RU2794670C1 - Система автономного управления дорожно-строительной машины - Google Patents
Система автономного управления дорожно-строительной машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794670C1 RU2794670C1 RU2022128549A RU2022128549A RU2794670C1 RU 2794670 C1 RU2794670 C1 RU 2794670C1 RU 2022128549 A RU2022128549 A RU 2022128549A RU 2022128549 A RU2022128549 A RU 2022128549A RU 2794670 C1 RU2794670 C1 RU 2794670C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- machine
- working body
- lidar
- receivers
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к строительным машинам. Система автономного управления дорожно-строительной машины содержит бортовой контроллер нижнего уровня, подсистемы автоматического управления, блок датчиков, лидар, камеру глубины, осуществляющую картографирование пройденного пути, два приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Система содержит бортовой компьютер верхнего уровня, в который введены проект сооружения в виде 3D-модели и электронная карта местности. К этому компьютеру подключены камера глубины, лидар, два приемника глобальных навигационных спутниковых систем. Контроллеры верхнего и нижнего уровней связаны шиной обмена данными. Контроллер нижнего уровня соединен с подсистемами автоматического управления силовой установкой и трансмиссией, гидропривода рабочего органа, гидравлического рулевого управления, блока датчиков. Решение направлено на автоматизацию рабочего процесса. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматизации рабочих процессов дорожно-строительных машин, а именно к устройствам для автоматического управления рабочими процессами дорожно-строительных машин.
Известна система автоматического управления рабочим органом автогрейдера [RU 2327011, 20.06.2008], содержащая датчик действительной скорости машины, датчик объема грунта, задатчик опорных сигналов, управляющий блок, включающий в себя устройство ввода, постоянное запоминающее устройство, к выходам которых подключен однокристальный микроконтроллер, присоединенный своим выходом к устройству вывода, и исполнительный механизм, включающий в себя электрозолотники, подключенные своим входом к устройству вывода, отличающаяся тем, что однокристальный микроконтроллер имеет обратную связь с устройством ввода, постоянным запоминающим устройством и устройством вывода, а исполнительный механизм снабжен одним дополнительным гидроцилиндром для поворота отвала относительно продольной оси машины, обеспечивающим стабильную возможность непрерывного управления поворота отвала во время разработки грунта, и использует стандартное устройство поворота отвала, присоединенное своим входом к выходу электрозолотников, к другому выходу которых присоединен своим входом один дополнительный гидроцилиндр для поворота отвала относительно продольной оси машины, которые в результате совместной работы увеличивают или уменьшают угол захвата рабочего органа в процессе планирования грунта.
Недостатками данной системы являются отсутствие контура управления курсом движения машины и отсутствие возможности исключить человека-оператора из системы управления.
Известна система управления рабочим органом землеройно-транспортной машины [RU 2572434, 10.01.2016], содержащая контроллер и соединенные с ним инерциальный измеритель и орган ручного управления рабочим органом ЗТМ. Контроллер формирует сигналы управления регулируемым электрогидравлическим приводом подъема/опускания и/или перекоса рабочего органа из условия стабилизации его углового положения относительно машины или гравитационной вертикали, положения по высоте относительно машины, грунтовой поверхности или предварительно заданной проектной поверхности, скорости перемещения по какой-либо координате или соотношения скоростей горизонтального и вертикального перемещения.
Недостатками данной системы являются отсутствие контура управления курсом движения машины и отсутствие возможности исключить человека-оператора из системы управления.
Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому изобретению является система автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач [RU 2771704, 11.05.2022], содержащая шину обмена данных, коммутационный модуль, блок управления гидравликой, датчик угла поворота, гидравлический насос-дозатор, блок управления торможением, пневматический пропорциональный клапан, блок управления сцеплением, пневматический цилиндр актуации.
Недостатками данной системы являются отсутствие контура управления рабочим органом, что делает невозможным использование данной системы для управления дорожно-строительными машинами.
Задачей изобретения является создание системы автономного управления дорожно-строительной машины, имеющей возможности: построения требуемой траектории движения с учетом кинематических особенностей конкретной модели машины, реализации метода управления курсом движения машины с учетом расположения рабочего органа относительно базы машины и текущей скорости движения, управления рабочим органом машины в соответствии с проектом сооружения и точностными требованиями.
При этом достигаются следующие технические результаты:
1) возможность осуществления рабочего процесса дорожно-строительной машины без участия человека-оператора;
2) возможность накопления информации о траектории движения рабочего органа машины для построения «цифрового двойника» возводимого сооружения, который можно использовать в качестве входной информации при следующих этапах строительства и в течение всего жизненного цикла сооружения.
