[发明专利]无人驾驶推土机路径规划方法、系统、存储介质及设备

说明书

本发明涉及无人驾驶推土机路径规划方法、系统、存储介质及设备，其中，无人驾驶推土机路径规划方法包括以下步骤：获取推土机最大活动区域的边界点位置数据，划分为工作区域和非工作区域；将工作区域划分为施工目标区域和施工行驶区域；确定推土机对施工目标的推进方向，在工作区域内生成至少一条覆盖施工目标区域的规划路径；依据推土机当前位置，生成从非工作区域到工作区域的路径规划。结合工程施工要求、施工场地及施工目标，能够自动规划、生成批量行驶路径，使无人驾驶推土机通过跟踪路径坐标行驶，按照路径施工属性指定的要求进行铲刀姿态控制，能够自动完成施工任务。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体为无人驾驶推土机路径规划方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着自动驾驶、人工智能、5G等高新技术的迅猛发展，工程机械领域的智能化程度得到大幅提升。无人驾驶推土机是工程机械领域智能化的具体体现，无人驾驶推土机根据施工要求和作业区域，利用卫星定位测量姿态，利用视觉或激光传感器感知周围环境，自主控制推土机的行驶路线和铲刀姿态，通过重复的铲、推及卸等操作，使地面高程和平整度达到设计要求。无人驾驶推土机的出现，有效降低了劳动力成本，提升了工作效率和施工质量。

路径规划是无人驾驶推土机施工作业中的重要组成部分，由于运行场景和任务目的不同，无人驾驶推土机的路径规划与无人驾驶汽车的路径规划存在很大差异。无人驾驶汽车路径规划在一定的环境模型基础上，如高速道路或者市区道路，给定无人驾驶汽车起始点和目标点后，按照性能指标规划出一条无碰撞、能安全到达目标点的有效路径。而无人驾驶推土机的路径规划是指在一定的施工现场基础上，给定推土机具体施工数据，按照工程指标规划出一条能满足施工要求的有效路径。

无人驾驶汽车的路径规划方法如基于随机采样的算法和基于搜索的算法都在很多无人车上得到应用。而推土机在施工现场的行驶路面由于缺少结构性特征，同时推土机的行驶任务并不以到达某一目标点为目的，而是通过铲刀姿态配合推土机的前进或后退以完成施工要求为目的。因此，无人驾驶汽车的路径规划方法并不能适用于无人驾驶推土机。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供无人驾驶推土机路径规划方法、系统、存储介质及设备，根据施工要求和施工现场实际地形，规划推土机的最大活动范围、工作区域。通过定位装置获取推土机最大活动范围区域、工作区域以及施工目标区域的边界坐标，利用坐标值获取至少一条覆盖施工目标区域的规划路径，并在推土机沿规划路径施工时，依据推土机的当前位置实现对铲刀姿态的控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供无人驾驶推土机路径规划方法，包括以下步骤：

获取推土机最大活动区域的边界点位置数据，将最大活动区域划分为工作区域和非工作区域；

将工作区域划分为施工目标区域和施工行驶区域；

确定推土机对施工目标的推进方向，在工作区域内生成至少一条覆盖施工目标区域的规划路径；

依据推土机当前位置，生成从非工作区域到工作区域的路径规划。

每一条规划路径包含编号信息、坐标信息、方向信息和施工信息。

编号信息：每条路径依次编号，同一条路径往返两个方向，记录为同一编号。

坐标信息：路径具有坐标点集合。

方向信息：路径包括前进和后退两个方向，用于推土机的运动方向控制。

施工信息：依据三维平面高程图和路径的地理坐标，为每一个路径点分配高程值，用于铲刀姿态控制。

铲刀姿态控制的过程为：