[發明專利]一種井下鏟運機的路徑規劃系統

在審

• 申請號: 202210050549.6
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114383599A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 程凱;李明;郝偉克
• 申請（專利權）人: 北京宸控科技有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;E02F9/20
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 朱芳

本發明公開了一種井下鏟運機的路徑規劃系統，所述系統包括：地圖導入模塊、路徑規劃模塊、定位點功能設置模塊、路徑功能設置模塊、路徑生成模塊；所述地圖導入模塊將CAD巷道地圖和電子地圖導入數據庫；所述路徑規劃模塊根據采場和溜井的位置劃定鏟運車的往復行駛路徑；所述定位點功能設置模塊針對行駛路徑中的定位點的功能進行定義，確定鏟運機的動作；所述路徑功能設置模塊將行駛路線中所有的定位點的功能進行整合，完成整條路徑的行駛方向和動作的定義；所述路徑生成模塊按照出礦路徑和倒礦路徑生成對應的路徑，鏟運機按照生成的路徑自動行進。本發明解決了現有鏟運機在井下難以自主移動鏟運礦石的問題。

技術領域

本發明涉及路徑規劃技術領域，具體涉及一種井下鏟運機的路徑規劃系統。

背景技術

隨著現有礦產資源逐步全面轉入地下開采，并向深部和難采礦體發展，開采規模逐漸增大，采礦條件愈來愈惡劣，對人的安全威脅也愈來愈大，遙控采礦技術應運而生。地下鏟運機是地下無軌采礦的關鍵設備，實現地下鏟運機在井下巷道內無人操縱、自主行駛，可使操作人員遠離井下惡劣、危險的工作環境，保護鏟運機司機人員安全、提高采礦作業效率并降低采礦成本。地下鏟運機自主行駛首先要解決自身在巷道內的自主行駛及避障運動控制問題及目標路徑規劃問題。

井下鏟運機運動軌跡為隧道式交叉類型，由于巷道狹窄，鏟運車一般只能前進正向和后退正向，配合的左右轉彎進行移動，難以實現原地掉頭。地下鏟運機自主行駛研究在國內剛剛起步，國外在此方面已有較多的研究。如澳大利亞彼得里德利對鏟運機運動軌跡和軌跡控制進行了研究，構建了自主鏟運機自主行駛控制模型，該自主行駛控制模型在小曲率路徑跟蹤時誤差較小，但在目標路徑曲率較大時，跟蹤誤差較大，不能滿足控制精度要求。美國豐約翰對輪式機器人路徑跟蹤問題進行了研究，但將目標路徑局限于直線段和圓弧段，讓輪式機器人跟蹤每一個直線段或圓弧段，給出跟蹤直線段或圓弧段的計算辦法，該方法不能對其他形狀曲線路徑進行跟蹤計算，同時該研究也未涉及鉸接車輛情況，故無法應用于地下鏟運機。北京礦治研究總院發明了一種基于車輛軌跡精確推算模型的地下鏟運機自主行駛控制方法，可較精確計算出鏟運機的跟蹤軌跡與目標路徑之間存在的偏差值，構成綜合偏差來控制鏟運機轉向并跟蹤目標路徑，該方法沒有考慮避障運動控制問題，另外，當跟蹤偏差較大時，控制系統的穩定性和控制精度會受到較大影響。所以，需要進一步研究解決地下鏟運機在較大偏差情況下，自主行駛控制器的穩定性問題，并提高自主行駛控制精度。

另外，在鏟運機鏟裝礦石出礦過程中，除了在巷道中心線位置鏟裝料堆中部的礦石外，還需要進行障礙物規避，避免誤碰巷道墻壁或其它物品。要規劃出每一條偏離巷道主目標路徑的路徑數據量較大，也比較麻煩；為了降低井下巷道開拓成本，井下巷道的形狀和尺寸一般允許有一定程度的不規則情況存在，這給井下巷道目標路徑規劃帶來困難。

發明內容

為此，本發明提供一種井下鏟運機的路徑規劃系統，以解決現有鏟運機在井下難以自主移動鏟運礦石的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明公開了一種井下鏟運機的路徑規劃系統，所述系統包括：地圖導入模塊、路徑規劃模塊、定位點功能設置模塊、路徑功能設置模塊、路徑生成模塊；

所述地圖導入模塊將CAD巷道地圖和電子地圖導入數據庫；

所述路徑規劃模塊根據采場和溜井的位置劃定鏟運車的往復行駛路徑；

所述定位點功能設置模塊針對行駛路徑中的定位點的功能進行定義，確定鏟運機的動作；

所述路徑功能設置模塊將行駛路線中所有的定位點的功能進行整合，完成整條路徑的行駛方向和動作的定義；

所述路徑生成模塊按照出礦路徑和倒礦路徑生成對應的路徑，鏟運機按照生成的路徑自動行進。