SE1151103A1 - Förfarande och anordning för att framföra en gruv- och/eller anläggningsmaskin - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 I många situationer framförs därför dylika maskiner istället medelst fjärrmanövrering, där maskinen framförs förarlöst, men där istället en operatör i t.ex. ett kontrollrum styr maskinen med hjälp av tillämpliga manövreringsorgan såsom t.ex. styrspakar.

Ett exempel på dylika fordon/maskiner, där fjärrstyrning ofta är önskvärd, utgörs av så kallade LHD (lasta- transportera(HAUL)-dumpa)-maskiner. Framförande av maskiner av denna typ tillhör de farligare uppgifter som finns i gruvor, t.ex. p.g.a. att de ofta används för att schakta bort och transportera brutet berg/malm från t.ex. en plats där sprängning utförts till annan plats för vidare hantering.

Fjärrstyrning har således fördelen att operatören kan förflyttas från den farliga omgivning i vilken maskinen arbetar till en väsentligt säkrare plats, såsom t.ex. ett kontrollrum.

Det finns dock situationer när manuell operation av maskinen, dvs. där maskinen framförs av en ombord på maskinen befintlig operatör, fortfarande är nödvändig, eller annan operation såsom fjärrstyrning eller autonom drift inte är motiverad, av ekonomiska eller andra skäl.

Manuellt framförande av maskiner kan dock åtminstone vid vissa situationer vara förenat med monotona inslag, med risk för bristande uppmärksamhet från operatören, och därmed associerade olyckor, som följd.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhanda- hålla ett förfarande för att framföra en gruv- och/eller anläggningsmaskin. Detta syfte uppnås med ett förfarande enligt patentkrav l. 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för att framföra en gruv- och/eller anläggningsmaskin, varvid nämnda maskin är anordnad att styras av en operatör medelst manöverorgan, varvid nämnda operatör, vid framförande av nämnda maskin, avger styrkommandon medelst nämnda manöverorgan för manövrering av nämnda maskin. Förfarandet innefattar att, när nämnda maskin framförs i en omgivning med åtminstone ett första hinder: - när nämnda maskin befinner sig på ett första avstånd från nämnda första hinder, estimera en av nämnda operatör medelst nämnda styrkommandon begärd första färdväg, - med hjälp av ett styrsystem bestämma huruvida nämnda maskin vid förflyttning enligt nämnda begärda första färdväg kommer att framföras inom ett andra avstånd från nämnda första hinder, och - när det bestäms att nämnda maskin vid färd enligt nämnda första färdväg kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder, med hjälp av nämnda styrsystem retardera nämnda maskin.

Föreliggande uppfinning är tillämplig vid t.ex. situationer där en operatör framför en maskin, och där maskinen är anordnad att manövreras av operatören från en manöverplats ombord på nämnda maskin, under längre perioder i omgivningar där det är nära till ett eller ett flertal omkringliggande hinder.

Vid t.ex. gruvbrytning existerar det situationer när en maskin förflyttas av en operatör under en längre tid och/eller sträcka. T.ex. kan gruvmaskiner förflyttas mellan en marknivå och en nivå mycket djupt under marken, varvid färden kan ta lång tid, i synnerhet om det är en långsamgående maskin. Denna förflyttning kan medföra en lång färdsträcka, dessutom i en mycket monoton miljö där maskinen rör sig längs en ramp i en 77l07; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 spiralform uppåt eller nedåt genom berget. Vid sådana situationer kan det vara svårt för operatören att hela tiden vara fokuserad, varvid operatören tillfälligt kan brista i sin uppmärksamhet. Detta kan dock snabbt leda till en kollision med omkringliggande hinder, såsom t.ex. omkringliggande bergväggar, eller andra maskiner, med skador som följd. I svåra fall innebär en sådan kollision att maskinen inte kan flyttas från platsen för egen maskin utan måste bärgas, vilket kan leda till att trafiken i rampen avstannar, varvid även produktionen i gruvan avstannar, Dylika kollisioner kan därmed bli mycket kostsamma.

