MXPA03003165A - Sistema de acarreo continuo automatizado. - Google Patents

Abstract

La presente invencion es concerniente con un aparato y metodo de acarreo continuo automatizado disenado para uso en ambientes subterraneos, cada portador de puente movil (10) contiene medios de medicion de distancia (70) y de posicion angular (74) para determinar la posicion del portador de puente movil (10) y la posicion angular de los transportadores en vagon plataforma anexos (30). Medios para determinar la altura del techo (76) son utilizados para ajustar la altura de los transportadores en vagon plataforma (30). En cada portador de puente movil (10) entradas de los varios sensores son recibidas por un controlador electronico (80) que calcula la posicion y orientacion del portador de puente (10) y transportadores en vagon plataforma anexos(30). Luego el controlador planea una trayectoria optima de movimiento para el portador de puente (10) y calcula la velocidad de movimiento para cada conjunto de pista o grado independientemente sobre el portador de puente, de tal manera que el portador de puente (10) y transportadores en vagon plataforma (30) llegan tan cercanos como es posible a la trayectoria planeada.

Description

SISTEMA DE ACARREO CONTINUO AUTOMATIZADO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente en general con vehículos de control automatizados y más en particular con un aparato y método para automatizar la operación de uno o más vehículos de minería subterráneos utilizados en aplicaciones de minería continuas.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA PREVIA Cuando se llevan a cabo excavaciones subterráneas, tales como por ejemplo operaciones de minería de carbón, es deseable por propósitos de eficiencia poner en operación continuamente el aparato de minería que rompe el carbón a lo lejos de la cara de veta. Con el fin de hacer esto, deben estar disponibles medios para acarrear rápido y continuamente el material suelto del sitio de minería a un área alejada del sitio de minería. Uno de tales sistemas de acarreo continuos disponibles actualmente y utilizados en minas de carbón comprende una serie de mecanismos de transportador entrelazados de manera articulada conjuntamente. Los componentes de este sistema a través de la mina forman una máquina para abrir galerías continua. La máquina para abrir galerías continuas rompe los depósitos de carbón sólidos a un material dimensionado para ser transportado más fácilmente a Ref.: 146498 un área alejada de la misma. Algunos de los componentes que comprenden tales sistemas pueden ser unidades de transportador móviles en pista autopropulsadas mientras que otros pueden ser transportados que abarcan o puntean un área entre unidades móviles. Las unidades móviles utilizadas en el sistema de acarreo continuo son algunas veces denominadas como portadores de puente móviles (MBC) y son en general unidades de transportador de cadena montadas en oruga, cada una puesta en operación y direccionadas por un trabajador de la mina. En un sistema de acarreo continuo que puede incluir por ejemplo varios portadores de puente móviles, el primero de los varios portadores de puente móviles está posicionado adyacente al extremo de descarga de una máquina para abrir galerías continua. El portador de puente móvil se mueve en concierto con la máquina para abrir galerías continua y recibe el material de minería en una pequeña tolva en su extremo receptor. Alternativamente, un alimentador-quebradora puede estar posicionada entre la máquina para abrir galerías continua y el portador de puente móvil para romper las piezas más grandes del material de minería. El extremo de descarga del portador de puente móvil es conectado articuladamente a otro componente del sistema de acarreo continuo, en general un transportador de puente en vagón plataforma o "puerco". Una serie de portadores de puente móviles conectados articuladamente y transportadores de puente proporcionan los medios para articular el sistema de acarreo continuo alrededor de las esquinas y permiten que se mueva en concierto con la máquina para abrir galerías continua. Un MBC convencional tiene una extensión de transportador delantera y una extensión de transportador trasera, que pueden ser elevadas o abatidas bajo el control del operador. Estos grados de libertad son esenciales para mantener las separaciones de los respectivos extremos del transportador en vagón plataforma del techo de la mina y el piso de la mina bajo inclinaciones y elevaciones variantes. La adición de pares de vehículos en pista y transportadores de puente al sistema puede extender la longitud global del sistema, tal como se requiere por el trabajo de minería particular. El último transportador de puente es acoplado o alineado con un transportador de banda, que se fija en el suelo durante el uso. Por consiguiente, el sistema de acarreo continuo proporciona un medio rápido y eficiente para transportar el material de minería desde la cara. La pluralidad de MBC articulados y transportadores de puente en vagón plataforma se pueden extender de una manera en "zigzag" en una distancia de varios cientos de metros, por ejemplo. Los componentes deben ser aptos de avanzar con la máquina de abrir galerías continua en tanto que navegan por las varias vueltas. En parte para acomodar la operación del sistema, cada MBC incluye una plataforma rodante en uno o ambos extremos. La plataforma rodante es deslizable en una dirección longitudinal y proporciona el punto de unión para el respectivo transportador de puente. La plataforma rodante permite que un MBC delantero avance, con el portador de puente trasero gue sigue al unisono. El portador de puente trasero también hará avanzar la plataforma rodante del MBC trasero. El MBC trasero puede permanecer estacionario durante el avance de los componentes delanteros. El MBC trasero puede avanzar subsecuentemente de una manera similar, jalando todavía otro transportador de puente en vagón plataforma y plataforma rodante. De esta manera, los componentes enlazados pueden avanzar de una manera no sincronizada, sin embargo el operador de MBC comúnmente no puede ser el MBC adelante o detrás de él y solamente tiene una visión limitada de los transportadores de puente en vagón plataforma enlazados a su MBC . El operador del MBC tiene solamente una visión limitada de la pared de la mina opuesta a la cabina del conductor y su visión de la pared de la mina más cercana a la cabina está limitada por condiciones de iluminación y su proximidad estrecha a la misma. Además, cada MBC convencional requiere un operador en la cabina todo el tiempo durante las operaciones de minería. Particularmente con un tren largo de MBC y portadores de servicios de semi-remolques carreteros cargados sobre vagones plataforma, el uso de múltiples operaciones humanas se suma a los costos generales elevados y oportunidades incrementadas para que ocurran lesiones a un empleado. Por consiguiente, existe necesidad por un sistema de acarreo continuo que reduzca la cantidad de mano de obra requerida para poner en operación el sistema e incrementa la capacidad para determinar exactamente la posición de todo el sistema portador. Un MBC o transportador de puente en- vagón plataforma puede encontrar terreno que requiere el ajuste de la altura para el libramiento del techo de la mina. El MBC y transportadores de puente se deben de tener y permanecer estacionarios durante el ajuste de altura manual.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por consiguiente es un objeto de la presente invención proporcionar un método y aparato para detectar la posición de un portador de puente móvil. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método y aparato para elevar y abatir automáticamente un transportador en respuesta a las condiciones del techo y piso de la mina. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método y aparato para determinar el ángulo entre un transportador de puente en vagón plataforma y por lo menos un portador de puente móvil. Es un objeto adicional de la invención proporcionar un aparato y método para determinar el movimiento de un portador de puente móvil individual, también como una pluralidad de portadores de puente móviles y transportadores de puente en vagón plataforma como parte de un sistema de acarreo continuo. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un método y aparato para automatizar un sistema de acarreo continuo completo que abarca los objetivos enlistados previamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención puede ser comprendida mejor con referencia a la descripción detallada en conjunción con las siguientes figuras en donde los números semejantes denotan elementos idénticos y en los cuales: La figura 1 es una vista en elevación lateral de un transportador de puente móvil convencional y transportador de puente en vagón plataforma que está modificado y es utilizado de acuerdo con el aparato y método revelados . La figura 2 es una vista en planta superior de un sitio de excavación subterránea que ilustra la posición y configuración general de un sistema de acarreo continuo que está automatizado de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es una vista esquemática en planta superior que ilustra la colocación del detector de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra entradas y salidas de señales a y de un controlador electrónico . La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de control básico de la presente invención. La figura 6 es un diagrama que ilustra los resultados de una división recursiva típica de datos de intervalo . La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra el algoritmo de búsqueda de linea de la presente ' invención . La figura 8 es una comparación gráfica de una medición del marco de coordenadas de escáner contra una medición del marco de coordenadas global. La figura 9 es una vista en planta superior de una trayectoria de planta típica de la presente invención y mediciones asociadas. La figura 10 es un diagrama de flujo que resume el algoritmo de Hooke & Jeeves.

DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES PREFERIDAS Componento3 Mecánicos En la modalidad preferida, por lo menos un par de portador de puente móvil (MBC) y unidades de transportador de puente en vagón plataforma ("puercos") de un sistema de acarreo continuo están automatizados de tal manera que la navegación a través de una mina subterránea se puede llevar a cabo con poca o ninguna entrada o intervención del operador. En una modalidad, la automatización se lleva a cabo por medio del uso de una serie de sensores montados sobre cada MBC y un controlador electrónico que recibe datos de los respectivos detectores, procesa los datos por medio de uno o más algoritmos y luego envia ordenes a los mecanismos de locomoción y altura del MBC. Mientras que en la modalidad preferida cada MBC puede operar (navegar) independientemente de los otros MBC en el conjunto de máquina para abrir galerías continua, se contempla que cada controlador de MBC puede intercambiar de datos y cooperar con los controladores de los otros MBC. Un par de unidades de portador de puente móvil 10 y transportador de puente en vagón plataforma 30 ejemplar es ilustrado en la figura 1. El MBC se mueve por medio del uso de un par de montajes de pista 12. Debido a qué los montajes de pista izquierdo y derecho 12 operan independientemente entre si, el viraje se lleva a cabo por medio de una velocidad diferencial entre los respectivos montajes de pista. Cada MBC contiene una horquilla hembra de popa 14 y una horquilla hembra delantera 18. La horquilla hembra 14 es definida además por un orificio 16 para recibir el perno conector 38 de la horquilla macho 36 del de transportador de puente en vagón plataforma trasero. Asi, la horquilla macho 18 contiene un perno de conexión 20 para conexión al orificio 34 de la horquilla hembra 32 del de transportador de puente en vagón plataforma de avance 30. En una modalidad de la invención, la horquilla macho 18 es anexada y parte de una plataforma rodante movible deslizantemente 22 montada a la pista 28. La horquilla macho 18 puede ser elevada o abatida con respecto a la plataforma rodante 22 mediante medios convencionalmente conocidos, tales como hidráulicos 24, elevando o abatiendo así el respectivo transportador de puente en vagón plataforma 30. Similarmente, la horquilla hembra 14 puede también ser elevada y abatida elevando y abatiendo asi el transportador de puente en vagón plataforma traseros 30 (no mostrado) , si se desea y están equipados apropiadamente. Se apreciará que la ubicación de la horquilla macho 18 y respecti amente una horquilla hembra de acoplamiento 32 puede ser opuesta de aquella como se muestra en la figura 1. Por ejemplo, la horquilla hembra 32 podría ser provista sobre el MBC 10, el cual la horquilla macho 18 podría ser provista sobre el transportador de puente en vagón plataforma 30. Una vista global de un montaje de minería y acarreo continuo dentro de una mina subterránea es ilustrada en la figura 2. La máquina para abrir galerías continuas 40 excava el carbón sin extraer u otros materiales de interés 42 que son ilustrados en la figura 2 como porciones sombreadas, de la mina. Las porciones previamente extraídas de la mina 44 son ilustradas en la figura 2 sin sombreado. La máquina para abrir galerías continua 40 hace pasar el material extraído al primer MBC 10A. Luego el material es transportado al siguiente MBC 10B por medio de un primer transportador en vagón plataforma 30A localizado entre y anexado a los MBC 10A y 10B. Dependiendo de la cantidad de distancia a ser cubierta, MBC adicionales 10C, 10D y 10E y transportadores en vagón plataforma 30B, 30C, 30D y 30E, por ejemplo pueden ser agregados con el fin de extender el montaje de minería y acarreo continuo. Una banda transportadora fija y extensible 50 es anexada al transportador en vagón plataforma trasero 30E y emite el material extraído a un vehículo de lanzadera apropiado, sistema de transportador u otros medios de distribución hacia fuera de la mina. A medida que la máquina para abrir galerías continua se mueve hacia delante entre las operaciones de minería, los MBC 10A-E y los transportadores en vagón plataforma 30A-E también se mueven hacia delante. Similarmente, los MBC y los transportadores en vagón plataforma se mueven hacia atrás para permitir que la máquina para abrir galerías continua jale hacia atrás desde el área que es extraída. En un sistema de acarreo continuo convencional, cada uno de los MBC 10A-E serían manipulados por un conductor con el fin de direccionar los MBC y los transportadores en vagón plataforma conectados alrededor de la mina, particularmente los pilares del material sin extraer 60. Los pilares sin extraer 60 y otro material sin extraer 42 definen en general las paredes de la mina 62 a través de las cuales el sistema de acarreo continuo debe navegar. La figura 3 ilustra un esquema de la disposición física general del detector de la modalidad preferida de la invención. Un MBC 10B y un transportador en vagón plataforma 30B son ilustrados junto con una vista parcial ' de un transportador en vagón plataforma 30A y MBC 10C. Como se describirá más plenamente a continuación, el sistema de acarreo continuo automatizado de la invención utiliza tres tipos de componentes de detector. Los primeros componentes del detector son medios de medición de distancias 70. Los medios de medición de distancias 70 miden la distancia entre el MBC y la pared adyacente de la mina. Se utiliza por lo menos un medio de medición de distancia pero una pluralidad es preferida. La colocación de los medios de medición de distancia sobre los lados longitudinales de los MBC se ha encontrado ser el sitio óptimo para mediciones exactas. En la modalidad preferida de la invención, se utilizan escáneres de visor de intervalo de láser infrarrojo SICK (SICK Optik, Inc., Alemania) como los medios de medición de distancia. Dispositivos de medición de distancia sin contacto, alternativos, tales como dispositivos de medición de distancia ultrasónicos de Massa Technologies, Hingham, A, también se pueden fijar a los lados longitudinales del MBC en una pluralidad de sitios. Modalidades alternativas de medios de medición de distancia incluyen sensores tipo contacto para llevar a cabo las mismas mediciones, tales como palpadores pasivos o movibles, que detectan la presencia de la pared de la mina mediante medios táctiles o al cerrar un circuito eléctrico local por contacto. En tales modalidades de contacto eléctrico, los voltajes y corrientes deben ser considerados intrínsecamente seguros por los estándares de seguridad de mina aplicables localmente. Aquel experimentado en la técnica reconocerá que los palpadores movibles o pasivos requerirían medios para detectar la fuerza o momento de torsión relativo sobre tal palpador como una condición que distingue el movimiento libre del palpador en el aire y el contacto intermitente o estable con la pared de la mina más rígida . El segundo tipo de sensor utilizado en el sistema de acarreo continuo automatizado de la invención es un medio de determinación de la altura 76 para medir la separación o libramiento entre el MBC 10 con los transportadores en vagón plataforma anexos 30 y ya sea tanto el piso y techo del pasaje de la mina. Cada MBC 10 requiere preferiblemente solo un medio de determinación de la altura 76, pero múltiples medios de determinación de la altura 76 pueden ser utilizados por redundancia. Como se describirá en mayor detalle a continuación, en respuesta a las mediciones obtenidas por los medios de determinación de la altura, la altura de los transportadores en vagón plataforma anexos 30r en relación con el techo de la mina puede ser ajustada ya sea al elevar o abatir hidráulicamente la plataforma rodante 22 mediante elementos hidráulicos 24 de la plataforma rodante o la altura de faldón de los MBC 10 mismos por medio de componentes hidráulicos 26 montados a los conjuntos impulsores 12, mostrados esquemáticamente en la figura 1. En la modalidad preferida de la invención, los medios de determinación de la altura consisten de un dispositivo de determinación de distancia ultrasónico, tal como el fabricado por Massa Technologies (Hingham, MA) . Como es bien conocido en la técnica, estos dispositivos transmiten una señal ultrasónica que es refleja de la superficie de interés, tal como el techo de la mina o el piso de la mina y la distancia entre la superficie y el sensor es calculada. El sensor debe detectar esa distancia o libramiento de una manera oportuna, por ejemplo a frecuencias mayores que una medición por segundo. Se ha encontrado que las frecuencias mayores de 100 mediciones por segundo darían como resultado datos más significativos que los necesarios para impulsar de manera confiable a velocidad actuales de velocidad del vehículo, del orden de 30 cm (1 pie) por segundo.

