一种地下铲运机制造技术

本发明专利技术提供一种地下铲运机，包括铲运机主体，还包括：环境信息采集模块，包括激光扫描器，用于扫描地下铲运机周围的环境信息；自主行驶控制模块，用于根据采集的环境信息构建地下巷道栅格地图，获取地下铲运车的位置信息，根据目标区域进行路径规划并生成行驶控制信息，控制地下铲运车向作业目标区域移动；中央控制模块，包括传输单元，用于和地面控制中心进行数据传输，将采集的环境信息和栅格地图信息发送至地面控制中心，并接收目标区域信息。本发明专利技术铲运机将获取的信息实时传输至地面控制中心，与地面控制中心保持实时数据传输，更有助于控制中心对井下铲运机的工作状况的了解。

【技术实现步骤摘要】
一种地下铲运机
本专利技术涉及矿冶
，特别是一种地下铲运机。
技术介绍
随着地下矿开采深度增加，采矿条件越来越恶劣，对人的安全威胁也越来越大，遥控采矿、自动化矿山开采技术应运而生。铲运机是地下无轨采矿的关键设备，实现铲运机在井下巷道内无人操纵、自主行驶，可使操作工人远离井下恶劣、危险的工作环境，保护铲运机司机人员安全、提高采矿作业效率并降低采矿成本。现有技术中，对地下铲运机的定位和路径规划一般采用记录铲运机的行驶轨迹来获得，但是由于地下巷道的地面并不平滑，四周的侧壁也存在着凹凸不平的状态，容易造成铲运机被卡住使得轮子空转等问题而导致获取的行驶轨迹不准确的问题，造成记录的轨迹和实际行驶轨迹存在轨迹偏差，影响铲运机的定位准确性，从而使得铲运机的自主行驶性能降低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种地下铲运机。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：一种地下铲运机，包括铲运机主体，还包括：环境信息采集模块，包括激光扫描器，用于扫描地下铲运机周围的环境信息；自主行驶控制模块，用于根据采集的环境信息构建地下巷道栅格地图，获取地下铲运车的位置信息，根据目标区域进行路径规划并生成行驶控制信息，控制地下铲运车向作业目标区域移动；中央控制模块，包括传输单元，用于和地面控制中心进行数据传输，将采集的环境信息和栅格地图信息发送至地面控制中心，并接收目标区域信息。本专利技术的有益效果为：采用激光扫描器获取铲运机周围的环境信息，并根据其建立井下巷道的栅格地图，实现井下巷道信息的全局描述，有助于管理人员更清楚地了解井下巷道的分布情况；根据栅格地图指定铲运机作业的目标区域，铲运机能够进行智能化路径规划，规划最优路径，并控制铲运机自主移动；铲运机将获取的信息实时传输至地面控制中心，与地面控制中心保持实时数据传输，更有助于控制中心对井下铲运机的工作状况的了解。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1为本专利技术的框架结构图；图2为本专利技术另一个实施例的框架结构图；图3为本专利技术自主行驶控制模块的框架结构图。附图标记：环境信息采集模块1、自主行驶控制模块2、中央控制模块3、图像采集模块4、激光扫描器11、地图构建单元21、定位单元22、路径规划单元23、避障规划单元24、行驶控制单元25、激光扫描器31、CCD摄像头41具体实施方式结合以下应用场景对本专利技术作进一步描述。参见图1、图2，一种地下铲运机，包括铲运机主体，还包括：环境信息采集模块1，包括激光扫描器11，用于扫描地下铲运机周围的环境信息；自主行驶控制模块2，用于根据采集的环境信息构建地下巷道栅格地图，获取地下铲运车的位置信息，根据目标区域进行路径规划并生成行驶控制信息，控制地下铲运车向作业目标区域移动；中央控制模块3，包括传输单元31，用于和地面控制中心进行数据传输，将采集的环境信息和栅格地图信息发送至地面控制中心，并接收目标区域信息。本专利技术上述实施例，采用激光扫描器获取铲运机周围的环境信息，并根据其建立井下巷道的栅格地图，实现井下巷道信息的全局描述，有助于管理人员更清楚地了解井下巷道的分布情况；根据栅格地图指定铲运机作业的目标区域，铲运机能够进行智能化路径规划，规划最优路径，并控制铲运机自主移动；铲运机将获取的信息实时传输至地面控制中心，与地面控制中心保持实时数据传输，更有助于控制中心对井下铲运机的工作状况的了解。优选地，还包括图像采集模块4，包括安装在铲运机前方的CCD摄像头41，用于获取铲运机前方图像并通过所述传输单元31实时传送至地面控制中心。本优选实施例，在铲运机前方装设摄像头，采集铲运机工作环境的图像，并实时发送会地面控制中心，能够有效地供地面控制中心实时获取井下工作区域的状况，实用性强。优选地，参见图3，所述自主行驶控制模块2包括：地图构建单元21，用于根据所述激光扫描器11获取的环境信息构建栅格地图；定位单元22，用于获取铲运机在所述栅格地图中的定位信息；路径规划单元23，用于以所述目标区域为目的地规划出主目标路径，并生成全局移动信息发送至所述行驶控制单元25；避障规划单元24，用于根据铲运机周围的环境信息规划出局部避障目标路径，并生成局部移动信息发送至所述行驶控制单元25；行驶控制单元25，用于根据所述全局移动信息和局部移动信息控制铲运机移动。本优选实施例，首先根据激光扫描器获取的观景信息构建井下巷道的栅格地图，并且确定铲运机自身的定位信息，然后根据所要到达的目标区域进行智能全局路径规划，并且当监测到有障碍的时候生成局部路径规划，并且根据所述的路径规划生成移动信息控制铲运机移动，能够时铲运机流畅地在井下巷道中移动，适应性强，可靠性高。优选地，所述定位单元22，用于获取铲运机在所述栅格地图中的定位信息，具体包括：初始化阶段：设定临时粒子集表示为其中粒子表示铲运机的定位信息，Mk表示地图特征，表示粒子权重，C表示临时粒子集中粒子的总个数；定位阶段：采用粒子群优化算法预测铲运机的速度和铲运机的位置向量，其中：计算铲运机速度采用的函数为：式中，和分别表示在k+1和k时刻第c代种群粒子的速度，表示铲运机在k时刻的定位信息，λ表示惯性权重，表示第c代种群粒子曾经历过的最优位置，表示第c代粒子群曾经历过的最优位置，Eg和Eh为分布在[0,1]之间的随机数，ag和ah表示设定的加速因子；计算铲运机定位信息预测采用的函数为：式中，和分别表示铲运机在k+1和k时刻的定位信息，表示在k+1时刻第c代种群粒子的速度；如果粒子极值位置劣于粒子群平均极值位置，则对该粒子进行概率为Ym的变异运算；获取对铲运机预测位置的优化程度，采用的自定义适应度函数为：其中δ表示铲运机预测位置的优化程度，表示铲运机的测量噪声协方差矩阵，fk′表示k时刻铲运机对路标观测值的预测，fk表示铲运机k时刻铲运机对路标的观测值，aδ表示设定的加速因子，a表示种群进化代数；如果铲运机预测位置的优化程度δ小于设定的阈值，则获取新的路标观测值fk以及更新地图特征Mk中的路标特征；更新粒子权重其中采用的函数为：重复上述步骤，直到遍历临时粒子集Φ中的所有粒子；归一化定位阶段：进行粒子权重归一化，并重新采样：从临时粒子集中根据权重的大小按比例抽取例子并将粒子添加到新的粒子集中，并从新的粒子集中获取铲运机的定位信息本优选实施例，首先在井下巷道中放置路标，并且采用粒子群优化算法，结合构建的栅格地图信息和路标信息，能够准确地获取铲运机的定位信息，提高了定位的准确性，为后续铲运机进行全局路径规划提供了保证。优选地，所述路径规划单元23，用于以所述目标区域为目的地规划出主目标路径，具体包括：获取所述栅格地图，初始化路径规划算法中的原始参数，包括：栅格地图规模G，蚂蚁种群数量U，迭代次数D，信息素初始量x0，信息素权值β，启发式信息权值γ，路径安全信息权值η，信息素挥发系数τ；初始化蚂蚁信息，根据从所述定位单元22获取的巡逻装置位姿信息设置蚂蚁的起点位置，根据巡检目的地信息设定蚂蚁的终点位置，初始化蚂蚁禁忌表，路径表，路径长度：禁忌表中存放的数据代表所有栅格的禁忌状况，用来记录栅格当前状态；路径表中存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下铲运机，包括铲运机主体，其特征在于，还包括：环境信息采集模块，包括激光扫描器，用于扫描地下铲运机周围的环境信息；自主行驶控制模块，用于根据采集的环境信息构建地下巷道栅格地图，获取地下铲运车的位置信息，根据目标区域进行路径规划并生成行驶控制信息，控制地下铲运车向作业目标区域移动；中央控制模块，包括传输单元，用于和地面控制中心进行数据传输，将采集的环境信息和栅格地图信息发送至地面控制中心，并接收目标区域信息。

