CN109501654A - 一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，所述矿用卡车包括无人驾驶系统、检测系统和执行系统，所述无人驾驶系统由中央处理器、PLC和网络交换机组成，所述检测系统由后视视觉系统、前视视觉系统、转速检测器、液压上限检测器、液压下限检测器和重量检测器组成，所述执行系统由刹车系统、动力系统、液压自卸系统和转向系统组成，所述中央处理器还连接有GPS和电源，所述电源与中央处理器之间设置有远程信号处理系统，远程信号处理系统用于接收遥控启、停信号，所述检测系统与无人驾驶系统的网络交换机连接，所述执行系统与无人驾驶系统的PLC连接；本发明具有自动化程度高、工作效率高、易操作的优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造和改装技术领域，具体涉及一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车。
背景技术
传统矿用卡车运输过程中需要在采矿区调头倒车将车停放在指定位置装入矿石，然后运至破碎站，经调头倒车操作后，通过自卸系统将矿石卸下，最后返回至采矿区，完成一趟运输周期。传统矿用卡车由人坐在驾驶室内操作，在采矿区和破碎站需调头和倒车操作，导致时间浪费，生产效率低；因此，提供一种自动化程度高、工作效率高、易操作的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种自动化程度高、工作效率高、易操作的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车。
本发明的目的是这样实现的：一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，所述矿用卡车包括无人驾驶系统、检测系统和执行系统，所述无人驾驶系统由中央处理器、PLC和网络交换机组成，所述检测系统由后视视觉系统、前视视觉系统、转速检测器、液压上限检测器、液压下限检测器和重量检测器组成，所述执行系统由刹车系统、动力系统、液压自卸系统和转向系统组成，所述中央处理器还连接有GPS和电源，所述电源与中央处理器之间设置有远程信号处理系统，远程信号处理系统用于接收遥控启、停信号，所述检测系统与无人驾驶系统的网络交换机连接，所述执行系统与无人驾驶系统的PLC连接。
卡车还包括装载大箱，所述装载大箱内侧底部设置有载重钢板，所述载重钢板四个顶角的下部设施有重量检测器，所述装载大箱外底部连接有液压自卸系统，所述液压自卸系统上部设置有液压上限检测器，所述液压自卸系统下部设置有液压下限检测器，所述液压自卸系统另一端固定在车辆底盘上，所述车辆底盘前段设置有无人驾驶系统、前视视觉系统和远程信号处理系统，所述车辆底盘后部设置有后视视觉系统，所述车辆底盘中部设置有动力系统和行走轮。
PLC选用欧姆龙CP1W-40EDR系列。
网络交换机采用IEEE802.3af以太网供电协议，使用电压为DC24V，具有5个10/100Base-T自适应以太网接口，支持全双工工作模式。
中央处理器采用英特尔酷睿I3，运行频率1.8GHZ，具有两个千兆网口，2个PS接口，内装无人驾驶系统软件。
GPS采用U-blox公司研发的U-blox芯片，定位精度0.5m。
前视、后视视觉系统包括工业摄像头和多网口视觉工控机，工业摄像头采用1000万像素的彩色摄像头，多网口视觉工控机是基于Intel的Sky Lake第六代处理器平台，嵌入式cpu，同时配备有4个USB3.0接口，并且兼容PoE、IEEE 802.3af，带有自动检测供电设备，具有2个RS-232/485的I/O接口。
转速检测器和刹车系统均与行走轮连接，用于检测和控制行驶速度。
转向系统用于对行走轮进行方向上的微调。
动力系统用于驱动卡车行驶，包括正向行驶和反向行驶。
本发明的有益效果：本发明专利区别于传统矿用卡车，是一种基于无人驾驶的矿用卡车，无驾驶室设计，通过车载设备控制行驶，无需调头即可前进后退双向正常行驶。
本专利可解决传统矿用卡车调头、倒车时间的浪费、生产成本高、人身安全隐患等弊端。远程控制平台发出行车命令后，无人驾驶系统接收到信号后，开始自动运行，完成每趟运输周期（如图2所示）。在设定的运输路线上通过GPS定位，前后视觉系统实时监测路面状况，及时回馈无人驾驶系统，无人驾驶系统向矿用卡车动力、转向、刹车、液压升降等系统发出信号，控制矿用卡车实施完成各种动作；本发明具有一种自动化程度高、工作效率高、易操作的优点。
附图说明
图1是本发明基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车系统结构示意图。
图2是现有卡车运输周期示意图。
图3是本发明基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车运输周期示意图。
图4是本发明基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车立体结构示意图。