Una modalidad alternativa para la determinación y control de la altura comprende un interruptor de limite al cual es anexado una longitud corta de cable metálico flexible. El extremo próximo del cable metálico es anexado rígidamente a la palanca de operación del interruptor del límite. El extremo distante del cable metálico se extiende debajo del transportador y se arrastra a lo largo del piso de la mina a medida que el vehículo se mueve hacia delante o hacia atrás. Si el cable metálico no tocara el piso, su orientación relativa sería casi vertical y esta condición es detectada por el interruptor de límite. El interruptor de límite a su vez señala la válvula de control hidráulico del elevador del transportador para abatir la extinción del transportador. En el caso de que el cable metálico se esté arrastrando sobre el piso de la mina, su orientación relativa será alejada de la vertical y esta condición es detectada similarmente por el interruptor de límite. El interruptor de límite a su vez señala la válvula de control hidráulico del elevador del transportador que eleve la extensión del transportador. Aquél de experiencia en la técnica reconocerá que el interruptor de límite tendrá preferiblemente una banda muerta de "no acción" para el control de elevación, durante el cual, el cable metálico se está arrastrando ligeramente sobre el piso de la mina y su orientación relativa será casi vertical .

Un MBC, tal como se muestra en la figura 1, tiene anexo a sus horquillas delanteras y traseras 18, 14 un perno 20 o receptáculo 16 que se conecta al receptáculo correspondiente 34 o perno 38 de un transportador de vagón plataforma 30. Estos pernos o receptáculos proporcionan un movimiento acimutal angular de más de 180°, libertad de elevación angular de 10 a 20° y libertad de rodamiento angular de varios grados. Como se detalla previamente, el MBC tiene una plataforma rodante deslizante 22 sobre la cual se monta una de las conexiones de perno y receptáculo a un transportador de vagón plataforma. Como se revela previamente en la figura 1, la plataforma rodante es montada deslizantemente a la pista 28. El movimiento de esta plataforma rodante y parte un grado de libertad deslizante longitudinal libre a la conexión entre un transportador de vagón plataforma y el MBC, comúnmente en el extremo de salida de MBC. Refiriéndose otra vez a la figura 3, un medio de determinación de la posición de la plataforma rodante 12, tal como un potenciómetro lineal, es montado a cada MBC 10 para detectar y registrar el movimiento relativo de la plataforma rodante 22 sobre la pista 28, de tal manera que cuando se llega a una medición predeterminada, el controlador de MBC 80 puede determinar que el sistema de acarreo continuo se está moviendo hacia delante o hacia atrás y qué tan rápido. En otras palabras, si un primer MBC 10A se está moviendo hacia delante jalará un transportador de vagón plataforma trasero 30A. hacia delante. El transportador de vagón plataforma trasero 30A, será un transportador de vagón plataforma de avance con respecto a un segundo MBC 10B y estará conectado a la plataforma rodante 22 del MBC 10B. El transportador 30A jalará la plataforma rodante 22 hacia delante sobre la pista 28, el movimiento de la cual será detectado por el potenciómetro lineal 72. Este puede luego señalar al controlador 80 (figura 4) que se requiere un movimiento hacia delante. Los grados de libertad entre el MBC y el transportador de vagón plataforma anexo son esenciales para articular las unidades de un sistema de acarreo continuo en tanto que se mantiene la libertad para direccionar alrededor de pilares de mina y para permitir las velocidades y posiciones precisas de cada MBC estén sin sincronizar en un intervalo suficiente para incluir las capacidades del operador o en el caso de la presente invención, un controlador de computadora, accione el MBC. Si los ángulos entre los MBC y los transportadores de vagón plataforma anexos son demasiado grandes, hay peligro de que todo el sistema de acarreo continuo se rompa o una porción ruede. La ubicación de un transportador de vagón plataforma 30 es determinada indirectamente al detectar el ángulo entre un MBC 10 y el transportador de vagón plataforma 30 en las respectivas juntas de perno y receptáculo. Por consiguiente, el tercer tipo de detección utilizado en el sistema de acarreo continuo automatizado de la invención e ilustrado en la figura 3 es un medio de medición de ángulo 74 para determinar el ángulo entre un MBC 10 y un transportador en vagón plataforma anexo 30. Debido a que un MBC 10 tiene en general un transportador en vagón plataforma 30 delantero y uno posterior anexo al mismo, cada MBC 10 contendrá dos conjuntos de medios de medición de ángulo 74. En la modalidad preferida de la invención, los medios de medición de ángulo 74 consisten de un potenciómetro angular o potenciómetro rotacional, como son conocidos convencionalmente en la técnica. Un acoplamiento flexible convencional entre el potenciómetro y un punto de unión sobre el perno compensa los movimientos angulares fuera del plano. Esta característica no es encontrada en ningún enlace de equipo de minería al mejor conocimiento del inventor. Además, el método prevaleciente de anexar tales unidades enlazadas exhibe grandes libramientos entre un perno sustancialmente cilindrico y un receptáculo sustancialmente biselado. La junta esférica usualmente empleada en aplicaciones de remolque convencionales no se adaptarían a este propósito puesto que no hay ningún sitio conveniente para el potenciómetro. La presente invención incluye preferiblemente el montaje de tal potenciómetro dentro de la estructura esférica de la junta, para minimizar los movimientos laterales, de tal manera que se pueda emplear un acoplamiento flexible convencional.

Operación Como se describirá en detalle a continuación, con el fin de automatizar los elementos de un sistema de acarreo continuo (MBC 10) y transportadores en vagón plataforma 30) los datos obtenidos de los respectivos sensores deben ser recolectados, integrados y procesados de tal manera que el sistema de acarreo continuo pueda ser movido en relación con la máquina para abrir galerías continuas de avance 40 y los transportadores en vagón plataforma abatidos en respuesta a la distancia entre el piso y el techo de la mina. La figura 4 ilustra el arreglo de entrada/salida general de la invención de interés. Central a la operación del sistema de acarreo continuo de la invención se encuentra un controlador electrónico 80. Debido a que cada MBC 10 puede y preferiblemente opera independientemente de los otros MBC en la cadena de acarreo, cada MBC 10 contiene su propio controlador 80. Actualmente, una computadora personal es usada preferiblemente en cada MBC como el controlador 80. El controlador de MBC es implementado en una PC que ejecuta WINDOWS OS (Microsoft, Inc., Redmond, Washington) con requerimientos mínimos de un CPU de 200 MHz y 64 Mb de RAM.