Enligt föreliggande uppfinning kan dock dylika situationer undvikas genom att maskinens styrsystem estimerar den av operatören begärda färdvägen, och retardera nämnda maskin när nämnda färdväg kan leder till kollision med hinder. Färdväg kan t.ex. estimeras genom att bestämma den bana maskinen kommer att följa vid rådande styrvinkel (såsom t.ex. ledvinkel för en midjestyrd maskin alternativt hjulvinkel där styrhjul tillämpas). Genom att sedan bestämma huruvida maskinen kommer att framföras inom ett andra avstånd från nämnda första hinder (eller annat hinder när omgivningen innefattar ett flertal hinder) kan t.ex. kollisioner förhindras genom att retardera maskinen när det konstateras att den kommer att komma inom nämnda andra avstånd, vilket t.ex. kan vara satt till 0.0m och således representera en kollision. Retardationen kan t.ex. sättas till en retardation som medför att maskinen, där så är möjligt, retarderas till stillastående innan maskinen når nämnda hinder, eller en position inom nämnda andra avstånd från nämnda hinder. Retardationen kan således t.ex. bestämmas baserat på nämnda första avstånd och/eller maskinens rådande hastighet. 77l07; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 Enligt en utföringsform retarderas maskinen så fort det detekteras att ett hinder förekommer i maskinens färdväg.

Detta kan dock leda till oönskat många retardationer, varför enligt en föredragen utföringsform retardationen påbörjas först när nämnda första avstånd till nämnda första hinder understiger ett tredje avstånd, dvs. retardationen påbörjas inte i onödan utan bara när avståndet till hindret är sådant att det verkligen är nödvändigt. Detta tredje avstånd kan bestämmas åtminstone delvis baserat på en erfordrad stoppsträcka för nämnda maskin, vid rådande hastighet, t.ex. med tillägg av en säkerhetsmarginal (offset), alternativt t.ex. vara satt till ett fast avstånd.

Vid bestämning av avstånd till hinder längs nämnda färdväg kan färdvägen definieras som ett område i färdriktningen med en bredd motsvarande maskinens bredd, varvid hinder inom nämnda område medför att maskinen kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder vid färd enligt nämnda begärda färdväg, dvs. nämnda andra avstånd blir i detta läge satt till 0. Bredden för nämnda område kan även definieras som en bredd motsvarande maskinens bredd samt ett första säkerhetsavstånd i sidled, varvid nämnda säkerhetsavstånd i sidled med fördel kan utgöra nämnda andra avstånd.

När en retardation har påbörjats kan det bestämmas huruvida den på grund av retardationen minskade hastigheten medför att maskinen inte längre kommer att nå en position inom nämnda andra avstånd från nämnda hinder, varvid en acceleration av maskinen kan påbörjas och ny bestämning utföras.

Förfarandet kan även bestämma när den av operatören begärda färdvägen ändras till en annan färdväg, varvid retardationen kan avbrytas om nämnda maskin vid färd enligt nämnda andra färdväg inte kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder. 77107; 20ll~llel8 10 15 20 25 Nämnda andra avstånd kan t.ex. utgöras av ett avstånd i intervallet O-0.5 meter, företrädesvis i intervallet O-0.2 meter. Förfarandet kan vidare vara anordnat att utföras endast när maskinen framförs med en hastighet överstigande en första hastighet, såsom t.ex. 0.5 m/s, l m/s eller annan tillämplig hastighet överstigande 0.l m/s.

I en utföringsform kan operatören uppmärksammas på att risk för kollision föreligger, vilket kan ske t.ex. genom tillämplig ljud-/ljussignal.

Uppfinningen hänför sig även till en anordning och en gruv- och/eller anläggningsmaskin.

Kort beskrivning av ritningarna Figur lA-B visar ett fordon från sidan respektive uppifrån, vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Figur 2 visar ett exempelförfarande enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 3 visar ett exempel på en representation av den i fig. lA-B visade maskinen i en representation av omgivningen.

Fig. 4A visar ett exempel på ett säkerhetsavstånd i sidled.

Fig. 4B visar ett exempel på ett säkerhetsavstånd i sidled vid kurvtagning.

Fig. 4C visar ett exempel på ett svängningsvinkelberoende säkerhetsavstånd i sidled vid kurvtagning.

Fig. 5A visar ett exempel på en färdväg med avståndsdata för omkringliggande hinder enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 5B visar den i fig. 5A visade färdvägen i ett koordinatsystem där origo sammanfaller med färdvägens 77107; 20ll~llel8 10 15 20 25 30 startpunkt och x-axeln är parallell med färd rakt fram i maskinens längdriktning.

