CN109542097A - 红外置顶循迹的井下无人无轨胶轮车及其行驶控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外置顶循迹的井下无人无轨胶轮车及其行驶控制方法，包括感知系统、控制系统、执行系统及车身，感知系统中的多组传感器与控制系统中的PLC电连接，PLC与整车控制器VCU电连接，VCU通过驱动电路分别对车辆内部执行系统中的电动机、转向电机以及液压油泵进行电连接控制。本发明在车头安装雷达激光传感器，在车顶安装红外传感器，在车身两侧及车尾安装超声波传感器，在后驱动轮上安装速度传感器，通过在车身上合理安排这些传感器的位置，利用其信号反馈获取周围环境信息，再根据制定的行驶控制策略，执行合适的行驶模式。整车无人驾驶系统安全高效，能有效减轻井下工人劳动强度，提高井下辅助运输系统效率与安全性。

Description

红外置顶循迹的井下无人无轨胶轮车及其行驶控制方法
技术领域
本发明涉及一种红外置顶循迹的井下无人无轨胶轮车及其行驶控制方法，属于煤矿井下辅助运输技术领域。
背景技术
近年来，随着各行各业在智能化上的快速发展，煤炭行业也在向智能化装备和制造以及智能化矿山的方向迈进。然而，目前国内煤矿的智能化建设主要集中在采掘设备智能化和数字化矿山等方面，矿井辅助运输系统整体还处于半自动化、半机械化及人工辅助运输的落后现状，其效率以及安全性已经极大限制了矿井的生产。因此，矿井辅助运输系统向智能化乃至无人化发展是未来的必然趋势。
矿用无轨胶轮车是现在矿井辅助运输系统中的一种重要形式，根据动力来源的不同主要可分为柴油机和蓄电池两种驱动方式。蓄电池无轨胶轮车以其清洁、高效、体积小的优势，已成为井下应用的主流。无轨胶轮车减轻了作业人员的劳动量，也将井下辅助运输系统变得更加高效，但是无轨胶轮车在井下工作时面临着工作环境恶劣、照明不充分、运输道路复杂的问题，以至于人为驾驶的车辆充满着诸多不确定性，导致事故率居高不下。因此，探索无轨胶轮车无人化自动驾驶技术对于促进煤矿井下辅助运输系统智能化乃至无人化发展具有重要实际意义。
现阶段地面上已经趋于成熟的无人驾驶技术或许可以解决这个问题。但是，无轨胶轮车行驶在井下巷道中处于地面之下，车辆难以通过GPS定位来自动制定行驶路线，同时巷道内车辆行驶路面灰尘过多的环境也导致无法根据红外传感器进行地面循迹。例如，专利号为ZL201410321531.0，名称为“智能搬运车控制系统及其控制方法”发明专利，公开了一种利用红外接收管反射进行循迹的搬运车，但是该发明只能适用于在地面上的循迹，井下巷道地面凹凸不平，且路面灰尘较大，无法应用于真实工况。因此，考虑到井下无人驾驶在井下无人驾驶的实际应用时，需解决无人驾驶胶轮车在井下循迹的问题。
近年来，针对解决井下无人驾驶车辆的定位循迹问题已有部分研究。例如，专利申请号为201611067840.5，名称为“一种基于高精度定位导航终端的井下矿机车无人驾驶系统及方法”发明专利，公开了一种使用射频定位模块和GPS定位模块共同定位的井下无人驾驶车辆，该发明通过两种定位模块的结果取平均值得到井下车辆位置，但GPS信号在井下极不稳定，且其使用的射频定位技术抗干扰能力较差，导致定位的相对误差较大。专利申请号为201510342268.8，名称为“一种井下无人驾驶铲运机行驶定位系统及方法”发明专利，公开了一种使用航向角偏差及车辆传动轴转速进行定位的井下无人驾驶车辆，但是该发明在井下避障方式单一，利用航向角偏差进行定位偏差过大，只能应用于行驶路线简单、弯道少的巷道内。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种红外置顶循迹的井下无人无轨胶轮车及其行驶控制方法，采用蓄电池作为动力，减小车辆体积、降低污染并提高能源利用率，且采用无人驾驶技术使得工作人员劳动强度大大降低，也提高了煤矿井下辅助运输工作效率，并使其更加安全可靠。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种红外置顶循迹的井下无人驾驶蓄电池无轨胶轮车，包括一种红外置顶循迹的井下无人驾驶蓄电池无轨胶轮车，包括感知系统、控制系统、执行系统及车身：
感知系统包括激光雷达传感器、第一左超声波传感器、第一右超声波传感器、红外传感器、第二左超声波传感器、第二右超声波传感器、第三左超声波传感器、第三右超声波传感器、左速度传感器、右速度传感器和后超声波传感器，激光雷达传感器、后超声波传感器分别设置在车身的前后两端，第一左超声波传感器、第一右超声波传感器分别设置在车身的前轮左右两侧翼子板上，第二左超声波传感器、第二右超声波传感器分别设置在车身的前车门中部位置上，第三左超声波传感器、第三右超声波传感器分别设置在车身的后车门中部位置上，左速度传感器、右速度传感器分别设置在前轮内轴左右两端，红外传感器设置在车身顶部；
