一种360制造技术

本发明专利技术公开了一种360

【技术实现步骤摘要】
一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种矿用自卸车，具体涉及一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法。

技术介绍

[0002]‌
煤炭工业是我国支柱性产业之一，长期以来为中国经济发展提供前进动力，2019年煤炭产量仍居世界首位。随着高新技术的研发和在煤矿开采中应用，煤矿开采的效率和安全性也在不断提高。在露天矿开采方面，非公路矿用自卸车（矿车）一直是矿石运输的主力，其具有结构复杂、技术含量高、价格高昂等特点。传统的有人驾驶自卸车，在车身结构上需要预留驾驶舱，并进行必要的安全防护，提高车辆整体的造价；驾驶员的操作受驾驶员身体及精神状态影响，容易造成操作失误引发事故；且驾驶员培训及雇佣成本昂贵，即使实行倒班制度仍会存在矿用自卸车闲置的情况，未能充分发挥自卸车的工作潜力。
[0003]目前无人驾驶技术在公路车辆的应用已经趋于成熟，也已开始应用在露天矿自卸车上，实现自卸车无人自动作业，可有效实现矿石运输减员增效保安全。现有的无人驾驶露天矿自卸车集中于对传统矿用自卸车进行改造，包括添加传感器、进行线控改造等，不改变车体的基本构造，但其稳定性和可靠性有待磋商，属于一种过渡手段。例如：（1）专利201811408803.5提出一种矿用卡车障碍物探测系统及探测方法，仅在车头和车尾布置传感器，未考虑车体两侧的突然出现落石等意外情况；（2）专利202010045047.5提出一种露天矿山无人运输系统的矿用卡车卸载方法及系统，只能实现单一方向装载，且对卸载后货箱是否残留矿石未进行监测，难以实现无人运行；（3）专利201711343813.0提出一种无人驾驶矿用宽体车，仅对矿车进行简单的改造，未能对自卸车进行整体设计规划，可靠性稳定性不足；（4）专利201711343813.0提出自动驾驶矿用自卸卡车环境感知系统及矿用自卸卡车，也是对传统车辆进行改造，传感器的布局未考虑到侧面的情况，存在风险；（5）专利202010862620.1提出一种无人驾驶矿用电传动自卸车，涉及到整个生产调度管理系统，对自卸车的无人化改造未有独到之处，未对矿车进行结构化设计。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法，对自卸车结构进行优化，实现自动控制，降低人员运营成本，提高运输效率和安全性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，包括货箱、感知定位系统、360
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自适应转动平台、控制箱、车架和动力系统；360
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自适应转动平台包括回转平台、升举装置、液压马达及减速器、回转轴承内圈和回转轴承外圈，回转平台内置重量传感器，回转平台底面与回转轴承内圈连接，回转轴承外圈与回转轴承内圈配合并与车架连接，液压马达及减速器固定在车架上，液压马达及减速器输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮与回转轴承内圈啮合，货箱的一端与回转平台的一
端直接铰接，货箱的另一端与回转平台的另一端通过升举装置铰接；360
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自适应转动平台设置在车架上方，控制箱和动力系统设置在车架下方，货箱设置在360
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自适应转动平台上；感知定位系统包括激光雷达、卫星定位装置、双目相机、毫米波雷达和惯性测量单元；在车架前侧面的左右两侧分别各设置一个激光雷达和卫星定位装置，双目相机设置在车架前侧面纵向中线位置上，车架前后左右四个侧面分别设有毫米波雷达，惯性测量单元设置在自卸车重心的位置，车架前后两个侧面纵向中线位置上分别设置一个摄像机；控制箱中包括电子地图、中央处理单元、路径规划系统、车辆数据及命令收发单元和电控系统；电子地图与中央处理单元CAN线连接，中央处理单元分别与路径规划系统和车辆数据及命令收发单元CAN线连接，定位感知系统通过CAN线与中央处理单元连接，车辆数据及命令收发单元与路径规划单元CAN线连接，电控系统与车辆数据及命令收发单元CAN线连接；动力系统分为电驱动子系统和辅助子系统，电驱动子系统包括主发电机、整流器/逆变器、电动机、动力电池、轮边减速器和车轮，辅助子系统包括液压制动机构、转向装置、制动电阻和冷却机构；柴油机输出端与主发电机机械连接，主发电机机输出端分别与动力电池和整流器/逆变器电气连接，动力电池分别与冷却机构和整流器/逆变器电气连接，制动电阻与整流器/逆变器电气连接，整流器/逆变器与前后轴的转向装置和电动机电气连接，每一个电动机分别通过一个轮边减速器与车轮机械连接，每一个车轮分别与一个液压制动机构机械连接，柴油机分别与36O
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自适应转动平台和液压制动机构液压连接，柴油机、主发电机、电动机、36O
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自适应转动平台、液压制动机构、转向装置通过CAN线与电控系统连接。
[0006]进一步的，所述转平台下表面设有安全块，安全块置于车架凹槽内，回转平台回正时可以起到防止车厢脱落的作用。
[0007]进一步的，所述车架前后两个侧面分别设有两个毫米波雷达，车架左右两个侧面分别设有三个毫米波雷达，以提高感知定位精确效果。
[0008]进一步的，所述卫星定位装置包括GPS、BDS、GLONASS和GALILEO卫星信号接收模块，可实现多个卫星定位系统联合定位。
[0009]一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车控制方法：步骤一：矿车行驶至装载区，感知定位系统收集周围环境数据确定挖机位置；矿车定位：卫星定位装置接收卫星及地面基站发送的信号，送到中央处理单元，中央处理单元将卫星定位装置传来的信息与惯性测量单元传来的数据进行综合处理确定矿车所处的精确位置，激光雷达与双目相机探测矿车前面与侧面的地形，根据前面获得的定位数据在电子地图中找到大概位置并进行精准地图匹配修正，从而获得矿车的高精度定位信息；环境感知：激光雷达探测车头前面与两侧面的地形信息，获得300m范围内地形精确信息，双目相机探测车头前方20m范围内的深度信息，毫米波雷达探测距离为250m，获得矿车周围的地形与障碍物的粗略信息，激光雷达、双目相机、毫米波雷达将信息数据传递到中央处理单元，中央处理单元将数据分析处理建立局部地图，并对地图内的信息结合电子地图进行道路、障碍物、车辆的分类；