Detaljerad beskrivning av en exempelutföringsform Såsom nämnts ovan existerar det situationer som, pga. t.ex. ouppmärksamhet frän operatören, kan leda till oönskade kollisioner. Nedan exemplifieras ett uppfinningsenligt förfarande för att förhindra en maskin från att kollidera genom att retardera densamma innan maskinen t.ex. kolliderar med en bergvägg. Uppfinningen exemplifieras för en i fig. 1A-B visad exempelmaskin lOO, vilken visas frän sidan respektive uppifrån, och vid vilken föreliggande uppfinning kan tillämpas. Maskinen lOO utgör en sä kallad LHD-lastmaskin och används för att med hjälp av en skopa lOl lasta och bort- transportera material säsom t.ex. bortsprängt berg eller andra massor. T.ex. kan nämnda massor transporteras frän en plats längt ned under jorden till jordytan för vidare behandling.

Uppfinningen är dock synnerligen tillämplig vid andra typer av maskiner, säsom t.ex. gruvtruckar. Gruvtruckar kan vara mycket stora och lasta hundratals ton material, varvid en kollision för en gruvtruck kan generera en läng stilleständstid med stora kostnader som följd. Äter till fig. lA-B, den exemplifierade maskinen 100 innefattar förutom skopan 101 hjul 102-105 samt ett styrsystem innefattande ätminstone en styrenhet 106 (fig. lB), vilken styr diverse av maskinens funktioner. Maskiner av den visade typen kan innefatta fler än en styrenhet, där varje respektive styrenhet kan ansvara för olika av maskinens funktioner.

Den visade maskinen 100 utgörs vidare av ett ledfordon, där ett främre parti lO0a är sammanfogat med ett bakre parti lO0b via en led 107. Maskinen är säledes midjestyrd för att underlätta manövrering. En ledvinkelgivare llO överför signaler avseende aktuell ledvinkel till styrenheten 106. 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 Leden l07 styrs vidare via tillämpligt styrdon/aktuator (ej visat). Maskiner av den visade typen framförs ofta i omgivningar där avståndet till omkringliggande bergväggar är litet, varvid manövrering av en icke-ledad maskin med konventionell fram- och/eller bakhjulsstyrning kan vara svår att genomföra. Uppfinningen i sig är dock tillämplig även vid dylika typer av maskiner/fordon. Den visade maskinen innefattar även laseravståndsskannrar ll4, ll5, vars funktion enligt föreliggande uppfinning beskrivs närmare nedan. Likaså innefattar maskinen en manöverplats innefattande manöverorgan såsom t.ex. en eller flera styrspakar, varvid maskinen är anordnad att manövreras av en operatör från nämnda manöverplats.

Ett exempelförfarande 200 enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 2. Förfarandet börjar i steg 20l, där det bestäms huruvida kollisionsrisk enligt föreliggande uppfinning ska bestämmas. Om så är fallet fortsätter förfarandet till steg 202. Övergång från steg 20l till steg 202 kan t.ex. ske vid någon av följande situationer: när maskinen startas; när maskinen börjar röra på sig; när maskinens hastighet överstiger en första hastighet; när maskinens förflyttning har pågått under en första tid; eller av annan tillämplig anledning.

I steg 202 estimeras maskinens förväntade färdväg. Detta kan t.ex. utföras genom att ett eller flera styrkommandon mottas från operatören, där dessa styrkommandon åtminstone innefattar en representation av ett styrvinkelkommando.

Styrvinkelkommandot kan t.ex. utgöras av en begäran om en specifik styrvinkel, men också av en begäran om en styrvinkelförändring, där denna styrvinkelförändring t.ex. kan utgöras av en hastighet med vilken styrvinkeln ska förändras.

Med hjälp av nämnda styrvinkelkommando estimeras maskinens 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 färdväg, t.ex. i form av den bana maskinen kommer att följa vid den av nämnda styrkommando representerade styrvinkeln.

Estimeringen av maskinens färdväg och hinder i förhållande till färdvägen bör utföras ofta då laserdata, midjevinkel, hastighet och styrutslag ofta ändras under drift. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan därför genomlöpas med någon tillämplig uppdateringsfrekvens, såsom t.ex. en godtycklig tid i intervallet 0.1-l0OO ms eller annat tillämpligt kortare eller längre intervall, kanske företrädesvis i intervallet O.l-200 ms för att maskinen inte ska hinna förflytta sig alltför långt mellan uppdateringar av färdvägen. Således kan vid varje bestämning i steg 202 en färdväg (bana) för en just då rådande styrvinkel bestämmas och utvärderas, varvid bestämning således kan ske även under pågående styrvinkelförändring då styrvinkeln kan betraktas som konstant under det korta ögonblick en specifik bestämning enligt föreliggande uppfinning utförs. Nämnda färdväg kan approximeras till en cirkelbåge med en radie som utgörs av maskinens svängningsradie vid rådande midjevinkel. Cirkelbågen kan även ha en första längd, där denna längd t.ex. kan utgöras av någon tillämplig längd och vara beroende av maskinens hastighet, där en högre hastighet genererar en längre längd, eller en längd som begränsas av t.ex. en räckvidd för avståndsmätare enligt nedan, eller ett tillämpligt antal meter. Längden kan t.ex. vara satt till nämnda avstånd A3 nedan.