控制系统包括PLC、显示器、稳压电路、整车控制器和驱动电路，PLC与整车控制器电连接，显示器与PLC电连接，稳压电路和驱动电路均与整车控制器电连接；
执行系统包括蓄电池、电动机、转向电机、助力电机、转向拉杆和液压泵，蓄电池与电动机电连接，蓄电池与稳压电路电连接，转向电机与助力电机电连接，助力电机与转向拉杆机械耦合连接，驱动电路分别与电动机、转向电机电连接，液压泵与整车控制器电连接；
感知系统中各传感器均与PLC电连接。
进一步的，所述的红外传感器数量有六个，六个红外传感器以300mm等间距呈直线排列，与车辆驱动桥平行，且相对于车身顶部的中心对称。
进一步的，还包括黑色轨迹带，黑色轨迹带设置在巷道顶两侧，黑色轨迹带宽度为400mm的。
一种无轨胶轮车行驶控制方法，其特征在于,所述无轨胶轮车行驶模式分为六种；分别为直行模式，避障模式，右转弯模式，左转弯模式，死路模式，停车模式；
无轨胶轮车行驶路径中没有障碍物时激光雷达传感器输出在PLC的状态为0，激光雷达传感器检测到障碍物距离在10m内则状态为1，障碍物距离在5m内则状态为2；
超声波传感器检测到对应方向在0.4m到0.6m内有障碍物时，状态均为0，超声波传感器检测到0.4m以内有障碍物时状态为1，若检测到障碍物在0.6m以外时状态为2；
以激光雷达传感器、第一左超声波传感器、第一右超声波传感器、第二左超声波传感器、第二右超声波传感器、第三左超声波传感器、第三右超声波传感器为排列顺序作为一个输入PLC中的信号组；
当上述信号组为0202020且顶部红外传感器信号处于中间部位时，此时车辆处于直行模式；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020，且顶部红外传感器信号处于中间部位时，此时车辆进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机转动并根据顶部红外传感器信号完成车辆的回正，在信号组为0020202情况下继续直行，直到右侧超声波传感器从车头到车尾的状态依次由2变0再变为2，最后信号组为0020202时转向电机转动使前轮右转，使车辆返回原车道；直到信号组变为0202020后，转向电机再反向转动完成车辆的回正，回到直行模式；
当上述信号组由0202020变为2222020且顶部右侧两个红外传感器接收不到反射回的红外线，此时车辆进入右转弯模式：转向电机转动使前轮右转，2s完成车辆的转弯；经过右侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器信号居中，车辆继续行驶回到直行模式；
当上述信号组由0202020变为2222020且顶部左侧两个红外传感器接收不到反射回的红外线，此时车辆进入左转弯模式：转向电机转动使前轮左转，2s完成车辆的转弯；经过左侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器信号居中，车辆继续行驶回到直行模式；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020且顶部红外传感器信号仍处于正中部位时，此时进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机反向转动并根据顶部红外传感器信号完成车辆的回正，若此时信号组为2020202，则进入死路模式车辆减速制动停车；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020且顶部红外传感器信号全部收到反射信号时确定此时到达黑色轨迹线全覆盖的终点，也是任务终点，进入停车模式车辆减速停车。
与现有技术相比本发明：
使用无人驾驶技术，利用PLC对于传感器得到的信息处理后电动操作来代替传统车辆行驶过程中的人脑感知及人为操作，不仅大大降低了井下辅助运输系统中的事故率，并提高了其安全性，更减少工人工作量；
使用红外传感器循迹，同时能精确定位到车辆实时位置；
选择将红外传感器置于车顶，在巷道顶部两侧布设黑色轨迹带，更适合井下巷道工况，也避免灰尘对循迹造成影响；
由于车辆在巷道行驶时两侧边距的不同，根据车身两侧超声波传感器不同状态可以更好识别车辆在行驶时两侧环境，同时使用红外传感器减小行驶时的横向偏移；
