[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)人推耙機(jī)的自動(dòng)清艙系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210177476.7
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114560318A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹鑫燚;張彪;柯鷗洋;馮遠(yuǎn)靜;歐林林;沈炳華;馮宇;周利波;周琦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué);杭州登元科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B65G67/60
• 分類(lèi)號(hào): B65G67/60;B65G69/00
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 孫家豐

無(wú)人推耙機(jī)的自動(dòng)清艙系統(tǒng)，模式切換模塊通過(guò)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人推耙機(jī)中控系統(tǒng)的控制指令信息并通過(guò)有限狀態(tài)機(jī)自動(dòng)選擇將數(shù)據(jù)指令發(fā)送至運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊或是自動(dòng)生成目標(biāo)點(diǎn)模塊；在區(qū)域自動(dòng)模式指令下，自動(dòng)生成目標(biāo)點(diǎn)模塊根據(jù)物料區(qū)信息生成無(wú)人推耙機(jī)的目標(biāo)點(diǎn)集合，在單目標(biāo)點(diǎn)模式指令下，將模式切換模塊從中控系統(tǒng)獲取的目標(biāo)點(diǎn)放入目標(biāo)點(diǎn)集合；運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊獲取目標(biāo)點(diǎn)集合同時(shí)從目標(biāo)點(diǎn)集合逐個(gè)取出目標(biāo)點(diǎn)以生成無(wú)人推耙機(jī)到達(dá)當(dāng)次目標(biāo)點(diǎn)路徑，并通過(guò)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)策略后將控制指令發(fā)送到無(wú)人推耙機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)；安全保障模塊通過(guò)實(shí)時(shí)獲取感知定位系統(tǒng)的船艙距離和IMU信息，同時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且在危險(xiǎn)情況下執(zhí)行脫險(xiǎn)策略后生成安全控制指令。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人推耙機(jī)自動(dòng)清艙作業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)界對(duì)作業(yè)安全、生產(chǎn)效率、提高車(chē)輛利用率的需求和意識(shí)不斷提高，再加上勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題，車(chē)輛自動(dòng)化的重要性正在迅速提升。推耙機(jī)是船舶散貨進(jìn)行清艙作業(yè)，提高船舶周轉(zhuǎn)率所必需的設(shè)備(金丹,季有昌,金山.推耙機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J].工程機(jī)械,2013,44(11):9-12.)，由于工作環(huán)境單調(diào)且作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，工作人員易產(chǎn)生疲倦，且船艙內(nèi)環(huán)境危險(xiǎn)，比如抓斗卸船機(jī)在反復(fù)從船艙中抓取物料時(shí)，工作人員由于分心有可能產(chǎn)生事故。

由于貨船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，船艙開(kāi)口處比整個(gè)船艙面積小，所以抓斗卸船機(jī)從船艙開(kāi)口處從船艙清運(yùn)船艙物料時(shí)，首先面臨的問(wèn)題就是只能將中間開(kāi)口區(qū)域的煤抓出，船艙內(nèi)未暴露于開(kāi)口區(qū)的物料單純用抓斗卸船機(jī)很難將其抓出。當(dāng)前通用做法是用人工駕駛推耙機(jī)，將遺留在船艙開(kāi)口區(qū)外的物料耙到開(kāi)口區(qū)域內(nèi)，再用抓斗卸船機(jī)將物料抓出。

手動(dòng)遠(yuǎn)程操控推耙機(jī)雖然讓操作員擺脫了危險(xiǎn)的環(huán)境，但是仍需要不斷的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)視頻，進(jìn)行手動(dòng)遠(yuǎn)程操控(李玉善,鄒廣德.遙控推耙機(jī)作業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004(03):53-56.)。這種操作方式與在船艙中人工駕駛的操作相同，在長(zhǎng)時(shí)間操作中仍會(huì)枯燥疲倦，且要求現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?zé)o監(jiān)控死角以保證推耙機(jī)不碰到船艙壁。

無(wú)人推耙機(jī)清艙所涉及的主要要求包括對(duì)物料區(qū)域清理必須具有覆蓋性，即要求遍歷整個(gè)物料區(qū)域，且將物料耙取到船艙開(kāi)口區(qū)，并且要求無(wú)人推耙機(jī)能夠像人工監(jiān)管一樣，保證推耙機(jī)的安全操作，另外保證工作的效率，以盡短時(shí)間完成物料清艙工作。當(dāng)前對(duì)于用無(wú)人推耙機(jī)對(duì)船艙進(jìn)行自動(dòng)清理仍無(wú)很好的應(yīng)用范例，因此，提出一種面向無(wú)人推耙機(jī)的自動(dòng)清艙系統(tǒng)是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種無(wú)人推耙機(jī)自動(dòng)清艙系統(tǒng)，以解決無(wú)人推耙機(jī)在清艙工作中的自主性，進(jìn)一步有效的減輕人工的工作量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)區(qū)域耙取物料以及實(shí)時(shí)自主檢測(cè)危險(xiǎn)行為以保障自主工作的安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種無(wú)人推耙機(jī)的自動(dòng)清艙系統(tǒng)，其特征在于：模式切換模塊通過(guò)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人推耙機(jī)中控系統(tǒng)的控制指令信息并通過(guò)有限狀態(tài)機(jī)自動(dòng)選擇將數(shù)據(jù)指令發(fā)送至運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊或是自動(dòng)生成目標(biāo)點(diǎn)模塊。在區(qū)域自動(dòng)模式指令下，自動(dòng)生成目標(biāo)點(diǎn)模塊根據(jù)物料區(qū)信息生成無(wú)人推耙機(jī)的目標(biāo)點(diǎn)集合，在單目標(biāo)點(diǎn)模式指令下，將模式切換模塊從中控系統(tǒng)獲取的目標(biāo)點(diǎn)放入目標(biāo)點(diǎn)集合。運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊獲取目標(biāo)點(diǎn)集合同時(shí)從目標(biāo)點(diǎn)集合逐個(gè)取出目標(biāo)點(diǎn)以生成無(wú)人推耙機(jī)到達(dá)當(dāng)次目標(biāo)點(diǎn)路徑，并通過(guò)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)策略后將控制指令發(fā)送到無(wú)人推耙機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)。安全保障模塊通過(guò)實(shí)時(shí)獲取感知定位系統(tǒng)的船艙距離和IMU信息，同時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保證無(wú)人推耙機(jī)的安全，且在危險(xiǎn)情況下執(zhí)行脫險(xiǎn)策略后生成安全控制指令或危險(xiǎn)反饋發(fā)送至運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊或中控系統(tǒng)以讓無(wú)人推耙機(jī)回到安全狀態(tài)，各模塊的具體構(gòu)成是：