När nämnda färdväg har estimerats fortsätter förfarandet till steg 203, där det med hjälp av styrsystemet bestäms huruvida maskinen vid förflyttning enligt den estimerade färdvägen kommer att framföras på ett sådant sätt att maskinen kommer att hamna närmare ett hinder än ett visst avstånd A2 inom en viss sträcka A3. Nämnda avstånd A2 kan t.ex. utgöras av ett 77l07; 20ll~llel8 10 15 20 25 30 10 mycket litet avstånd såsom ett avstånd i intervallet 0.0-0.5 meter. Ett avstånd A2 från nämnda maskin till ett hinder på 0.0 meter innebär kollision med nämnda hinder. Sträckan A3 exemplifieras nedan.

Vid denna bestämning erfordras kännedom om hinder i maskinens omgivning. Ett sätt att erhålla denna information år att med hjälp av tillämpligt positioneringssystem bestämma maskinens position i en representation av omgivningen och sedan räkna ut maskinens förflyttning i nämnda representation av omgivningen.

Denna typ av bestämning kan dock vara svår att utföra, framförallt i t.ex. gruvor under jord där avstånd till hinder ofta är mycket korta och en mycket god kännedom om maskinens position i förhållande till de i gruvan förekommanden hindren, såsom t.ex. bergväggar, och även andra maskiner, erfordras.

För att få en korrekt bild av maskinens position i förhållande till dessa hinder används enligt en föredragen utföringsform därför givare anordnade på maskinen för att mäta avstånd till omkringliggande hinder, där dessa givare t.ex. kan utgöras av en främre 114 och en bakre 115 laseravståndsskanner, vilka också är förbundna med styrenheten 106, och vilka avger sensorsignaler representerande uppmätta avstånd, dvs. avstånd till närmaste hinder som stoppar laserstrålens väg.

I fig. 3 åskådliggörs maskinen 100 med laseravståndsskannrarna 114, 115, och laseravståndsskannrarna 114, 115 kan exempelvis vara anordnade att mäta avståndet i vissa riktningar i ett vinkelintervall. I föreliggande exempel används laseravståndsskannrar som mäter avståndet till närmaste objekt i det främre partiets 100a längdriktning framåt (respektive i det bakre partiets längdriktning 100b bakåt) och avståndet till närmaste objekt (såsom berg) för varje hel grad i 90° från respektive längdriktning L1, L2. Varje respektive laseravståndsskanner mäter således 181 respektive mätpunkter. 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 ll Avstånden mäts i ett plan (t.ex. på laserns höjd vinkelrätt ut från maskinens lodlinje alternativt horisontellt ut från laserns position), det s.k. laserplanet.

Såsom inses kan naturligtvis laseravståndsskannrar som mäter avstånd i betydligt fler riktningar användas, dvs. även för delar av grader, och/eller större vinkelintervall jämfört med angivna i 90°. Omvänt kan laseravständsskannrarna vara anordnade att mäta avstånd i färre riktningar dvs. med större fördelning mellan riktningarna, dvs. glesare än vid varje grad och/eller för mindre vinkelintervall jämfört med angivna i 90°. Likaså kan en enda rundsträlande laser istället användas, och/eller lasrar för mätning i flera plan. Istället för lasrar kan även andra för ändamålet lämpliga avståndsmätare användas.

I fig. 3 återges maskinen lOO grafiskt i en representation av maskinens omgivning, i detta fall en T-korsning i en gruva.

Lasersträlarnas träffar mot omkringliggande hinder är ll markerade med ”x” där varje x” representerar en avständsavläsning i en riktning från en laseravständsskanner.

Laseravständsskannrarna genererar således hela tiden en uppsättning avstånd till hinder i maskinens omgivning, sett från maskinens aktuella position, dvs. så fort maskinen har förflyttat sig kommer nya avstånd att uppmätas.

Dessa uppmätta avstånd används sedan för att bestämma avstånd till hinder i maskinens omgivning i förhållande till nämnda färdväg. Ett exempel på en färdväg, utgående från maskinens främre axel i färdriktningen, åskådliggörs i fig. 3 där alltså den visade linjen 301 framför maskinen representerar maskinens förväntade färdväg för centrum av maskinens främre axel i färdriktningen vid rådande styrkommando.