根据车辆上布置的传感器反馈的信号来对行驶模式进行选择进而传达到执行系统后即可完成避障、转弯、停车等操作；
使井下辅助运输系统快速向智能化方向转化，补足智能化矿山无人采矿在运输系统中最重要的环节；
特别的，由于本发明的车辆不需要人工驾驶，在矿井中发生事故后，车辆可用于对于人员的灾后搜救，也通过该车辆来运输救援设备或医疗设备通过易塌陷或充满危险气体区域到达需救援区域，延长可救援时间。
附图说明
图1为本发明俯视图；
图2为本发明左视图；
图3为本发明前视图；
图4为本发明内部结构图；
图中：1、激光雷达传感器，2、第一左超声波传感器，3、第一右超声波传感器，4、红外传感器，5、第二左超声波传感器，6、第二右超声波传感器，7、第三左超声波传感器，8、第三右超声波传感器，9、左速度传感器，10、右速度传感器，11、后超声波传感器，12、黑色轨迹带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图1、图2和图3所示，本发明包括感知系统、控制系统、执行系统及车身；
感知系统包括激光雷达传感器1、第一左超声波传感器2、第一右超声波传感器3、红外传感器4、第二左超声波传感器5、第二右超声波传感器6、第三左超声波传感器7、第三右超声波传感器8、左速度传感器9、右速度传感器10和后超声波传感器11，激光雷达传感器1、后超声波传感器11分别设置在车身的前后两端的保险杠下方，雷达激光传感器1是用以判断前方的路段是否可以通行，后超声波传感器11用以判断在倒车时车身离后障碍物的距离；
第一左超声波传感器2、第一右超声波传感器3分别设置在车身的前轮左右两侧翼子板上，用以判断车身前部距两侧巷道距离；
第二左超声波传感器5、第二右超声波传感器6分别设置在车身的前车门中部位置上，用以判断车身中部距两侧巷道距离；
第三左超声波传感器7、第三右超声波传感器8分别设置在车身的后车门中部位置上，用以判断车身后部距两侧巷道距离；
左速度传感器9、右速度传感器10分别设置在前轮内轴左右两端，用以检测车辆速度，保证控制系统能对车速的实时精确控制；
红外传感器4设置在车身顶部，井下巷道顶部设置的黑色轨迹带12能吸收红外传感器4发出的红外线，为了能够精确获得车辆的位置信息，红外传感器4数量有六个，六个红外传感器4以300mm等间距呈直线排列，与车辆驱动桥平行，且相对于车身顶部的中心对称；还包括黑色轨迹带12，黑色轨迹带12设置在巷道顶两侧，黑色轨迹带12宽度为400mm的。
如图4所示，控制系统包括PLC、显示器、稳压电路、整车控制器和驱动电路，整车控制器即VCU，PLC与整车控制器电连接，显示器与PLC电连接，稳压电路和驱动电路均与整车控制器电连接；感知系统中各传感器均与PLC电连接；执行系统包括蓄电池、电动机、转向电机、助力电机、转向拉杆和液压泵，蓄电池与电动机电连接，蓄电池与稳压电路电连接，转向电机与助力电机电连接，助力电机与转向拉杆机械耦合连接，驱动电路分别与电动机、转向电机电连接，液压泵与整车控制器电连接。
如图3所示，当红外信号被巷道顶部的黑色轨迹带12吸收时，红外传感器4将接收不到反射回的信号，根据接收不到信号的红外传感器4位置可以判断车辆行驶时横向偏移量。例如：当车辆行驶时，若车身顶部左侧两个红外传感器4接收不到反射回的红外线，表示此时车辆偏离轨道向右，控制系统计算出偏差后，得出转向电机的转动方向及转动量，控制方向盘左转，直到使得中心两个红外传感器4不能接收到反射回的红外线，代表车辆恢复直行状态。通过这种方式来保证车辆行驶时能按照预先在巷道顶部布设的黑色轨迹带12行驶，并且可以根据PLC接收红外信号的频率与数量计算车辆行驶的路程，从而对车辆进行定位。
无轨胶轮车车辆行驶还需要通过位于车身四周的激光雷达传感器1与多组超声波传感器输出到PLC状态量的改变实现无轨胶轮车在道路行进中对障碍物的检测，测距以及避障；无轨胶轮车行驶模式分为六种；分别为直行模式，避障模式，右转弯模式，左转弯模式，死路模式，停车模式；
无轨胶轮车行驶路径中没有障碍物时激光雷达传感器1输出在PLC的状态为0，激光雷达传感器1检测到障碍物距离在10m内则状态为1，障碍物距离在5m内则状态为2；由于无轨胶轮车行驶在巷道内，正常行驶车身与右巷道壁安全间距一般0.5m左右，所以设定超声波传感器检测到对应方向在0.4m到0.6m内有障碍物时，状态均为0，超声波传感器检测到0.4m以内有障碍物时状态为1，若检测到障碍物在0.6m以外时状态为2；多组传感器的实时状态使得PLC产生相应不同指令，通过整车控制器处理后得知车辆周边环境，进而引导车辆在巷道内的不同行驶操作。