图5是本发明基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车正面结构示意图。
图6是本发明基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车装载大箱内部结构示意图。
图中 1、装载大箱 2、后视视觉系统 3、行走轮 4、动力系统 5、无人驾驶系统 6、车辆底盘 7、前视视觉系统 8、远程信号处理系统 9、液压自卸系统 10、载重钢板 11、重量检测器 12、液压下限检测器 13、液压上限检测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1-6所示，本发明是一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，所述矿用卡车包括无人驾驶系统5、检测系统和执行系统，所述无人驾驶系统5由中央处理器、PLC和网络交换机组成，所述检测系统由后视视觉系统2、前视视觉系统7、转速检测器、液压上限检测器13、液压下限检测器12和重量检测器11组成，所述执行系统由刹车系统、动力系统4、液压自卸系统9和转向系统组成，所述中央处理器还连接有GPS和电源，所述电源与中央处理器之间设置有远程信号处理系统8，远程信号处理系统8用于接收遥控启、停信号，所述检测系统与无人驾驶系统5的网络交换机连接，所述执行系统与无人驾驶系统5的PLC连接。
本发明所述的卡车共有五种运行状态，包括左行驶、右行驶、破碎站停止、采矿区停止和卸货。在操作过程中，首先在远程信号处理系统8接收到遥控启动信号后启动卡车，启动后电源会对中央处理器及各个部件进行供电，供电的同时会启动检测系统对卡车的状态进行检测，中央处理器会根据检测到的状态综合评估需要进行的下一步操作。在检测条件符合以下状态时会进行左行驶的自动操作：
①、重量检测器11检测到装载大箱1内有货物存在；
②、液压下限检测器12检测到液压自卸系统9处于下端，即装载大箱1处于水平装货状态；
③、GPS经检测未处在破碎站区域；
④、后视视觉系统2未检测到后方障碍物。
在检测条件符合以下状态时会进行右行驶的自动操作：
①、重量检测器11检测到装载大箱1内无货物存在；
②、液压下限检测器12检测到液压自卸系统9处于下端，即装载大箱1处于水平装货状态；
③、GPS经检测未处在采矿区区域；
④、前视视觉系统7未检测到前方障碍物；
在检测条件符合以下状态时会进行破碎站停止的自动操作：
①、重量检测器11检测到装载大箱1内货物存在；
②、液压下限检测器12检测到液压自卸系统9处于下端，即装载大箱1处于水平装货状态；
③、GPS经检测处在破碎站区域；
在检测条件符合以下状态时会进行采矿区停止的自动操作：
①、重量检测器11检测到装载大箱1内无货物存在；
②、液压下限检测器12检测到液压自卸系统9处于下端，即装载大箱1处于水平装货状态；
③、GPS经检测处在采矿区区域；
在检测条件符合以下状态时会进行卸货的自动操作：
①、重量检测器11检测到装载大箱1内有货物存在；
②、转速检测结果为卡车处于静止状态；
③、GPS经检测处在破碎站区域；
当符合某一条件时，说明将按照此种运行状态，并且在即将到达破碎站或者采矿区时，会启动刹车系统进行减速，直至转速检测器检测到卡车处于静止状态。当卡车在运行卸货状态时，当液压上限检测器13检测到液压自卸系统9已经处于上限值，说明此时正在卸货，但是由于卸货需要一定的时间才能完全卸完，因此可通过可编程逻辑控制器编辑PLC的时钟程序，在达到液压上限时延时10s关闭液压自卸系统9，10s后自动关闭液压自卸系统9，从而自动完成卸货，并且可根据卸货时间的长短自行在PLC中编辑延时时间。在采矿区进行采矿时，同样是通过PLC内置的时钟电路完成采矿时间的延时，从而使整个系统更加安全可靠。
实施例2
如图1-6所示，本发明是一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，所述矿用卡车包括无人驾驶系统5、检测系统和执行系统，所述无人驾驶系统5由中央处理器、PLC和网络交换机组成，所述检测系统由后视视觉系统2、前视视觉系统7、转速检测器、液压上限检测器13、液压下限检测器12和重量检测器11组成，所述执行系统由刹车系统、动力系统4、液压自卸系统9和转向系统组成，所述中央处理器还连接有GPS和电源，所述电源与中央处理器之间设置有远程信号处理系统8，远程信号处理系统8用于接收遥控启、停信号，所述检测系统与无人驾驶系统5的网络交换机连接，所述执行系统与无人驾驶系统5的PLC连接。
卡车还包括装载大箱1，所述装载大箱1内侧底部设置有载重钢板10，所述载重钢板10四个顶角的下部设置有重量检测器11，所述装载大箱1外底部连接有液压自卸系统9，所述液压自卸系统9上部设置有液压上限检测器13，所述液压自卸系统9下部设置有液压下限检测器12，所述液压自卸系统9另一端固定在车辆底盘6上，所述车辆底盘6前端设置有无人驾驶系统5、前视视觉系统7和远程信号处理系统8，所述车辆底盘6后部设置有后视视觉系统2，所述车辆底盘6中部设置有动力系统4和行走轮3。