Enligt ovan beräknas i steg 203 med hjälp av laseravståndsmätningarna och den estimerade färdvägen huruvida maskinen kommer att komma för nära eller kollidera med 77l07; 20ll~llel8 10 15 20 25 30 12 omkringliggande hinder. Vid denna beräkning räcker det dock inte med att bestämma avstånd till hinder från den linje 301 som representerar maskinens färdväg. Detta beror på att maskinen per definition har en viss bredd, och hela maskinen måste gå fri från hindret och inte enbart den linje 301 som representerar färdvägen för centrum av maskinens främre axel i färdriktningen. Enligt föreliggande uppfinning expanderas därför färdvägen i sidled till ett område 302 som definierar det utrymme, vilket måste vara fritt från hinder för att maskinen skall kunna framföras enligt färdvägen utan kollision. En grundregel vid bildandet av detta område utgörs av att färdvägen expanderas med halva maskinens bredd åt respektive håll från linjen 301.

Dessutom adderas företrädesvis ett sidofrigångsavstånd, vilket t.ex. kan vara beroende av maskinens rådande hastighet. Detta sidofrigångsavstånd kan t.ex. utgöras av ovan nämnda avstånd A2. Detta åskådliggörs i fig. 4A, där maskinen visas med bredden w och sidofrigångsavståndet benämnt som d”. Det markerade området 401 representerar den expanderade färdvägen, angiven med en längden lf. Denna offset d” säkerställer att maskinen kan navigera längs den väg som definieras av färdvägen även med viss avvikelse utan att detta medför risk för kollision. Sidofrigångsavståndet d” kan alltså vara hastighetsberoende, och t.ex. utgöras av ett tillämpligt avstånd i storleksordningen 0,05-0,3 meter vid låga hastigheter och 0,4-1 meter eller mer vid högre hastigheter.

Kravet på frigångsavstånd kan även vara olika beroende på svängningsvinkel. Om hinder förekommer inom sidofrigångsavståndet kommer således maskinen att framföras närmare ett hinder än nämnda avstånd A2.

När maskinen svänger måste det även säkerställas att maskinen inte slår i ytterväggen. På maskiner med överhänget framför 77107; 20ll~llel8 lO l5 20 25 30 l3 den främre hjulaxeln i färdriktningen, såsom t.ex. en skopa, kan maskinens yttre hörn sträcka sig utåt förbi sidofrigångsavståndet dm. Antingen måste därför sidofrigångsavståndet d” ta hänsyn till detta, alternativt erfordras även en ytterligare marginal som beror av färdvägens svängningsradie. Detta åskådliggörs i fig. 4B med svängningsmarginalen dcc, 402. Denna extra svängningsmarginal dcc som erfordras på maskinens yttre sida kan enkelt beräknas med hjälp av svängningsradien r, avståndet från respektive axel till respektive hörn lH respektive Ü samt maskinbredden w och Pytagoras sats som dCC = (r+W/Z)Z+(XX)Z där lm motsvarar lm om maskinen körs framåt respektive lmšom maskinen körs bakåt. Svängningsradien r, avståndet från respektive axel till respektive hörn lm och lmfl samt maskinbredden w definieras i Figur 4C. Vidare begränsas det område den extra svängningsmarginalen dcc används, till att bara gälla området framför maskinen såsom visas i Fig. 4B.

Genom att begränsa det område som den extra svängningsmarginalen dcctillämpas på medför att metoden blir mycket tillämpbar i trånga tunnlar i gruvor. Genom att utöka säkerhetsmarginalen bara vid behov, såsom vid svängning, kan säkerhetsmarginalen hållas så liten som möjligt vid färd i riktningar rakt fram och med små svängningsvinklar. Om säkerhetsmarginalen hela tiden skulle behöva ta höjd för ”worst case” skulle maskinen många gånger inte kunna framföras utan att hinder förekommer inom säkerhetsområdet och därmed färdvägen enligt ovan, med följd att maskinen skulle stoppas i onödan enligt föreliggande uppfinning. Beräkning av vinkeln dæ, vilken visas i Figur 4C, och som definierar framför vilken vinkel svängningsmarginalen dcc skall användas är trivial och kan t.ex. utföras enligt: 77107; 20ll~llel8 10 15 20 25 30 14 mn@ff)dXXKr+wM2), där lmfl r och w definieras enligt ovan.

