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原文传递一种全自动作业地下采矿铲运机

专利名称：	一种全自动作业地下采矿铲运机
摘要：	本发明公开了一种全自动作业地下采矿铲运机，包括铲运机主体和设置在铲运机主体内的车载自动驾驶系统，所述车载自动驾驶系统包括：传感模块，设置于铲运机主体的各个部位上；计算模块，内集成了通信、感知、定位、决策和控制算法，耦接于传感模块，接收传感模块输出的感应数据，并根据其内的控制算法输出控制期望信号；执行器，耦接于计算模块，还耦接于铲运机本体，接收计算模块输出的控制期望信号。本发明的全自动作业地下采矿铲运机，通过传感模块、计算模块和执行器的设置，便可有效的实现检测铲运机本体的外部环境和车辆状态，并且有效的实现控制铲运机本体的运作了。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南大学
发明人：	胡满江;秦晓辉;史维清;谢国涛;王晓伟;秦兆博;边有钢;徐彪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910691250.7
公开号：	CN110409550A
代理机构：	广州容大专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘新年
分类号：	E02F9/26(2006.01);E;E02;E02F;E02F9
申请人地址：	410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号湖南大学
主权项：	1.一种全自动作业地下采矿铲运机，包括铲运机主体和设置在铲运机主体内的车载自动驾驶系统，其特征在于：所述车载自动驾驶系统包括：传感模块，设置于铲运机主体的各个部位上，以感知铲运机主体外部环境后输出感应数据；计算模块，内集成了通信、感知、定位、决策和控制算法，耦接于传感模块，接收传感模块输出的感应数据，并根据其内的控制算法输出控制期望信号；执行器，耦接于计算模块，还耦接于铲运机本体，接收计算模块输出的控制期望信号，将控制期望转化为底层控制信号，并执行该底层控制信号改变铲运机本体的运行状态。 2.根据权利要求1所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述传感模块包括：摄像头（1），设置于铲运机本体的驾驶舱的车顶上，耦接于计算模块，用于拍摄铲运机作业过程中的视频输出视频数据，识别矿堆和铲斗中矿物量，实时拍摄现场视频信息，将视频数据、矿物量数据和现场视频传输至计算模块；激光雷达（2），设置于铲运机本体车头和后侧车体上，耦接于计算模块，用于识别和跟踪障碍物，检测环境信息，同时识别矿堆和铲斗中的矿物量，将障碍物信息、环境信息和矿物量数据传输至计算模块；毫米波雷达（3），组合设置在激光雷达（2）旁，耦接于计算模块，用于障碍物检测和跟踪，并将障碍物信息传输至计算模块；惯性测量单元（4），设置于铲运机本体的驾驶舱的车顶上，耦接于计算模块，用于提供加速度信息，并与激光雷达（2）的点云数据融合后传输至计算模块；通信设备（5），设置于铲运机本体的驾驶舱的车顶上，耦接于计算模块，用于构建计算模块与外部调度控制中心双向传输通道。 3.根据权利要求2所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述计算模块包括：感知域，耦接于摄像头（1）、激光雷达（2）、毫米波雷达（3）和惯性测量单元（4），以接收摄像头（1）、激光雷达（2）、毫米波雷达（3）和惯性测量单元（4）输出的数据和信息，并进行分析计算后输出结果；决策域，耦接于感知域，以接收感知域输出的结果，并根据结果产生行为决策，规划局部路径和运动，同时进行系统状态监控，并在产生故障时，输出故障决策；控制域，耦接于决策域，还耦接于铲运机本体，以接收决策域输出的运动规划，输出纵横向协调控制指令至铲运机本体底层线控系统，同时输出铲斗控制指令和车身状态控制指令；安全域，耦接于感知域、决策域和控制域，以记录感知域、决策域和控制域内的数据，同时进行故障诊断。 4.根据权利要求1或2或3所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述执行器包括：横向控制执行器，耦接于铲运机本体，用于控制铲运机本体的前轮转角；纵向控制执行器，耦接于铲运机本体，用于控制铲运机本体的纵向加速度；铲斗控制执行器，耦接于铲运机本体，用于控制铲运机铲斗的举升和下降动作；车身状态执行器，耦接于铲运机本体，用于控制铲运机的指示性部件。 5.根据权利要求3所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述感知域包括：信息路由节点，耦接于通信设备（5），用于接收外部手持设备通信报文、调度控制中心通信报文、系统请求信息、车辆状态信息、障碍物信息、摄像头信息和故障诊断信息，解析手持设备通信报文和控制中心通信报文以及系统请求信息中的指令内容，同时融合系统请求信息、车辆状态信息、障碍物信息、摄像头信息和故障诊断信息形成监控数据，将监控数据周期性的发送至外部调度控制中心；毫米波雷达数据预处理节点，耦接于毫米波雷达（3），用于对毫米波雷达数据进行数据解析以及坐标转换；毫米波雷达目标识别节点，耦接于毫米波雷达（3），用于基于毫米波雷达预处理数据进行目标识别；激光雷达数据预处理节点，耦接于激光雷达（2），用于对激光点云数据进行数据解析以及坐标转换；激光雷达目标识别节点，耦接于激光雷达（2），用于基于激光点云数据的目标识别；目标融合节点，耦接于毫米波雷达（3），用于执行前景元素融合估计； IMU数据解析节点，耦接于惯性测量单元（4），用于解析IMU数据；车辆数据解析节点，耦接于铲运机本体，用于解析车辆数据，发送控制指令到车辆底层，并向故障诊断节点发送诊断信息；车辆状态解算节点，耦接于铲运机本体，用于解算车辆状态；摄像头数据预处理节点，耦接于摄像头（1），用于接收摄像头（1）数据，对摄像头数据进行解析，并向安全域发送心跳包，包含故障信息。 6.根据权利要求3所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述决策域包括：全局路径规划节点，耦接于感知域和安全域，还耦接于通信设备（5），用于收取外部调度控制中心输出的信息和指令，以输出局部路径规划信息，同时进行系统状态监控；局部路径规划节点，耦接于全局路径规划结构，用于接收局部路径规划信息，输出运动规划。 7.根据权利要求3所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述控制域包括：车辆控制节点，耦接于执行器，用于横向控制、纵向控制、铲斗控制和车身状态控制，输出车辆的油门、液压制动器主缸压力、转向角度及转速、转向灯信号。 8.根据权利要求3所述的全自动作业地下采矿铲运机，其特征在于：所述安全域包括：故障诊断节点，耦接于感知域、决策域和控制域，以接收故障信息，并诊断是否出现故障；数据记录节点，耦接于感知域、决策域和控制域，不断接收感知域、决策域和控制域的消息，并进行数据存储，写入本地文件。
所属类别：	发明专利