CN112947453B

CN112947453B - 一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法

Info

Publication number: CN112947453B
Application number: CN202110206900.1A
Authority: CN
Inventors: 宋玲; 王宇峰; 刘潋; 谢珊珊
Original assignee: China Three Gorges University CTGU; Hubei University of Arts and Science
Current assignee: China Three Gorges University CTGU; Hubei University of Arts and Science
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2041-02-24
Also published as: CN112947453A

Abstract

本发明提供了一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，包括以下步骤：S1、路径开始，预先设定平仓机安全距离阈值R_P，吊罐安全阈值R_D，振捣机安全阈值R_Z，S2、平仓机按初始规划最优行驶路径行走时间T，计算平仓机到吊罐投影点的距离R_PD，计算平仓机到振捣机的距离R_PZ；S3、如果R_PD≤R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，R_PZ≤R_P+R_Z且R_PD>R_P+R_D，R_PD≤R_P+R_D且R_PZ≤R_P+R_Z，则调动冲突调整系统，生成新的路径；如果R_PD>R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，则返回执行S2，直到到达目标点后进行平仓。S4、再对下一个卸料点进行S1～S3的操作，直到整个浇筑区被推平，本发明在实时行驶过程中，当平仓机前各实体运行轨迹发生时空冲突，及时调整变换平仓机的行驶路径，达到使混凝土浇筑过程安全高效的目的。

Description

一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法

技术领域

本发明属于平仓机路径规划技术领域，具体涉及一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法。

背景技术

混凝土拱坝是高坝的主要坝型之一，常建在高山峡谷地区。而在河谷狭窄地段，多种机械设备的交叉协作施工必然会增加安全和进度风险。在这种情况下，要提高拱坝浇筑施工效率，就必然得从施工精细化管理入手，着眼于混凝土浇筑过程中各工序间的衔接关系，减少冲突。

以缆机为主的混凝土入仓方式广泛应用于高拱坝混凝土浇筑施工。通常，每个浇筑仓在施工前被划分为几个浇筑区，而在一个浇筑区内，配置缆机、平仓机、振捣机各一台，依次完成混凝土的卸料，平仓和振捣工作。它们之间的分工与协作关系决定了混凝土的浇筑效率。缆机吊罐的运行承载着混凝土装料、运输和卸料过程。而平仓机的平仓活动则是保证前序卸料过程持续高效进行，和衔接后序振捣的关键工序。通常，在卸料堆形成后，驾驶员驾驶平仓机到达卸料点，平仓机的停靠，避让与绕行必然会影响了同一区域内其他机械的行驶路径和时间，进而影响了浇筑安全、进度和成本。

目前，在混凝土拱坝浇筑的实际施工时，平仓机的驾驶主要依赖驾驶员人为判断目标卸料堆、同区域的其他运动和静止机械设备的位置、速度等信息，以便决定如何安全避开障碍物，并完成平仓活动，对运动实体之间工序衔接关系考虑较少，影响平仓机的驾驶路径的合理化规划。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，包括以下步骤：

S1、路径开始，预设时间步长T，令T＝0，预先设定平仓机安全距离阈值R_P，吊罐安全阈值R_D，振捣机安全阈值R_Z，平仓机车载电脑接收深度TOF相机、多传感器收集的信息，规划最优初始行驶路径；

S2、平仓机按初始规划最优行驶路径行走时间T，即时钟向前推进一个时间步长T，利用平仓机车载激光扫描仪360度扫描到浇筑仓以阈值半径P内的障碍物，发送至车载电脑，计算平仓机到吊罐投影点的距离R_PD，计算平仓机到振捣机的距离R_PZ；

S3、如果R_PD≤R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，R_PZ≤R_P+R_Z且R_PD>R_P+R_D，R_PD≤R_P+R_D且R_PZ≤R_P+R_Z，则调动冲突调整系统，生成新的路径；如果R_PD>R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，则返回执行S2，直到到达目标点后进行平仓。

S4、再对下一个卸料点进行S1～S3的操作，直到整个浇筑区被推平。

优选的，S1中，规划最优初始行驶路径方法为：

S11、定位平仓机位置，收集源点信息；

S12、扫描并确定目标点，获取三维图像，并将画像传给平仓机车载电脑，由车载电脑分析找到浇筑区内最高的凸包点，确定最高的凸点为平仓机待推平的目标点；

S13、获取浇筑区内环境信息，平仓机需绕行的静止障碍物信息；

S14、规划最短路径为最优初始行驶路径，并避开静止的障碍物，将最优初始行驶路径同步显示在车载电脑。

优选的，所述目标点为初始的卸料点，浇筑区内最高的凸包点具体为浇筑区内最高的卸料堆。

优选的，所述浇筑区内环境信息包括浇筑区的空间尺寸、设备、构件和孔口数量信息。

优选的，所述源点指平仓机在浇筑仓内的初始位置。

优选的，获取三维图像是通过深度TOF相机来获取。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过对浇筑区环境信息，平仓机行使过程中的障碍物信息，以及浇筑区内动态的信息进行收集，为平仓机驾驶员规划一条最短时间和最短距离的最优行驶路径，而且在实时行驶过程中，当平仓机前各实体运行轨迹发生时空冲突，及时调整变换平仓机的行驶路径，达到使混凝土浇筑过程安全高效的目的。

