CN104742824B - 自动运输矿车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了自动运输矿车，具体涉及矿山作业领域，本发明所提供的自动运输矿车，采用重量检测技术，其通过先使用第一重量检测模块检测车厢总重量是否超过了阈值，来确定车厢内是否有货物存在，再通过定位模块和转向模块来确定车轮的转动方向，最终再使用驱动模块驱动车轮前进，从使车辆在装满货物的情况下再朝向目的地运动，从而在不需要驾驶员驾驶的状态下也能够完成运输工作，进而提高了运送货物的效率。
Description
技术领域
本发明涉及矿山作业领域，具体而言，涉及自动运输矿车。
背景技术
车辆运输是当前第一产业和第二产业中较为重要的部分。将原料开采之后运送到指定地点，并最终将原料运送到加工厂，或者是使用者手中的工具便是运输车辆。
种植业是第一产业中非常重要的一个组成部分。种植业主要是利用植物的生活机能，通过人工培育的方式取得粮食、副食品、饲料和工业原料行业。所种植的品种包括各种农作物、林木、果树、药用和观赏等植物。有粮食作物、经济作物、蔬菜作物、绿肥作物、饲料作物、牧草、花卉等园艺作物。在机械化的农作物采集时(如小麦收割)，需要使用收割机、运输机等器械对小麦进行批量收割和运输。
采矿业是第二产业中非常重要的一个组成部分。采矿工程分为煤矿类和非煤矿类。采矿(ore mining)是自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。一般指金属或非金属矿床的开采，广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。其实质是一种物料的选择性采集和搬运过程。采矿工业是一种重要的原料采掘工业，如金属矿石是冶金工业的主要原料，非金属矿石是化工原料和建筑材料，煤和石油是重要的能源。多数矿石需经选矿富集，方能作为工业原料。采矿的过程中，在进行矿物开采之后，便要使用矿车将矿物运送回指定的地点进行选矿等后续操作。
大部分的运输工作是由司机操作货车来完成的，但很多情况下，司机均是在从事着重复的劳动，如由地点A出发，将货物运送的地点B，大部分的情况下，司机的运送线路是唯一确定的，这也就造成了司机运输的工作效率不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供自动运输矿车，以提高运输的工作效率。
第一方面，本发明实施例提供了自动运输矿车，包括：
车厢、驱动模块、重量检测模块、定位模块和转向模块；
第一重量检测模块，用于当检测到车厢的总重量超过预设重量阈值时，生成驱动信号；
定位模块，用于确定所述车厢当前所处的位置信息；
转向模块，用于根据所述车厢当前所处的位置信息和预先获取的行进路线，调整车轮转向；
驱动模块，用于在获取到所述驱动信号时，驱动所述车轮转动。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：超声波测距模块，用于根据发射超声波的时间和接收返回波的时间测量所述车厢与障碍物的距离；
第一距离判断模块，用于当所述车厢与障碍物的距离小于预设的距离阈值时，生成停止信号；
驱动模块，还用于当获取到停止信号时，控制所述车轮停止。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：
电源模块，用于向所述第一重量检测模块、所述定位模块、所述转向模块和所述驱动模块供电；
电源检测模块，用于当所述电源模块的剩余电量低于预设的电能阈值时，生成第一报警信号；
第一报警模块，用于当获取到所述第一报警信号时，执行预设的报警动作。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：
无线信号接收模块，用于接收无线信号，所述无线信号是设置于被跟随物上的无线发射信标每隔预定的一段时间发出的；
位置计算模块，用于每次接收到所述无线信号时，根据所述无线信号的强弱，计算被跟随物的位置；
行进路线计算模块，用于每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和所述车厢的位置，计算所述行进路线。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述无线信号接收模块包括设置在所述车厢上不同位置的至少三个接收天线，所述接收天线包括全向天线和定向天线。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述位置计算模块包括：