Med hjälp av den expanderade färdvägen kan därmed en bestämning huruvida hinder förekommer i färdvägen eller inte utföras, som tar hänsyn till maskinens faktiska bredd, och som tar hänsyn till ett säkerhetsavstånd.

Denna bestämning kan utföras enligt följande.

I fig. 5A visas maskinens färdväg 501 för en exempelsituation där maskinen färdas i en viss färdriktning. Färdvägen är representerad av en cirkelbåge med en radie motsvarande maskinens svängningsvinkel. Den visade maskinen är vidare vid en position där den när en T-korsning (för förståelsen är bergväggarna indikerade med streckade linjer), dvs. fig. 5A representerar en annan situation än den i fig. 3 visade.

Färdvägen f utgår från en punkt 501, vilken i detta exempel utgör centrum av maskinens framaxel. Data från laserskannrarna, eller i detta fall den främre laserskannern i färdriktningen, finns indikerade som stjärnor, "*”, i figuren.

Liksom i fig. 3 representerar varje stjärna (”x" i fig. 3) således en avståndsavläsning i en riktning från laserskannern, och dessa stjärnor representerar således avstånd till de schematiskt indikerade bergväggarna. Den estimerade färdvägen 501 (i expanderad form enligt ovan) jämförs med sensordata från laserskannern, för att bestämma avstånd till ett första hinder, och hur långt maskinen kan framföras innan ett hinder förekommer i maskinens färdväg.

Avståndet till närmaste hinder för färdvägen kan beräknas på ett enkelt sätt enligt följande, där exemplet utgår från den i fig. 5A visade färdvägen f. Först tranformeras samtliga hinder, d.v.s. lasermätningarna, till ett koordinatsystem med origo i färdvägens startpunkt (501 i fig. 5A) och en x-axel parallell med fordonets färdväg när det framförs i en riktning 77107; 20ll~llel8 10 l5 20 25 l5 rakt fram, se fig. 5B. dfii, såsom t.ex. df¿4, (se fig. 5B) utgör avståndet från centrum av cirkelbågen för färdvägen f till hinder (lasermätning) oi, och kan beräknas som d¿i=Jxf+(y¿-Q)2, där rf representerar färdvägens radie. Notera att radien för färdvägar som svänger åt höger i detta exempel definieras som negativa tal. d¿i=arcsin(xi/dfli) utgör motsvarande vinkel längs färdvägens cirkelperiferi, och kan tillsammans med färdvägens radie användas för att räkna ut avstånd till hinder, och därmed färdvägens hindersfria längd.

Avståndet till hinder i sidled (såsom lasermätning ofl) längs färdvägen, Af¿4, kan således allmänt beräknas som A¿í=d¿i-PA.

Så länge som Af¿ överstiger önskat avstånd díi (dvs. halva maskinbredden w/2 plus säkerhetsavståndet i sidled dæ plus eventuell extra svängningsmarginal dm enligt fig. 4B-C) för respektive hinder i, där df¿ beräknas som: 0 afj<0 C _ SC CC CC dm- w/2+d +d Afyí>0^afyí>af w/2+dSC otherwise är hindret i i förhållande till färdvägen f utanför den expanderande färdvägen, och färdvägen därmed körbar i förhållande till lasermätning i.

Genom att jämföra avstånd till de olika lasermätpunkterna för färdvägen kan det kortaste avståndet till ett hinder inom det expanderade området för färdvägen, dvs. inom färdvägens radie med tillägg respektive subtraktion av säkerhetsavståndet i sidled, bestämmas.

Om flera hinder befinner sig inom området för den expanderade färdvägen kan färdvägens körbara längd.l0 bestämmas som: 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 16 Ü==§0§¿_, dvs. färdvägens radie multiplicerat med vinkeln till närmaste hinder (uttryckt i radianer), vilken enkelt kan bestämmas vid användning av en representation enligt fig. 5B.