PLC选用欧姆龙CP1W-40EDR系列。
网络交换机采用IEEE802.3af以太网供电协议，使用电压为DC24V，具有5个10/100Base-T自适应以太网接口，支持全双工工作模式。
中央处理器采用英特尔酷睿I3，运行频率1.8GHZ，具有两个千兆网口，2个PS接口，内装无人驾驶系统软件。
GPS采用U-blox公司研发的U-blox芯片，定位精度0.5m。
前视、后视视觉系统包括工业摄像头和多网口视觉工控机，工业摄像头采用1000万像素的彩色摄像头，多网口视觉工控机是基于Intel的Sky Lake第六代处理器平台，嵌入式cpu，同时配备有4个USB3.0接口，并且兼容PoE、IEEE 802.3af，带有自动检测供电设备，具有2个RS-232/485的I/O接口。
转速检测器和刹车系统均与行走轮连接，用于检测和控制行驶速度。
转向系统用于对行走轮进行方向上的微调。
动力系统4用于驱动卡车行驶，包括正向行驶和反向行驶。
本发明可解决传统矿用卡车调头、倒车时间的浪费、生产成本高、人身安全隐患等弊端。远程控制平台发出行车命令后，无人驾驶系统接收到信号后，开始自动运行，完成每趟运输周期，在设定的运输路线上通过GPS定位，前后视觉系统实时监测路面状况，及时回馈无人驾驶系统，无人驾驶系统向矿用卡车动力、转向、刹车、液压升降等系统发出信号，控制矿用卡车实施完成各种动作；本发明具有一种自动化程度高、工作效率高、易操作的优点。
Claims (10)
1.一种基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述矿用卡车包括无人驾驶系统、检测系统和执行系统，所述无人驾驶系统由中央处理器、PLC和网络交换机组成，所述检测系统由后视视觉系统、前视视觉系统、转速检测器、液压上限检测器、液压下限检测器和重量检测器组成，所述执行系统由刹车系统、动力系统、液压自卸系统和转向系统组成，所述中央处理器还连接有GPS和电源，所述电源与中央处理器之间设置有远程信号控制系统，远程信号处理系统用于接收遥控启、停信号，所述检测系统与无人驾驶系统的网络交换机连接，所述执行系统与无人驾驶系统的PLC连接。
2.如权利要求1所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述卡车还包括装载大箱，所述装载大箱内侧底部设置有载重钢板，所述载重钢板四个顶角的下部设置有重量检测器，所述装载大箱外底部连接有液压自卸系统，所述液压自卸系统上部设置有液压上限检测器，所述液压自卸系统下部设置有液压下限检测器，所述液压自卸系统另一端固定在车辆底盘上，所述车辆底盘前端设置有无人驾驶系统、前视视觉系统和远程信号处理系统，所述车辆底盘后部设置有后视视觉系统，所述车辆底盘中部设置有动力系统和行走轮。
3.如权利要求1所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述PLC选用欧姆龙CP1W-40EDR系列。
4.如权利要求1所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述网络交换机采用IEEE802.3af以太网供电协议，使用电压为DC24V，具有5个10/100Base-T自适应以太网接口，支持全双工工作模式。
5.如权利要求1所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述中央处理器采用英特尔酷睿I3，运行频率1.8GHZ，具有两个千兆网口，2个PS接口，内装无人驾驶系统软件。
6.如权利要求1所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述GPS采用U-blox公司研发的U-blox芯片，定位精度0.5m。
7.如权利要求1或2所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述前视、后视视觉系统包括工业摄像头和多网口视觉工控机，工业摄像头采用1000万像素的彩色摄像头，多网口视觉工控机是基于Intel的Sky Lake第六代处理器平台，嵌入式cpu，同时配备有4个USB3.0接口，并且兼容PoE、IEEE 802.3af，带有自动检测供电设备，具有2个RS-232/485的I/O接口。
8.如权利要求1或2所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述转速检测器和刹车系统均与行走轮连接，用于检测和控制行驶速度。
9.如权利要求1或2所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述转向系统用于对行走轮进行方向上的微调。
10.如权利要求1或2所述的基于无人驾驶双向行驶的矿用卡车，其特征在于：所述动力系统用于驱动卡车行驶，包括正向行驶和反向行驶。
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