Преимуществом предлагаемого решения является исключение человека-оператора из контуров управления дорожно-строительной машиной, что позволит повысить производительность и точность выполнения работ.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что помимо управления рабочим органом на систему автономного управления возлагаются функции: построения оптимальной траектории движения дорожно-строительной машины на основе 3D-проекта сооружения и электронной карты местности с учетом кинематических ограничений дорожно-строительной машины.
Система автономного управления дорожно-строительной машины на основе информации о заданном курсе и текущем векторе состояния машины вырабатывает управляющие воздействия на гидравлическое рулевое управление и силовую установку. Цифровой 3D-проект сооружения позволяет сравнить текущее положение рабочего органа с проектными отметками и сформировать управляющее воздействие на гидропривод рабочего органа, изменяя его высотную и угловую координаты.
Изобретение поясняется прилагаемым чертежом и нижеследующим описанием, где на фигуре 1 приведена структурная схема системы автономного управления дорожно-строительной машины.
Система содержит бортовой контроллер нижнего уровня 1, со своим программным обеспечением, осуществляющий координацию работы автоматических подсистем, подсистему автоматического управления силовой установкой и трансмиссией 2 со своими датчиками первичной измерительной информации и исполнительными устройствами, подсистему автоматического управления гидравлического рулевого управления 3 со своими датчиками первичной измерительной информации и исполнительными устройствами, подсистему автоматического управления гидроприводом рабочего органа 4 со своими датчиками первичной измерительной информации и исполнительными устройствами. Блок датчиков 5, содержащий трехосный акселерометр-гироскоп на раме машины, датчик угла поворота передних колес, датчик угла захвата рабочего органа. Входы и выходы бортового контроллера 1 соединены с соответствующими выходами и входами подсистем автоматического управления силовой установкой и трансмиссией 2, гидравлического рулевого управления 3, гидроприводом рабочего органа 4, блоком датчиков 5. В систему введен бортовой компьютер верхнего уровня 6 со своим программным обеспечением, в который введены электронный проект сооружения в виде 3D-модели и электронная карта местности. Бортовой компьютер 6 через шину обмена данными 7 соединен с бортовым контроллером 1. На входы бортового компьютера 6 подаются сигналы с выходов лидара 8, камеры глубины 9, двух приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем 10.
Два приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем 10, трехосный акселерометр-гироскоп на раме машины, датчик угла поворота передних колес, датчик угла захвата рабочего органа формируют вектор состояния дорожно-строительной машины в каждый момент времени, содержащий координаты машины и ее рабочего органа в системе координат проекта, углы азимута, крена и тангажа машины, угол захвата рабочего органа, угол поворота передних колес и скорость машины. Лидар 8 проводит сканирование местности и позволяет обнаруживать препятствия на пути движения машины. Камера глубины 9 осуществляет картографирование пройденного пути. Бортовой компьютер верхнего уровня 6 осуществляет обработку информационных сигналов с приемников глобальных навигационных спутниковых систем 10, камеры глубины 9 и лидара 8, реализует метод построения заданной траектории движения машины с учетом ее кинематических особенностей, сравнивает положение машины и ее рабочего органа с проектом сооружения, представленного в виде 3D-модели сооружения и электронной карты местности, реализует метод управления движением машины, через шину обмена данными 7 и бортовой контроллер 1 осуществляет управление автоматическими подсистемами гидравлического рулевого управления 3, силовой установки с трансмиссией 2, гидропривода рабочего органа 4, что обеспечивает выполнение рабочего процесса дорожно-строительной машины в соответствии с проектом возводимого сооружения с требуемыми точностными характеристиками без участия человека-оператора.
Предлагаемое изобретение – система автономного управления дорожно-строительной машины, может быть изготовлена промышленным способом из серийно выпускаемых изделий.
