CN113460068A - 一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统及方法，包括矿车调度系统，对矿车的综合调度；矿车无人驾驶系统，用于接收矿车调度系统指令、环境信息，以及车辆定位信息进行信息运算处理；矿车执行模块，用于矿车的运行状态控制和档位切换；所述矿车无人驾驶系统包括信号采集模块、设置于信号采集模块输出端的运算模块，以及指令传输模块；所述矿车执行模块包括整车控制单元，以及变速箱控制单元。本发明通过利用矿车调度系统采集挖机的位置信息，同时利用矿车无人驾驶系统采集矿车信息，经过运算模块的运算处理后，给出矿车控制指令进行模式转换。从而实现解决矿车无法正常泊车或发生故障时，能够继续完成作业和调度任务。

Description

一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统及方法

技术领域

本发明涉及矿车无人驾驶技术领域，特别涉及一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统及方法。

背景技术

目前矿山的作业场景复杂，环境恶劣，障碍物较多，山体形状变化大等问题，从而会导致在铲装区无法正常泊车或单车发生故障无法继续完成作业以及受调度系统安排时，矿车车辆无可行的处理机制。使得整个矿车调度发生混乱，生产作业效率降低。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，包括：

矿车调度系统，用于对若干个矿车的综合调度和指令输出；

无人驾驶系统，用于接收矿车调度系统指令、获取环境信息，以及车辆定位信息进行信息运算处理，并输出信号；

矿车执行模块，用于矿车的运行状态控制和档位切换；

所述无人驾驶系统包括信号采集模块、设置于信号采集模块输出端的运算模块，以及设置于运算模块的指令传输模块；

所述矿车执行模块包括整车控制单元，以及变速箱控制单元。

作为本发明的进一步的方案：所述信号采集模块包括与矿车调度系统无线信号连接的车载通信模块、用于矿车周围环境感应的感知模块，以及用于获取矿车位置信息的定位模块。

作为本发明的进一步的方案：所述矿车调度系统连接有惯导装置。

作为本发明的进一步的方案：所述无人驾驶系统和矿车执行模块设置有无人驾驶执行装置，所述无人驾驶执行装置包括用于驾驶模式切换的AUTO按键和驾驶运行控制的方向盘。

作为本发明的进一步的方案：所述指令传输模块与整车控制单元的信号输出端设置有车辆制动装置和转向控制器。

一种包括上述任一项所述的一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当矿车处于无人驾驶状态，确定矿车是否正常运行或接收矿车调度系统的控制指令；

若接收到控制指令，且档位处于N档，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断矿车无法控制且情况紧急，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断无法正常泊车至停车点，则无人驾驶模式切换至部分人工驾驶状态；

当矿车故障解除或人工泊车完成，车辆静止且挡位在N档时，则进行请求恢复无人驾驶系统；

同时判断矿车所在位置到矿车初始泊车轨迹最小距离是否小于5m且车辆有无故障，若无则恢复到无人驾驶模式，否则保持人工驾驶模式。

作为本发明的进一步的方案：所述若无人驾驶系统判断矿车无法控制且情况紧急，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态的具体步骤包括：

若无人驾驶系统判断当前无法控制车辆且情况紧急时，无人驾驶系统强制退出，则整车控制单元执行自动紧急制动，停车后切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断当前无法控制车辆且非紧急情况时，矿车制动停车并自动切换为N档后，切换至完全人工驾驶状态。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

通过采用上述的技术方案，利用矿车调度系统采集设置于挖机的惯导装置获取挖机的经纬度和朝向角，并传输给设置于矿车车辆的无人驾驶系统。同时无人驾驶系统通过车载通信模块、感知模块及定位模块采集矿车环境信息和位置信息传输给运算模块进行信息处理，并输出控制信号给矿车执行模块进行矿车驾驶模式的切换。从而解决矿车复杂情况下，导致的铲装区无法正常泊车或单车发生故障无法继续完成作业以及受调度系统安排时，矿车车辆无可行的处理机制的问题。避免整个矿车调度发生混乱，提供生产作业效率。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的矿车无人驾驶系统的结构示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的无人驾驶系统的结构示意图；

图3为本申请公开的一些实施例的矿车无人驾驶系统的控制方法的流程框图。

图中：1、矿车调度系统；11、惯导装置；2、无人驾驶系统；21、信号采集模块；211、车载通信模块；212、感知模块；213、定位模块；22、运算模块；23、指令传输模块；24、无人驾驶执行装置；25、扬声器；3、矿车执行模块；31、整车控制单元；32、变速箱控制单元；33、车辆制动装置；34、转向控制器。

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。

请参考图1，本发明实施例中，一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，包括：

矿车调度系统1，用于对若干个矿车的综合调度和指令输出；所述矿车调度系统1连接有惯导装置11，该惯导装置11用于将挖机定铲的经纬度和朝向角通过矿车调度系统1进行信息传输。

如图2所示，图示出无人驾驶系统2的系统示意图。无人驾驶系统2，用于接收矿车调度系统1指令、获取环境信息，以及车辆定位信息进行信息运算处理，并输出信号；

所述无人驾驶系统2包括用于综合信号采集的信号采集模块2、设置于信号采集模块2输出端的运算模块22，以及设置于运算模块22的指令传输模块23；具体的，所述运算模块22还可设置扬声器25，用于对矿车安全员进行语音提示。

