[发明专利]一种360°自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法

说明书

本发明公开了一种360°自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法，包括车架、动力系统、360°自适应转动平台和货箱，货箱设置在360°自适应转动平台上，360°自适应转动平台设置在车架上，动力系统安装在车架上；控制箱设置在车架前端；感知定位系统，由车辆定位装置和环境感知传感器组成，布置在车身不同位置上；动力系统分为电驱动子系统和辅助子系统。本发明对车体结构进行创新设计，实现货箱载货量提升及多方向装载货物，取消了驾驶室，设计定位感知、路径规划、运动控制三大系统，实现矿车无人运行，大幅减少人工成本、人为事故降到最低，提高矿山运输效率，推动智能矿山建设。

技术领域

本发明涉及一种矿用自卸车，具体涉及一种360°自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法。

背景技术

‌煤炭工业是我国支柱性产业之一，长期以来为中国经济发展提供前进动力，2019年煤炭产量仍居世界首位。随着高新技术的研发和在煤矿开采中应用，煤矿开采的效率和安全性也在不断提高。在露天矿开采方面，非公路矿用自卸车（矿车）一直是矿石运输的主力，其具有结构复杂、技术含量高、价格高昂等特点。传统的有人驾驶自卸车，在车身结构上需要预留驾驶舱，并进行必要的安全防护，提高车辆整体的造价；驾驶员的操作受驾驶员身体及精神状态影响，容易造成操作失误引发事故；且驾驶员培训及雇佣成本昂贵，即使实行倒班制度仍会存在矿用自卸车闲置的情况，未能充分发挥自卸车的工作潜力。

目前无人驾驶技术在公路车辆的应用已经趋于成熟，也已开始应用在露天矿自卸车上，实现自卸车无人自动作业，可有效实现矿石运输减员增效保安全。现有的无人驾驶露天矿自卸车集中于对传统矿用自卸车进行改造，包括添加传感器、进行线控改造等，不改变车体的基本构造，但其稳定性和可靠性有待磋商，属于一种过渡手段。例如：（1）专利201811408803.5提出一种矿用卡车障碍物探测系统及探测方法，仅在车头和车尾布置传感器，未考虑车体两侧的突然出现落石等意外情况；（2）专利202010045047.5提出一种露天矿山无人运输系统的矿用卡车卸载方法及系统，只能实现单一方向装载，且对卸载后货箱是否残留矿石未进行监测，难以实现无人运行；（3）专利201711343813.0提出一种无人驾驶矿用宽体车，仅对矿车进行简单的改造，未能对自卸车进行整体设计规划，可靠性稳定性不足；（4）专利201711343813.0提出自动驾驶矿用自卸卡车环境感知系统及矿用自卸卡车，也是对传统车辆进行改造，传感器的布局未考虑到侧面的情况，存在风险；（5）专利202010862620.1提出一种无人驾驶矿用电传动自卸车，涉及到整个生产调度管理系统，对自卸车的无人化改造未有独到之处，未对矿车进行结构化设计。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种360°自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车及其控制方法，对自卸车结构进行优化，实现自动控制，降低人员运营成本，提高运输效率和安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种360°自适应装卸载无人驾驶矿用自卸车，包括货箱、感知定位系统、360°自适应转动平台、控制箱、车架和动力系统；

360°自适应转动平台包括回转平台、升举装置、液压马达及减速器、回转轴承内圈和回转轴承外圈，回转平台内置重量传感器，回转平台底面与回转轴承内圈连接，回转轴承外圈与回转轴承内圈配合并与车架连接，液压马达及减速器固定在车架上，液压马达及减速器输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮与回转轴承内圈啮合，货箱的一端与回转平台的一端直接铰接，货箱的另一端与回转平台的另一端通过升举装置铰接；

360°自适应转动平台设置在车架上方，控制箱和动力系统设置在车架下方，货箱设置在360°自适应转动平台上；

感知定位系统包括激光雷达、卫星定位装置、双目相机、毫米波雷达和惯性测量单元；在车架前侧面的左右两侧分别各设置一个激光雷达和卫星定位装置，双目相机设置在车架前侧面纵向中线位置上，车架前后左右四个侧面分别设有毫米波雷达，惯性测量单元设置在自卸车重心的位置，车架前后两个侧面纵向中线位置上分别设置一个摄像机；