用于确定N+1维环境模型的方法和设备及采矿装置制造方法及图纸

提供了一种用于确定N＋1维环境模型的方法。根据该方法，使用至少一个传感器来确定N个维度上的环境信息。在另一步骤中，确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。然后，基于N个维度上的所确定环境信息和所述至少一个传感器的所确定位置和/或取向来确定N＋1维环境模型。此外，提供了一种设备和采矿装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】描述本专利技术涉及一种用于确定N＋1维环境模型的方法和设备。此外，本专利技术涉及一种采矿装置。在采矿中，许多操作遵循类似的程序，例如诸如挖掘或装载。必须重复地执行相同的动作序列。这给予了用于自主系统的应用的高潜力。然而，当前在采矿中使用的大多数机器（铲斗式挖掘机、卡车等）是手动操作的。自主系统要求诸如感知环境、处理数据、从内部知识推理和导出适用动作以及最后执行这些动作之类的任务。感知环境的任务一般地包括确定环境的二维或三维模型。通常，针对感知任务采用传感器，诸如光学、雷达或声学传感器。然而，一方面提供足够的信息且另一方面就成本而言可承受的适当传感器的选择常常是困难的。适当传感器的选择中的相关更多方面是其可操作性以及其安装复杂性。因此，本专利技术的目的是提供一种用于确定N＋1维环境模型的改进方法和设备。本专利技术的另一目的是提供一种改善的采矿装置。根据第一方面，提供了一种用于确定N＋1维环境模型的方法。其中，使用至少一个传感器来确定N个维度上的环境信息。此外，确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。在另一步骤中，基于N个维度上的所确定环境信息和所述至少一个传感器的所确定位置和/或取向来确定N＋1维环境模型。一个想法是使用简单且因此低成本的传感器来确定N个维度上的环境信息，并且然后通过确定所述至少一个传感器的位置和/或取向来添加另一维度。因此，本解决方案降低了自动化成本，因为降低了传感器成本。因此可更容易地获得自主系统，具有减少人力、增加安全性和更大的效率的益处。可根据要求重复使用至少一个传感器来确定N个维度上的环境信息、确定所述至少一个传感器的位置和/或取向、以及基于N个维度上的所确定环境信息和所述至少一个传感器的所确定位置和/或取向来确定N＋1维环境模型的步骤。此外，可根据要求改变这些步骤的序列。特别地，其不限于在权利要求中其被布置的顺序。并且，可在前进至下一步骤之前重复某些步骤。特别地，本方法可包括改变所述至少一个传感器的位置和/或取向。此步骤可在确定N个维度上的环境信息和所述至少一个传感器的位置和/或取向之后发生，并且可根据要求而被重复。例如，提供了单个传感器，其被配置成用于在两个（N＝2）维度上确定环境信息。通过确定所述单个传感器的位置和/或取向以及改变该单个传感器的位置和/或取向，可确定三（2+1）维环境模型。或者，例如，提供两个单独传感器，每个传感器被配置成用于在精确地一个维度（N＝2，因为使用两个传感器）上确定的环境信息。然后通过确定两个传感器的位置和/或取向以及改变其位置和/或取向来添加附加（第3）维度。根据另一示例，在一个维度（N＝1）上确定环境信息，并且环境模型是二维的。如本文所使用的“确定”包括中的至少一个参数的测量和/或数据和/或信息的处理。所述至少一个传感器的“位置”指代沿着三个空间轴（在本文中称为x、y和z）中的至少一个的所述至少一个传感器的位置。“取向”指代所述至少一个传感器围绕空间轴中的至少一个的取向。N是大于或等于1的整数（N≥1）。根据实施例，所述至少一个传感器被安装到机器零件，该机器零件沿着机器轴可移动或者绕着机器轴可旋转，并且其中，通过使所述至少一个传感器连同机器零件一起沿着或绕着机器轴移动来改变所述至少一个传感器的位置和/或取向。不要求附加致动器来确定环境信息，其具有与所述至少一个传感器同样地可以提供的相比的更多的自由度。通过避免附加致动器，降低了安放、安装和操作复杂性。该机器可以是采矿装置或任何其它运土装置。可例如分别地用螺钉或焊接来将所述至少一个传感器可释放地或固定地安装到机器零件。根据另一实施例，在垂直于所述至少一个传感器的测量方向或测量平面的方向上确定第N维度上的环境信息。“测量方向”指代一种仅在单个维度上确定环境信息的传感器。例如，发送出一束光（该光束被反射并从而确定距离）的激光传感器将是具有测量方向的传感器的一个示例。另一方面，“测量平面”指代在两个维度上测量环境信息的传感器。此类传感器的示例是一种激光扫描仪，其具有在单个平面中扫描环境的一束光。例如，测量方向垂直于机器轴取向。“垂直于”在本文中涵盖达到45°、优选地达到10°且进一步优选地达到3°的偏差。测量平面可垂直于机器轴取向，或者机器轴可位于测量平面中。根据另一实施例，基于由用于控制机器零件沿着或绕着机器轴的位置和/或取向的控制单元提供的数据来确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。“控制”在本文中涵盖机器零件沿着或绕着机器轴的闭环和开环控制。例如，控制单元可向沿着或绕着机器轴对机器零件进行致动的一个或多个致动器提供输出信号。这些输出信号可表示数据，基于该数据来确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。替换地，控制单元可包括用于感测机器零件沿着或绕着机器轴的位置和/或取向的一个或多个传感器。来自一个或多个传感器的信号可表示数据，基于该数据来确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。根据另一实施例，由控制系统提供的所述至少一个传感器的所确定位置和/或取向与所确定环境信息匹配。例如，由控制单元提供的数据的时间戳和由所述至少一个传感器提供的环境信息的时间戳可不同。在匹配过程中，例如通过内插来处理数据和/或环境信息，以便提供分配到相同时间戳的数据和环境信息。