[发明专利]一种振动碾压机无人驾驶系统

说明书

本发明属于土石坝自动化施工机械设备领域，具体涉及一种振动碾无人驾驶系统，主要由载体和远程遥控模块构成，所述载体上搭载感知模块、机载控制器、机械控制模块，所述载体为振动碾压机；所述机载控制器用于对所述感知模块传输数据进行分析处理，向所述机械控制模块发送指令，与所述远程遥控模块进行实时通信；所述机械控制模块接收指令后通过机械装置控制碾压机运行；所述远程遥控模块与所述机载控制器实时通讯，现场施工人员通过所述远程遥控模块发送指令控制振动碾压机无人驾驶系统进行自动化作业。

技术领域

本发明属于土石坝自动化施工机械设备领域，具体涉及一种振动碾压机无人驾驶系统。

背景技术

在土石坝施工过程中，压实度是衡量施工质量的重要标准。土石坝的压实过程主要是通过人工驾驶振动碾压机在摊铺好的坝料上以一定施工参数进行碾压来实现。当前对压实过程的控制主要经历了传统压实控制、数字化压实控制和智能压实控制三个阶段。传统压实控制方法：在土石坝碾压施工过程中，首先通过现场的碾压实验来确定碾压参数(如：铺料厚度，碾压遍数，行车速度和碾轮激振力等)，然后通过现场施工组织人员与碾压机驾驶员的配合来对指定碾压面进行施工作业。数字化压实控制方法：通过现场的碾压实验来确定碾压参数(如：铺料厚度，碾压遍数，行车速度和碾轮激振力等)，然后通过在碾压机上架设GPS定位设备，RTK基站、卫星、总控中心等实现对碾压机运行参数的实时监控。智能压实控制方法是目前压实控制领域研究的热点。当前智能压实控制的研究思路主要是在碾压机碾轮上安装加速度传感器、在碾压机上安装GPS等设备，通过对加速度信号的实时分析，得到碾压轨迹上的压实度值。之后将实时压实度值与GPS信息进行集成生成可视化的碾压面压实度云图来指导现场施工人员进行压实作业。

人工驾驶碾压机容易出现错距不规范、碾压机行车超速、机械利用率不高等无法避免的缺陷。上述压实过程控制方法只能在人工碾压之后对压实过程产生的质量问题进行事后补救，没有从源头上对压实过程进行控制。

无人驾驶技术是当前的热点，用无人驾驶系统替代驾驶员人工操控，可以将碾压机驾驶员从繁重的重复性劳动中解放出来，消除了施工过程中人为因素对大坝施工质量的干扰，有效规范碾压机施工参数，提高施工效率等，具有不可估量的前景。然而无人驾驶技术在水利工程施工中还没有成熟的应用，目前仍处于科研探索阶段。当前的一些研究成果没有考虑水利工程施工中无人驾驶和道路无人驾驶的差异性，因此再具体应用时很难达到理想效果。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提出一种适用于土石坝碾压作业的无人驾驶系统，该系统可以根据仓面实时压实度动态调整碾压机作业路径实现碾压机的智能控制，可以实现自动驾驶和远程遥控驾驶自由切换，可以将仓面施工作业信息可视化展现给施工操作人员，可以通过图像识别技术和雷达避障技术对障碍物协同避障。

本发明为解决上述技术问题所提出的技术方案为：一种振动碾压机无人驾驶系统，主要由载体和远程遥控模块构成，所述载体上搭载感知模块、机载控制器、机械控制模块，所述载体为振动碾压机；

所述感知模块感知振动碾压机的位姿信息、仓面施工作业信息和周围障碍物探测信息并将数据实时传输至所述机载控制器；

所述机载控制器用于对所述感知模块传输数据进行分析处理，向所述机械控制模块发送指令，与所述远程遥控模块进行实时通信；所述机载控制器是内嵌如下算法：a坐标补偿算法；b快速傅里叶变换算法(FFT)；c图像识别算法；d避障信息融合算法的高性能工控机；

所述机械控制模块接收指令后通过机械装置控制碾压机运行；

所述远程遥控模块与所述机载控制器实时通讯，现场施工人员通过所述远程遥控模块发送指令控制振动碾压机无人驾驶系统进行自动化作业；

所述感知模块包括：RTK-GPS、惯性导航传感器、毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头和加速度传感器。