第一计算单元，用于根据每个所述接收天线所接收到的无线信号的强弱，分别计算每个所述接收天线与无线发射信标的距离；
第二计算单元，用于根据每个接收天线与所述无线发射信标的距离计算被跟随物的位置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括距离计算模块，用于根据每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和所述车厢的位置计算车厢与被跟随物之间的安全距离；
速度调整模块，用于根据所述安全距离和预先获取的车厢移动速度调整所述车轮转速。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括第二重量检测模块，用于当所述车厢的总重量下降时生成第二报警信号；
第二报警模块，用于当获取到所述第二报警信号时进行报警。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第二重量检测模块包括重量检测单元，用于间隔预定的时间多次测量所述车厢的总重量；
重量下降计算单元，用于根据多次测量到的车厢的总重量和每次测量的时间，计算车厢总重量的下降速度；
报警信号生成单元，用于当所述下降速度大于预设的速度阈值时，生成所述第二报警信号。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，设置在所述车厢内部的多个接触式传感器和启动模块，用于当预定数量的接触式传感器采集到信号时，控制所述第一重量检测模块工作。
本发明实施例提供的自动运输矿车，采用重量检测技术，与现有技术中的只通过司机对运输车辆进行驾驶，以完成货物运输相比，其通过先使用第一重量检测模块检测车厢总重量是否超过了阈值，来确定车厢内是否有货物存在，再通过定位模块和转向模块来确定车轮的转动方向，最终再使用驱动模块驱动车轮前进，从使车辆在装满货物的情况下再朝向目的地运动，从而在不需要驾驶员驾驶的状态下也能够完成运输工作，进而提高了运送货物的效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的自动运输矿车的基本模块图；
图2示出了本发明实施例所提供的自动运输矿车的优化模块连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了自动运输矿车，包括：
车厢、驱动模块102、重量检测模块、定位模块103和转向模块104；
第一重量检测模块101，用于当检测到车厢的总重量超过预设重量阈值时，生成驱动信号；
定位模块103，用于确定车厢当前所处的位置信息；
转向模块104，用于根据车厢当前所处的位置信息和预先获取的行进路线，调整车轮105转向；
驱动模块102，用于在获取到驱动信号时，驱动车轮105转动。
矿车可以分为两种，第一种是有轨矿车，第二种是无轨矿车(公路运输车辆)。第一种矿车通常存在于矿井内部，此种矿车按照既定的线路行进，由采矿工人向矿车中添加矿物，但通常采矿时，工人不会严格按照添加矿物的标准来添加矿物(主要指过量填装和少量填装)，这两种填装方式都会对采矿作业产生影响。当矿物过量填装的时候，会对矿车本身产生影响，导致矿车在转弯处容易造成出轨现象，或者是矿车的老化和磨损程度加剧；少量填装的时候，矿车虽然运行了同样的距离，但却无法达到实际运输的要求，也就是矿车的运输数量不足。而第二种矿车也是相类似的，只是没有既定的行进轨道，但仍然会出现上述的问题。有鉴于此，本申请所提供的自动运输矿车中设置了第一重量检测模块101，只有当检测到车厢的总重量超过预设重量阈值时，才会生成驱动信号，进而驱动车轮105转动，从而使车厢能够前进。需要说明的是，第一重量检测模块101检测的车厢总重量可以理解为：车厢与车厢内货物的重量和，也可以单纯的理解为车厢内货物的重量和。具体采用的承重手段如可以在车辆内部加设重量检测装置；或者是在车厢的底部加设重量检测装置；还可以是在运输矿车停靠的位置上增加重量检测装置，以检测车辆整体的总重量。
当然，矿车在运输的途中，由于没有监管者对运输的过程进行监控，从而导致了即使道路颠簸或其他原因，导致有货物从车厢中滑落，也无法告知相应的人员。由此，可以在通过检测运输途中的车厢重量变化来确定是否向相应的监控者进行报警。
