【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井下装备，具体而言，涉及一种井下辅运机器人icar及其控制方法。
技术介绍
1、辅助运输贯通井下和地面，是井下与井上物质输送交流的主要通道，安全、稳定的运输系统能够极大地提高煤矿的生产效率及安全性。
2、然而，现有的辅助运输模式在宽度较窄的井下顺槽使用时，调头转向不便，致使运输效率较低。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于提供一种井下辅运机器人icar，以解决现有辅助运输模式运输效率较低的技术问题。
2、本专利技术提供的井下辅运机器人icar，包括底盘、舵轮、全向行驶控制系统、全路段视觉导航系统、主从鲁棒多模态导航系统和装卸系统，其中，所述底盘呈矩形结构；所述舵轮的数量为四个，四个所述舵轮分别设置在所述底盘的四个角点位置处；所述全向行驶控制系统设置于所述底盘，所述全向行驶控制系统与四个所述舵轮连接，用于驱动四个所述舵轮带动所述底盘行驶；所述全路段视觉导航系统设置于所述底盘，所述全路段视觉导航系统与所述全向行驶控制系统连接，用于获取环境信息并将数据帧信息发送至所述全向行驶控制系统；所述主从鲁棒多模态导航系统设置于所述底盘，所述主从鲁棒多模态导航系统用于获取所述井下辅运机器人icar的位置信息和姿态信息并发送至所述全向行驶控制系统；所述装卸系统包括举升机构和与所述举升机构配合使用的装载容器，所述举升机构安装于所述底盘。
3、进一步地，所述举升机构包括液压缸和举升支柱，其中，所述液压缸的缸体安装于所述底盘，所述举升支柱固定连接于
4、进一步地，所述装载容器包括具有顶部敞口的箱体和安装于箱体底部的多个支腿；或者，所述装载容器包括支撑板和安装于所述支撑板底部的多个支腿；或者，所述装载容器包括具有顶部敞口的箱体。
5、进一步地，所述全向行驶控制系统包括电控装置、液压泵站、整车控制器和车载域控制器，所述电控装置、所述液压泵站、所述整车控制器和所述车载域控制器均安装于所述底盘，其中，每个所述舵轮均设置有转向驱动装置，所述电控装置与各所述转向驱动装置连接；所述液压泵站与所述液压缸连接；所述整车控制器和所述车载域控制器均与所述电控装置连接。
6、进一步地，所述全路段视觉导航系统包括定位相机、可见光相机、虚拟轨道和视觉定位标识牌，其中，所述底盘的前方和后方均设置有所述定位相机；所述底盘的前方、后方、左侧和右侧均设置有所述可见光相机；所述虚拟轨道包括位于道路上方的天轨以及位于道路表面的地轨，所述虚拟轨道被配置为引导所述井下辅运机器人icar行驶；所述视觉定位标识牌的数量为多个，多个所述视觉定位标识牌沿所述井下辅运机器人icar的行驶路径间隔排布；所述定位相机和所述可见光相机均与所述车载域控制器连接。
7、进一步地，所述天轨悬挂于所述井下辅运机器人icar的上方，所述地轨喷涂于所述井下辅运机器人icar的下方。
8、进一步地，所述主从鲁棒多模态导航系统也包括所述定位相机和所述可见光相机，所述主从鲁棒多模态导航系统还包括激光雷达、热成像相机、轮速计、定位通讯模块、惯性测量单元和惯导天线，其中，所述底盘的左前方和右后方均设置有所述激光雷达；每个所述舵轮均设置有所述轮速计；所述底盘的正前方和正后方均设置有所述热成像相机；所述定位通讯模块和所述惯性测量单元均设置于所述底盘；所述底盘前方的左右两侧均设置有所述惯导天线；所述激光雷达、所述热成像相机、所述轮速计、所述惯性测量单元和所述定位通讯模块均与所述车载域控制器连接。
9、本专利技术井下辅运机器人icar带来的有益效果是：
10、通过设置主要由底盘、全向行驶控制系统、全路段视觉导航系统、主从鲁棒多模态导航系统、装卸系统和四个舵轮组成的井下辅助机器人，当需要利用该井下辅运机器人icar执行辅运任务时，将先由全路段视觉导航系统获取地面料场周围环境信息，识别待运输的装载容器，获取井下辅运机器人icar至装载容器之间的第一路径信息并将其发送至全向行驶控制系统中；全向行驶控制系统利用四个舵轮使井下辅运机器人icar移动至装载容器的正下方，装卸系统利用举升机构对装载容器进行装载，进行辅运任务；全路段视觉导航系统获取周围环境信息，以及获取井下辅运机器人icar至辅运目的地之间的第二路径信息，并将该数据帧信息发送至全向行驶控制系统；主从鲁棒多模态导航系统获取井下辅运机器人icar的位置信息和姿态信息；全向行驶控制系统由此控制井下辅运机器人icar进行全向移动；待井下辅运机器人icar到达辅运目的地之后，装卸系统的举升机构对装卸容器进行卸载。
11、该井下辅运机器人icar通过在底盘的四个角点位置处设置舵轮，使得在其运动至宽度较窄的井下顺槽时，可以直接利用四个舵轮进行前后移动和左右移动，有效改善了传统无轨胶轮车需要行驶到调头硐室所提供的额外空间才能进行调头和转向操作的弊端，调头转向方便，从而提高了运输效率。