LABVIEW, (National Instruments, Austin, Texas) un lenguaje de programación gráfico es utilizado como herramienta de adquisición de datos para recolectar datos de los respectivos sensores. Todos los algoritmos de control son escritos en lenguaje C y compilados en un formato apropiado que puede ser llamado de LABVIEW. Los controladores a base de PC se comunican con los sensores para cada MBC vía cables seriales o cables paralelos. Cada MBC también está equipado con controladores de sistema impulsor o de velocidad de pista izquierdos y derechos 82, 84 como parte de los conjuntos de pista impulsora. Los controladores de sistema impulsor izquierdo y derecho 82, 84 contienen además tableros de control del sistema. Estos tableros reciben las ordenes de velocidad del controlador 80 y llevan a cabo el control de velocidad de circuito cerrado para las pistas al mantener las velocidades de pista reales tan cercanas como se posible a las velocidades de pista deseadas, tomando en cuenta la corrección por deslizamiento y error. En general, los datos del sensor son recibidos por el controlador 80 de los medios de medición de distancia 70, los medios de determinación de altura 76 y los medios de medición del ángulo 74. Los sensores y controlador 80 pueden estar verificando continuamente la posición del MBC. En una alternativa, después de recibir una señal de una intensidad predeterminada del potenciómetro lineal 72, se señala al controlador 80 de que el transportador en vagón plataforma de avance 30A está moviendo la plataforma rodante 32 hacia delante o hacia atrás y asi el MBC bajo control debe asi moverse hacia delante o hacia atrás. Como se detalla adicionalmente en la siguiente descripción, el controlador 80 procesa los datos recibidos del sensor y calcula la trayectoria de viaje del MBC bajo su control. Además, el controlador determina si el transportador en vagón plataforma de avance o trasero o ambos necesitan ser elevados o abatidos en relación con la distancia entre el piso o el techo de la mina. Luego, el controlador señala a las tarjetas del controlador impulsor 88, 90 de los controladores impulsores izquierdo y derecho 82, 86 de uno de los montajes de pista o ambos 12 se muevan. El controlador 80 también señalará a la plataforma rodante 22 que se eleve o haga descender, si se requiere, por un cambio en la separación del techo. El controlador 80 también puede emitir los datos de medición relevantes en un formato que se puede leer por el usuario a una pantalla 96. Un control manual del usuario es conectado al controlador 80 en el caso de que se requiera intervención humana . La figura 5 resume un diagrama de flujo del proceso de entrada/salida descrito previamente en más detalle especifico. Todos los puertos de comunicación son inicializados 100 seguidos por la inicialización de los sensores de medición de intervalo (en controladores de láser SICK) 102. Los sensores angulares y de altura también son inicializados 104, también como las tarjetas controladoras del sistema impulsor en la etapa 106. Las etapas de inicialización 100, 102, 104 y 106 se llevan a cabo en general por el controlador 80 al comienzo de la operación de minería. Después de comenzar las operaciones de minería, el controlador envía peticiones por datos de intervalo de los escáneres de láser y los sensores angulares y de altura 108. Los sensores y escáneres de búsqueda de intervalo de láser responden al devolver los datos y capturas requeridos de regreso al controlador 80. Los datos sin tratar de los sensores son almacenados y convertidos 110 al formato apropiado. Los datos de intervalo sin tratar, en un arreglo numérico que contiene 181 elementos, son convertidos a una matriz de 2 por 181, en donde las primeras y segundas hileras representan ángulos y distancias medidas correspondientes, respectivamente. Las lecturas de los potenciómetros angular y lineal son convertidas en ángulos (grados) y longitud (metros/pulgadas), respectivamente. El controlador extrae líneas significativas en datos de intervalo utilizando un algoritmo de búsqueda de línea (LFA) 112. Luego el controlador calcula la ubicación actual del MBC en base a los resultados de LFA 114 y anexa un sistema de coordenadas global a los resultados de LFA 116. Una trayectoria para que el MBC siga es generada por el controlador 118 y las velocidades de los dos conjuntos de pistas son calculadas en base al error relativo en la posición y orientación de MBC en relación con la trayectoria 120. Las etapas 110-120 serán detalladas adicionalmente , en particular las particularidades del algoritmo de búsqueda de linea. Si se inicia una cancelación manual 122, el programa de control es terminado 124. Además, la máquina para abrir galerías continuas 40 y cada MBC 10 contiene un mecanismo de parada de seguridad de emergencia. El controlador pregunta si la parada de emergencia fue oprimida en 126 y si es así, ajusta las ordenes de velocidad de pista a cero 128. Finalmente el controlador envía ordenes de velocidad de pista a las tarjetas del controlador impulsor 130. Luego el MBC viajará en la dirección apropiada, a no ser que se oprima la parada de emergencia, que luego da como resultado un viaje cero. Luego la secuencia de control regresa a la etapa 108 vía el bucle 132. En la automatización del viaje de un MBC con transportadores en vagón plataforma anexos, hay varios factores físicos que deben ser tomados en cuenta. Por ejemplo, la ubicación de los pivotes entre los MBC y los transportadores en vagón plataforma determinan su geometría del sistema de acarreo continuo y así son necesarios para guiar los respectivos segmentos de MBC/transportador en vagón plataforma en ausencia de cualesquier otras fuerzas. Con fuerzas significativas que interactúan con el MBC, un control de compensación es necesario para mantener la guia de configuración dentro de las tolerancias a las velocidades más altas obtenibles. Los efectos de fuerzas de la gravedad y fuerzas transmitidas por pernos no son mensurables directamente en el campo, sino que el desempeño del sistema impulsor MBC depende de ellos. El ordenar automáticamente los MBC también abarca el conocimiento de la velocidad- actual (medida de las ruedas impulsoras) y el cálculo de una velocidad deseada en base en parte a la desviación actual y predicha de la trayectoria planeada. Con la planeación de la trayectoria que se supone estar en su lugar, la nueva ley de control muestrearia la historia reciente de la configuración del sistema en la vecindad del MBC, aplicarla un modelo interno del resbalamiento predecido y compensaría la velocidad deseada para tomar en cuenta este resbalamiento. La historia de configuración del sistema (posiciones y ángulos de cada enlace en el sistema de vehículo) influencia fuertemente la compensación requerida puesto que puede suministrar dos piezas de información: primero, cómo las condiciones de suelo han cambiado desde el último marco de tiempo y la sensibilidad a las condiciones del suelo debidas a la configuración actual. Por ejemplo, con todos los ángulos del transportador en vagón plataforma casi en cero, el resbalamiento lateral es una función solamente de la gravedad, inclinación local y esfuerzo cortante de la superficie. Sin embargo, para ambos ángulos de vagón plataforma a 90°, los MBC vecinos ejercen un momento de torsión y una fuerza de corte lateral sobre el MBC sujeto que fácilmente amortigua los efectos de inclinación. Como tal, el controlador debe tratar con estos factores y otros para compensarlos .

(A) Viaje del MBC transportador en vagón plataforma El diseño de un sistema de navegación para un sistema de acarreo continuo es complicado debido a que el sistema de acarreo continuo posee muchas características únicas. Por ejemplo, el movimiento del sistema de acarreo continuo es determinado tanto por restricciones holonómicas como no holonómicas. Además, el número de grados de libertad del sistema varía dependiendo de la configuración del sistema y el modelo de vehículos en el sistema de pista es muy complejo. Estas características plantean dificultades al problema de navegación y hacen al problema muy desafiante. La idea básica en la navegación del sistema de acarreo continuo a través del ambiente de minas subterráneo es posicionar correctamente cada uno de los MBC en el lugar correcto todo el tiempo. Para obtener esto, cada uno de los MBC en el sistema necesita seguir estrechamente una trayectoria virtual tendida sobre el piso de la mina. Esta trayectoria virtual es generada por un planeador de trayectoria en base a datos ambientales detectados por buscadores de intervalo de láser, por ejemplo. Al tomar ventaja del hecho de que cada MBC se puede mover independientemente dentro de los limites de viaje de la plataforma rodante, después de determinar la posición actual de cada MBC, el sistema puede controlar el movimiento de cada MBC de tal manera que da seguimiento a la trayectoria planeada estrechamente y al mismo tiempo no golpea los limites de la plataforma rodante. Debido a que los MBC se pueden mover independientemente entre si, es más eficiente tener un controlador local para cada MBC en lugar de un contralor centralizado para todos los MBC. Una pieza vital de información que cada sistema móvil autónomo necesita saber es su posición y orientación actual (POSE). Por consiguiente, el sistema debe tener la capacidad para localizarse a si mismo en su ambiente de trabajo. En la presente invención, los datos de intervalo de un escáner de láser permite la capacidad para calcular la POSE actual del MBC. Al utilizar un "algoritmo de búsqueda de linea" (LFA) las dos líneas rectas más largas son extraídas de los datos de intervalo utilizando una técnica de división de línea recursiva. El algoritmo de búsqueda de línea trabaja con los datos de intervalo de un escáner de láser a la vez.

