[发明专利]一种应用于水利工程施工的振动碾压机无人驾驶方法

权利要求书

1.一种应用于水利工程施工的振动碾压机无人驾驶方法，其特征在于，采用无人驾驶系统，通过在碾压机上加装机载控制器、感知控制模块和避障模块；

其中，机载控制器为内嵌控制系统的高性能工控机；

其中，感知控制模块包含的感知类设备为：RTK-GPS、惯性导航传感器、加速度传感器；

其中，感知控制模块所包含的控制类设备为：航向控制装置、纵向控制装置、碾轮振动频率控制装置；

其中，避障模块包含的设备为：毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头；

该方法具体包括如下步骤：

1)、启动碾压机；

2)、机载控制器、避障模块和感知控制模块自动上电启动；

3)、通过机载控制器观察避障模块和感知控制模块是否正常工作：如果存在异常，对设备进行检修并回到步骤1)；若正常，进入下一步；

4)、通过机载控制器界面输入待碾仓面轮廓线，碾压机运行参数，碾轮宽度和控制模式，机载控制器根据录入参数对碾压机运行进行自动路径规划；

5)、设置碾轮振动频率、行车速度；

6)、感知控制模块感知控制碾压机沿设计路径以设定的碾轮振动频率和行车速度进行自动化碾压作业；

7)、避障模块对障碍物探测：避障模块启动，当探测到障碍物在一定范围内时发送停车指令，碾压机停车；

8)、当探测到障碍物移除时发送启动指令，碾压机继续进行自动碾压作业，避障模块持续监控障碍物；

9)、碾压机自动作业完成，操作员观察压实度云图和碾压遍数云图；

10)、判断压实质量是否满足要求，若不满足，操作员将漏碾位置边界作为新的待碾仓面轮廓线，回到步骤4)；

11)、仓面压实度满足要求即完成自动碾压作业；

12)、碾压机熄火。

2.根据权利要求1所述的一种应用于水利工程施工的振动碾压机无人驾驶方法，其特征在于，所述步骤3)通过机载控制器观察感知避障模块和感知控制模块是否正常工作，具体是：机载设备运行情况检测系统检测避障模块和感知控制模块实时通信的数据格式是否异常或是否存在过大或过小的异常值。

3.根据权利要求1所述的一种应用于水利工程施工的振动碾压机无人驾驶方法，其特征在于，所述步骤4)机载控制器根据录入参数对碾压机运行进行自动路径规划，控制模式分压实度控制模式、遍数控制模式，具体步骤如下：

(1)根据用户输入的仓面边界测量数据和碾压参数计算全仓面平行于坝轴线的碾压机的行车中心线：所述碾压参数包括碾轮宽度、错距宽度和碾压机转弯半径；

(2)根据碾压机派遣个数，将相近行车中心线依次分配给各台碾压机，分配标准为尽量使各台碾压机所分配行车中心线总长度相等；

(3)碾压遍数控制模式下路径规划：按照输入碾压遍数，在行车中心线的基础上生成往复的向量路径；

(4)压实度控制模式下路径规划：在行车中心线的基础上生成往复的向量路径，系统实时分析仓面压实度：若某一条路径上压实度满足要求，碾压机立即进入下一条路径进行碾压；

(5)加油路径和转场路径规划：通过输入加油点位置测量数据和转场道路测量数据系统通过人工势场法自动生成从起点到达目的地的规划路径。

4.根据权利要求1所述的一种应用于水利工程施工的振动碾压机无人驾驶方法，其特征在于，所述步骤6)中感知控制模块感知控制碾压机沿设计路径以设定的碾轮振动频率和行车速度进行自动化碾压作业，具体如下：

(1)碾压机自动转向：航向控制装置接收碾压机行车规划路径，计算规划路径与当前碾压机位置的差值通过内置的PID控制器将偏差转化为电信号，通过机械结构控制碾压机方向盘旋转调姿；

(2)碾压机纵向控制：纵向控制装置接收碾压机运行速度、前进、后退、停车指令，计算当前碾压机速度与指令的偏差通过内置的PID控制器将偏差转化为电信号，通过该装置的机械臂推拉碾压机档杆；

(3)碾压机碾轮振动频率的自由调节：碾轮振动频率控制装置接收碾压机振动频率指令，内置控制器将指令转化为电信号，控制碾压机碾轮内带动偏心轮旋转的电机转速。