根据另一实施例，并行地或连续地确定N个维度上的环境信息和所述至少一个传感器的位置和/或取向。例如，首先，确定环境信息，并且其次，确定所述至少一个传感器的位置和/或取向。替换地，同时地确定环境信息和所述至少一个传感器的位置和/或取向，或者这些过程可重叠。根据另一实施例，所述至少一个传感器被配置成精确地在N个维度上确定环境信息。因此，改变所述至少一个传感器的位置和/或取向并确定所述至少一个传感器的位置和/或取向将另一维度添加到环境模型。根据另一实施例，机器零件被供电而沿着机器轴移动或绕着机器轴旋转以便修改环境。“供电”意指提供用于驱动机器零件的至少一个致动器。“修改环境”意指改变对象或物质的位置和/或取向。示例是运土、钻孔或移动其它对象，诸如设备或机器。根据另一实施例，以电动、液压或气动方式对机器零件进行供电。例如，电动或液压马达或者液压或气动活塞可驱动机器零件。根据另一实施例，采矿装置包括机器零件。就此而言，任何其它运土装置还可包括机器零件。根据另一实施例，机器零件是采矿挖掘机。特别地，该机器零件可以是外壳、吊杆（boom）或吊桶。除其它之外，需要将这些机器零件相对于环境（例如相对于人类、拖运卡车或其它材料）准确地定位和/或取向。根据另一实施例，所述至少一个传感器是用于在单个测量平面中扫描环境的激光扫描仪。还可采用其它传感器，诸如雷达传感器、光学传感器或声学传感器。根据另一实施例，提供了至少两个传感器，并且其中，所述至少两个传感器的测量平面交叉或者相互平行地布置。根据实施例，所述至少两个传感器的测量平面可在机器轴中交叉。在其中所述至少两个扫描仪的测量平面交叉的实施例中，由一个传感器提供的数据可被其它传感器提供的数据覆写。从而，可快速地更新环境模型。另一方面，在其中所述至少两个传感器的测量平面被相互平行地布置的示例性实施例中，一个传感器可看到并检测其它传感器不能看到并检测的环境的部分。因此，可获得更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定N+1维环境模型（900）的方法，包括：使用至少一个传感器（102、102'）来在N个维度（x、z）上确定环境信息（xn、zn），确定所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn），以及基于N个维度（x、z）上的环境信息（xn、zn）和所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）来确定N+1维环境模型（900）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 US 61/9336231.一种用于确定N+1维环境模型（900）的方法，包括：使用至少一个传感器（102、102'）来在N个维度（x、z）上确定环境信息（xn、zn），确定所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn），以及基于N个维度（x、z）上的环境信息（xn、zn）和所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）来确定N+1维环境模型（900）。2.如权利要求1中所述的方法，其中，所述至少一个传感器（102、102'）被安装到机器零件（204），该机器零件（204）沿着机器轴（206）可移动或绕着该机器轴（206）可旋转，并且其中，通过使所述至少一个传感器（102、102'）连同机器零件（204）沿着或围绕机器轴（206）移动来改变所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）。3.如权利要求2中所述的方法，其中，在垂直于所述至少一个传感器（102、102'）的测量方向或测量平面（x-z、x'-z'）的方向上确定第N维度（y）上的环境信息（yn）。4.如权利要求2或3中所述的方法，其中，基于由用于控制机器零件（204）沿着或绕着机器轴（206）的位置和/或取向（αn）的控制单元（208）提供的数据来确定所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）。5.如权利要求4中所述的方法，其中，由控制单元（208）提供的所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）与环境信息（xn、zn）匹配。6.如权利要求1至5的一项中所述的方法，其中，并行地或连续地确定在N个维度（x、z）上的环境信息（xn、zn）和所述至少一个传感器（102、102'）的位置和/或取向（αn）。7.如权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述至少一个传感器（102、102'）被配置成精确地在N个维度（x、z）上确定环境信息（xn、zn）。8.如权利要求2至7的一项中所述的方法，其中，所述机器零件（204）被供电成沿着机器轴（206）移动或绕着机器轴（206）旋转以便修改环境（200）。9.如权利要求8中所述的方法，其中，所述机器零件（204）被以电动、液压或气动方式供电。10.如权利要求2至9的一项中所述的方法，其中，采矿装置（500）包括机器零件（204）。11.如权利要求1至10的一项中所述的方法，其中，所述机器零件（204）是采矿挖掘机。12.如权利要求1至11的一项中所述的方法，其中，所述至少一个传感器（102、102'）是用于在单个测量平面（x-z、x'-z'）中扫描环境（200）的激光扫描仪。13.如权利要求1至12的一项中所述的方法，其中，提供了至少两个传感器（102、102'），其中，所述至少两个传感器（102、102'）的测量平面（x-z、x'-z'）交叉或者相互平...

【专利技术属性】
技术研发人员：R埃登伯格，JD耶格尔，DW罗伯森，T维希，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US