊1接收指令調度模塊3發送的運動規劃命令；

步驟106、運動規劃模塊1規劃強夯機的行走軌跡、關節運動路徑或起升路徑，并將規劃結果返回給指令調度模塊3。

在步驟106中由運動規劃模塊1規劃運動軌跡或路徑之后，仍參考圖4，本發明的控制方法還包括：

步驟107、指令執行模塊4接收指令調度模塊3發送的施工指令，并控制強夯機完成相應動作，同時將強夯機的狀態指標反饋給指令調度模塊3。其中，步驟104～107順序執行。

具體地，強夯機在工作過程中的狀態指標包括序號和指標，序號包括任務序號和單元序號，任務序號用于確定強夯機斷電時正在執行的施工任務，單元序號用于確定強夯機斷電時正在執行的作業單元；指標包括強夯機位置指標和施工質量指標。這些狀態指標都以數據的形式存儲或收發。

在此基礎上，步驟102中指令調度模塊3在強夯機斷電重啟后從數據存儲模塊6中讀取斷電時的狀態數據，以便根據狀態數據判斷強夯機的工作狀態的步驟具體包括：

步驟102’、指令調度模塊3在強夯機斷電重啟后從數據存儲模塊6中讀取斷電時的序號，以便根據序號在施工任務列表2中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態。

對于采用過程判斷模塊5對強夯機的工作狀態進行判斷的控制系統，步驟102’中根據序號在施工任務列表2中定位強夯機斷電時正在執行的任務，從而判斷強夯機斷電重啟后的工作狀態的步驟具體包括：

當強夯機處于行走階段時，過程判斷模塊5判斷強夯機是否需要繼續行走，如果是則由指令調度模塊3調度執行行走動作，否則指令調度模塊3向過程判斷模塊5發出動作執行狀態更新命令；

當強夯機處于關節運動階段時，過程判斷模塊5判斷強夯機是否需要繼續關節運動，如果是則由指令調度模塊3調度執行關節運動，否則指令調度模塊3向過程判斷模塊5發出動作執行狀態更新命令；

當強夯機處于作業階段時，指令調度模塊3判斷強夯機是否需要繼續作業，如果是則執行作業動作。

準備階段：

在強夯機斷電重啟后，需要先進入準備階段。在根據狀態數據判斷強夯機工作狀態的步驟之前，還包括如下步驟：

將強夯機斷電時正在執行的任務數據重新導入施工任務列表2中。

在該步驟之前，還可依次執行如下操作：啟動設備，硬件初始化；開啟施工任務列表2；依次完成對指令執行模塊4、運動規劃模塊1、數據存儲模塊6、過程判斷模塊5和指令調度模塊3的初始化；指令調度模塊3從數據存儲模塊6中讀取序號與狀態指標數據。

假設停車事件發生在準備階段，設備重啟時，用戶只需要將設備停車時所正在執行的施工任務數據再次導入施工任務列表2，便可繼續判斷設備斷電時所處的工作狀態，并控制設備開始工作。

行走階段：

參考圖5所示的流程示意圖，當強夯機處于行走階段時，過程判斷模塊5判斷強夯機是否需要繼續行走的步驟具體包括：

步驟201、過程判斷模塊5接收指令調度模塊3發送的判斷強夯機是否需要行走的指令和強夯機斷電時的序號數據；

步驟202、過程判斷模塊5根據接收的序號讀取施工任務列表2中的施工任務；

步驟203、過程判斷模塊5根據施工任務中的軌跡標識判斷強夯機是否需要行走。

在步驟203之后，還包括如下步驟：

步驟203’、指令調度模塊3從過程判斷模塊5中讀取是否需要行走的結果，如果需要行走則執行步驟204，否則執行步驟205；

步驟204、由指令調度模塊3調度繼續執行行走動作；

步驟205、指令調度模塊3向過程判斷模塊5發出動作執行狀態更新命令，使過程判斷模塊5更新動作執行狀態，以便過程判斷模塊5對更新后的動作執行狀態進行判斷。

在步驟205后可跳轉到后續圖6的步驟301中，步驟203’和204在圖5中未示出。

在過程判斷模塊5中存在一個布爾標志位來標識是否需要行走這一狀態，可以設true代表需要行走，false代表不需要行走。在步驟203中過程判斷模塊5判斷出強夯機是否需要行走之后，就要根據判斷結果更新對應布爾標志位的值(更新前可能是true或false)。然后指令調度模塊3讀取該標志位的值，如果為true，便控制設備執行行走動作，如果為false，便向過程判斷模塊5發送判斷是否需要執行關節運動的指令，是否需要執行關節運動為更新后的動作執行狀態，而且是否需要執行關節運動同樣有對應的布爾標志位來標識。