为了能够使本申请所提供的自动运输矿车能够完成自动运输的功能，还通过设置了定位模块103，转向模块104来使其能够自动完成方向的转动。具体而言，定位模块103所获取到的是车厢当前所处的位置，如通过GPS系统，或者是捷联惯导系统、复合导航系统均能够获取到车厢的当前位置。当然，当自动运输矿车是有轨矿车的时候，还可以根据自动运输矿车的车轮已经转动的圈数(根据该圈数可以计算出自动运输矿车已经行进的路程)来确定位置。具体的，有轨矿车所在轨道的长度是一定的，从而轨道上每个部分(或者说每个位置点)所处的位置是一定的。如一个边长为2的正方形的轨道，轨道的起始点是正方形的左上角，采用顺时针的移动方式进行移动，当矿车的移动距离为2的时候，则必然移动到正方形的右上角，同时，正方形右上角的坐标是已知的，那么便可以推算出当矿车的移动距离为2的时候，该矿车所处的位置，当然，矿车的移动距离还可以是其他的数值，均可以按照相同的方法计算得出。当轨道是不规则图形，或者是其他形状的时候同样可以计算得出。也就是定位模块103包括运行距离获取单元，用于获取车厢已经移动的距离；位置确定模块，用于根据轨道形状、和轨道整体长度、轨道上每个位置点的坐标和车厢已经移动的距离计算车厢当前所处的位置信息。
进而，转向模块104，能够根据车厢当前所处的位置信息和预先获取的行进路线来调整车轮105的转向，进而完成自动运输矿车的转向。有轨车辆在轨道上行驶的时候，同样会遇到需要转弯的情况，此时需要预先通过转弯的装置来调整车轮105的朝向，进而完成车轮105的转向(如使用转向架)。公路上运输的货车在指定的需要转弯的时刻，使用差速器即可以完成转向。当然，在转向的时候，车轮105的转向是一个渐变的过程，是从0度逐渐变化为需要的最大角度，并最终在转弯完成的时候，在从最大角度逐渐变化为0度(此处的角度是指车轮105转动的方向与车身所在方向的夹角的角度)。
进而，在转向模块104能够实时确定转向的时候，便可以由驱动模块102实时的转动。当然，在转弯的时候考虑到离心力的情况，还可以增加减速模块，用于根据车厢的总重量、车厢的行驶速度和预先获取的最大转弯角度，调整车轮105的转速。从而保证车辆在转弯的时候，不会由于离心力而使得车辆出轨或侧翻。
进一步，本申请所提供的自动运输矿车，还包括：超声波测距模块，用于根据发射超声波的时间和接收返回波的时间测量车厢与障碍物的距离；
第一距离判断模块，用于当车厢与障碍物的距离小于预设的距离阈值时，生成停止信号；
驱动模块102，还用于当获取到停止信号时，控制车轮105停止。
自动运输矿车在行进的过程中，通常都会遇到障碍物，或者阻挡物，为了避免与这些障碍物相撞，可以通过设置超声波测距模块来探测障碍物与车厢的距离。具体的，超声波测距模块可以由多个超声波发射器、多个超声波接收器和超声波计算单元所组成。超声波发射器和对应的超声波接收器可以设置在车厢的前方，也可以设置在车厢的四周。当超声波发射器和超声波接收器设置在车厢的前方时，车辆难以获取到周围障碍物的干扰，如有障碍物向车厢所在的方向移动，但大部分情况下，将超声波发射器和对应的超声波接收器设置在车厢的前方基本可以满足使用需求，进而，超声波计算单元在根据发射超声波和接收超声波之间的时间和超声波传播的速度之后，便能够确认障碍物与车厢的距离。进一步，通过第一距离判断模块来判断该距离是否为安全距离，如已经不满足安全距离的要求，则可以生成停止信号，进而通过驱动模块102来控制车轮105停止。
当超声波发射器和相应的超声波接收器是设置在车厢的四周时，还能够探测车厢四周的障碍物与车厢的距离，而不只是车厢行进方向上的障碍物与车厢的距离，从而，当四周的障碍物与车厢的距离过近的时候，可以控制车轮105停止转动。当然，还可以设置对应的提示模块，当第一距离判断模块生成停止信号的时候，可以按照预定的告警形式进行报警。如鸣笛，闪光灯提示方式均属于告警形式的一种。
进一步，本申请所提供的自动运输矿车，还包括：
电源模块106，用于向第一重量检测模块101、定位模块103、转向模块104和驱动模块102供电；
电源检测模块107，用于当电源模块106的剩余电量低于预设的电能阈值时，生成第一报警信号；
第一报警模块108，用于当获取到第一报警信号时，执行预设的报警动作。
电源模块106的作用是向自动运输矿车中的其他部分提供能源，以保证其他模块或单元能够正常的运行。当电源模块106的电量过低的时候，则会造成自动运输矿车在行进过程中无法运行的情况，此时会带来很大的麻烦，因此，可以通过设置电源检测模块107来检测电源模块106的剩余电量，进而保证正常货物运送不会出现问题。
具体的，电源检测模块107可以在自动运输矿车即将工作的时候先对电源模块106的剩余电量进行检测，检测的时候，需要确定电源模块106的剩余电量是否足够完成整个运输工作。