附图说明

图1是本发明整体规划图；

图2是本发明实施例2中当平仓机与吊罐的投影发生冲突时的调整方法；

图3是本发明实施例2中当平仓机与振捣车发生冲突时的调整方法；

图4是本发明实施例2中当平仓机与吊罐的投影,与振捣车同时发生冲突时的调整方法。

具体实施方式

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所示，本发明提供一种技术方案：一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，包括以下步骤：

规划最优初始行驶路径方法为：

S11、定位平仓机位置，收集源点信息，源点指平仓机在浇筑仓内的初始位置；

S12、扫描并确定目标点，获取三维图像，获取三维图像是通过深度TOF相机来获取，并将画像传给平仓机车载电脑，由车载电脑分析找到浇筑区内最高的凸包点，确定最高的凸点为平仓机待推平的目标点，所述目标点为初始的卸料点，浇筑区内最高的凸包点具体为浇筑区内最高的卸料堆；

S13、获取浇筑区内环境信息，所述浇筑区内环境信息包括浇筑区的空间尺寸、设备、构件和孔口数量信息，平仓机需绕行的静止障碍物信息；

实施例2，本发明实施例1中当平仓机行使时与吊罐和振捣机行驶路径发生冲突时的调整如下；

平仓机遇吊罐以及振捣车发生冲突有以下三种情况：

1)平仓机与吊罐的投影；

当行驶到T时刻后，R^T _PD小于等于R_P+R_D，且R^T _PZ大于R_P+R_Z，根据吊罐的态势判断下一步长的位置，计算R^T+1 _PD，

R^T+1 _PD大于等于R_P+R_D，则平仓机停止并等待；

R^T+1 _PD小于R_P+R_D，则平仓机后退，具体如图2所示。

2)平仓机与振捣车；

当R^T _PZ大于等于R_P+R_Z，且R^T _PD大于R_P+R_D时，根据振捣车姿态判断下一步长的位置，计算R^T+1 _PZ；

R^T+1 _PZ大于等于R_P+R_Z，则平仓机停止并等待；

R^T+1 _PZ小于R_P+R_Z，则平仓机后退，具体如图3所示。

3)平仓机与吊罐的投影，且平仓机与振捣车。

当R^T _PD小于等于R_P+R_D同时R^T _PZ大于R_P+R_Z，根据吊罐的态势判断下一步长的位置，计算R^T+1 _PD，根据振捣车姿态判断下一步长的位置，计算R^T+1 _PZ；

R^T+1 _PD大于等于R_P+R_D，R^T+1 _PZ大于等于R_P+R_Z，则平仓机停止等待；

R^T+1 _PD大于等于R_P+R_D，RR^T+1 _PZ小于R_P+R_Z，则平仓机沿着振捣车反向后退；

R^T+1 _PD小于R_P+R_D，R^T+1 _PZ大于等于R_P+R_Z，则平仓机沿吊罐反向后退；

R^T+1 _PD小于R_P+R_D，R^T+1 _PZ小于R_P+R_Z，则沿着垂直于吊罐和振捣机的方向后退。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

规划最优初始行驶路径方法为：

S11、定位平仓机位置，收集源点信息，所述源点指平仓机在浇筑仓内的初始位置；

S14、规划最短路径为最优初始行驶路径，并避开静止的障碍物，将最优初始行驶路径同步显示在车载电脑；

S3、如果R_PD≤R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，R_PZ≤R_P+R_Z且R_PD>R_P+R_D，R_PD

≤R_P+R_D且R_PZ≤R_P+R_Z，则调动冲突调整系统，生成新的路径；如果R_PD>R_P+R_D且R_PZ>R_P+R_Z，则返回执行S2，直到到达目标点后进行平仓；

2.根据权利要求1所述的一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，其特征在于，所述目标点为初始的卸料点，浇筑区内最高的凸包点具体为浇筑区内最高的卸料堆。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，其特征在于，所述浇筑区内环境信息包括浇筑区的空间尺寸、设备、构件和孔口数量信息。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土平仓机行驶路径规划与实时调整方法，其特征在于，获取三维图像是通过深度TOF相机来获取。