Så länge som avståndet [O för färdvägen överstiger ett avstånd A3, vilket t.ex. utgör det minsta avstånd som erfordras för att kunna stoppa maskinen, plus företrädesvis en offset, är färdvägen körbar och fortsatt färd tillåts därför utan ytterligare åtgärder. Avståndet A3 utgör således det minsta avstånd som maskinen måste kunna framföras hindersfritt för att åtgärd enligt uppfinningen inte ska vidtas. Om avståndet lo > Al återgår därför förfarandet från steg 203 till steg 20l för ny bestämning. Om, å andra sidan, avståndet till ett hinder är mindre än A3 fortsätter förfarandet till steg 204 för att retardera maskinen enligt uppfinningen. Enligt föreliggande uppfinning retarderas således maskinen om det konstateras att rådande färdväg leder mot ett hinder inom ett avstånd A3. Enligt en alternativ utföringsform retarderas maskinen så fort det detekteras att ett hinder förekommer i maskinens färdväg. Detta kan dock leda till oönskat många retardationer, varför enligt en föredragen utföringsform retardationen påbörjas först när avståndet till det första hindret understiger något tillämpligt avstånd, såsom A3, så att inte retardationen påbörjas i onödan utan bara när det verkligen är nödvändigt. Detta avstånd kan bestämmas baserat på en erfordrad stoppsträcka vid rådande hastighet, alternativt t.ex. vara satt till något tillämpligt avstånd.

Retardationens storlek sätts så att maskinen säkert kan inbromsas till stillastående innan hindret nås. Förfarandet fortsätter sedan till steg 205, där det bestäms om maskinen har inbromsats till stillastående, i vilket fall förfarandet avslutas i steg 206. Om det i steg 205 bestäms att maskinen inte är stillastående övergår förfarandet till steg 207 där 77l07; 20ll~llel8 10 15 20 25 30 17 maskinens färdväg ånyo bestäms enligt ovan, varvid i steg 208 det bestäms huruvida avståndet till närmaste hinder fortfarande understiger avståndet A3. Detta förhållande kan ha ändrats, t.ex. pga. nytt styrkommando från operatören, eller för att den pga. retardationen minskade hastigheten har minskat kravet pä sidofrigångsavstånd/inbromsningsavstånd, varvid ett tidigare hinder inte längre behöver utgöra ett hinder. Så länge som avståndet fortfarande understiger avståndet A3 återgår förfarandet till steg 205 för att bestämma om maskinen har stannat. Om det i steg 208 konstateras att avståndet till närmaste hinder inte längre understiger avståndet A3 avbryts retardationen och förfarandet fortsätter till steg 209 där en acceleration aktiveras för att äter styra hastigheten mot den av operatören begärda hastigheten. Denna acceleration kan t.ex. vara satt till något tillämpligt värde så att hastighetsökningen sker önskat snabbt, och kan t.ex. vara beroende av skillnaden mellan den pä grund av retardationen rådande hastigheten och den av operatören begärda hastigheten, eller helt enkelt styras av operatörens begärda gaspådrag. Förfarandet återgår sedan till steg 202 för ny estimering av färdväg enligt ovan med ev. ny följande retardation osv.

Uppfinningen tillhandahåller således ett förfarande som pä ett effektivt sätt kan undvika oönskade kollisioner. Dessutom kan föreliggande uppfinning användas för att framföra maskinen med högre hastighet, dä operatören ges stöd för att väga öka hastigheten eftersom styrsystemet direkt kommer att retardera maskinen om risk för kollision uppstår.

I tillägg till det ovanstående kan en signal genereras, t.ex. i form av en ljud- och/eller ljussignal för att uppmärksamma operatören på att maskinen retarderas, varvid operatören kan bidra till att minska risken för kollision genom att t.ex. 77107; 20ll~llel8 10 15 18 aktivt aktivera ytterligare bromsverkan eller ändra färdriktning.

Uppfinningen har hittills beskrivits i anknytning till en gruva under jord. Uppfinningen är dock även tillämplig vid t.ex. tunneldrivning och andra applikationer där en gruv- och/eller anläggningsmaskin används. Uppfinningen är således tillämplig även vid ovanjordtillämpningar. Likaså är uppfinningen tillämplig vid andra typer av fordon än midjevinkelstyrda.

Vidare har uppfinningen beskrivits i anknytning till laseravståndsskannrar för generering av representationen av omgivningen. Det är dock inte essentiellt för uppfinningen att representationen av omgivningen bestäms med hjälp av laseravståndsskannrar, utan godtyckliga avståndsmätare kan användas, så länge som dessa kan tillhandahålla avståndsmätningar med acceptabel noggrannhet.

