CN116243707A - 矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置及方法，其中装置包括调度系统、5G物联网关、挖掘机以及无人驾驶卡车，挖掘机设有导航模块、紧急制动按钮以及与紧急制动按钮连接的按钮状态上报控制器，按钮状态上报控制器在紧急制动按钮按下时，通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；调度系统在收到紧急制动命令后将到紧急制动命令转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。因此，挖掘机司机识别到无人驾驶卡车存在危险行为时可以及时制止。

Description

矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置及方法
技术领域
本发明属于无人驾驶技术领域，具体涉及矿山无人驾驶车辆控制技术。
背景技术
目前在露天矿山的无人驾驶车辆控制技术领域，挖掘机与无人驾驶卡车之间只有普通的位置、任务、工作模式等信息的交互。无人驾驶卡车通过摄像头或激光雷达感知数据并进行处理，即通过机器视觉来确定挖掘机的位置。
无人驾驶卡车识别挖掘机位置的准确性和可靠性容易受到恶劣天气，以及摄像头、雷达等传感器本身故障的影响。挖掘机司机在识别到无人驾驶卡车存在危险行为时无法及时制止。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置及方法，挖掘机司机在识别到无人驾驶卡车存在危险行为时可以及时制止，并且提高无人驾驶卡车识别挖掘机位置的准确性和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一方面，提供了一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置，包括调度系统、5G物联网关、挖掘机以及无人驾驶卡车，所述挖掘机、无人驾驶卡车以及调度系统之间通过5G物联网关通讯连接，所述挖掘机设有导航模块、紧急制动按钮以及与紧急制动按钮连接的按钮状态上报控制器，所述导航模块用于监控挖掘机实时位置，所述导航模块连接5G物联网关，通过5G物联网关将挖掘机实时位置发送给调度系统，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取紧急制动按钮的状态，所述无人驾驶卡车设有线控底盘以及控制线控底盘进行紧急刹车的紧急控制器，
所述按钮状态上报控制器在紧急制动按钮按下时，通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；
所述调度系统在收到紧急制动命令后将紧急制动命令转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；
所述无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。
优选的，所述导航模块采用GPS+IMU导航模块。
优选的，所述挖掘机在驾驶室中设有准备装载按钮，所述准备装载按钮与按钮状态上报控制器连接，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取准备装载按钮的状态，所述按钮状态上报控制器在准备装载按钮被按下后，通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息。
另外一方面，提供了一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动方法，包括如下步骤：
1)挖掘机上的导航模块通过5G网络将位置信息实时发送给调度系统，使调度系统实时获取挖掘机的位置信息；
2)调度系统引导无人驾驶卡车运行至挖掘机装载区域的外围；
3)挖掘机司机将挖掘机停好后，按压准备转载按钮，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息；
4)调度系统收到按钮状态上报控制器上报的挖掘机已准备好的信息后，引导无人驾驶卡车向到挖掘机移动，并将无人驾驶卡车的车辆编号信息发送给挖掘机上的按钮状态上报控制器，使挖掘机上的按钮状态上报控制器与无人驾驶卡车的紧急控制器建立通信；
5)无人驾驶卡车向挖掘机移动过程中，挖掘机司机判断卡车移动存在危险时，按压紧急制动按钮，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；
6)调度系统收到紧急制动命令后，立即转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；7)无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。
优选的，无人驾驶卡车上的紧急控制器将紧急刹车状态发给调度系统，并显示在调度系统的人机界面上。
本发明采用的技术方案，具有如下有益效果：
1、挖掘机司机可以观察无人驾驶卡车的运行状态，并且当判断存在危险时，通过按压紧急制动按钮，使按钮状态上报控制器向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令，以使无人驾驶卡车的紧急控制器可以控制无人驾驶卡车进行紧急制动，从而充当无人驾驶卡车安全员的角色。
2、设计了两条冗余的挖掘机上紧急制动按钮按下的信息发送给无人驾驶卡车的通信链路，即通过挖掘机与无人驾驶卡车的之间通信链路，以及通过调度系统转发给无人驾驶卡车的通信链路，以便兼顾通信的实时性和可靠性。
3、在挖掘机上安装导航模块，并通过5G无线网络实时将挖掘机的位置信息报告调度系统，尽管矿山上挖掘点一直在变化，调度系统总是能实时获取挖掘机的位置。
4、挖掘机司机通过按压准备装载按钮将准备好装载的信息报给调度系统，因此可以确认挖掘机是否处于准备装载的状态。
本发明采用的具体技术方案及其带来的有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图中予以详细的揭露。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明实施例的矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置，包括调度系统、5G物联网关、挖掘机以及无人驾驶卡车，所述挖掘机、无人驾驶卡车以及调度系统之间通过5G物联网关通讯连接，所述挖掘机设有紧急制动按钮以及与紧急制动按钮连接的按钮状态上报控制器，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取紧急制动按钮的状态，所述无人驾驶卡车设有线控底盘以及控制线控底盘进行紧急刹车的紧急控制器。
所述按钮状态上报控制器在紧急制动按钮按下时，通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令。所述调度系统在收到紧急制动命令后将紧急制动命令转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；所述无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。