以激光雷达传感器1、第一左超声波传感器2、第一右超声波传感器3、第二左超声波传感器5、第二右超声波传感器6、第三左超声波传感器7、第三右超声波传感器8为排列顺序作为一个输入PLC中的信号组；
第一种行驶模式为正常直行模式，当上述信号组为0202020且顶部红外传感器4信号处于中间部位时，此时车辆处于直行模式，说明车辆处于巷道内行驶道路中央且前方无障碍物了，可正常直行；
第二种行驶模式为避障模式，当上述信号组由0202020先变为1202020，表明车体正前方10m有障碍物，再变为2202020且顶部红外传感器4信号处于中间部位时，确定车体前方5m内有障碍，此时车辆进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机转动并根据顶部红外传感器4信号完成车辆的回正，在信号组为0020202情况下继续直行，直到右侧超声波传感器从车头到车尾的状态依次由2变0再变为2，最后信号组为0020202时转向电机转动使前轮右转，使车辆返回原车道；直到信号组变为0202020后，转向电机再转动完成车辆的回正，回到直行模式；
第三种行驶模式为右转弯模式，当上述信号组由0202020变为2222020且顶部右侧两个红外传感器4接收不到反射回的红外线，表明车体前方为右弯道，此时车辆进入右转弯模式：车辆减速，转向电机转动使前轮右转，2s完成车辆的转弯；经过右侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器4信号居中，车辆加速至正常速度，车辆继续行驶回到直行模式；
第四种行驶模式为左转弯模式，当上述信号组由0202020变为2222020且顶部左侧两个红外传感器4接收不到反射回的红外线，表明车体前方为左弯道，此时车辆进入左转弯模式：车辆减速，转向电机转动使前轮左转，2s完成车辆的转弯；经过左侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器4信号居中，车辆加速至正常速度，车辆继续行驶回到直行模式；
第五种行驶模式为死路模式，当上述信号组由0202020先变为1202020，表明车体正前方10m有障碍物，再变为2202020且顶部红外传感器信号仍处于正中部位时确定前方有障碍，此时进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机反向转动并根据顶部红外传感器信号完成车辆的回正，若此时信号组为2020202，则表明前方仍有障碍物，表示前方路堵死无法前行，进入死路模式车辆减速制动停车，并发出警报；
当上述信号组由0202020先变为1202020表明车体正前方10m有障碍物，直到再变为2202020且顶部红外传感器4信号全部收到反射信号时确定此时到达黑色轨迹线全覆盖的终点，也是任务终点，进入停车模式车辆减速停车。
通过顶部红外传感器4、激光雷达传感器1、多组超声波传感器的联合感知，得到周围环境的反馈，在整车控制器VCU中处理对行驶模式进行选择进而传达到执行系统后即可完成避障、转弯、停车等操作。
控制系统中，PLC由蓄电池经过稳压电路后24V直流供电。如图4，控制系统以整车控制器VCU为控制核心，辅以PLC协同控制，通过感知系统中的传感器采集到周围环境的信号并将信号数字化，经过PLC中程序判断决策后进入整车控制器VCU得到输出信号，再将信号通过光电隔离驱动电路放大后实现控制转向电机来控制车辆的方向，控制电动机的转速来控制车辆的速度，同时控制液压泵的运行来实现车辆的制动。
执行系统包括：动力系统、转向系统、启停系统。其中动力系统由蓄电池和电动机组成，电动机与蓄电池之间电连接，将电力转化为机械力。启停系统中的车辆启动与制动装置与蓄电池电连接，启停系统中的启动根据VCU的输出信号来控制电动机的转动进行启动及加减速。启停系统中的停车制动一共有电气制动与机械制动两种方式。机械制动方式是通过液压泵为车轮上的盘式制动器提供动力，利用摩擦进行制动；电气制动方式是通过控制系统来控制电动机输出的反向转矩，进而制动并能将电动机变为发电机，使得部分制动的能量可以回收至蓄电池，实现能源的二次利用。转向系统采用电动助力转向系统，其中的转向电机与蓄电池电连接，转向电机控制器与VCU电连接，通过VCU输出信号来控制转向电机转动进而推动转向助力电机，控制转向拉杆的转动方向与角度，进而控制车辆的转向与避障。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种红外置顶循迹的井下无人驾驶蓄电池无轨胶轮车，包括感知系统、控制系统、执行系统及车身，其特征在于：
