[发明专利]用于控制采矿机的前进方向的方法和系统

说明书

本申请公开了用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。一个系统包括采矿机的切割系统和一组左右轨道。所述系统还包括安装在采矿机上的激光雷达传感器。所述系统还包括电子处理器，所述电子处理器被配置成从激光雷达传感器接收数据。电子处理器还被配置为基于从激光雷达传感器接收的数据确定采矿机的当前前进方向，并将当前前进方向与采矿机的目标前进方向进行比较。响应于采矿机的当前前进方向与采矿机的目标前进方向相差预定的量，电子处理器被配置成控制采矿机以调整采矿机的当前前进方向。

本申请要求2018年6月1日提交的美国临时申请62/679,424和2018年6月6日提交的美国临时申请62/681,345的优先权，它们的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本申请的实施例涉及在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。

背景技术

已经使用各种技术来控制采矿设备的前进方向。在地上环境中，前进方向控制主要依赖于带有惯性传感器(例如陀螺仪)增强定位的、基于卫星的全球定位系统(GPS)。在地下环境中，激光雷达传感器已在有限情况下用于控制移动设备穿过存在的矿井，但不能在切割时控制前进方向。相反，切割时的前进方向控制是利用操作员对机器和矿壁(rib)(例如壁)的目视检查来控制采矿机完成的，有时也使用安装在机器外面的用于视觉参考的单个点或线激光发射器。

发明内容

在切割到矿层的同时控制连续采矿机的前进方向是一个难题，原因在于材料尚未被移除，传感器和参考点都不能放置在采矿机的前面。此外，地下环境阻碍了GPS的使用，并且由于机器运动缓慢并且存在剧烈振动，陀螺仪也是无效的。

在采矿业中，对于一致切割和遵循采矿计划而言，前进方向控制是一项期望的特征。如上所述，切割时的前进方向控制当前是由操作员基于其目视观察而手动执行的。准确性的缺失和偏差观察困难经常导致重大的校正，以及在矿壁中的明显台阶或为去除这些台阶而进行的校正性切除，从而导致生产率的损失。

因此，本申请描述的实施例提供了用于控制采矿机的前进方向的方法和系统。这里描述的一些方法和系统的目的是在采矿机切割到新材料中时测量和控制相关的机器前进方向，所述的测量和控制是通过使用机装激光雷达传感器测量采矿机后面和采矿机侧面的先前切割的采矿特征完成的，而无需使用安装在采矿机外的传感器或发射器。当切割机向前切割时，由一个或多个激光雷达传感器收集的信息被用于控制前进方向。在一些实施例中，由激光雷达传感器收集的数据可以与来自其他机装传感器(例如摄像机或超宽带测量设备)的数据集成在一起。替代地或另外地，在一些实施例中，因为先前切割的特征将被测量并用作控制未来切割的前进方向的基础，所以在被采矿机测量并用于控制未来的切割之前首先会调查矿的先前切割的特征，以验证先前切割的特征是否符合采矿计划。

因此，实施例提供了用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。例如，一个实施例提供了一种用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的系统。所述系统包括采矿机的切割系统和采矿机的一组轨道，包括左轨道和右轨道。所述系统还包括被安装在采矿机上的第一激光雷达传感器，第一激光雷达传感器被配置成朝向之前切割的采矿表面发射光脉冲并接收从之前切割的采矿表面反射回来的光脉冲。所述系统还包括电子处理器。所述电子处理器被配置为从所述第一激光雷达传感器接收数据，所述数据是基于从所述第一激光雷达传感器接收的光脉冲。电子处理器还被配置为基于从第一激光雷达传感器接收的数据确定采矿机的当前前进方向，并将当前前进方向与采矿机的目标前进方向进行比较。响应于当前前进方向与采矿机的目标前进方向相差预定的量，电子处理器配置成控制采矿机以调整采矿机的当前前进方向。

在一些实施例中，第一激光雷达传感器被安装到采矿机的后部。在其他实施例中，第一激光雷达传感器被安装到采矿机的第一侧部，第二激光雷达传感器被安装到采矿机的第二侧部。