具体的，本申请所提供的自动运输矿车，还包括：
无线信号接收模块，用于接收无线信号，无线信号是设置于被跟随物上的无线发射信标每隔预定的一段时间发出的；
位置计算模块，用于每次接收到无线信号时，根据无线信号的强弱，计算被跟随物的位置；
行进路线计算模块，用于每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和车厢的位置，计算行进路线。
自动运输矿车还可以根据被跟随物(如前一个矿车，或者由驾驶员所驾驶的运输车辆)的移动路线来确定自己的行进路线。
具体而言，无线发射信标用于与无线信号接收模块进行通讯，且无线发射信标置于被跟随物上。使用前，先将无线发射信标设置到被跟随物上，该无线发射信标可以根据通讯协议的不同，设计为2.4Ghz频段的蓝牙或者802.11协议栈内2.4Ghz或5Ghz频段的通讯等，而且在使用前需要通过配对无线信标的识别码，来使跟随对象确定被跟随对象。无线信号接收模块的无线信标协议与接收天线的相同，使二者能够进行通讯。使用2.4Ghz无线电波，在利用信号强度测距的同时，还可以传输数据，可以对被跟踪对象进行分别标识由于无线发射信标是安装在被跟随物上的，并且矿车的体积较小，所以可以理解为矿车与被跟随物的距离和矿车与无线发射信标的距离是相同的。
值得说明的是，接收天线可以包括定向天线或者全向天线，还可以是由定向天线和全向天线混合构成。此处先介绍下有关定向天线和全向天线的相关内容。定向天线，是一种有方向性的天线，在信号接受方向内，信号会非常稳定。如果超出了信号接收的范围(通常是一个角度很小的锐角扇形)，则信号接收大幅度下降到无信号。全向天线和定向天线是相对的，全向天线在360度都可以接受到稳定的信号。但相比之下，全向天线能接收到信号的距离要远小于定向天线，同时，定向天线只能做到在一定的角度范围内接收到信号。鉴于此，本申请所提供的一种跟随装置的无线信号接收模块可以根据使用情况的不同来进行不同形式的设置。
也就是，无线信号接收模块包括设置在车厢上不同位置的至少三个接收天线，接收天线包括全向天线和定向天线。
进一步，位置计算模块包括：第一计算单元，用于根据每个接收天线所接收到的无线信号的强弱，分别计算每个接收天线与无线发射信标的距离；
第二计算单元，用于根据每个接收天线与无线发射信标的距离计算被跟随物的位置。
第二计算单元可以至少根据三个天线所测得的距离来确定无线发射信标与车厢的距离(三个距离长度便能够确定出唯一一个坐标点，进而根据确定出的坐标和本身的坐标来计算出无限发射信标和车厢的距离)。第一计算单元的功能便是根据信号强弱来计算距离。
进一步，本申请所提供的自动运输矿车，还包括距离计算模块，用于根据每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和车厢的位置计算车厢与被跟随物之间的安全距离；
速度调整模块，用于根据安全距离和预先获取的车厢移动速度调整车轮105转速。
在安全距离出现问题的时候，除了及时的停车，还可以是通过调整车轮105转速来达到控制车厢与障碍物之间距离的目的。
进一步，本申请所提供的自动运输矿车，还包括第二重量检测模块，用于当车厢的总重量下降时生成第二报警信号；
第二报警模块，用于当获取到第二报警信号时进行报警。
自动运输矿车在行进的过程中，由于颠簸，或者是人为截取，会导致运送的货物遗落的情况，因此需要通过设置第二重量检测模块来对货物是否损失来进行控制。当车厢的总重量下降的时候，通过第二报警模块进行报警。
通常，自动运输矿车在运送货物的途中，是会发生上下颠簸的情况的，因此，在发生颠簸的时候，所测得的车厢总重量是不准的，由此，可以是第二重量检测模块包括重量检测单元，用于间隔预定的时间多次测量车厢的总重量；
重量下降计算单元，用于根据多次测量到的车厢的总重量和每次测量的时间，计算车厢总重量的下降速度；
报警信号生成单元，用于当下降速度大于预设的速度阈值时，生成第二报警信号。
通过多次测量总重量，便能够避免由于颠簸而造成的误报警现象。也就是通过查验重量的下降速度(通过多次测量重量得到的重量差值和时间差值，便能够确定重量的下降速度)来确定是否需要报警。
进一步，本申请所提供的自动运输矿车，还包括设置在车厢内部的多个接触式传感器和启动模块，用于当预定数量的接触式传感器采集到信号时，控制第一重量检测模块101工作。
只有当车厢内部存在有货物的时候，才是需要运输的时候，因此可以通过在车厢内部设置接触式传感器，当界首市传感器采集到信号的时候，也就是车厢内部存在有货物的时候，再有启动模块控制第一重量检测模块101工作。