12、另外，该井下辅运机器人icar通过设置全路段视觉导航系统和主从鲁棒多模态导航系统，使得在执行辅运任务时，优先利用全路段视觉导航系统进行导航，再利用主从鲁棒多模态导航系统对于位置信息和姿态信息的获取，辅助提高井下导航的稳定性与安全性，避免因井下环境灰尘过多、湿度过大导致全路段视觉导航系统对井下辅运机器人icar导航精度降低的情形，从而提高了该井下辅运机器人icar在井下恶劣环境的适应性。
13、本专利技术的第二个目的在于提供一种井下辅运机器人icar的控制方法，以解决现有辅助运输模式运输效率较低的技术问题。
14、本专利技术提供的井下辅运机器人icar的控制方法，用于上述井下辅运机器人icar，包括：
15、全路段视觉导航系统获取环境信息以及识别待运输的装载容器，并获取第一路径信息并将该数据帧信息发送至全向行驶控制系统；所述第一路径信息为井下辅运机器人icar至待运输的装载容器之间的路径信息；
16、全向行驶控制系统控制井下辅运机器人icar运动至装载容器的正下方，装卸系统利用举升机构对装载容器进行装载；
17、全路段视觉导航系统获取环境信息，以及获取第二路径信息并将该数据帧信息发送至全向行驶控制系统的车载域控制器；所述第二路径信息为装载有装载容器的井下辅运机器人icar至辅运目的地之间的路径信息；
18、主从鲁棒多模态导航系统获取井下辅运机器人icar的位置信息和姿态信息；
19、全向行驶控制系统的车载域控制器在接收到上述图像信息和数据帧信息后，将融合处理后的信息发送至整车控制器；
20、整车控制器根据整车状态信息和路况信息下达控制指令，使井下辅运机器人icar进行全向移动；
21、在井下辅运机器人icar出现故障时，车载域控制器向远程控制中心发送警报，以切换井下辅运机器人icar的控制模式；
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【技术保护点】
1.一种井下辅运机器人iCAR，其特征在于，包括底盘(1)、舵轮(10)、全向行驶控制系统、全路段视觉导航系统、主从鲁棒多模态导航系统和装卸系统，其中，所述底盘(1)呈矩形结构；所述舵轮(10)的数量为四个，四个所述舵轮(10)分别设置在所述底盘(1)的四个角点位置处；所述全向行驶控制系统设置于所述底盘(1)，所述全向行驶控制系统与四个所述舵轮(10)连接，用于驱动四个所述舵轮(10)带动所述底盘(1)行驶；所述全路段视觉导航系统设置于所述底盘(1)，所述全路段视觉导航系统与所述全向行驶控制系统连接，用于获取环境信息并将数据帧信息发送至所述全向行驶控制系统；所述主从鲁棒多模态导航系统设置于所述底盘(1)，所述主从鲁棒多模态导航系统用于获取所述井下辅运机器人iCAR的位置信息和姿态信息并发送至所述全向行驶控制系统；所述装卸系统包括举升机构(2)和与所述举升机构(2)配合使用的装载容器，所述举升机构(2)安装于所述底盘(1)。
2.根据权利要求1所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述举升机构(2)包括液压缸(26)和举升支柱(25)，其中，所述液压缸(26)的缸体
3.根据权利要求1所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述装载容器包括具有顶部敞口(121)的箱体(12)和安装于箱体(12)底部的多个支腿(13)；或者，所述装载容器包括支撑板(14)和安装于所述支撑板(14)底部的多个支腿(13)；或者，所述装载容器包括具有顶部敞口(121)的箱体(12)。
4.根据权利要求2所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述全向行驶控制系统包括电控装置(3)、液压泵站(4)、整车控制器(5)和车载域控制器(7)，所述电控装置(3)、所述液压泵站(4)、所述整车控制器(5)和所述车载域控制器(7)均安装于所述底盘(1)，其中，每个所述舵轮(10)均设置有转向驱动装置(6)，所述电控装置(3)与各所述转向驱动装置(6)连接；所述液压泵站(4)与所述液压缸(26)连接；所述整车控制器(5)和所述车载域控制器(7)均与所述电控装置(3)连接。
