CN211055032U - 无人驾驶压路机的防碰撞系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无人驾驶压路机的防碰撞系统，包括电子摄像头和超声波雷达，还包括毫米波雷达和拉绳传感器，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达在压路机的前部和后部均有设置，所述拉拉绳传感器固定在压路机的转向轴上，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达分别与中央处理器电性连接，所述中央处理器电连接有无线信号收发装置，所述无线信号收发装置与移动操作终端无线通讯连接。由中央处理器根据障碍物距离监测信息自动做出减速、刹车动作，必要时人通过移动操作终端向中央处理器发送指令以调整压路机工作状态，实现远程控制；其在压路机施工作业过程中可避免撞到障碍物，并能够对静止障碍物和移动障碍物做出不同反应，提高施工效率。

Description

无人驾驶压路机的防碰撞系统

技术领域

本实用新型属于路政工程机械技术领域，具体涉及无人驾驶压路机的防碰撞系统。

背景技术

压路机是道路施工过程中的主要作业机械。沥青道路修筑过程中，先采用摊铺机将沥青路基材料铺开在待施工的线路上，然后采用压路机来回行进，以机械本身的重力作用将路基材料压平整、压结实，通过压实作业使被碾压层变得密实。传统的压路机由专门施工人员操作，在酷暑严寒天气无法连续作业，而且随着人力成本的不断上升，道路工程的人工费支出也越来越高，为提高作业效率，降低道路施工作业成本，目前行业开始尝试采用远程控制的压路机，通过无线终端查看作业进程及发送指令，从而无需人员在压路机上操作机械，不受驾驶人员短缺的限制。这种无人驾驶的压路机在遇到障碍物时，比较依赖于无线终端操作，且存在人员反应滞后及系统延时，面对障碍物如果不及时控制减速或者刹车，容易撞到障碍物，而且难以灵活应对行进路线前方的静止障碍物、移动障碍物。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供无人驾驶压路机的防碰撞系统，使无线远程控制的压路机避免与障碍物碰撞，且能够对行进路线前方的静止障碍物、移动障碍物做出不同反应。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：无人驾驶压路机的防碰撞系统，包括电子摄像头和超声波雷达，还包括毫米波雷达和拉绳传感器，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达在压路机的前部和后部均有设置，所述拉绳传感器固定在压路机的转向轴上，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达分别与中央处理器电性连接，所述中央处理器电连接有无线信号收发装置，所述无线信号收发装置与移动操作终端无线通讯连接。

进一步的，所述中央处理器通过通讯串口与压路机行进驱动电路电性连接，所述压路机行进驱动电路分别电连接有喇叭、刹车装置。

进一步的，所述中央处理器与触控屏电性连接。

进一步的，所述刹车装置包括继电器，所述继电器串联于压路机行进驱动电路。

进一步的，所述无线信号收发装置为4G/5G移动通讯模块。

另一方面，所述拉绳传感器采用陀螺仪进行替代，所述陀螺仪固定在压路机的转向轴上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在压路机前后均设有超声波雷达、毫米波雷达，用于对压路机行进方向上近距离和中远距离的障碍物进行距离实时监测，监测信息传输给中央处理器并由中央处理器根据测距结果自动做出减速、刹车等动作，即距离障碍物达到减速距离进行减速，达到危险距离时控制刹车，或者当运动的障碍物离开探测范围则控制压路机停止减速。必要时人通过移动操作终端向中央处理器发送指令以调整压路机工作状态，实现远程控制压路机，从而操作人员无需坐在压路机上操作，免去了日晒风吹、冬寒夏暑之苦；当转弯行驶时，拉绳传感器将转弯方向和角度传输给中央处理器，中央处理器调整超声波雷达的检测范围以对弯道是否有障碍物进行监测。本实用新型在压路机施工作业过程中能够对静止障碍物和移动障碍物做出不同反应，方便对行进路线前方的障碍物进行灵活反应，避免撞到障碍物，同时提高施工效率；另外，正向行驶时通过中央处理器关闭压路机后方雷达，反向行驶时则通过中央处理器关闭压路机前方雷达，节省电能。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的控制原理结构示意图；

图3为本实用新型的直行监测示意图；

图4为本实用新型的弯道行驶监测示意图。

图中：1、超声波雷达；2、毫米波雷达；3、压路机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图4，本实用新型实施例提供了无人驾驶压路机3的防碰撞系统，包括电子摄像头和超声波雷达1，还包括毫米波雷达2和拉绳传感器，电子摄像头、超声波雷达1和毫米波雷达2在压路机3的前部和后部均有设置，拉绳传感器固定在压路机3的转向轴上，电子摄像头、超声波雷达1和毫米波雷达2分别与中央处理器电性连接，中央处理器电连接有无线信号收发装置，无线信号收发装置与移动操作终端无线通讯连接。其中采用的超声波雷达1、毫米波雷达2和拉绳传感器均为现有产品，例如，毫米波雷达2选用SR73-f型，拉绳传感器的型号是MG-400型，超声波雷达1和小型乘用车上用的倒车雷达相同。

进一步的，中央处理器通过通讯串口与压路机3行进驱动电路电性连接，压路机3行进驱动电路分别电连接有喇叭、刹车装置。该压路机3行进驱动电路为属于本领域现有技术的有人驾驶压路机的原有集成模块，该行进驱动电路电性连接有喇叭、刹车装置，本实施例将中央处理器与有人驾驶压路机的原有集成模块通过相应接口电性连接，便于中央处理器发送指令来控制有人驾驶压路机的原有集成模块，执行鸣汽笛、刹车操作。并且在现有的有人驾驶压路机原来的控制行走、振动的行进驱动电路上串联了一个继电器，继电器断开的时候，切断了压路机3行走和振动的供电、从而压路机3遇到障碍物的时候可以自动关闭振动和行走，当雷达探测到障碍物解除时，中央处理器控制继电器复位，继而行进驱动电路恢复通电、压路机3能够继续朝前行走。这就便于充分利用现有的有人驾驶压路机，将其改造成便于移动操作终端远程操纵的无线遥控压路机3，降低传统压路机设备更新换代成本。

