[發(fā)明專利]無駕駛室礦用自卸車自動作業(yè)系統(tǒng)及全流程作業(yè)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211532392.7
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN116088497A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 張尊君;鄔海杰;朱泳怡;吳軒;蔡凡
• 申請（專利權）人: 北京踏歌智行科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 高永

本發(fā)明屬于礦區(qū)無人作業(yè)領域，公開了一種無駕駛室礦用自卸車自動作業(yè)系統(tǒng)及全流程作業(yè)方法，自動作業(yè)系統(tǒng)包括決策層、規(guī)劃層以及控制層；在此基礎上，公開了礦用自卸車全流程作業(yè)方法；其考慮行駛狀態(tài)避障的同時覆蓋裝卸載區(qū)與道路行駛區(qū)作業(yè)全場景，相較傳統(tǒng)礦用運輸車輛無人駕駛方案，滿足無駕駛室車輛特殊運行機制，更為高效安全，提升無駕駛室礦用自卸車無人化運輸效率。

技術領域

本發(fā)明屬于礦區(qū)無人作業(yè)領域，具體涉及一種無駕駛室礦用自卸車自動作業(yè)系統(tǒng)以及全流程作業(yè)方法。

背景技術

隨著國家智慧礦山建設逐步推進，礦區(qū)無人駕駛已成為智慧礦山建設的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)有上一代無人化運輸主要依靠線控礦卡與寬體車，其算法依然基于有人化的思維，運載量、裝卸載區(qū)運載效率依然無法得到明顯提升。目前國外的小松、卡特彼勒等公司已初步完成了無駕駛室礦用自卸車研制工作，并小部分試用，國內北重集團相關車型同樣在研制中。無論從經濟效益還是運輸成本角度考慮，未來依托無駕駛室運輸車輛實現(xiàn)礦山無人化運輸都將成為主流。

目前針對無駕駛室礦用自卸車無人化運輸已有相關研究成果。如無駕駛室車輛底盤結構設計、底層驅動控制算法設計等，同時也存在針對路徑跟蹤控制進行相關的算法設計，對于無駕駛室車輛現(xiàn)有研究已可滿足無人駕駛基本的路徑跟蹤控制需求。此外礦區(qū)無人化運輸近年來也有相關研究成果，如無人駕駛礦大駕駛模式切換、擋位控制、自動駕駛算法設計等，現(xiàn)有研究已實現(xiàn)傳統(tǒng)礦車無人化運輸作業(yè)流程。

但是目前的礦用車無人化作業(yè)系統(tǒng)依然存在一定不足之處，如：1.針對傳統(tǒng)礦用運輸車輛無人駕駛技術的研究未充分考慮無駕駛室礦用自卸車運動特性與行駛策略，直接應用在后者效率不會有明顯提升；2.現(xiàn)有無駕駛運輸車輛底盤驅動策略、自動駕駛控制策略等均是在底盤設計或運動控制角度考慮，缺乏上層針對性的的作業(yè)決策規(guī)劃等，無法滿足礦區(qū)全流程作業(yè)需要。因此需要開發(fā)一種專門針對無駕駛室礦用自卸車全流程作業(yè)系統(tǒng)。

發(fā)明內容

針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種無駕駛室礦用自卸車自動作業(yè)系統(tǒng)以及全流程作業(yè)方法。

本發(fā)明采用的技術方案具體如下：

本發(fā)明提供一種無駕駛室礦用自卸車自動作業(yè)系統(tǒng)，包括：決策層，根據(jù)所感知信息判斷目前車輛所處的主狀態(tài)，并實時判斷是否需要避障；

規(guī)劃層，根據(jù)所述主狀態(tài)，進行對應的行駛路徑規(guī)劃；

控制層，根據(jù)決策層所決策的狀態(tài)與規(guī)劃層所規(guī)劃路徑判斷正向行駛控制或逆向行駛控制，并輸出對應的控制量。

進一步，所述決策層通過位置信息判斷行駛區(qū)域，得到所處的主狀態(tài)，并結合環(huán)境信息判斷是否避障；

所述主狀態(tài)指車輛在行駛經過不同的位置區(qū)域時，每個位置區(qū)域分別對應的車輛不同的行駛狀態(tài)；所述主狀態(tài)包括裝載區(qū)、道路行駛區(qū)以及卸載區(qū)；

當車輛位于道路行駛區(qū)，遇到障礙物時，先判斷邊界信息，與邊界距離小于安全閾值則避障停車；若大于安全閾值則進行障礙物信息判斷，如判斷為靜態(tài)障礙物或低速障礙物，則判斷可行駛區(qū)域是否滿規(guī)劃條件，滿足則進行避障規(guī)劃，否則避障停車；如判斷為動態(tài)障礙物，則保持與目標障礙物之間的安全距離行駛，直至檢測不到障礙物，按正常速度行駛；

當車輛位于裝載區(qū)或卸載區(qū)時，檢測到障礙物或車輛與裝、卸載區(qū)邊界小于一定閾值均按照避障停車處理。

進一步，所述道路行駛區(qū)的子狀態(tài)包括空載正向行駛與滿載逆向行駛；

裝載區(qū)的子狀態(tài)包括正向駛入、停靠等待、正向裝載、裝載作業(yè)以及逆向駛出，主狀態(tài)從道路行駛區(qū)跳轉到裝載區(qū)后，子狀態(tài)為正向駛入，到達預停靠位后跳轉為停靠等待，完成自預停靠位至裝載點的路徑規(guī)劃后跳轉為正向裝載，到達裝載點后跳轉為裝載作業(yè)，裝載完成后跳轉為逆向駛出，離開裝載區(qū)后主狀態(tài)跳轉為道路行駛區(qū)，子狀態(tài)變?yōu)闈M載逆向行駛；