[发明专利]一种井下轨道车辆自动驾驶机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种井下轨道车辆自动驾驶机器人及其控制方法，机器人包括感知系统、控制系统、执行系统和驱动系统。感知系统包括毫米波雷达、双目相机、惯导和定位标签等，用于感知轨道车辆周围环境，包括障碍物与入侵人员以及实现对车辆的定位；控制系统包括上位机、VCU车载控制器、车载通讯控制器和下位机，用于发送指令控制执行机构；执行系统包括机械手、机械臂、机械腿与伺服电机，用于控制车辆运行；驱动系统包括蓄电池和配电器，负责给上述各系统提供能源。本发明在轨道车辆驾驶室中利用机器人替代驾驶员，实现井下轨道车辆无人驾驶，且四大系统集成于一台机器人，降低改造车辆花费的成本，缩短无人驾驶改造周期，提高矿山智能化建设水平。

技术领域

本发明涉及一种驾驶机器人，具体涉及一种井下轨道车辆自动驾驶机器人及其控制方法。

背景技术

我国矿井辅助运输系统多采用轨道式运输车辆，包括：井下电机车、单轨吊、无极绳绞车、齿轨车等，车辆操作方式目前整体还处于半自动化、半机械化及人工辅助运输的落后现状，其效率以及安全性已经极大限制了矿井的安全高效生产和智能化水平提高。近年来，随着“智慧矿山”建设口号的提出，无人驾驶技术开始被应用到矿山井下有轨运输，其中环境智能感知技术和自动控制技术是实现轨道车辆无人驾驶的重要前提，也是实现无人驾驶轨道车辆安全稳定行驶的重要保障。

目前，井下轨道车辆在无人驾驶远程监控、电车驱动能量管理、系统调度等几个方面已有部分研究。例如，专利申请号为201921053940.1，名称为“一种矿用电机车自动刹车装置”发明专利，公开了一种矿用电机车自动刹车装置，这是一种辅助刹车系统，该方案仅设计了一种刹车装置，未提及到无人驾驶相关技术；专利申请号为202010198239.X，名称为“一种自动驾驶机器人”发明专利，公开了一种路面车辆的自动驾驶机器人，该方案对自动驾驶机器人的感知系统和控制系统的描述非常粗略，仅设计了机器人的外观机械形状，对机器人的控制方法未提及，且该机器人是针对路面行驶汽车设计，不适用井下轨道车辆的行驶工况；专利申请号为202110366179.2，名称为“一种无驾驶舱式井下无人驾驶电机车及其控制方法”发明专利，该发明主要对电机车进行无人化改造，适用于新型电机车制造，但对已使用的有人驾驶电机车进行无人驾驶改造成本较高、周期较长。

在现有技术水平下，人工驾驶轨道车辆在井下环境恶劣的情况下工作效率低下，安全及可靠性较差，但是对井下轨道车辆进行无人化改造的成本过高、周期较长。为此，本发明提出一种井下轨道车辆自动驾驶机器人，可以为上述问题提供更好的解决方案进而提高矿区劳动效率，降低无人驾驶改造成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种井下轨道车辆自动驾驶机器人及其控制方法，无人驾驶轨道车辆应用效果好，同时降低了轨道车辆无人化改造的成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种井下轨道车辆自动驾驶机器人，包括，包括感知定位系统、控制系统、执行系统和驱动系统；执行系统包括躯干、头部、机械腿和两个机械臂；头部和机械腿分别设置在躯干的顶部和底部前面，两个机械臂分别设置在躯干左右两侧面的上部，机械腿、两个机械臂分别与第三伺服电机、第一伺服电机、第二伺服电机连接；感知定位系统包括第一毫米波雷达、第二毫米波雷达、惯导系统、第一双目相机、第二双目相机、第三双目相机和5G定位标签；第一双目相机、第二双目相机、第三双目相机分别设置在头部的前面和左右两个侧面，第一毫米波雷达、第二毫米波雷达分别设置在躯干顶面左右两边缘处，5G定位标签和惯导系统均设置在躯干内；控制系统包括上位机、VCU整车控制器、下位机和车载通讯控制器，上位机、VCU整车控制器、下位机和车载通讯控制器均设置在躯干内，上位机分别与惯导系统、第一双目相机、第二双目相机、第三双目相机、第一毫米波雷达、第二毫米波雷达电连接，上位机与VCU整车控制器、下位机和车载通讯控制器电连接，下位机与第三伺服电机、第一伺服电机、第二伺服电机连接； 驱动系统包括电池配电箱和蓄电池，蓄电池与电池配电箱连接，电池配电箱与感知定位系统、控制系统和执行系统电连接。

进一步的，所述机械腿、两个机械臂与躯干可拆卸连接；用于满足各种类型的井下轨道车辆无人驾驶。