矿车执行模块3，用于矿车的运行状态控制和档位切换；

所述矿车执行模块3包括用于紧急制动的整车控制单元31，以及用于控制矿车档位切换的变速箱控制单元32。

在一些具体的实施例中，所述信号采集模块2包括与矿车调度系统1无线信号连接且接收转化所传输信号的车载通信模块211、用于感应矿车周围环境和障碍物等信息的感知模块212，以及用于获取矿车位置信息的定位模块213。

在一些具体的实施例中，所述无人驾驶系统2和矿车执行模块3设置有无人驾驶执行装置24，所述无人驾驶执行装置24包括用于驾驶模式切换的AUTO按键和驾驶运行控制的方向盘。该AUTO按键和方向盘相互配合让矿车安全员判断驾驶模式是否切换进行输入。

在一些具体的实施例中，所述指令传输模块23与整车控制单元31的信号输出端设置有用于矿车制动停车的车辆制动装置33和进行矿车转向的转向控制器34。

一种包括上述任一项所述的一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统的控制方法，包括如下步骤：

如图3所示，图示为矿车无人驾驶系统的控制方法的流程框图。

当矿车处于无人驾驶状态，确定矿车是否正常运行、发生故障或接收矿车调度系统1的控制指令，即远程接管指令；

若接收到控制指令，即远程接管指令，矿车主动制动并上报矿车调度系统1，此时，若矿车停车且档位处于N档，则安全员主动按下AURO按键，将无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态，完成接管；

若无人驾驶系统2判断矿车无法控制且情况紧急程度，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态；具体步骤包括：

若无人驾驶系统2判断当前无法控制车辆且情况紧急时，此时进行语音提示安全员“按下AUTO按键”，无人驾驶系统2强制退出，则整车控制单元31执行自动紧急制动，停车后安全员连续按AUTO键两次切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统2判断当前无法控制车辆且非紧急情况时，语音提示安全员“操作方向盘并刹车”，当矿车制动停车并自动切换为N档后，切换至完全人工驾驶状态。

若无人驾驶系统2判断由于山体或挖机定铲信息暂不能泊车至指定停车点时，语音提示安全员“只需操作方向盘“，使矿车切换至部分人工驾驶状态即只可控制转向和刹车，不控制油门踏板，无人驾驶模式切换至部分人工驾驶状态；

当矿车处于完全人工驾驶模式，在矿车故障解除或人工泊车完成后，车辆静止且挡位在N档时，则安全员按下AUTO键进行请求恢复无人驾驶系统2；

同时需要判断矿车所在位置到矿车初始泊车轨迹最小距离是否小于5m且车辆有无故障，若无则恢复到无人驾驶模式，否则保持人工驾驶模式。

具体的，在进入铲装泊车时，计算模块根据挖机定铲经纬度及朝向角计算初始泊车轨迹。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，其特征在于，包括：

矿车调度系统(1)，用于对若干个矿车的综合调度和指令输出；

无人驾驶系统(2)，用于接收矿车调度系统指令、获取环境信息，以及车辆定位信息进行信息运算处理，并输出信号；

矿车执行模块(3)，用于矿车的运行状态控制和档位切换；

所述无人驾驶系统包括信号采集模块(21)、设置于信号采集模块输出端的运算模块(22)，以及设置于运算模块的指令传输模块(23)；

所述矿车执行模块包括整车控制单元(31)，以及变速箱控制单元(32)。

2.根据权利要求1所述一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，其特征在于，所述信号采集模块包括与矿车调度系统无线信号连接的车载通信模块(211)、用于矿车周围环境感应的感知模块(212)，以及用于获取矿车位置信息的定位模块(213)。

3.根据权利要求2所述一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，其特征在于，所述矿车调度系统连接有惯导装置(11)。

4.根据权利要求1所述一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，其特征在于，所述无人驾驶系统和矿车执行模块设置有无人驾驶执行装置(24)，所述无人驾驶执行装置包括用于驾驶模式切换的AUTO按键和驾驶运行控制的方向盘。

5.根据权利要求1所述一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统，其特征在于，所述指令传输模块与整车控制单元的信号输出端设置有车辆制动装置(33)和转向控制器(34)。

6.一种包括权利要求1至5任一项所述的一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当矿车处于无人驾驶状态，确定矿车是否正常运行或接收矿车调度系统的控制指令；

若接收到控制指令，且档位处于N档，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断矿车无法控制且情况紧急，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断无法正常泊车至停车点，则无人驾驶模式切换至部分人工驾驶状态；

当矿车故障解除或人工泊车完成，车辆静止且挡位在N档时，则进行请求恢复无人驾驶系统；

同时判断矿车所在位置到矿车初始泊车轨迹最小距离是否小于5m且车辆有无故障，若无则恢复到无人驾驶模式，否则保持人工驾驶模式。

7.根据权利要求6所述一种具有驾驶模式切换的矿车无人驾驶系统的控制方法，其特征在于，所述若无人驾驶系统判断矿车无法控制且情况紧急，则无人驾驶模式切换至完全人工驾驶状态的具体步骤包括：

若无人驾驶系统判断当前无法控制车辆且情况紧急时，无人驾驶系统强制退出，则整车控制单元执行自动紧急制动，停车后切换至完全人工驾驶状态；

若无人驾驶系统判断当前无法控制车辆且非紧急情况时，矿车制动停车并自动切换为N档后，切换至完全人工驾驶状态。

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