一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统技术方案

本发明专利技术为一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统，该辅助驾驶系统对有人驾驶的压路机进行改装，在压路机上安装车载GPS、毫米波雷达、振动传感器、温度传感器，温度传感器、车载GPS、振动传感器的输出端均与车载数据箱相连；车载数据箱与辅助控制器相连；驾驶室的方向盘通过第一过渡部件连接转向液压机械臂，驾驶室的挡位处通过第二过渡部件连接挡位液压机械臂；机箱内装载车载数据箱、辅助控制器，辅助控制器同时与控制电门、转向液压机械臂、挡位液压机械臂、前后两个毫米波雷达电连接；所述控制电门并联在有人驾驶的压路机的振动控制电路的振动开关上。针对于驾驶员驾驶的普通压路机的无人化快捷式改装，实现普通压路机的无人驾驶。实现普通压路机的无人驾驶。实现普通压路机的无人驾驶。

【技术实现步骤摘要】
一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统


[0001]本专利技术涉及一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统


技术介绍

[0002]现阶段公路建设中提出的无人驾驶压路机通常采用控制其内部油路结构来实现压路机的振动控制、行走控制、转向控制和制动控制，这种类型的无人驾驶压路机存在其局限性，通常为压路机生产厂家将无人控制系统集成封装于压路机底盘内部，从而实现该压路机的无人驾驶。
[0003]如夏磐夫等人(夏磐夫,高亮.压路机无人驾驶设计探讨[J].筑路机械与施工机械化,2019,36(06):22
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26.)给出了一种压路机无人驾驶设计探讨，执行硬件中优选电控硬件而不是机械硬件，其中行走速度和转向角度采用电控比例泵和电控比例转向阀，减速通过控制电控比例泵的排量实现。这种技术将无人驾驶理念局限到厂家生产的无人驾驶压路机上，不具有普适性，工程中使用更多的是由普通驾驶工人驾驶的对施工区域反复碾压作业的普通压路机，若要以上述方法实现此类压路机的无人驾驶功能，需要对压路机底盘油路、电路进行较大的改动，将控制器封装至压路机底盘内部来实现无人控制，成本和时间花费大，不适用，且对于不同型号的压路机其内部油路电路封装方式不同，改装方法也不相同，实施较为困难。且此类方案更多的应用于新出厂的无人驾驶压路机的设计方案，对于普通压路机的改装应用较少。
[0004]而本专利技术为一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统，解决了由驾驶员驾驶的普通压路机到无人驾驶压路机改装费时费力且不经济的问题，控制器无需接入压路机底盘电路，通过现场安装的方式将辅助控制器及机械臂装置安装至普通压路机驾驶舱内，装卸方便快捷，无需变动压路机底盘，避免了对压路机底盘复杂油路电路改装，具有安装简便、原理简单、成本低的优势。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种适用于所有压路机的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，该辅助驾驶系统为针对于驾驶员驾驶的普通压路机的无人化快捷式改装，实现普通压路机的无人驾驶。
[0006]本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0007]一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，该辅助驾驶系统用于有人驾驶的压路机上，对有人驾驶的压路机进行改装，在压路机上安装车载GPS，以判别压路机实时位置信息；在压路机前、后位置均装有毫米波雷达，以判别压路机车道实时路况信息；振动传感器安装至压路机振动轮轮轴上；温度传感器吸附在压路机中部底端，温度传感器、车载GPS、振动传感器的输出端均与车载数据箱相连；车载数据箱与辅助控制器相连，辅助控制器能通过车载数据箱获取车载GPS、温度传感器、振动传感器采集的实时数据；
[0008]驾驶室的方向盘通过第一过渡部件连接转向液压机械臂，驾驶室的挡位处通过第
二过渡部件连接挡位液压机械臂，转向液压机械臂的固定端与机箱固定，机箱的延伸部连接底座，挡位液压机械臂的固定端固定底座上，转向液压机械臂能够控制方向盘的转动；所述机箱内装载车载数据箱、辅助控制器，辅助控制器同时与控制电门、转向液压机械臂、挡位液压机械臂、前后两个毫米波雷达电连接；
