一种无人碾压机群自主作业系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人碾压机群自主作业系统，包括通信系统、第一级的指挥系统及位于每个碾压机上的第二级的无人碾压机智能系统；通信系统包括无线通信网络；无人碾压机智能系统间及其与远程指挥中心间通过通信系统通信；无人碾压机智能系统包括信息采集子系统和行车控制子系统；信息采集子系统包括传感器组件，其采集碾压机的作业状况、环境及位置信息并输入至指挥系统及行车控制子系统；指挥系统包括第一级控制器，其对输入信息进行处理并下达控制指令至行车控制子系统；行车控制子系统包括第二级控制器，其响应指挥系统的信号控制碾压机执行机构实施循迹碾压作业。本发明专利技术还公开了一种无人碾压机群自主作业方法。本发明专利技术提高了施工质量及进度。

【技术实现步骤摘要】
一种无人碾压机群自主作业系统及方法
本专利技术涉及一种无人碾压
，特别涉及一种无人碾压机群自主作业系统及方法。
技术介绍
目前，碾压是大坝施工过程中的重要一环，碾压质量影响着大坝的施工质量，直接关系到大坝的安全；碾压进度影响后序环节的施工，制约着大坝整体施工进度间接影响施工成本。如何提高碾压施工管理水平，更好地控制碾压作业的施工质量和施工进度一直以来都是科研工作者们关注的焦点。随着科学技术的发展，大坝碾压施工经历了多个发展阶段。1940年前，大坝的建设主要依赖于人工的肩挑背扛，属于人工化阶段。随着近代工业革命的发展，机械生产水平得到了长足的进步，机械化施工替代人工建设成为了大坝建设的必然趋势。然而该阶段的施工控制采用事中监理旁站、事后试坑法评价压实质量，存在着管理粗放、耗时耗力、有限的取样点难以全面反映仓面的压实质量且难以对仓面的压实质量进行及时补救等不足。机械化阶段存在的不足和信息化技术的蓬勃发展，推动着碾压施工从机械化向数字化方向进发。黄声亨等在水布垭工程中对面板堆石坝填筑碾压参数实时监控技术进行了有益的探索，实现了对部分碾压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人碾压机群自主作业系统，其特征在于，该系统为两级控制结构，其包括：通信系统、位于指挥中心的第一级的指挥系统以及位于每个碾压机上的第二级的无人碾压机智能系统；所述通信系统包括无线通信网络；所述无人碾压机智能系统之间，所述无人碾压机智能系统与所述指挥系统之间，均通过所述通信系统通信；所述无人碾压机智能系统包括信息采集子系统和行车控制子系统；所述信息采集子系统包括传感器组件，其用于检知并采集碾压机的作业状况、作业环境及位置的信息，并将采集的信息输入至所述指挥系统及所述行车控制子系统；所述指挥系统包括第一级控制器，其用于对输入的信息进行处理，并输出作业参数、行车轨迹及启停指令至所述行车控制子...

【技术特征摘要】
1.一种无人碾压机群自主作业系统，其特征在于，该系统为两级控制结构，其包括：通信系统、位于指挥中心的第一级的指挥系统以及位于每个碾压机上的第二级的无人碾压机智能系统；所述通信系统包括无线通信网络；所述无人碾压机智能系统之间，所述无人碾压机智能系统与所述指挥系统之间，均通过所述通信系统通信；所述无人碾压机智能系统包括信息采集子系统和行车控制子系统；所述信息采集子系统包括传感器组件，其用于检知并采集碾压机的作业状况、作业环境及位置的信息，并将采集的信息输入至所述指挥系统及所述行车控制子系统；所述指挥系统包括第一级控制器，其用于对输入的信息进行处理，并输出作业参数、行车轨迹及启停指令至所述行车控制子系统；所述行车控制子系统包括第二级控制器，其用于响应所述指挥系统发送的信号，控制碾压机的执行机构实施循迹碾压作业。


2.根据权利要求1所述的无人碾压机群自主作业系统，其特征在于，所述传感器组件包括超声波雷达、毫米波雷达、加速度传感器、角度传感器、视觉相机及带有差分定位功能的卫星定位传感器；所述超声波雷达用于测量本机与其他障碍物的距离；所述毫米波雷达用于测量本机相对其他碾压机的位置；所述加速度传感器用于测量本机的行进加速度；所述角度传感器用于测量本机行进方向；所述视觉相机用于采集本机的作业环境及作业质量的图像；所述卫星定位传感器用于检知本机的动态坐标位置。


3.根据权利要求2所述的无人碾压机群自主作业系统，其特征在于，所述传感器组件还包括倾角传感器，所述倾角传感器用于感知碾压机姿态。


4.根据权利要求1所述的无人碾压机群自主作业系统，其特征在于，所述通信系统包括互相通信的无线通信基站以及具有卫星定位功能的无线通信终端；每个所述无人碾压机智能系统与一个所述无线通信终端连接。


5.一种利用权利要求1至4任一所述的无人碾压机群自主作业系统的无人碾压机群自主作业方法，其特征在于，该方法为：在所述指挥系统内构建无人碾压机群作业面动态仿真优化框架并搭建作业面动态仿真优化数学模型；所述信息采集子系统，采用传感器组件检知并采集碾压机的作业状况、作业环境及位置的信息，并将采集的信息通过所述通信系统反馈至所述指挥系统及所述行车控制子系统；操作人员输入的人工指令及所述信息采集子系统反馈的信息，作为模型的输入；模型输出碾压机群作业规划，所述指挥系统将模型的输出转化为碾压机群作业参数、行车轨迹及启停指令，通过所述通信系统分别对应输出至各个所述行车控制子系统，所述行车控制子系统响应所述指挥系统发送的信号，控制碾压机的执行机构实施循迹碾压作业。


6.根据权利要求5所述的无人碾压机群自主作业方法，其特征在于，以单个作业仓面为单元，对应的行车控制子系统在作业过程中以轨迹追踪误差作为适应度值，并以适应度值作为优化目标，对作业参数进行优化；指挥系统取适应度最高的行车控制子系统的作业参数作为新的机群作业参数。


7.根据权利要求5所述的无人碾压机群自主作业方法，其特征在于，所述作业面动态仿真优化数学模型包括如下模块：定位误差修正模块、机群车速监控模块、机群轨迹追踪误差监控模块、机群碾压遍数监控模块及进度监控模块；其中：所述定位误差修正模块用于修正当碾压机机身倾斜时，传感器检知的碾压机的位置与其实际位置之间的偏差；机群车速监控模块用于监控每个碾压机的车速；所述机群轨迹追踪误差监...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟登华，崔博，佟大威，任炳昱，关涛，王佳俊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12