感知系统包括激光雷达传感器（1）、第一左超声波传感器（2）、第一右超声波传感器（3）、红外传感器（4）、第二左超声波传感器（5）、第二右超声波传感器（6）、第三左超声波传感器（7）、第三右超声波传感器（8）、左速度传感器（9）、右速度传感器（10）和后超声波传感器（11），激光雷达传感器（1）、后超声波传感器（11）分别设置在车身的前后两端，第一左超声波传感器（2）、第一右超声波传感器（3）分别设置在车身的前轮左右两侧翼子板上，第二左超声波传感器（5）、第二右超声波传感器（6）分别设置在车身的前车门中部位置上，第三左超声波传感器（7）、第三右超声波传感器（8）分别设置在车身的后车门中部位置上，左速度传感器(9)、右速度传感器(10)分别设置在前轮内轴左右两端，红外传感器（4）设置在车身顶部；
控制系统包括PLC、显示器、稳压电路、整车控制器和驱动电路，PLC与整车控制器电连接，显示器与PLC电连接，稳压电路和驱动电路均与整车控制器电连接；
执行系统包括蓄电池、电动机、转向电机、助力电机、转向拉杆和液压泵，蓄电池与电动机电连接，蓄电池与稳压电路电连接，转向电机与助力电机电连接，助力电机与转向拉杆机械耦合连接，驱动电路分别与电动机、转向电机电连接，液压泵与整车控制器电连接；
感知系统中各传感器均与PLC电连接。
2.根据权利要求1所述的一种红外置顶循迹的井下无人驾驶蓄电池无轨胶轮车，其特征在于，所述的红外传感器（4）数量有六个，六个红外传感器（4）以300mm等间距呈直线排列，与车辆驱动桥平行，且相对于车身顶部的中心对称。
3.根据权利要求1所述的一种红外置顶循迹的井下无人驾驶蓄电池无轨胶轮车，其特征在于，还包括黑色轨迹带（12），黑色轨迹带（12）设置在巷道顶两侧，黑色轨迹带（12）宽度为400mm的。
4.一种无轨胶轮车行驶控制方法，其特征在于,所述无轨胶轮车行驶模式分为六种；分别为直行模式，避障模式，右转弯模式，左转弯模式，死路模式，停车模式；
无轨胶轮车行驶路径中没有障碍物时激光雷达传感器（1）输出在PLC的状态为0，激光雷达传感器（1）检测到障碍物距离在10m内则状态为1，障碍物距离在5m内则状态为2；
超声波传感器检测到对应方向在0.4m到0.6m内有障碍物时，状态均为0，超声波传感器检测到0.4m以内有障碍物时状态为1，若检测到障碍物在0.6m以外时状态为2；
以激光雷达传感器（1）、第一左超声波传感器（2）、第一右超声波传感器（3）、第二左超声波传感器（5）、第二右超声波传感器（6）、第三左超声波传感器（7）、第三右超声波传感器（8）为排列顺序作为一个输入PLC中的信号组；
当上述信号组为0202020且顶部红外传感器（4）信号处于中间部位时，此时车辆处于直行模式；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020，且顶部红外传感器（4）信号处于中间部位时，此时车辆进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机转动并根据顶部红外传感器（4）信号完成车辆的回正，在信号组为0020202情况下继续直行，直到右侧超声波传感器从车头到车尾的状态依次由2变0再变为2，最后信号组为0020202时转向电机转动使前轮右转，使车辆返回原车道；直到信号组变为0202020后，转向电机再反向转动完成车辆的回正，回到直行模式；
当上述信号组由0202020变为2222020且顶部右侧两个红外传感器（4）接收不到反射回的红外线，此时车辆进入右转弯模式：转向电机转动使前轮右转，2s完成车辆的转弯；经过右侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器（4）信号居中，车辆继续行驶回到直行模式；
当上述信号组由0202020变为2222020且顶部左侧两个红外传感器（4）接收不到反射回的红外线，此时车辆进入左转弯模式：转向电机转动使前轮左转，2s完成车辆的转弯；经过左侧超声传感器陆续由0变2再变回0，最后信号组变为0202020且顶部红外传感器（4）信号居中，车辆继续行驶回到直行模式；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020且顶部红外传感器信号仍处于正中部位时，此时进入避障模式：转向电机转动使前轮左转直到信号组变为0020202，完成车辆的变道，2s后转向电机反向转动并根据顶部红外传感器信号完成车辆的回正，若此时信号组为2020202，则进入死路模式车辆减速制动停车；
