【技术实现步骤摘要】
露天矿山装载协同作业方法、运输设备平台、协同作业平台和系统
[0001]本专利技术属于露天矿山无人驾驶领域，尤其涉及露天矿山装载协同作业方法、运输设备平台、协同作业平台和系统。
技术介绍
[0002]随着国内无人驾驶技术的发展，国内露天矿山逐渐实践无人驾驶技术在矿山生产中的应用，然而，露天矿山的生产作业特殊性和复杂性，导致露天矿山无人化系统的实现面临诸多技术挑战，其中，在装载区对无人运输设备的装载协同作业是露天矿山无人化运输
的重要技术之一，也是制约矿山生产效率的关键环节，目前对于多矿车铲装协同作业主要是通过采掘设备人工控制引导矿车入场出场，一辆矿车装载完毕驶离后，排队等待的另一辆矿车才能驶入装载位，再此过程中装载设备会有待机等待时间，无法最大程度的发挥装载作业效率，因此，降低采掘设备司机协同作业劳动强度，提高作业区装载协同作业效率，在露天矿山无人运输系统中是至关重要的。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在提高作业区装载协同作业效率，降低采掘设备司机协同作业劳动强度，提供一种运输设备在作业区的全过
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，包括：所述方法应用于装载协同平台，所述方法包括：接收参与协同作业的目标运输设备发送的入场请求，所述目标运输设备已驶入装载区前指定位置，处于入场等待状态及加入入场等待列表；为发送入场请求的目标运输设备分配空闲的装载位，将被分配的装载位状态更新为占用状态；根据发送入场请求的目标运输设备标识、入场指令标识、分配的装载位标识、发送入场请求的目标运输设备至为其分配的装载位相应路径点集和路权，生成入场指令；向运输设备平台返回发送入场请求；向运输设备平台发送入场行驶指令，以使得运输设备平台将入场目标运输设备退出入场等待列表，状态由入场等待状态转化为入场行驶状态，并根据入场行驶指令和入场指令内容，控制入场目标运输设备向装载位行驶，或行驶到临时停车点停止等待至碰撞风险消除后，继续行驶直至到达装载位并进入装载状态；所述入场目标运输设备为入场等待列表中最先进入的目标运输设备；接收处于装载状态的目标运输设备装载作业过程中实时采集并传送的自身装载重量，判断目标运输设备是否满足出场要求；若判断目标设备满足出场要求，则将其作为出场目标运输设备，根据出场目标运输设备标识、出场指令标识、分配的装载位标识、出场目标运输设备驶出装载区相应路径点集和路权，生成出场指令；向运输设备平台发送出场指令；向出场运输设备平台发送出场行驶指令，以使得运输设备平台将出场目标运输设备状态由装载状态转化为出场行驶状态；并根据出场行驶指令和出场指令内容，控制出场目标运输设备向装载区外行驶，或行驶到临时停车点停止等待至碰撞风险消除后驶出装载区；将为驶出装载位的出场目标运输设备分配的装载位状态更新为空闲状态；其中，根据所有参与协同作业的运输设备的状态进行碰撞预测，基于碰撞预测结果，发送入场行驶指令或出场行驶指令。2.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，在接收运输设备平台发送的入场请求之前，初始化装载位，包括；获取装载区内装载位数据及其路径点集，采集装载区内所有运输设备和装载设备的坐标和航向信息；根据所有运输设备和装载设备的坐标和航向信息更新装载位状态，包括：实时采集装载设备及其铲斗的坐标和航向，以及所有参与协同作业的运输设备的坐标和航向；根据装载设备的三维尺寸及当前装载设备及其铲斗的坐标和航向，以及所有参与协同作业的车的坐标和航向，计算装载设备和运输设备包围盒四顶点坐标，判断设备包围盒与未分配给运输设备的装载位是否有交集，若有交集，则装载位的状态为占用状态；若没有交集，则装载位的状态更新为空闲装载位。3.如权利要求2所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，计算装载设备和运输设备包围盒四顶点坐标时还引入除运输设备和装载设备外的辅助车辆的坐标和航向。4.如权利要求2所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，初始化装载位，具体包括：判断装载区内是否有装载位，若有，则判断装载位是否在装载设备的装载范围内，若装载区内没有装载位或者装载位不在装载设备的装载范围内，则装载设备重新设置装载
位，完成初始化装载位。5.如权利要求4所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，装载设备设置装载位的方法包括：装载设备将铲斗伸到需要装载的位置，将其设置为装载点，根据装载设备的定位信息，计算铲斗斗齿位置坐标，根据铲斗斗齿位置坐标在装载设备两侧分别生成一个装载位，确定装载位的四个顶点位置坐标。6.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，若判断目标设备满足出场要求，则通过计算铲斗位置与装载位的位置关系，确定铲斗离开装载位后，才发送出场指令。7.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，为发送入场请求的目标运输设备分配空闲的装载位，包括：为目标运输设备设置配对的装载设备；判断配对的装载设备的装载范围内是否有空闲装载位；若有一个空闲装载位且可用，则将其分配给目标运输设备；若判断装载设备的左右两侧各存在一个空闲装载位且均可用，则获取装载设备的历史推进轨迹，计算装载设备推进方向，并沿推进方向延长设定距离，历史推进轨迹的起始点与延长设定距离的点连线，判断装载设备铲斗位置坐标落在该连线的左侧还是右侧，若落在左侧，则分配左侧的空闲装载位，落在右测，则分配右侧的空闲装载位。