[0009]所述控制电门并联在有人驾驶的压路机的振动控制电路的振动开关上，通过车载GPS、毫米波雷达的场景感知与位置感知，将场景和位置信息传递给辅助控制器，辅助控制器在确认位置和场景后将压路机动作指令传递给相应的执行系统，以实现对压路机前进、后退、变道、开振的操作，所述执行系统包括控制电门和两个液压机械臂。
[0010]所述辅助控制器内存储的指令包括：
[0011]前进指令：控制挡位液压机械臂收缩固定的前进角度，
[0012]停车指令：控制挡位液压机械臂伸张或收缩至恢复控制挡位液压机械臂的原长，
[0013]后退指令：控制挡位液压机械臂伸张固定的后退角度，
[0014]减速指令：实时速度超过规范要求的最大速度，控制挡位液压机械臂在固定的前进角度或后退角度基础上再伸张或收缩一段距离，
[0015]加速指令：实时速度超过规范要求的最小速度，控制挡位液压机械臂在固定的前进角度或后退角度基础上再收缩或伸张一段距离，
[0016]左转指令：控制转向液压机械臂伸张固定的左转角度，压路机向左转弯；
[0017]右转指令：控制转向液压机械臂伸张固定的右转角度，压路机向右转弯；
[0018]机身回正指令：控制转向液压机械臂在固定左转或右转角度的基础上再收缩一段距离，使压路机机身回正；
[0019]开启指令：控制控制电门开启，
[0020]断开指令：当压路机由行进转为停止前，辅助控制器控制控制电门关闭；
[0021]变道操作，设定变道固定收缩角度和需要转向的距离，根据这两个值获得需要变道操作时长，辅助控制器依次向方向盘及挡位处的液压机械臂发出控制指令，首先向挡位机械臂发出前进指令，再使转向液压机械臂伸张，保持向即将变道的道路方向倾斜的趋势一段时间，再使转向液压机械臂收缩，保持压路机倾斜向左或右前方行驶，最后使转向液压机械臂伸张至原长，将压路机车身回正，压路机完成变道操作。
[0022]该辅助驾驶系统的具体的工作过程是：
[0023]一、压路机行驶及变道操作
[0024]转向液压机械臂收缩，方向盘右转，压路机向右转向；转向液压机械臂伸张，方向盘左转，压路机向左转向；
[0025]当挡位液压机械臂正常情况下挡位处于驻车状态，压路机既不前进也不后退；当挡位液压机械臂收缩时，挡位处于前进档状态，此时压路机向前行驶；当挡位液压机械臂伸张时，挡位处于后退档状态，此时压路机向后行驶；
[0026]二、压路机起振
[0027]将控制电门连接到压路机振动控制电路中，以此代替压路机振动按钮对振动开启的控制，在压路机行进至工作区域后，辅助控制器传递开启指令给控制电门，控制电门的开关闭合，压路机开始振动压实工作；当由行进转为停止前，辅助控制器传递断开指令给电门控制开关，控制开关断开，以防止压路机停车后，振动依然开始对场地局部地区产生破坏；
[0028]三、压路机机械避障
[0029]压路机前后分别装有两个毫米波雷达，对压路机前后进行扫描操作，在压路机工作过程中，当毫米波雷达扫描出规定范围内有人或障碍物后，将信息传递到辅助控制器，辅助控制器经避障检测单元判断出在规定范围内有障碍物后有人则分别传递指令到各个执行构件：辅助控制器先向控制电门发出断开指令，开关断开，压路机停止振动；随后辅助控制器向挡位液压机械臂发出停车指令，当压路机为前进行驶时，挡位液压机械臂伸张为正常状态，压路机停止前进；当压路机为后退行驶时，挡位液压机械臂收缩为正常状态，压路机停止后退；压路机停止后毫米波雷达继续对前方进行扫描，当障碍清除后，毫米波雷达将当前路况信息传递到辅助控制器，辅助控制器经避障检测单元判断后，确认障碍已清除，向挡位液压机械臂发出前进或后退指令，机械臂恢复停止前状态，压路机继续行驶，向控制电门发出开启指令，控制电门闭合，压路机继续振动工作；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，该辅助驾驶系统用于有人驾驶的压路机上，对有人驾驶的压路机进行改装，在压路机上安装车载GPS，以判别压路机实时位置信息；在压路机前、后位置均装有毫米波雷达，以判别压路机车道实时路况信息；振动传感器安装至压路机振动轮轮轴上；温度传感器吸附在压路机中部底端，温度传感器、车载GPS、振动传感器的输出端均与车载数据箱相连；车载数据箱与辅助控制器相连，辅助控制器能通过车载数据箱获取车载GPS、温度传感器、振动传感器采集的实时数据；驾驶室的方向盘通过第一过渡部件连接转向液压机械臂，驾驶室的挡位处通过第二过渡部件连接挡位液压机械臂，转向液压机械臂的固定端与机箱固定，机箱的延伸部连接底座，挡位液压机械臂的固定端固定底座上，转向液压机械臂能够控制方向盘的转动；所述机箱内装载车载数据箱、辅助控制器，辅助控制器同时与控制电门、转向液压机械臂、挡位液压机械臂、前后两个毫米波雷达电连接；所述控制电门并联在有人驾驶的压路机的振动控制电路的振动开关上，通过车载GPS、毫米波雷达的场景感知与位置感知，将场景和位置信息传递给辅助控制器，辅助控制器在确认位置和场景后将压路机动作指令传递给相应的执行系统，以实现对压路机前进、后退、变道、开振的操作，所述执行系统包括控制电门和两个液压机械臂。