其中，步驟204由指令調度模塊3調度繼續執行行走動作繼續執行行走動作的步驟具體包括：

步驟206、指令調度模塊3將運動規劃命令和斷電時的序號發送給運動規劃模塊1；

步驟207、運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的軌跡標識，并結合強夯機的位置指標規劃行走軌跡，并將規劃結果發送給指令調度模塊3；

步驟208、指令執行模塊4接收指令調度模塊3發送的施工指令，控制強夯機行走，并將強夯機行走過程中的位置指標和行走是否結束的狀態指標傳遞給指令調度模塊3，以通過指令調度模塊3將其保存在數據存儲模塊6中。

在行走動作結束后，指令執行模塊4將所測設備狀態(行走結束標志)反饋給指令調度模塊3；指令執行模塊4將設備位置指標置0并反饋給指令調度模塊3，指令調度模塊3收到后將其保存到數據存儲模塊6中。

假設停車事件發生在行走階段，設備斷電重啟時，控制系統中的過程判斷模塊5需要對是否需要行走進行判斷，若需要行走，控制系統則控制設備完成行走；否則，便跳過本階段。

關節運動階段：

參考圖6所示的流程示意圖，當強夯機處于關節運動階段時，過程判斷模塊5判斷強夯機是否需要繼續關節運動的步驟具體包括：

步驟301、過程判斷模塊5接收指令調度模塊3發送的判斷強夯機關節是否需要運動的指令和強夯機斷電時的序號；

步驟302、過程判斷模塊5根據接收的序號讀取施工任務列表2中的作業單元；

步驟303、過程判斷模塊5根據作業單元判斷強夯機的關節是否需要運動。

在步驟303之后，還包括如下步驟：

步驟303’、指令調度模塊3從過程判斷模塊5中讀取是否需要行走的結果，如果需要執行關節運動則執行步驟304，否則執行步驟305；

步驟304、由指令調度模塊3調度繼續執行關節運動；

步驟305、指令調度模塊3向過程判斷模塊5發出動作執行狀態更新命令，以使過程判斷模塊5對更新后的動作執行狀態進行判斷。

在步驟305后可跳轉到后續圖7的步驟401中，步驟303’和304在圖5中未示出。

在過程判斷模塊5中存在一個布爾標志位來標識是否需要關節運動這一狀態，可以設true代表設備關節需要運動，false代表設備關節不需要運動。在步驟303中過程判斷模塊5判斷出強夯機是否需要執行關節運動之后，就要根據判斷結果更新對應布爾標志位的值(更新前可能是true或false)。然后指令調度模塊3讀取該標志位的值，如果為true，便控制設備執行關節運動，如果為false，便向過程判斷模塊5發送判斷是否需要執行作業步驟的指令。

其中，如果過程判斷模塊5判斷出強夯機需要關節運動，則步驟304由指令調度模塊3調度繼續執行關節運動的步驟具體包括：

步驟306、指令調度模塊3將運動規劃命令和斷電時的序號發送給運動規劃模塊1；

步驟307、運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的作業單元，并根據作業單元規劃關節運動路徑，并將規劃結果發送給指令調度模塊3；

步驟308、指令執行模塊4接收指令調度模塊3發送的施工指令，控制強夯機關節運動，并將關節是否運動到位的狀態指標傳遞給指令調度模塊3，并通過指令調度模塊3將其保存在數據存儲模塊6中。

假設停車事件發生在關節運動階段，設備斷電重啟時，在確定設備不需要行走后，控制系統中的過程判斷模塊5需要對設備關節是否需要運動進行判斷，若需要運動，系統則控制設備關節完成運動；否則，便跳過本階段。