Con referencia a la figura 7, en la etapa 202, el LFA recibe los datos recolectados por LABVIEW en forma de una matriz de 2 por 181, en donde las primeras y segundas columnas representan ángulos y distancias medidas correspondientes, respectivamente. Debido a que la resolución del ángulo del escáner de láser es ajustado a Io, se tienen 181 valores de distancia de 0o a 180°. Una vez que los datos de intervalo son recolectados, el algoritmo, en la etapa 204 filtra los datos de intervalo malos o innecesarios al inspeccionar los ángulos del transportador en vagón plataforma frontales y posteriores, vía el potenciómetro angular y corta las secciones de comienzo y final de los datos de intervalo de acuerdo con aquellos ángulos. Esto impide que el algoritmo mezcle datos de intervalo de la pared de la mina y el sistema de acarreo continuo conjuntamente. Al mismo tiempo, el algoritmo también ignora todos los datos de intervalo que tienen una distancia medida correspondiente más de un limite especificado para evitar la mala interpretación de los datos de intervalo. En la etapa 206, los datos de intervalo son luego divididos en grupos al inspeccionar en cuanto a diferencia en valores de distancia medidas consecutivas. Siempre que la diferencia en distancias medidas es mayor que un umbral previamente establecido, los datos de intervalo son divididos en aquél punto. Esto ayuda a separar perfiles de diferentes paredes de mina que se impiden entre si. Después que los datos de intervalo han sido divididos en grupo, el grupo más grande que contiene la linea más larga será escogida para su análisis adicional. En la etapa 208, el algoritmo procede con la aplicación de una técnica de división de linea recursiva para dividir el grupo seleccionado de los datos de intervalo en subgrupos . Esta técnica puede ser explicada mejor al referirse a la figura 6. De la figura, se da un grupo de puntos. La técnica comienza al conectar una linea, mostrada como una linea discontinua en la figura 6, entre los primeros y últimos puntos que pertenecen al grupo. Si la distancia más grande excede un limite especificado, el algoritmo divide el grupo en el punto que corresponde a la distancia más grande de la linea. El grupo está ahora dividido en dos subgrupos y el mismo procedimiento (conectar una linea entre los primeros y últimos puntos en cada subgrupo, calcular la distancia de cada punto, etc.) es aplicado adicionalmente a ambos grupos restantes. El procedimiento sigue en avance hasta que el limite especificado es satisfecho para todos los subgrupos. Los resultados son cuatro grupos de puntos como se distinguen por lineas sólidas en la figura 6. Después que los datos de intervalo han sido divididos en subgrupos, dos subgrupos más grandes que representan dos lineas más largas en los datos de intervalo serán seleccionados en la etapa 210. En este caso, los primeros y terceros grupos de la izquierda serán escogidos para ajustar lineas a través de los mismos. Estas dos lineas representan aproximadamente todo el perfil de las paredes de la mina capturados por escáneres de láser en cualquier instante y pueden ser usadas para determinar la POSE actual del MBC en cada ciclo de control. Una vez que el algoritmo de búsqueda de línea es aplicado, el controlador aplica un algoritmo de localización para calcular y asi determinar el POSE del MBC. El algoritmo establece primero un marco de coordenadas global, tal como se muestra en la figura 8. El ángulo entre dos lineas obtenidas previamente determinan la ubicación y la orientación del marco de coordenadas. Si el valor del ángulo es más grande que un umbral especificado, es decir 160°, las dos líneas parecen formar una línea recta. En este caso, el algoritmo puede poner el origen del marco de coordenadas en cualquier parte a lo largo de una de estas dos líneas, sin embargo, en la modalidad preferida de la invención, el origen en un punto es colocado a lo largo de estas dos líneas que está más cercano al escáner de láser, por propósitos de simplicidad. La orientación del marco de coordenadas es determinada al apuntar el eje Y en la misma dirección como la línea bisectora angular. Por otra parte, si el valor del ángulo es menor que un umbral especificado, la posición de origen es el punto de intersección de aquellas dos líneas en tanto que la orientación puede ser determinada como el método mencionado anteriormente . Puesto que los datos de intervalo son medidos en el marco de intervalos del escáner de láser, se deben transformar los puntos del marco de coordenadas del escáner al marco de coordenadas global. Refiriéndose a la figura 8, sea el POSE de un objeto en el marco de coordenadas global (x, y, T) y sea (dx, dy, d6) el POSE del marco de coordenadas global del marco de coordenadas del escáner. La orientación del eje x del marco de coordenadas, d9 es determinado a partir de d9 = ?-(p/2) radiales. Debido a que se sabe donde los escáneres de láser están instalados en el MBC, se conoce el centro de geometría de MBC en relación a cada sensor. La transformación de coordenadas del POSE del objeto del marco de coordenadas del escáner al marco de coordenadas global se puede llevar a cabo por las siguientes ecuaciones: (1) -R'P X 00 y i y (2) ? = ? en donde ) Porg = [dx dy]T (X, Y, f ) = POSE en el marco de coordenadas del escáner. Puesto que la ubicación exacta del escáner de láser sobre el MBC es conocida, el POSE del centro de geometría del MBC en el marco de coordenadas del escáner es también conocido. El valor de (dx, dy, dO) del cálculo previo es también conocido. Por consiguiente, la ubicación de MBC con respecto al marco de coordenadas global puede ser determinada utilizando las ecuaciones (1) y (2) anteriores. Una vez que la ubicación está determinada, el MBC automatizado necesita entonces determinar en donde debe ir. La planeación de trayectoria está entre los problemas más difíciles en la robótica móvil. Un procedimiento para resolver el problema de planeación de trayectoria está basado en el concepto del espacio de configuración con la máxima separación entre los transportadores en vagón plataforma y en las paredes de la mina como un criterio óptimo. Sin embargo, el procedimiento adoptado en la presente invención, detallado a continuación, toma en cuenta múltiples criterios óptimos. Refiriéndose ahora a la figura 9, varios virajes (?) en la mina son 90, 120 y 135 grados respectivamente. Las pequeñas variaciones de estos ángulos, suceden normalmente debido a errores en el sistema de guía para una máquina para abrir galerías continua 40. El ancho promedio U, de un pasaje de mina es usualmente de 6 metros (20 pies) . En base a los valores de ? y U, un tipo de viraje particular puede ser especificado. Una función de la estrategia de planeación de trayectoria es que para cualquier dimensión dada de los CHS, la estrategia de planeación de trayectoria puede generar la trayectoria más segura que cada MBC en el CHS debe seguir, como se muestra por la linea discontinua 300. Un algoritmo de planeación de trayectoria ha sido desarrollado para esta tarea. Las entradas a este algoritmo son las dimensiones del pasaje de mina (? y U) y el CHS, ambos puntos del extremo de la trayectoria y pendientes en ambos puntos del extremo. En base a estas entradas, el algoritmo de búsqueda genera una serie de cuatro curvas polinomiales de grados, la trayectoria de MBC, que satisface las condiciones del punto final y evalúa el valor de la función de costo para cada una de las curvas polinomiales generadas. La función de costo, J, es definida como sigue: L J = wl OL z (s) + w2p2 fs) - w3 d2 (s) &/4 -rrí3) ) ds o en donde: Wi, w2, W3 y W4 = factor de ponderación. a = ángulo entre el MBC frontal y el transportador vagón plataforma, ángulo entre el MBC posterior transportador en vagón plataforma, d = separación mínima entre el t ansportador en vagón plataforma y las paredes, verr = máximo error permisible de las velocidades de pista, s = longitud de arco de trayectoria L = longitud de trayectoria total . El objetivo de la búsqueda es encontrar la trayectoria que minimiza la función de costo. El algoritmo de búsqueda utiliza el método de optimización llamado "método de Hooke & Jeeves". Explora el dominio