2.根据权利要求1所述的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，辅助控制器能通过温度传感器获取地面温度状况信息、通过GPS能够获得压路机车速，在压路机处于工作区域时，压路机的辅助控制器能自行判断出压路机车速、地面温度的状况信息，将控制压路机前进、后退、转向、振动操作指令传递到执行系统，进而能及时地调整压路机的工作状态，而不用将数据远程传递给指挥中心，再对压路机的速度进行调整。3.根据权利要求1所述的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，所述辅助控制器内存储的指令包括：前进指令：控制挡位液压机械臂收缩固定的前进角度，停车指令：控制挡位液压机械臂伸张或收缩至恢复控制挡位液压机械臂的原长，后退指令：控制挡位液压机械臂伸张固定的后退角度，减速指令：实时速度超过规范要求的最大速度，控制挡位液压机械臂在固定的前进角度或后退角度基础上再伸张或收缩一段距离，加速指令：实时速度超过规范要求的最小速度，控制挡位液压机械臂在固定的前进角度或后退角度基础上再收缩或伸张一段距离，左转指令：控制转向液压机械臂伸张固定的左转角度，压路机向左转弯；右转指令：控制转向液压机械臂伸张固定的右转角度，压路机向右转弯；机身回正指令：控制转向液压机械臂在固定左转或右转角度的基础上再收缩一段距离，使压路机机身回正；开启指令：控制控制电门开启，断开指令：当压路机由行进转为停止前，辅助控制器控制控制电门关闭；变道操作，设定变道固定收缩角度和需要转向的距离，根据这两个值获得需要变道操作时长，辅助控制器依次向方向盘及挡位处的液压机械臂发出控制指令，首先向挡位机械臂发出前进指令，再使转向液压机械臂伸张，保持向即将变道的道路方向倾斜的趋势一段时间，再使转向液压机械臂收缩，保持压路机倾斜向左或右前方行驶，最后使转向液压机械
臂伸张至原长，将压路机车身回正，压路机完成变道操作。4.根据权利要求1所述的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，所述辅助控制器内加载有工作状态判别单元和避障检测单元。5.根据权利要求4所述的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，所述工作状态判别单元的工作流程是：设指定区域内需要经过n道压实才能将整个区域压实一遍，令i＝1，通过车载GPS更新起始区域A和终止区域B内的第i道坐标，由起始区域A向终止区域B移动，执行前进操作，根据实时的车载GPS信息实时判断是否到达终止区域B，若没有到达则继续返回前进操作，若到达区域B后，则停振、停车，再进行倒退操作；倒退过程中需实时判断是否到达起始区域A，若没有达到起始区域A，则继续返回倒退操作，若达到起始区域A后，则向右或左变道，工作状态为变道操作，此时i＝i+1，判断此时的i是否大于指定区域内总压实道数n，若大于则结束，若不大于，则返回更新起始区域A、终止区域B的第i道到坐标；所述避障检测单元的工作过程是：开始，更新雷达信息，判断是否有障碍物，如果没有继续返回更新雷达信息，如果有障碍物，则停振、停车，计时器计时，再返回更新雷达信息；计时器每达到设定的时间间隔后开始下一轮的避障检测。6.根据权利要求3所述的外挂式压路机无人辅助驾驶系统，其特征在于，该辅助驾驶系统的具体的工作过程是：一、压路机行驶及变道操作转向液压机械臂收缩，方向盘右转，压路机向右转向；转向液压机械臂伸张，方向盘左转，压路机向左转向；当挡位液压机械臂正常情况下挡位处于驻车状态，压路机既不前进也不后退；当挡位液压机械臂收缩时，挡位处于前进档状态，此时压路机向前行驶；当挡位液压机械臂伸张时，挡位处于后退档状态，此时压路机向后行驶；二、压路机起振将控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪菲，李建华，李家乐，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：