作業階段：

參考圖7所示的流程示意圖，當強夯機處于作業階段時，指令調度模塊3判斷強夯機是否需要繼續作業的步驟具體包括：

步驟401、指令調度模塊3根據強夯機斷電時的序號讀取施工任務列表2中的作業單元；

步驟402、指令執行模塊4將所測施工質量指標反饋給指令調度模塊3，以使得指令調度模塊3將施工質量指標保存在數據存儲模塊6中；

步驟403、指令調度模塊3根據強夯機斷電時的施工質量指標判斷是否需要繼續作業，如果是則執行步驟404，否則本作業階段結束；

步驟404、繼續作業。

在步驟401～404中，由指令調度模塊3判斷強夯機是否需要繼續作業。當然，指令調度模塊3也可將施工質量指標發送給過程判斷模塊，以便由過程判斷模塊判斷強夯機是否需要繼續作業。

在指令調度模塊3判斷出強夯機需要繼續作業之后，步驟404具體包括：

步驟404a、指令調度模塊3將起升運動規劃命令與強夯機斷電時的序號發給運動規劃模塊1；

步驟404b、運動規劃模塊1讀取施工任務列表2中的作業單元，規劃起升路徑，并將規劃結果發送給指令調度模塊3；

步驟404c、指令執行模塊4接收指令調度模塊3發送的施工指令，控制強夯機卷揚運動，并將起升運動狀態和起升運動是否結束的狀態指標傳遞給指令調度模塊3。

步驟404d、指令調度模塊3在收到起升運動結束的狀態指標后，將快放指令發送給指令執行模塊4，指令執行模塊4控制強夯機卷揚執行快放運動，并將快放運動是否結束的狀態指標傳遞給指令調度模塊3；

指令執行模塊3在收到快放運動結束的狀態指標后，轉到步驟402執行，將所測施工質量指標反饋給指令調度模塊3，并由指令調度模塊3保存到數據存儲模塊6中。

假設停車事件發生在作業階段，設備斷電重啟時，在確定設備不需要行走且設備關節不需要運動后，控制系統的過程判斷模塊5需要對是否需要繼續作業進行判斷，若需要繼續作業，控制系統則控制設備完成起升并執行新的作業過程；否則，便跳過本階段。

任務更新階段：

如圖2所示，強夯機的工作過程還涉及到任務更新階段，相應地，本發明的控制方法還包括任務更新步驟，參考圖8所示的流程示意圖，任務更新步驟具體包括：

步驟501、指令調度模塊3判斷施工任務列表2中的所有施工任務是否都執行完畢，如果是則在執行步驟502后結束當前工作流程，否則執行步驟503；

步驟502、將任務序號和單元序號置零并存入數據存儲模塊6中；

步驟503、指令調度模塊3判斷當前施工任務是否執行完畢，如果是則執行步驟504，否則執行步驟505；

步驟504、更新任務序號和單元序號并存入數據存儲模塊6中，進入下一個施工任務的行走階段，此處施工任務的行走階段是指施工任務中與行走階段對應的軌跡標識；

步驟505、只更新單元序號并存入數據存儲模塊6中，進入當前施工任務的關節運動階段，此處施工任務的關節運動階段是指施工任務中與關節運動階段對應的作業單元。

在步驟501中如果判斷出施工任務列表2中的所有施工任務都已執行完畢，本發明的控制方法還可包括如下步驟：

步驟506、指令調度模塊3向指令執行模塊4發出施工質量指標更新命令；

步驟507、指令執行模塊4將施工質量指標置零并將所測的施工質量指標反饋給指令調度模塊3；

步驟508、指令調度模塊3將置零后的施工質量指標存儲到數據存儲模塊6中。

其中，步驟506～508與步驟502的執行先后順序不作限制，在圖中未示出。步驟506～508是當前施工任務執行完畢后將施工質量指標歸零的過程，能夠在進入新的施工任務執行到作業階段時，使指令執行模塊4得到正確的施工質量指標。

假設停車事件發生在此任務更新階段，設備斷電重啟時，控制系統同樣需要對是否需要行走，關節是否需要運動以及是否需要繼續作業三者進行判斷，并依據判斷結果控制設備繼續工作。

總之，不論停車事件是否發生，以上流程均可保證設備的正常工作，且在停車事件發生時，設備重啟后，以上流程可保證設備能從停車時所處狀態開始繼續工作。

以上對本發明所提供的一種強夯機自動控制系統、方法及強夯機進行了詳細介紹。本文中應用了具體的實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。