5.根据权利要求4所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述全路段视觉导航系统包括定位相机(15)、可见光相机(16)、虚拟轨道(20)和视觉定位标识牌(21)，其中，所述底盘(1)的前方和后方均设置有所述定位相机(15)；所述底盘(1)的前方、后方、左侧和右侧均设置有所述可见光相机(16)；所述虚拟轨道(20)包括位于道路上方的天轨(201)以及位于道路表面的地轨(202)，所述虚拟轨道(20)被配置为引导所述井下辅运机器人iCAR行驶；所述视觉定位标识牌(21)的数量为多个，多个所述视觉定位标识牌(21)沿所述井下辅运机器人iCAR的行驶路径间隔排布；所述定位相机(15)和所述可见光相机(16)均与所述车载域控制器(7)连接。
6.根据权利要求5所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述天轨(201)悬挂于所述井下辅运机器人iCAR的上方，所述地轨(202)喷涂于所述井下辅运机器人iCAR的下方。
7.根据权利要求5所述的井下辅运机器人iCAR，其特征在于，所述主从鲁棒多模态导航系统也包括所述定位相机(15)和所述可见光相机(16)，所述主从鲁棒多模态导航系统还包括激光雷达(18)、热成像相机(17)、轮速计(11)、定位通讯模块(8)、惯性测量单元(9)和惯导天线(19)，其中，所述底盘(1)的左前方和右后方均设置有所述激光雷达(18)；每个所述舵轮(10)均设置有所述轮速计(11)；所述底盘(1)的正前方和正后方均设置有所述热成像相机(17)；所述定位通讯模块(8)和所述惯性测量单元(9)均设置于所述底盘(1)；所述底盘(1)前方的左右两侧均设置有所述惯导天线(19)；所述激光雷达(18)、所述热成像相机(17)、所述轮速计(11)、所述惯性测量单元(9)和所述定位通讯模块(8)均与所述车载域控制器(7)连接。
8.一种井下辅运机器人iCAR的控制方法，其特征在于，用于权利要求1-7任一项所述的井下辅运机器人iCAR，包括：
9.根据权利要求8所述的井下辅运机器人iCAR的控制方法，其特征在于，所述井下辅运机器人iCAR的控制模式包括无人驾驶模式、远程遥控模式和近程遥控模式。
10.根据权利要求8所述的井下辅运机器人iCAR的控制方法，其特...
【技术特征摘要】
1.一种井下辅运机器人icar，其特征在于，包括底盘(1)、舵轮(10)、全向行驶控制系统、全路段视觉导航系统、主从鲁棒多模态导航系统和装卸系统，其中，所述底盘(1)呈矩形结构；所述舵轮(10)的数量为四个，四个所述舵轮(10)分别设置在所述底盘(1)的四个角点位置处；所述全向行驶控制系统设置于所述底盘(1)，所述全向行驶控制系统与四个所述舵轮(10)连接，用于驱动四个所述舵轮(10)带动所述底盘(1)行驶；所述全路段视觉导航系统设置于所述底盘(1)，所述全路段视觉导航系统与所述全向行驶控制系统连接，用于获取环境信息并将数据帧信息发送至所述全向行驶控制系统；所述主从鲁棒多模态导航系统设置于所述底盘(1)，所述主从鲁棒多模态导航系统用于获取所述井下辅运机器人icar的位置信息和姿态信息并发送至所述全向行驶控制系统；所述装卸系统包括举升机构(2)和与所述举升机构(2)配合使用的装载容器，所述举升机构(2)安装于所述底盘(1)。
2.根据权利要求1所述的井下辅运机器人icar，其特征在于，所述举升机构(2)包括液压缸(26)和举升支柱(25)，其中，所述液压缸(26)的缸体安装于所述底盘(1)，所述举升支柱(25)固定连接于所述液压缸(26)的活塞杆；所述举升支柱(25)与所述装载容器两者中的一者设置有卡块，所述举升支柱(25)与所述装载容器两者中的另一者设置有卡槽，所述卡槽与所述卡块卡接配合。
3.根据权利要求1所述的井下辅运机器人icar，其特征在于，所述装载容器包括具有顶部敞口(121)的箱体(12)和安装于箱体(12)底部的多个支腿(13)；或者，所述装载容器包括支撑板(14)和安装于所述支撑板(14)底部的多个支腿(13)；或者，所述装载容器包括具有顶部敞口(121)的箱体(12)。
4.根据权利要求2所述的井下辅运机器人icar，其特征在于，所述全向行驶控制系统包括电控装置(3)、液压泵站(4)、整车控制器(5)和车载域控制器(7)，所述电控装置(3)、所述液压泵站(4)、所述整车控制器(5)和所述车载域控制器(7)均安装于所述底盘(1)，其中，每个所述舵轮(10)均设置有转向驱动装置(6)，所述电控装置(3)与各所述转向驱动装置(6)连接；所述液压泵站(4)与所述液压缸(26)连接；所述整车控制器(5)和所述车载域控制器(7)均与所述电控装置(3)连接。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝雪弟，葛世荣，唐硕，郭鹏飞，汪定邦，王圣杰，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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