本发明实施例提供的自动运输矿车，采用重量检测技术，其通过先使用第一重量检测模块检测车厢总重量是否超过了阈值，来确定车厢内是否有货物存在，再通过定位模块和转向模块来确定车轮的转动方向，最终再使用驱动模块驱动车轮前进，从使车辆在装满货物的情况下再朝向目的地运动，并且还通过设置了超声波测距模块、第一距离判断模块来保证车厢在遇到障碍物的时候能够及时的停止下来，还通过设置了电源检测模块和第一报警模块，来保证自动运输矿车能够正常的完成对货物的运输工作；并且通过设置了第二重量检测模块和第二报警模块使得自动运输矿车能够在货物有损失的时候进行计时的报警，从而在不需要驾驶员驾驶的状态下也能够完成运输工作，进而提高了运送货物的效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.自动运输矿车，其特征在于，包括：
车厢、驱动模块、重量检测模块、定位模块和转向模块；
第一重量检测模块，用于当检测到车厢的总重量超过预设重量阈值时，生成驱动信号；
定位模块，用于确定所述车厢当前所处的位置信息；
转向模块，用于根据所述车厢当前所处的位置信息和预先获取的行进路线，调整车轮转向；
驱动模块，用于在获取到所述驱动信号时，驱动所述车轮转动；
还包括：
无线信号接收模块，用于接收无线信号，所述无线信号是设置于被跟随物上的无线发射信标每隔预定的一段时间发出的；
位置计算模块，用于每次接收到所述无线信号时，根据所述无线信号的强弱，计算被跟随物的位置；
行进路线计算模块，用于每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和所述车厢的位置，计算所述行进路线。
2.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，还包括：超声波测距模块，用于根据发射超声波的时间和接收返回波的时间测量所述车厢与障碍物的距离；
第一距离判断模块，用于当所述车厢与障碍物的距离小于预设的距离阈值时，生成停止信号；
驱动模块，还用于当获取到停止信号时，控制所述车轮停止。
3.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，还包括：
电源模块，用于向所述第一重量检测模块、所述定位模块、所述转向模块和所述驱动模块供电；
电源检测模块，用于当所述电源模块的剩余电量低于预设的电能阈值时，生成第一报警信号；
第一报警模块，用于当获取到所述第一报警信号时，执行预设的报警动作。
4.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，所述无线信号接收模块包括设置在所述车厢上不同位置的至少三个接收天线，所述接收天线包括全向天线和定向天线。
5.根据权利要求4所述的自动运输矿车，其特征在于，所述位置计算模块包括：
第一计算单元，用于根据每个所述接收天线所接收到的无线信号的强弱，分别计算每个所述接收天线与无线发射信标的距离；
第二计算单元，用于根据每个接收天线与所述无线发射信标的距离计算被跟随物的位置。
6.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，还包括距离计算模块，用于根据每次接收无线信号时，根据被跟随物的位置和所述车厢的位置计算车厢与被跟随物之间的安全距离；
速度调整模块，用于根据所述安全距离和预先获取的车厢移动速度调整所述车轮转速。
7.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，还包括第二重量检测模块，用于当所述车厢的总重量下降时生成第二报警信号；
第二报警模块，用于当获取到所述第二报警信号时进行报警。
8.根据权利要求7所述的自动运输矿车，其特征在于，所述第二重量检测模块包括重量检测单元，用于间隔预定的时间多次测量所述车厢的总重量；
重量下降计算单元，用于根据多次测量到的车厢的总重量和每次测量的时间，计算车厢总重量的下降速度；
报警信号生成单元，用于当所述下降速度大于预设的速度阈值时，生成所述第二报警信号。
9.根据权利要求1所述的自动运输矿车，其特征在于，还包括设置在所述车厢内部的多个接触式传感器和启动模块，用于当预定数量的接触式传感器采集到信号时，控制所述第一重量检测模块工作。
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