[發明專利]基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統

有效

• 申請號: 201810307572.2
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108590664B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 張杰;儲凱煜;張晨辰;查長禮
• 申請（專利權）人: 安徽宏昌機電裝備制造有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/10;E21D9/12;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統，包括駕駛室（3）、輸送機構（4）、行走移動單元，其特征在于：所述智能巷道采掘裝備系統還包括巷道采掘裝備臂作業控制單元、三目視覺識別系統、機器人控制系統（8）、無線數據傳輸系統、狀態參數監測系統、上位機控制系統、聲光報警系統和狀態信息顯示單元；

所述巷道采掘裝備臂作業控制單元包括機器人臂（2）和巷道采掘裝載工具（1）；所述機器人臂（2）為五軸結構；所述巷道采掘裝載工具（1）包括采掘工具、鉆機和空氣錘，用于對物料采掘和裝載；

所述機器人控制系統（8）包括微處理器和外圍接口電路；所述外圍接口電路包括電平轉換電路、CAN總線和USB接口電路；所述機器人控制系統（8）分別與駕駛室（3）、輸送機構（4）、行走移動單元、機器人臂作業控制單元、三目視覺識別系統、狀態參數監測系統、無線數據傳輸系統、聲光報警系統、狀態信息顯示單元連接，用于接收各部件單元采集的數據，并經微處理器分析處理后，再發出指令到各部件單元進行控制；

所述三目視覺識別系統包括ARM圖像處理系統、前置攝像機（6）和后置攝像機（7）；所述前置攝像機（6）有兩臺，安裝在智能巷道采掘裝備系統前部，所述后置攝像機（7）有一臺，安裝在輸送機構（4）后部的下端，所述前置攝像機（6）和后置攝像機（7）對現場圖像的實時拍攝，并分別通過USB接口與機器人控制系統（8）連接；所述ARM圖像處理系統通過兩臺前置兩臺攝像機（6）和后置攝像機（7）對現場圖像的實時拍攝，利用雙目立體成像技術對兩臺前置攝像機（6）拍攝的圖像進行立體建模，獲取目標物三維坐標值，通過CAN總線將三維坐標值數據傳送至機器人控制系統（8），機器人控制系統（8）通過無線數據傳輸系統將三維坐標值數據送至上位機控制系統；

所述無線數據傳輸系統包括上位機無線通信系統、井下無線通信系統、無線發射接收系統；用于多功能無人操作巷道采掘裝備與地面的實時數據通信，所述無線數據傳輸系統通過CAN 總線與機器人控制系統連接；

所述狀態參數監測系統包括角度傳感器、溫濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、瓦斯傳感器、障礙感知傳感器、有害氣體傳感器；用于對多功能無人操作巷道采掘裝載系統的運行狀態進行監測，所述角度傳感器、溫濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、瓦斯傳感器、障礙感知傳感器、有害氣體傳感器分別通過CAN總線與機器人控制系統（8）連接；所述角度傳感器主要實現采掘裝備移動距離的測定；所述電流傳感器、電壓傳感器、溫濕度傳感器主要用于采掘裝備的運行狀態進行監測；所述瓦斯傳感器和有害氣體傳感器用于對巷道內氣體含量進行監測；所述障礙感知傳感器用于對巷道內采掘裝備前方障礙物進行監測；

所述上位機控制系統包括數據服務器和管理計算機；所述上位機控制系統通過無線數據傳輸系統與機器人控制系統（8）連接，實時獲得井下現場數據，通過虛擬技術重建現場三維場景，控制采掘裝備的行走軌跡和機器人臂的運動軌跡，并將新的運動軌跡數據通過無線數據傳輸系統將數據傳送至機器人控制系統。

2.根據權利要求1所述的基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統，其特征在于：所述前置攝像機（6）中兩臺前置攝像機之間的距離為1.0-1.5m，且光軸平行放置，通過USB接口與ARM控制器連接，用于作業現場圖像的拍攝。

3.根據權利要求1所述的基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統，其特征在于：所述微處理器可采用高性能ARM微處理器或者STM32高性能單片機。

4.根據權利要求1所述的基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統，其特征在于：所述聲光報警系統包括聲音報警器和光電報警器，實現多功能無人操作巷道采掘裝備異常狀況的聲光報警。

5.根據權利要求1所述的基于三目視覺識別技術的多功能無人操作智能巷道采掘裝備系統，其特征在于：所述行走移動單元包括電機控制單元、伺服電機和行走機構（5）；所述電機控制單元通過CAN總線與機器人控制系統（8）連接，接收機器人控制系統（8）發送過來的行走軌跡數據，啟動伺服電機驅動行走機構（5），完成移動動作并到達指定的位置；所述的伺服電機與電機控制單元連接；所述行走機構與伺服電機連接，伺服電機控制行走機構按照指定的軌跡移動。