Claims (1)
- Система автономного управления дорожно-строительной машины, содержащая бортовой контроллер нижнего уровня со своим программным обеспечением, подсистемы автоматического управления силовой установкой и трансмиссией, гидропривода рабочего органа, гидравлического рулевого управления, блок датчиков, лидар, позволяющий обнаруживать препятствия на пути движения машины, камеру глубины, осуществляющую картографирование пройденного пути, два приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, с помощью которых формируются информационные сигналы о координатах машины и ее рабочего органа в системе координат проекта, отличающаяся тем, что в систему введен бортовой компьютер верхнего уровня со своим программным обеспечением, в который введены проект сооружения в виде 3D-модели и электронная карта местности, к входам которого подключены камера глубины, лидар, два приемника глобальных навигационных спутниковых систем, который связан через шину обмена данными с бортовым контроллером нижнего уровня, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами и входами подсистем автоматического управления силовой установкой и трансмиссией, гидропривода рабочего органа, гидравлического рулевого управления, блока датчиков.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2794670C1 true RU2794670C1 (ru) | 2023-04-24 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU222998U1 (ru) * | 2023-08-21 | 2024-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Высокоавтоматизированное электрическое транспортное средство категории N3 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3147406B1 (de) * | 2015-09-25 | 2017-12-20 | MOBA Mobile Automation AG | Messsystem und verfahren zur verdichtungskontrolle eines belages und computerprogramm mit einem programmcode zur durchführung des verfahrens |
| DE102019125702A1 (de) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Caterpillar Paving Products Inc. | Automatische baustellenplanung für autonome baufahrzeuge |
| EP3660231A1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-06-03 | Intsite Ltd | System and method for autonomous operation of heavy machinery |
| RU2757038C2 (ru) * | 2019-12-30 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способ и система для предсказания будущего события в беспилотном автомобиле (sdc) |
| RU2767955C1 (ru) * | 2019-05-27 | 2022-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способы и системы для определения компьютером наличия динамических объектов |
| RU2767831C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способы и электронные устройства для обнаружения объектов в окружении беспилотного автомобиля |
| RU2771704C1 (ru) * | 2021-12-16 | 2022-05-11 | Акционерное общество "Когнитив" | Система автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3147406B1 (de) * | 2015-09-25 | 2017-12-20 | MOBA Mobile Automation AG | Messsystem und verfahren zur verdichtungskontrolle eines belages und computerprogramm mit einem programmcode zur durchführung des verfahrens |
| DE102019125702A1 (de) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Caterpillar Paving Products Inc. | Automatische baustellenplanung für autonome baufahrzeuge |
| EP3660231A1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-06-03 | Intsite Ltd | System and method for autonomous operation of heavy machinery |
| RU2767955C1 (ru) * | 2019-05-27 | 2022-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способы и системы для определения компьютером наличия динамических объектов |
| RU2757038C2 (ru) * | 2019-12-30 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способ и система для предсказания будущего события в беспилотном автомобиле (sdc) |
| RU2767831C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Способы и электронные устройства для обнаружения объектов в окружении беспилотного автомобиля |
| RU2771704C1 (ru) * | 2021-12-16 | 2022-05-11 | Акционерное общество "Когнитив" | Система автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU222998U1 (ru) * | 2023-08-21 | 2024-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭвоКарго" | Высокоавтоматизированное электрическое транспортное средство категории N3 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106462164B (zh) | 作业车协调系统 | |
| US20200278680A1 (en) | Method and Device for Operating a Mobile System | |
| CN109115213B (zh) | 用于利用传感器融合来确定机器状态的系统和方法 | |
| US11530920B2 (en) | Controlling movement of a machine using sensor fusion | |
| KR102121098B1 (ko) | 작업 차량 제어 장치 | |
| EP3878257B1 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control ground speed | |
| US9097520B2 (en) | System and method for mapping a raised contour | |
| CN106455480A (zh) | 并行作业系统 | |
| US9043097B2 (en) | System and method for estimating machine pitch angle | |
| CN211312127U (zh) | 自推进式建筑机器 | |
| JP7080101B2 (ja) | 作業車 | |
| EP3254547A1 (en) | System and method for vehicle steering calibration | |
| US9651381B2 (en) | Terrain mapping system using virtual tracking features | |
| CN111578942B (zh) | 一种平地机导航方法和系统 | |
| Wang et al. | Autonomous maneuvers of a robotic tractor for farming | |
| Xiang et al. | Development of an automatically guided rice transplanter using RTK-GNSS and IMU | |
| CN108438048A (zh) | 一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统及控制方法 | |
| JP2020119599A (ja) | 自律走行システム | |
| Takai et al. | Autonomous navigation system of crawler-type robot tractor | |
| JP2018163507A (ja) | 自律走行システム | |
| CN112947433B (zh) | 一种果园移动机器人及其自主导航方法 | |
| RU2794670C1 (ru) | Система автономного управления дорожно-строительной машины | |
| JP2020095566A (ja) | 走行経路生成装置 | |
| US11939743B2 (en) | Control system and control method for work machine | |
| KR20200016787A (ko) | 주행 작업기 |