进一步的，中央处理器与触控屏电性连接，压路机3的运行信息由中央处理器输出至触控屏显示，便于测试与检修维护。

进一步的，无线信号收发装置为4G/5G移动通讯模块，信号覆盖范围广，通讯稳定。

作为另一种可选实施方式，拉绳传感器采用陀螺仪进行替代，如MPU-6500QFN-24型三轴陀螺仪，陀螺仪固定在压路机3的转向轴上并与中央处理器电性连接，通过陀螺仪测量车辆在弯曲道路行驶时的转弯方向与角度且实时传回中央处理器，进而通过中央处理器调整超声波雷达1的检测范围(该检测范围由探测角度和距离限定)来覆盖弯道，以对弯道是否有障碍物进行监测，即中央处理器将直行道探测模式下的雷达探测进行调整以适应弯道行驶的探测：左转弯时中央处理器则将超声波雷达1的检测范围向左侧偏移，右转弯时中央处理器则将超声波雷达1的检测范围向右侧偏移。必要时操作员可通过移动操作终端进一步调整超声波雷达1的检测范围。

通常情况下，压路机3前后方各设置两个毫米波雷达2、四个超声波雷达1，当然雷达的数量可根据施工路面宽度调整。移动操作终端可采用平板电脑，电子摄像头的图像显示于移动操作终端，操作员可远程查看道路施工进程，另外当压路机3正向行驶时通过中央处理器控制关闭压路机3后方雷达，反向行驶时则通过中央处理器控制关闭压路机3前方雷达，节约电能。

使用前，先在施工路面测试不同行驶速度档的刹车距离。定义碰撞时间T：从发出刹车指令，加上控制延迟，到压路机3速度减到0的时间。定义危险距离Sw：从发出刹车指令，加上控制延迟，到速度减到0时总共滑行的距离。定义危险距离Sw的2倍为减速距离Sj。测试压路机3在不同档的行驶速度下的危险距离Sw和碰撞时间T，然后存储进中央处理器内置的闪存卡中，供后续调用以及判断障碍物的距离是否达到相应行车速度档的危险距离。

当障碍物进入减速距离Sj，中央处理器输出减速信号，当障碍物进入危险距离Sw，中央处理器输出刹车信号。假设毫米波雷达2探测到前方固定障碍物，中央处理器对毫米波雷达2传回的障碍物距离进行判断，如果压路机3与障碍物的距离达到了危险距离Sw，中央处理器马上输出刹车信号，直到速度降到0为止。假设毫米波雷达2探测到前方有移动障碍物，那么根据检测到的相对速度计算危险距离Sw，如果设备与移动障碍物的距离达到了危险距离Sw，中央处理器马上输出刹车信号，直到速度降到0或者障碍物消失或者距离大于危险距离Sw为止。若运动的障碍物离开探测范围，中央处理器停止输出刹车信号并输出正常行驶信号，使压路机3恢复正常作业状态。对于突然闯入的动物，若不经过减速距离Sj而直接进入危险距离Sw，由中央处理器根据超声波雷达1监测信息发出急停信号控制压路机3急刹车，并控制喇叭鸣笛使动物离开施工场地。

如图3所示，压路机3直线行驶时，毫米波雷达2探测压路机3行进方向正前方的障碍物，根据道路施工场地实际情况，通过移动操作终端或者触控屏调整毫米波雷达2探测的距离和宽度，设定的长度和宽度内的属于有效探测范围，超出该探测距离范围的探测信息被中央处理器过滤掉。

如图4所示，在转弯道路段施工作业时，通过拉绳传感器或陀螺仪测定压路机3的转向的方向、角度并传回中央处理器，中央处理器控制毫米波雷达2根据转向的方向和角度，调整探测方向向转弯的弯道内侧偏移，使检测范围覆盖弯道，适应转弯道路的障碍物探测。

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

Claims (6)

1.无人驾驶压路机的防碰撞系统，包括电子摄像头和超声波雷达，其特征在于：还包括毫米波雷达和拉绳传感器，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达在压路机的前部和后部均有设置，所述拉绳传感器固定在压路机的转向轴上，所述电子摄像头、超声波雷达和毫米波雷达分别与中央处理器电性连接，所述中央处理器电连接有无线信号收发装置，所述无线信号收发装置与移动操作终端无线通讯连接。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶压路机的防碰撞系统，其特征在于：所述中央处理器通过通讯串口与压路机行进驱动电路电性连接，所述压路机行进驱动电路分别电连接有喇叭、刹车装置。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶压路机的防碰撞系统，其特征在于：所述中央处理器与触控屏电性连接。

4.根据权利要求2所述的无人驾驶压路机的防碰撞系统，其特征在于：所述刹车装置包括继电器，所述继电器串联于压路机行进驱动电路。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶压路机的防碰撞系统，其特征在于：所述无线信号收发装置为4G/5G移动通讯模块。

6.根据权利要求1所述的无人驾驶压路机的防碰撞系统，其特征在于：所述拉绳传感器采用陀螺仪进行替代，所述陀螺仪固定在压路机的转向轴上。

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