de búsqueda y guarda la dirección de búsqueda que produce el valor mínimo de la función de costo en cada iteración. La búsqueda es terminada cuando la diferencia entre el valor de la función de costo en la iteración actual y aquella de la iteración previa es menor que un número especificado o cuando el número de una iteración excede un límite. Un diagrama de flujo del método de Hooke & Jeeves es presentado en la figura 10 en donde x0, Xi, . . . xn representan los coeficientes de trayectoria, descritos adicionalmente a continuación. La interpretación de la función de costo es que los ángulos entre cada segmento del CHS deben ser minimizados; en otras palabras, el arreglo del CKS debe ser tan recto como sea posible para impedir que el CHS se rompa. Inversamente, la separación del transportador en vagón plataforma debe ser maximizada en todo el viraje para evitar una posible colisión. Al mismo tiempo, la trayectoria planeada debe tener una alta tolerancia de error para cada MBC siga o se puede decir que la trayectoria permite que los MBC tengan un error grande en el control de velocidad de pista con el fin de completar el viraje. En este contexto, la palabra "completo" significa el sistema efectúa virajes sin chocar con las paredes. En la evaluación del costo para cada candidato de curvas polinomiales , un par de MBC se mueven a lo largo de la trayectoria generada exactamente en tanto que la longitud del transportador en vagón plataforma los mantiene separados. Toda la longitud de trayectoria es dividida en pequeñas etapas. Cada etapa que los MBC se mueven, los valores de , ß y d son simplemente determinados mediante medias geométricas, pero Verr para cada MBC puede ser obtenido por simulaciones de computadora solamente. Esta simulación ocurre dentro de la rutina principal del algoritmo de búsqueda. Calcula primero velocidades de pista del MBC para el siguiente ciclo de control en la configuración actual del MBC. Estas velocidades son llamadas velocidades nominales, que son las velocidades que el MBC debe mantener exactamente para asegurar que el MBC llega a la siguiente configuración localizada sobre la trayectoria después que un ciclo de control ha transcurrido. Sin embargo, es imposible que el MBC ejecute las velocidades nominales exactamente como se ordena. Hay varios factores tal como error de resbalamiento y error de control que contribuyen al error a las velocidades nominales. Este error de velocidad es modelado como un porcentaje de las velocidades nominales. Las siguientes ecuaciones son utilizadas para calcular las velocidades reales que el MBC ejecuta en un ciclo de control: r;reai = ( 1 i Verr) ^r.norm Vi, eal = (1 i Verr) ^"*?, norra Dos suposiciones son que verr es el mismo para ambas pistas y que vriactual y Vi)actUai son constantes en un ciclo de control. El valor de verr es siempre positivo sin limite superior. La simulación comienza con el valor de verr de cero y calcula el movimiento neto de MBC dentro de un ciclo de control. Luego, la simulación inspecciona si hay alguna colisión entre los MBC y las paredes de la misma. Si no hay ninguna colisión, la simulación continúa incrementando el valor de verr y termina cuando ocurre la colisión. El valor de verr que provoca la colisión es el error máximo permisible en control de velocidad en aquella configuración del MBC. Sumando todos los as, ß=, ds y verr_2 a lo largo de toda la trayectoria candidata, se puede obtener el costo de cada trayectoria. Con un viraje de 90°, la trayectoria comienza desde la parte intermedia de un pasaje a otro. Los coeficientes de la ecuación de esta trayectoria con anchos de 6 metros (20 pies) y 6.7 metros (22 pies) son enlistados en la tabla 1 a continuación junto con los coeficientes de la trayectoria para virajes de 120 y 135 grados. Tabla 1 En donde : y = ax" + bx + c El experimentado en la técnica notará que una ecuación cuadrática es presentada anteriormente para resolver los coeficiente de trayectoria. Mientras que esta ecuación es ciertamente suficiente para obtener una planeación de trayectoria apropiada, mientras que más coeficientes son introducidos, más exacto es el plano de trayectoria. Sin embargo, como se puede apreciar, mientras mayor es el número de coeficientes utilizados, mayor es la cantidad de tiempo de cálculo requerida. Por consiguiente, es más preferido utilizar una ecuación polinomial de cuarto orden tal como en la siguiente forma: y = cOx4 + clx3 + c2x2 + c3x + c4 Toda la trayectoria para cada BC consistirá de una serie alternante de virajes y trayectorias rectas dependiendo de la ubicación del MBC en la mina. Sin embargo, hay una excepción para un tipo especial de viraje llamado "viraje en S", que es considerado como el más difícil. La trayectoria para un viraje en S está compuesto de dos virajes concatenados entre sí. Debido a que ambos extremos de viraje S no están localizados en la parte media de los pasajes, ambos extremos del viraje en S se deben conectar a trayectorias rectas. De aquí es imposible tener un viraje en S inmediatamente después de otro viraje en ? . No obstante, esto ocurre en una mina de 90° solamente ya que las minas de 120 y 135 grados no tienen suficiente espacio para permitir que el viraje en S comience al final en la parte media del pasaje de mina. Debido a que toma muchas horas para que el algoritmo de búsqueda llegue a la trayectoria óptima, es imposible llevar a cabo una planeación de trayectoria en línea. Este problema es resuelto al llevar a cabo una planeación de trayectoria fuera de línea para tipos de virajes posibles y establecer una tabla de consulta que contiene coeficientes de trayectoria correspondientes a cada viraje particular (tal como la tabla 1) . Una vez que un controlador de MBC determina que tipo de viraje es, el controlador puede calcular instantáneamente los coeficientes de trayectoria apropiados de la tabla de consulta mediante interpolación. Aunque una trayectoria generada mediante este procedimiento es un tanto sub-óptima, en comparación con los cálculos directos, resultados de corrida de prueba muestran una vibración minimizada del desempeño del sistema en agarrar por si mismo asi mismo a través de la mina simulada. Hasta este punto, el MBC conoce sus POSE actual y la trayectoria que debe seguir el MBC debe enseguida determinar como llega al destino deseado. Un algoritmo de seguimiento de pista calcula tanto las velocidades del conjunto de pista para el MBC, de tal manera que el MBC puede seguir la trayectoria exactamente. En tanto que hay mucha literatura en el control de seguimiento de pista para robots de dos ruedas, que son cinemáticamente idénticos al vehículo de pista, la presente invención implementa el algoritmo de seguimiento de pista propuesto por Aguilar et al. ("Robust Path-Following Control with Exponential Stability for Mobile Robots", Proc. Of the 1998 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Leuven, Belgium, May 1998) . Hay dos parámetros, ye y 0e, necesarios como entradas al controlador de MBC en cualquier instante para el seguimiento de pista. El ye es una distancia más corta desde el centro de MBC a la trayectoria y ?ß es un error de orientación medido de una línea tangente a la trayectoria. Dada una velocidad hacia delante o hacia atrás, v, una velocidad angular de la MBC puede ser calculada a partir de la siguiente expresión: ? = -4v[(oti 2)ye + ( i + a2) sen (T/2 ) sen (v) ] en donde ai y a2 son ganancias del controlador constantes que deben ser ajustadas para recibir la respuesta de seguimiento deseada del MBC. La velocidad v está relacionada directamente con las distancias transversales permisibles en la plataforma rodante de MBC e inmediatamente detrás de la plataforma de MBC en la dirección de movimiento. Ambas distancias de la plataforma rodante son comparadas y la que tiene menos valor será escogida, esta distancia puede ser denominada como "deslizante" . La velocidad hacia delante o hacia atrás puede asi ser calculada a partir de: v = + plataforma rodante T en donde v es positivo/negativo cuando se mueve hacia delante/hacia atrás respectivamente T = periodo de ciclo de control, segundos ± plataforma rodante = velocidad de plataforma rodante del potenciómetro lineal.