8.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，协同作业平台根据所有参与协同作业的运输设备的状态进行碰撞预测，基于碰撞预测结果，发送入场行驶指令或出场行驶指令，包括：判断所有参与协同作业的运输设备中是否有处于入场行驶状态或出场行驶状态的运输设备，若无则发送入场行驶指令或出场行驶指令；若有，则根据获取的入场目标运输设备的坐标和航向，获取入场目标运输设备或出场目标运输设备的行驶路径点集，确定入场目标运输设备或出场目标运输设备未行驶的路径点集；计算未行驶的路径点集与其他处于入场行驶状态或出场行驶状态的运输设备是否存在碰撞风险，若不存在碰撞风险，则发送入场行驶指令或出场行驶指令；若存在碰撞风险，则发送入场行驶指令或出场行驶指令，并发送临时停车位置点，碰撞风险路段路权回收；待碰撞风险解除，再次发送入场行驶指令或出场行驶指令，将碰撞风险路段路权释放。9.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，入场目标运输设备向装载位行驶的过程中，还执行入场运输设备与装载设备行驶轨迹空间碰撞预测，当预测确定存在碰撞风险，则向运输设备平台发送停车指令，以使得运输设备平台控制入场目标运输设备停车；当预测碰撞风险解除则再次向运输设备平台发送入场行驶指令。10.如权利要求9所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，入场运输设备与装载设备行驶轨迹空间碰撞预测，包括：装载设备及其铲斗实时空间位置坐标、入场目标运输设备行驶的路径点集及入场目标运输设备三维尺寸；确定装载设备作业半径范围内，入场目标运输设备行驶路径点集；根据装载设备及其铲斗空间位置坐标，判断装载设备及其铲斗是否进入装载设备作业
半径范围内，入场目标运输设备行驶路径轨迹三维空间，若进入则在装载设备作业半径范围内有与目标运输设备碰撞风险。11.如权利要求1所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，确定发送入场请求的目标运输设备至为其分配的装载位相应路径点集，包括：获取装载区内的路径点集；获取装载设备最大作业半径、当前回转中心位置坐标；计算装载设备安全作业半径内的目标运输设备行驶路径点集；根据运输设备三维尺寸、循迹误差及安全系数，生成行驶路径空间点集。12.露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，包括：所述方法应用于运输设备平台，所述方法包括：控制参与协同作业的目标运输设备驶入装载区前指定位置，发送入场请求，进入入场等待状态及加入入场等待队列，以使得协同作业平台为发送入场请求的目标运输设备分配空闲装载位，将被分配的装载位状态更新为占用状态；获取协同作业平台发送的入场指令，所述入场指令为协同作业平台根据发送入场请求的目标运输设备标识、入场指令标识、分配的装载位标识、发送入场请求的目标运输设备至为其分配的装载位相应路径点集和路权生成；获取协同作业平台发送的入场行驶指令，将入场目标运输设备退出入场等待列表，状态由入场等待状态转化为入场行驶状态；根据入场行驶指令和入场指令内容，控制入场目标运输设备向装载位行驶，或行驶到临时停车点停止等待至碰撞风险消除后，继续行驶直至到达装载位并进入装载状态，所述入场目标运输设备为入场等待列表中最先进入的目标运输设备；处于装载状态的目标运输设备在装载作业过程中实时采集并传送自身装载重量，并发送给协同作业平台，用于判断目标运输设备是否满足出场要求；获取协同作业平台发送的出场指令，所述出场指令为协同作业平台根据出场目标运输设备标识、出场指令标识、分配的装载位标识、出场目标运输设备驶出装载区相应路径点集和路权生成，所述出场目标运输设备为满足出场要求的目标运输设备；获取协同作业平台发送的出场行驶指令，将出场目标运输设备的状态由装载状态转化为出场行驶状态，根据出场行驶指令和出场指令内容，控制出场目标运输设备向装载区外行驶或行驶到临时停车点停止等待至碰撞风险消除后驶出装载区，以使得协同作业平台将为驶出装载位的出场目标运输设备分配的装载位更新为空闲状态；其中，所述入场行驶指令和出场行驶指令均为协同作业平台根据所有参与协同作业的运输设备的状态进行碰撞预测，根据碰撞预测结果所发送。13.如权利要求12所述的露天矿山装载协同作业方法，其特征在于，实时采集并传送目标运输设备的坐标和航向信息，用于协同作业平台根据所述参与协同作业的所有目标运输设备的坐标和航向、以及装载设备及其铲斗的坐标和航向判断装载位是否为空闲装载位，或者用于协同作业平台根据目标运输设备的坐标和航向信息，进行碰撞风险判断。14.一种装载协同平台，其特征在在于，包括：参数配置模块、第一通信模块、引导控制模块、装载位管理模块和位置解算及碰撞预测模块；所述参数配置模块，用于初始化装载位，获取装载区内装载位数据及其路径点集，采集装载区内所有运输设备和装载设备的坐标和航向信息，根据所有运输设备和装载设备的坐
标和航向信息更新装载位状态；所述第一通信模块，用于与运输设备平台进行信息交互；所述引导控制模块，用于通过第一通信模块接收参与协同作业的目标运输设备发送的入场请求，所述目标运输设备已驶入装载区前指定位置，处于入场等待状态及加入入场等待队...
【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，韩永，高警卫，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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