因此，挖掘机司机可以观察无人驾驶卡车的运行状态，并且当判断存在危险时，通过按压紧急制动按钮，使按钮状态上报控制器向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令，以使无人驾驶卡车的紧急控制器可以控制无人驾驶卡车进行紧急制动，从而充当无人驾驶卡车安全员的角色。
另外，设计了两条冗余的挖掘机上紧急制动按钮按下的信息发送给无人驾驶卡车的通信链路，即通过挖掘机与无人驾驶卡车的之间通信链路，以及通过调度系统转发给无人驾驶卡车的通信链路，以便兼顾通信的实时性和可靠性。
为了提高无人驾驶卡车识别挖掘机位置的准确性和可靠性，所述挖掘机设有导航模块，用于监控挖掘机实时位置。并且，所述导航模块连接5G物联网关，通过5G物联网关将挖掘机实时位置发送给调度系统。因此，尽管矿山上挖掘点一直在变化，调度系统总是能实时获取挖掘机的位置。
本实施方式中，所述导航模块采用GPS+IMU导航模块。当然，也可以采用其他常见的导航系统。GPS+IMU导航模块通过RS232串口连接5G物联网关。
进一步的，所述挖掘机在驾驶室中设有准备装载按钮，所述准备装载按钮与按钮状态上报控制器连接，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取准备装载按钮的状态，所述按钮状态上报控制器在准备装载按钮被按下后，通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息。
本发明实施例还提供了一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动方法，采用上述的一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置进行矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动，包括如下步骤：
1)挖掘机端的GPS+IMU导航模块通过5G网络将位置信息实时发送给调度系统，即调度系统可以实时获取挖掘机的位置信息；
2)调度系统引导无人驾驶卡车运行至挖掘机装载区域的外围；
3)挖掘机司机将挖掘机停好后，按压准备转载按钮；按钮状态上报控制器通过继电电路获取准备装载按钮的状态；当准备装载按钮按下时，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息；
4)调度系统收到按钮状态上报控制器上报的挖掘机已准备好的信息后，引导无人驾驶卡车向到挖掘机附近移动；并将车辆编号信息发送给挖掘机上的按钮状态上报控制器，使挖掘机上的按钮状态上报控制器与无人驾驶卡车的紧急控制器建立通信；
5)无人驾驶卡车向挖掘机移动过程中，挖掘机司机判断卡车移动存在危险时，按压紧急制动按钮；按钮状态上报控制器通过继电电路获取紧急制动按钮的状态；当紧急制动按钮按下时，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；
6)调度系统收到紧急制动命令后，立即转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；
7)无人驾驶卡车上的紧急控制器无论收到挖掘机端按钮状态上报控制器还是调度系统发送的紧急制动命令后，立即通过CAN接口控制卡车的线控底盘，实现紧急刹车；
8)无人驾驶卡车上的紧急控制器将紧急刹车状态发给调度系统，并显示在调度系统的人机界面上。
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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置，包括调度系统、5G物联网关、挖掘机以及无人驾驶卡车，所述挖掘机、无人驾驶卡车以及调度系统之间通过5G物联网关通讯连接，所述挖掘机设有导航模块、紧急制动按钮以及与紧急制动按钮连接的按钮状态上报控制器，所述导航模块用于监控挖掘机实时位置，所述导航模块连接5G物联网关，通过5G物联网关将挖掘机实时位置发送给调度系统，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取紧急制动按钮的状态，所述无人驾驶卡车设有线控底盘以及控制线控底盘进行紧急刹车的紧急控制器，其特征在于，
所述按钮状态上报控制器在紧急制动按钮按下时，通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；
所述调度系统在收到紧急制动命令后将紧急制动命令转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；
所述无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。
2.根据权利要求1所述的一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置，其特征在于，所述导航模块采用GPS+IMU导航模块。
3.根据权利要求1所述的一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置，其特征在于，所述挖掘机在驾驶室中设有准备装载按钮，所述准备装载按钮与按钮状态上报控制器连接，所述按钮状态上报控制器通过继电电路获取准备装载按钮的状态，所述按钮状态上报控制器在准备装载按钮被按下后，通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息。
4.一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动方法，采用权利要求1至3中任意一项所述的一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动装置进行矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动，其特征在于，包括如下步骤：
1)挖掘机上的导航模块通过5G网络将位置信息实时发送给调度系统，使调度系统实时获取挖掘机的位置信息；
2)调度系统引导无人驾驶卡车运行至挖掘机装载区域的外围；
3)挖掘机司机将挖掘机停好后，按压准备转载按钮，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向调度系统发送挖掘机已准备好的信息；
4)调度系统收到按钮状态上报控制器上报的挖掘机已准备好的信息后，引导无人驾驶卡车向到挖掘机移动，并将无人驾驶卡车的车辆编号信息发送给挖掘机上的按钮状态上报控制器，使挖掘机上的按钮状态上报控制器与无人驾驶卡车的紧急控制器建立通信；
5)无人驾驶卡车向挖掘机移动过程中，挖掘机司机判断卡车移动存在危险时，按压紧急制动按钮，按钮状态上报控制器通过5G物联网关向无人驾驶卡车的紧急控制器和调度系统同时发送紧急制动命令；
6)调度系统收到紧急制动命令后，立即转发给无人驾驶卡车上的紧急控制器；
7)无人驾驶卡车上的紧急控制器在收到挖掘机上按钮状态上报控制器或/和调度系统发送的紧急制动命令后，控制线控底盘进行紧急刹车。
5.根据权利要求4所述的一种矿山无人驾驶车辆位置引导和远程紧急制动方法，其特征在于，无人驾驶卡车上的紧急控制器将紧急刹车状态发给调度系统，并显示在调度系统的人机界面上。
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