Luego, las velocidades derecha e izquierda de la pista pueden ser determinadas de: Vr = v + ? B T V2 = v - a) B 2 en donde B = la distancia entre las pistas. El algoritmo de seguimiento de trayectoria, que incluye el algoritmo de planeación de trayectoria, es preferiblemente implementado en lenguaje de computadora común, tal como C. También es preferible combinar ambos algoritmos en un programa debido a que ambos de ellos utilizan mucha información común.

(B) Altura del Transportador en Vagón Plataforma En la presente invención, la elevación de una extensión de transportador delantera o una extensión de transportador posterior es controlada al procesar continuamente la medición de distancia del sensor de determinación de altura, calcular la diferencia de un punto de fijación dado y aplicar una proporción de aquella diferencia para controlar la apertura de una válvula de control hidráulica 24 (véase figura 1). La etapa de procesamiento consiste de comparar mediciones de distancia con un número de mediciones previas, calcular un promedio móvil en muchos ciclos, ignorar puntos de datos superpuestos y calcular un promedio en menos ciclos. Este resultado obtiene una medición confiable de la separación mediante mediciones de recolección de datos potencialmente ruidosos, en tanto que minimiza el retardo encontrado con un filtro de paso de bajos convencional. El experimentado en la técnica comprenderá que un gran número de técnicas de filtración análogas o digitales pueden ser sustituidas para la modalidad preferida recién escrita. El (los) punto (s) de fijación para el control de elevación es determinado preferiblemente por el operador de la mina y utilizado por el procesador de medición como una entrada. En el caso de una sola medición de distancia, por ejemplo, la distancia del piso solamente, este punto de fijación determina el valor de distancia objetivo debajo del cual se determina que la elevación se eleve y debajo del cual se determina que la elevación cae. En el caso de mediciones de distancia dobles, por ejemplo distancias de piso y techo, estos puntos de fijación determinan una banda de "no acción" para el control de elevación, también como el valor de distancia activo debajo del cual se determina que la elevación se eleva y debajo del cual se determina que la elevación cae. Es ventajoso además utilizar mediciones dobles por redundancia al implementar un interruptor en el procesador de medición para determinar cual o ambas de las señales de medición es válida. El experimentado en la técnica reconocerá que la proporción de la distancia medida en el punto de fijación debe ser seleccionada para obtener una respuesta amortiguada casi criticamente. Tales técnicas como control de PID son bien conocidas en la técnica. Además de los usos descritos inmediatamente anteriores, será evidente para aquellos experimentados en la técnica que otras modificaciones y variaciones se pueden realizar al método de la presente invención sin desviarse del alcance, espíritu o enseñanza de la invención. Por consiguiente, la intención es que la descripción de la presente invención sea considerada ilustrativa y que la invención esté limitada solamente como se especifica en las reivindicaciones y equivalentes de las mismas. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para controlar un vehículo en dos pistas o ruedas automatizado a través de un laberinto, en donde el vehículo incluye un controlador de pista que tiene un periodo de ciclo de control, el vehículo tiene una porción frontal acoplada articuladamente a una estructura frontal adyacente alargada vía una primera carretilla y una porción posterior acoplada articuladamente a una estructura posterior adyacente alargada, la estructura posterior alargada es acoplada a una segunda carretilla, cada carretilla proporciona en cualquier punto dado en el tiempo una distancia de viaje disponible mínima entre el vehículo y la estructura correspondiente, el laberinto es definido por paredes que se abren a intersecciones, cada una de las intersecciones tiene un ángulo de sustancialmente el mismo número de grados, en donde el número de grados es conocido, el método está caracterizado porque comprende: obtener un primer conjunto de datos de intervalo de un sensor localizado en el lado izquierdo del vehículo; obtener un segundo conjunto de datos de intervalo de un sensor localizado en el lado derecho del vehículo; determinar, para cada conjunto de datos de intervalo, el grupo más grande definido por distancias consecutivas que tienen una diferencia menor que un umbral de ajuste; dividir, para cada conjunto de datos de intervalo, el grupo más grande en subgrupos utilizando una técnica de división de linea reconocida, cada subgrupo define una linea; seleccionar, para cada conjunto de datos de intervalo, los dos subgrupos que definen las dos lineas más largas, mediante lo cual una pared en cada lado del vehículo es representada por los respectivos subgrupos seleccionados; definir un marco de coordenadas global en base a las dos líneas más largas; determinar el ancho del laberinto entre las paredes adyacentes al vehículo; seleccionar de una tabla, en base al ancho y número de grados, una curva polinomial que minimiza una función de costo, mediante lo cual la curva polinomial representa la trayectoria que proporciona el mayor aseguramiento de que el vehículo y las estructuras frontales y posteriores no chocarán con las paredes del laberinto; determinar el punto a lo largo de la trayectoria polinomial que tiene la distancia más corta a un centro de vehículo ; determinar el ángulo entre el eje longitudinal del vehículo tal como es medido de una línea tangente al punto más cercano; determinar la más corta de las dos distancias del viaje; determinar la velocidad de viaje del vehículo para hacer que el vehículo se mueva por la distancia de viaje más corta durante el periodo del ciclo de control; determinar, en base a la velocidad de viaje, la velocidad angular del vehículo hacia el punto más cercano; determinar las velocidades de pista o rueda izquierda y derecha en base a la velocidad de viaje y velocidad angular y acelerar el vehículo, vía el controlador, de acuerdo con las velocidades derecha e izquierda, mediante lo cual el vehículo es dirigido hacia el punto más cercano a lo largo de la trayectoria polinomial .
2. 2. Un sistema de control para controlar un vehículo en dos pistas o ruedas automatizado a través de un laberinto, el vehículo tiene una porción frontal acoplada articuladamente a una estructura frontal adyacente alargada vía una primera carretilla y una porción posterior acoplada articuladamente a una estructura posterior adyacente alargada, la estructura posterior alargada es acoplada a una segunda carretilla, cada carretilla proporciona en cualquier punto dado en el tiempo una distancia de viaje disponible mínima entre el vehículo y la estructura correspondiente, el laberinto es definido por paredes que se abren a intersecciones, cada una de las intersecciones tiene un ángulo de sustancialmente el mismo número de grados, en donde el número de grados es conocido, el sistema está caracterizado porque comprende: un controlador de pista o rueda que tiene un periodo de ciclo de control; un primer sensor localizado sobre el lado izquierdo del vehículo para obtener un primer conjunto de datos de intervalo; un segundo sensor localizado sobre el lado derecho del vehículo para obtener un segundo conjunto de datos de intervalo, el primer sensor y el segundo sensor para determinar el ancho de laberinto entre las paredes adyacentes al vehículo; medios para determinar para cada conjunto de datos de intervalo, el grupo más grande definido por distancias consecutivas que tienen una diferencia menor que un umbral de aj usté medios para dividir, para cada conjunto de datos de intervalo, el grupo más grande en subgrupos utilizando una técnica de división de línea recursiva, cada subgrupo define una línea; medios para seleccionar, para cada conjunto de datos de intervalo, el subgrupo que define las línea más larga, mediante lo cual una pared sobre cada lado del vehículo es representada por el subgrupo seleccionado respectivo ; medios para seleccionar de una tabla, en base al ancho y número de grados, una curva polinomial que minimiza una función de costo, mediante lo cual la curva polinomial seleccionada representa la trayectoria que proporciona el aseguramiento mayor de que el vehículo y las estructuras frontales y posteriores no chocarán con las paredes del laberinto ; medios para determinar el punto a lo largo de la trayectoria polinomial que tiene la distancia más corta a un centro del vehículo; medios para determinar el ángulo entre el eje longitudinal del vehículo tal como es medido desde una línea tangente al punto más cercano; medios para determinar la más corta de las dos distancias del viaje; medios para determinar la velocidad de viaje del vehículo requerida para que el vehículo se mueva a la distancia de viaje más corta durante el periodo del ciclo de control ; medios para determinar, en base a la velocidad de viaje, la velocidad angular del vehículo hacia el punto más cercano; medios para determinar las velocidades en pista o rueda izquierda y derecha en base a la velocidad de viaje y la velocidad angular y medios para activar el controlador para acelerar el vehículo, de acuerdo con las velocidades izquierda y derecha, mediante lo cual el vehículo es dirigido hacia el punto más cercano a lo largo de la trayectoria polinomial.