当上述信号组由0202020先变为1202020再变为2202020且顶部红外传感器（4）信号全部收到反射信号时确定此时到达黑色轨迹线全覆盖的终点，也是任务终点，进入停车模式车辆减速停车。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110543176A (zh) * 2019-09-20 2019-12-06 昆山富辰迪隆智能机电科技有限公司 一种agv小车导航方法
CN110775173A (zh) * 2019-11-29 2020-02-11 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种基于双侧距离检测的高精度直线行走纠偏系统及工程车辆
CN111516778A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种轮式矿井物料配送机器人动力底盘
CN111994080A (zh) * 2020-07-31 2020-11-27 常州科研试制中心有限公司 具有自动驾驶功能的矿用防爆电动无轨胶轮车
CN112255644A (zh) * 2020-10-15 2021-01-22 河南护航实业股份有限公司 一种用于多轮胶轮车无人驾驶激光导航系统及其控制方法
CN112319653A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种煤矿井下无轨辅助运输机器人
CN112346452A (zh) * 2020-09-30 2021-02-09 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种矿用防爆无人驾驶车辆控制装置
CN112896192A (zh) * 2021-03-08 2021-06-04 安徽理工大学 一种基于uwb技术的矿用电机车无人驾驶系统
CN112947496A (zh) * 2021-05-05 2021-06-11 中国矿业大学 一种无人驾驶的无轨胶轮车标准化运输平台及其控制方法
CN113110434A (zh) * 2021-04-06 2021-07-13 中国矿业大学 一种无驾驶舱式井下无人驾驶电机车及其控制方法
CN113460049A (zh) * 2021-08-06 2021-10-01 中国矿业大学 一种机器人驾驶的井下顺槽运输无轨胶轮车及其控制方法
CN113548048A (zh) * 2021-07-14 2021-10-26 成都工业职业技术学院 一种智能电力运输车
CN114475856A (zh) * 2021-12-21 2022-05-13 东风悦享科技有限公司 一种用于教学的多驾驶模式自动驾驶小车

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468664A (zh) * 2007-12-24 2009-07-01 上海市电力公司电缆输配电公司 电缆隧道危险环境小型履带检查机器人系统
CN202257273U (zh) * 2011-10-20 2012-05-30 中国矿业大学 一种循迹取物小车
CN103009991A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国矿业大学 一种矿用混合动力无轨胶轮车驱动系统
CN104163186A (zh) * 2014-09-01 2014-11-26 北京天地华泰采矿工程技术有限公司 一种应用于煤矿副斜井的无轨胶轮车防跑车装置
CN108345305A (zh) * 2018-01-31 2018-07-31 中国矿业大学 无轨胶轮车智能车载系统、井下车辆调度系统和控制方法
CN207809371U (zh) * 2018-01-12 2018-09-04 厦门大学嘉庚学院 一种煤矿井下无人驾驶无轨胶轮车控制系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468664A (zh) * 2007-12-24 2009-07-01 上海市电力公司电缆输配电公司 电缆隧道危险环境小型履带检查机器人系统
CN202257273U (zh) * 2011-10-20 2012-05-30 中国矿业大学 一种循迹取物小车
CN103009991A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国矿业大学 一种矿用混合动力无轨胶轮车驱动系统