【技术特征摘要】
1.一种地下铲运机，包括铲运机主体，其特征在于，还包括：环境信息采集模块，包括激光扫描器，用于扫描地下铲运机周围的环境信息；自主行驶控制模块，用于根据采集的环境信息构建地下巷道栅格地图，获取地下铲运车的位置信息，根据目标区域进行路径规划并生成行驶控制信息，控制地下铲运车向作业目标区域移动；中央控制模块，包括传输单元，用于和地面控制中心进行数据传输，将采集的环境信息和栅格地图信息发送至地面控制中心，并接收目标区域信息。2.根据权利要求1所述的一种地下铲运机，其特征在于，还包括图像采集模块，包括安装在铲运机前方的CCD摄像头，用于获取铲运机前方图像并通过所述传输单元实时传送至地面控制中心。3.根据权利要求1所述的一种地下铲运机，其特征在于，所述自主行驶控制模块包括：地图构建单元，用于根据所述激光扫描器获取的环境信息构建栅格地图；定位单元，用于获取铲运机在所述栅格地图中的定位信息；路径规划单元，用于以所述目标区域为目的地规划出主目标路径，并生成全局移动信息发送至所述行驶控制单元；避障规划单元，用于根据铲运机周围的环境信息规划出局部避障目标路径，并生成局部移动信息发送至所述行驶控制单元；行驶控制单元，用于根据所述全局移动信息和局部移动信息控制铲运机移动。4.根据权利要求3所述的一种地下铲运机，其特征在于，所述定位单元，用于获取铲运机在所述栅格地图中的定位信息，具体包括：初始化阶段：设定临时粒子集表示为其中粒子表示铲运机的定位信息，Mk表示地图特征，表示粒子权重，C表示临时粒子集中粒子的总个数；定位阶段：采用粒子群优化算法预测铲运机的速度和铲运机的位置向量，其中：计算铲运机速度采用的函数为：

【专利技术属性】
技术研发人员：黄信文，
申请(专利权)人：深圳市晟达机械设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44