3. 3. El sistema de control de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el vehículo- es un portador de puente móvil que tiene una pista izquierda y una pista derecha, la porción frontal tiene una primera carretilla deslizable que es acoplada articuladamente a la estructura frontal que es un primer transportador de puente y la estructura posterior es un segundo transportador de puente acoplado a otro portador de puente móvil que tiene una segunda carretilla, el sistema está caracterizado porque comprende además : dos tableros de controlador servo PIC acoplados a las pistas izquierda y derecha; los primeros y segundos sensores son cada uno un escáner de láser infrarro o; medios para filtrar datos de intervalo que representan un transportador de puente adyacente en vista del primer sensor o el segundo sensor, en donde el transportador de puente adyacente no es interpretado como parte de las potenciómetro angular acoplado entre el portador de puente móvil y un transportador de puente adyacente y los medios para determinar la más corta de las dos distancias de viaje incluyen un primer potenciómetro lineal acoplado entre la primera carretilla y el portador de puente móvil y un segundo potenciómetro lineal acoplado entre la estructura posterior y la segunda carretilla.
4. 4. Un método para determinar la posición y orientación de un vehículo automatizado con respecto a una pared adyacente al vehículo, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: obtener datos de intervalo de un sensor en el vehículo; determinar el grupo más grande definido por distancias consecutivas que tienen una diferencia menor que un umbral de ajuste; dividir el grupo más grande en subgrupos utilizando una técnica de división de línea recursiva, cada subgrupo define una línea y seleccionar el subgrupo que define la línea más larga, mediante lo cual la pared es representada por el subgrupo seleccionado.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende además, antes de la etapa de determinación, la etapa de filtrar datos potencialmente de determinación, la etapa de filtrar datos potencialmente erróneos .
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el vehículo es acoplado articuladamente a una estructura adyacente, en donde la etapa de filtración incluye determinar la posición de la estructura adyacente y descartar datos que corresponden al área en que la estructura adyacente está localizada.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la posición del otro vehículo es obtenida al determinar el ángulo de la estructura adyacente con respecto al vehículo.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende además, antes de la etapa de división, la etapa de filtrar datos potencialmente erróneos incluye ignorar datos que tienen una distancia medida mayor que un límite especificado.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de obtener los datos de intervalo incluye medir la distancia desde un punto en el vehículo a cualquier objeto localizado adyacente al vehículo dentro de un plano sustancialmente horizontal, la etapa de medición incluye medir una pluralidad de distancias dentro de un arco que se extiende desde el punto y dentro del plano sustancialmente horizontal, mediante lo cual los datos de consecutivas entre el punto en el vehiculo y cualquier objeto localizado dentro del plano sustancialmente horizontal.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracte izado porque la etapa de determinación incluye determinar la diferencia de distancia medida entre mediciones adyacentes, determinar si la diferencia es mayor que un umbral de ajuste y dividir los datos de intervalo entre dos mediciones adyacentes si la diferencia entre las dos mediciones adyacentes es mayor al umbral de ajuste.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de selección incluye seleccionar los dos subgrupos que tienen las dos lineas más largas, mediante lo cual la pared es representada por los dos subrupos seleccionados.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende además, después de la etapa de selección, la etapa de definir un marco de coordenadas global en base a las dos lineas más largas.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el vehiculo automatizado es un vehiculo de minería localizado en una mina y el método determina la posición y orientación del vehículo automatizado de minería con respecto a una pared adyacente a ambos lados del vehículo, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: obtener un primer conjunto de datos de intervalo de un sensor localizado sobre un primer lado del vehículo; obtener un segundo conjunto de datos de intervalo de un sensor localizado sobre un segundo lado del vehículo; determinar, para cada conjunto de datos de intervalo, el grupo más grande definido por distancias consecutivas que tienen una diferencia menor que un umbral de ajuste; dividir el grupo más grande, para cada conjunto de datos de intervalo en subgrupos utilizando una técnica de división de línea recursiva, cada subgrupo define una línea y seleccionar el subgrupo, para cada conjunto de datos de intervalo, que define la línea más larga, mediante lo cual el ambiente de mina es representado por el subgrupo seleccionado de los primeros y segundos datos de intervalo.
14. 14. Un método de planificación de trayectoria para un vehículo automatizado a través de un laberinto, el vehículo tiene una porción frontal acoplada articuladamente a una estructura frontal adyacente alargada y una porción posterior acoplada articuladamente a una estructura posterior adyacente alargada, el laberinto es definido por paredes que se abren a intersecciones, cada una de las intersecciones tiene un ángulo de sustancialmente el mismo número de grados, en donde el número de grados es conocido, y la posición y orientación del vehículo son conocidas con respecto al laberinto, el método está caracterizado porque comprende: determinar el ancho del laberinto entre las paredes adyacentes al vehículo y seleccionar de una tabla, en base al ancho y número de grados, una curva polinomial que minimiza una función de costo, mediante lo cual la curva polinomial seleccionada representa la trayectoria que proporciona el aseguramiento mayor de que el vehículo y las estructuras frontales y posteriores no chocarán con las paredes del laberinto.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la tabla es generada fuera de linea, el método comprende además las etapas de: generar una curva polinomial, para un laberinto con un primer ancho y un primer ángulo, en base a parámetros que representan una posición y orientación permisible del vehículo y estructuras posteriores y frontales y un conjunto de coeficientes aleatorios; repetir la etapa anterior una pluralidad de veces, cada vez con un conjunto diferente de coeficientes aleatorios; determinar los coeficientes de una curva polinomial que tiene la función de costo mínima; almacenar los coeficientes de la curva que representan la función de costo minimizada y el primer ancho y ángulo correspondiente en la tabla y y ángulo correspondiente en la tabla y repetir las etapas anteriores para un ancho y ángulo adicional; mediante lo cual se crea una tabla que tiene coeficientes que representan la función de costo minimizada para un ancho y ángulo dados.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además las etapas de: ponderar una función de costo tal y como es minimizada si los ángulos entre el vehículo y las estructuras adyacentes son minimizadas; ponderar una función de costo tal como es minimizada si la separación entre las estructuras y el laberinto a través del viraje son maximizadas y ponderar una función de costo tal como es minimizada si las tolerancias de error para que el vehículo siga la curva son maximizadas.
17. 17. Un método de seguimiento de pista para un vehículo en dos ruedas o dos pistas, en donde el vehículo incluye un controlador de pista o rueda que tiene un periodo de ciclo de control, el vehículo es acoplado a por lo menos una estructura vía una carretilla, la carretilla proporciona en cualquier punto dado en el tiempo una distancia de viaje disponible mínima entre el vehículo y la estructura, en donde la posición y orientación del vehículo dentro de un marco de coordenadas global son conocidas y los coeficientes de una global son conocidos, el método está caracterizado porque comprende : determinar el punto a lo largo de la trayectoria polinomial que tiene la distancia más corta a un centro del vehículo; determinar el ángulo entre el eje longitudinal del vehículo, tal como es medido desde una línea tangente al punto más cercano; determinar la distancia de viaje; determinar la velocidad de viaje requerida para que el vehículo se mueva por la distancia de viaje durante el periodo de ciclo de control; determinar, en base a la velocidad del viaje, la velocidad angular del vehículo hacia el punto más cercano; determinar las velocidades de pista o rueda izquierda y derecha en base a la velocidad del viaje y velocidad angular; acelerar el vehículo, vía el controlador, de acuerdo con las velocidades izquierda y derecha, mediante lo cual, el vehículo es dirigido hacia el punto más cercano a lo largo de la trayectoria polinomial.