Uppfinningen är således inte begränsad annat än i vad som anges i de bifogade patentkraven. 77107; 20ll~llel8

Claims (18)

10 15 20 25 30 19 Patentkrav

1. l. Förfarande för att framföra en gruv- och/eller anläggningsmaskin, varvid nämnda maskin är anordnad att styras av en operatör medelst manöverorgan, varvid nämnda operatör, vid framförande av nämnda maskin, avger styrkommandon medelst nämnda manöverorgan för manövrering av nämnda maskin, kännetecknat av att förfarandet innefattar att, när nämnda maskin framförs i en omgivning med åtminstone ett första hinder: - när nämnda maskin befinner sig på ett första avstånd frän nämnda första hinder, estimera en av nämnda operatör medelst nämnda styrkommandon begärd första färdväg, - med hjälp av ett styrsystem bestämma huruvida nämnda maskin vid förflyttning enligt nämnda begärda första färdväg kommer att framföras inom ett andra avstånd från nämnda första hinder, och - när det bestäms att nämnda maskin vid färd enligt nämnda första färdväg kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder, med hjälp av nämnda styrsystem retardera nämnda maskin.

2. Förfarande enligt krav l, varvid nämnda första avstånd utgör en representation av ett avstånd frän en position pä nämnda maskin till nämnda första hinder.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, vidare innefattande att vid nämnda retardation retardera nämnda maskin till stillastående innan nämnda maskin när en position inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att bestämma en retardation för retardering av nämnda maskin baserat på nämnda första avstånd. 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 25 30 20

5. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att: - bestämma en representation av nämnda första avstånd från nämnda maskin till nämnda första hinder, och - påbörja nämnda retardation när nämnda första avstånd till nämnda första hinder understiger ett tredje avstånd.

6. Förfarande enligt krav 5, varvid nämnda tredje avstånd bestäms åtminstone delvis baserat på en erfordrad stoppsträcka för nämnda maskin vid en rådande hastighet.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid, vid bestämning av nämnda första avstånd till nämnda första hinder för nämnda begärda första färdväg, nämnda färdväg definieras som ett område i färdriktningen med en första längd och en bredd motsvarande maskinens bredd, varvid hinder inom nämnda område medför att maskinen kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder vid färd enligt nämnda begärda färdväg.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid bredden för nämnda område definieras som en bredd motsvarande maskinens bredd samt ett första säkerhetsavstånd i sidled.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, vid en pågående retardation: - bestämma huruvida nämnda av operatören begärda färdväg ändras till en andra, skiljd från nämnd första, färdväg, och - avbryta nämnda retardation om nämnda maskin vid färd enligt nämnda andra färdväg inte kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda andra avstånd utgör ett avstånd intervallet O-0.5 meter, företrädesvis i intervallet O-0.2 meter. 77107; 20ll~llel8 10 15 20 25 21

11. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att bestämma huruvida nämnda maskin kommer att framföras inom ett första avstånd från nämnda första hinder när nämnda maskin framförs med en hastighet överstigande en första hastighet.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda estimerade färdväg estimeras baserat på ett styrvinkelkommando.

13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda avstånd till nämnda hinder bestämds med hjälp av givare anordnade på nämnda maskin.

14. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda manöverorgan är anordnade vid nämnda maskin, och varvid nämnda maskin är anordnad att manövreras från en manöverplats ombord på nämnda maskin.

15. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande steget att: - generera en signal för att uppmärksamma nämnda förare på att nämnda fordon retarderas.

16. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda omgivning innefattar ett flertal hinder, varvid förfarandet vidare innefattar: - med hjälp av nämnda styrsystem bestämma huruvida nämnda maskin vid förflyttning enligt nämnda första färdväg kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från åtminstone ett av nämnda flertal hinder, och - när nämnda maskin vid färd enligt nämnda färdväg kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från åtminstone ett av nämnda flertal hinder, retardera nämnda maskin. 77107; 20ll~llel8 l0 l5 20 22

17. System för att framföra en gruv- och/eller anläggningsmaskin, varvid nämnda maskin är anordnad att styras av en operatör medelst manöverorgan, varvid nämnda operatör, vid framförande av nämnda maskin, avger styrkommandon medelst nämnda manöverorgan för manövrering av nämnda maskin, kännetecknat av att systemet innefattar organ för att, när nämnda maskin framförs i en omgivning med åtminstone ett första hinder: - estimera en av nämnda operatör medelst nämnda styrkommandon begärd första färdväg när nämnda maskin befinner sig på ett första avstånd från nämnda första hinder, - med hjälp av ett styrsystem bestämma huruvida nämnda maskin vid förflyttning enligt nämnda begärda första färdväg kommer att framföras inom ett andra avstånd från nämnda första hinder, och - retardera nämnda maskin när det bestäms att nämnda maskin vid färd enligt nämnda första färdväg kommer att framföras inom nämnda andra avstånd från nämnda första hinder.

18. l8. Gruv- och/eller anläggningsmaskin (100), kännetecknad av att den innefattar ett system enligt krav l7. 77107; 20ll~llel8