感知挖机位置：中央处理单元通过控制箱中的无线通讯模块发出信号联系挖机确定其在电子地图中位置及装货地点，然后在感知定位系统所建的局部地图中匹配挖机的感知数据，进而在感知定位系统所建局部地图中确定装货地点的准确位置；步骤二：根据感知定位系统收集的道路、障碍物、车辆等信息，在中央处理单元预设行驶安全距离：行驶前方安全距离为D1，左右两侧安全距离为D2，车头部的激光雷达、双目相机、毫米波雷达探测的实际安全距离为d1，车身左右两侧的毫米波雷达探测的实际安全距离为d2，路径规划系统根据在电子地图中确定的装货地点规划躲避路径，路径规划信息发送到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于，包括货箱（1）、感知定位系统（2）、360
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自适应转动平台（3）、控制箱（4）、车架（5）和动力系统（6）；360
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自适应转动平台（3）包括回转平台（307）、升举装置（301）、液压马达及减速器（303）、回转轴承内圈（302）和回转轴承外圈（305），回转平台（307）底面与回转轴承内圈（302）连接，回转轴承外圈（305）与回转轴承内圈（302）配合并与车架（5）连接，液压马达及减速器（303）固定在车架（5）上，液压马达及减速器（303）输出轴与主动齿轮（304）连接，主动齿轮（304）与回转轴承内圈（302）啮合，货箱（1）的一端与回转平台（307）的一端直接铰接，货箱（1）的另一端与回转平台（307）的另一端通过升举装置（301）铰接；360
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自适应转动平台（3）设置在车架（5）上方，控制箱（4）和动力系统（6）设置在车架（5）下方，货箱（1）设置在360
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自适应转动平台（3）上；感知定位系统（2）包括激光雷达（201）、卫星定位装置（202）、双目相机（203）、毫米波雷达（204）和惯性测量单元（205）；在车架（5）前侧面的左右两侧分别各设置一个激光雷达（201）和卫星定位装置（202），双目相机（203）设置在车架（5）前侧面纵向中线位置上，车架（5）前后左右四个侧面分别设有毫米波雷达（204），惯性测量单元（205）设置在自卸车重心的位置，车架（5）前侧面纵向中线位置上设置一个摄像机（206）；控制箱（4）中包括电子地图、中央处理单元、路径规划系统、车辆数据及命令收发单元和电控系统；电子地图与中央处理单元CAN线连接，中央处理单元分别与路径规划系统和车辆数据及命令收发单元CAN线连接，定位感知系统（2）通过CAN线与中央处理单元连接，车辆数据及命令收发单元与路径规划单元CAN线连接，电控系统与车辆数据及命令收发单元CAN线连接；动力系统（6）分为电驱动子系统和辅助子系统，电驱动子系统包括主发电机、整流器/逆变器、电动机、动力电池、轮边减速器和车轮，辅助子系统包括液压制动机构、转向装置、制动电阻和冷却机构；柴油机输出端与主发电机机械连接，主发电机机输出端分别与动力电池和整流器/逆变器电气连接，动力电池分别与冷却机构和整流器/逆变器电气连接，制动电阻与整流器/逆变器电气连接，整流器/逆变器与前后轴的转向装置和电动机电气连接，每一个电动机分别通过一个轮边减速器与车轮机械连接，每一个车轮分别与一个液压制动机构机械连接，柴油机分别与36O
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自适应转动平台（3）和液压制动机构液压连接，柴油机、主发电机、电动机、36O
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自适应转动平台（3）、液压制动机构、转向装置通过CAN线与电控系统连接。2.根据权利要求1所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于：所述回转平台（307）下表面设有安全块（306）。3.根据权利要求1所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于：所述车架（5）前后两个侧面分别设有两个毫米波雷达（204），车架（5）左右两个侧面分别设有三个毫米波雷达（204）。4.根据权利要求1所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于：所述卫星定位装置（202）包括GPS、BDS、GLONASS和GALILEO卫星信号接收模块。5.根据权利要求1所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于：所述车架（5）后侧面纵向中线位置上也设置一个摄像机（206）。6.根据权利要求1所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，其特征在于：所
述回转平台（307）内置重量传感器。7.根据权利要求1
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6任一所述的一种360
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自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车控制方法，其特征在于，步骤一：矿车行驶至装载区，感知定位系统（2）收集周围环境数据确定挖机位置；矿车定位：卫星定位装置（202）接收卫星及地面基站发送的信号，送到中央处理单元，中央处理单元将卫星定位装置（202）传来的信息与惯性测量单元（205）传来的数据进行综合处理确定矿车所处的精确位置，激光雷达（201）与双目...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍久圣，邹学耀，葛世荣，阴妍，王茂森，胡格格，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：