CN104163186A (zh) * 2014-09-01 2014-11-26 北京天地华泰采矿工程技术有限公司 一种应用于煤矿副斜井的无轨胶轮车防跑车装置
CN207809371U (zh) * 2018-01-12 2018-09-04 厦门大学嘉庚学院 一种煤矿井下无人驾驶无轨胶轮车控制系统
CN108345305A (zh) * 2018-01-31 2018-07-31 中国矿业大学 无轨胶轮车智能车载系统、井下车辆调度系统和控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHENQIANG MI等: "Restoring Connectivity of Mobile Robotic Sensor Networks While Avoiding Obstacles", 《IEEE SENSORS JOURNAL》 *
刘阳等: "无轨胶轮车驱动技术现状及混合动力方案研究", 《煤炭工程》 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110543176A (zh) * 2019-09-20 2019-12-06 昆山富辰迪隆智能机电科技有限公司 一种agv小车导航方法
CN110775173A (zh) * 2019-11-29 2020-02-11 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种基于双侧距离检测的高精度直线行走纠偏系统及工程车辆
CN110775173B (zh) * 2019-11-29 2023-11-10 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种基于双侧距离检测的高精度直线行走纠偏系统及工程车辆
CN111516778A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种轮式矿井物料配送机器人动力底盘
CN111994080A (zh) * 2020-07-31 2020-11-27 常州科研试制中心有限公司 具有自动驾驶功能的矿用防爆电动无轨胶轮车
CN112319653A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种煤矿井下无轨辅助运输机器人
CN112346452A (zh) * 2020-09-30 2021-02-09 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种矿用防爆无人驾驶车辆控制装置
CN112319653B (zh) * 2020-09-30 2021-10-12 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种煤矿井下无轨辅助运输机器人
CN112255644A (zh) * 2020-10-15 2021-01-22 河南护航实业股份有限公司 一种用于多轮胶轮车无人驾驶激光导航系统及其控制方法
CN112896192A (zh) * 2021-03-08 2021-06-04 安徽理工大学 一种基于uwb技术的矿用电机车无人驾驶系统
CN113110434B (zh) * 2021-04-06 2022-04-19 中国矿业大学 一种无驾驶舱式井下无人驾驶电机车及其控制方法
CN113110434A (zh) * 2021-04-06 2021-07-13 中国矿业大学 一种无驾驶舱式井下无人驾驶电机车及其控制方法
CN112947496A (zh) * 2021-05-05 2021-06-11 中国矿业大学 一种无人驾驶的无轨胶轮车标准化运输平台及其控制方法
CN113548048B (zh) * 2021-07-14 2022-04-01 成都工业职业技术学院 一种智能电力运输车
CN113548048A (zh) * 2021-07-14 2021-10-26 成都工业职业技术学院 一种智能电力运输车
CN113460049A (zh) * 2021-08-06 2021-10-01 中国矿业大学 一种机器人驾驶的井下顺槽运输无轨胶轮车及其控制方法
CN114475856A (zh) * 2021-12-21 2022-05-13 东风悦享科技有限公司 一种用于教学的多驾驶模式自动驾驶小车

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