[發(fā)明專利]一種適用于磷礦開采巷道的無人駕駛運輸車系統(tǒng)及運行方法

在審

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• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114954525A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 杜軒;鐘燕波;李寶萬
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/095;B60W40/02;B60W40/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.一種適用于磷礦開采巷道的無人駕駛運輸車系統(tǒng)，其特征在于，包括：

執(zhí)行系統(tǒng)（103），所述執(zhí)行系統(tǒng)（103）用于搭載整個運輸車系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)（103）包括無人運輸車；

感知系統(tǒng)（101），所述感知系統(tǒng)（101）依靠傳感器為執(zhí)行系統(tǒng)（103）的無人運輸車提供環(huán)境信息，輔助無人運輸車完成導航和定位；

控制系統(tǒng)（102），所述控制系統(tǒng)（102）包含決策模塊（107）和規(guī)劃模塊（108）兩個模塊，使用來自感知系統(tǒng)（101）的環(huán)境信息，獲得無人運輸車的控制信號；

所述執(zhí)行系統(tǒng)（103）接收控制系統(tǒng)（102）下發(fā)的控制信號，向無人運輸車發(fā)送方向、速度、加速度、航向角和行駛軌跡類執(zhí)行信息，使無人運輸車能夠避讓局部的障礙物，并跟蹤全局路徑，進而在磷礦開采巷道完成無人駕駛任務。

2.根據(jù)權利要求1所述一種適用于磷礦開采巷道的無人駕駛運輸車系統(tǒng)，其特征在于：所述感知系統(tǒng)（101）包括搭載在無人運輸車上的LED照明源，所述LED照明源對磷礦開采巷道進行有限范圍的照明，然后，通過搭載在無人運輸車上的深度相機（104）借助LED光源，拍攝磷礦開采巷道的環(huán)境圖片，從環(huán)境圖片中獲得深度信息，再對環(huán)境圖片進行形態(tài)學、聚類和二值化操作，計算環(huán)境圖片的質(zhì)心，以質(zhì)心引導無人運輸車向正確方向前進；同時，通過搭載在無人運輸車上的3D激光雷達（105）對磷礦開采巷道進行掃描，得到巷道點云，對點云進行濾波、感興趣區(qū)域分割處理后提取路面點云，再使用Alpha Shapes算法提取路面點云的航道邊界，以航道邊界約束無人運輸車在巷道中間行駛；無人運輸車在巷道中行駛時，采用激光慣導定位；以松耦合的方式進行數(shù)據(jù)的收集和處理，3D激光雷達（105）進行狀態(tài)估計，IMU（106）數(shù)據(jù)作為觀測值，再用卡爾曼濾波器融合數(shù)據(jù)，完成定位無人運輸車位置的任務。

3.根據(jù)權利要求1所述一種適用于磷礦開采巷道的無人駕駛運輸車系統(tǒng)，其特征在于：所述決策模塊（107）根據(jù)環(huán)境信息，確定無人運輸車行駛速度和方式，在決策限定的范圍內(nèi)，規(guī)劃模塊（108）結合車輛運動學模型、巷道中的障礙物信息、行駛任務以及交通規(guī)則求解得到平滑連續(xù)的局部行車軌跡，并將速度和軌跡信息下發(fā)至執(zhí)行系統(tǒng)（103）。

4.權利要求1-3任意一項所述適用于磷礦開采巷道的無人駕駛運輸車系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)磷礦開采巷道地圖，規(guī)劃無人運輸車導航的全局路徑；

步驟2：通過無人運輸車搭載的LED照明源，提供有限范圍的光照；

步驟3：深度相機（104）拍攝磷礦開采巷道環(huán)境的環(huán)境圖片，對環(huán)境圖片進行相應處理；

步驟4：環(huán)境圖片的信息經(jīng)過進一步處理，進而獲得開放區(qū)域質(zhì)心，引導無人運輸車向正確方向前進；

步驟5：無人運輸車搭載的3D激光雷達（105）進行環(huán)境掃描，獲得環(huán)境點云數(shù)據(jù)；

步驟6：點云數(shù)據(jù)處理，獲取地面點云；

步驟7：地面點云處理，通過Alpha Shapes算法獲取巷道邊界；

步驟8：無人運輸車的實時定位；

步驟9：傳感器實時檢測障礙物；

步驟10：局部路徑規(guī)劃，躲避障礙物；

步驟11：無人運輸車完成自主導航任務，行駛到指定工作面；

步驟12：無人運輸車與扒渣機配合，裝運礦渣。