[发明专利]无驾驶室矿用自卸车自动作业系统及全流程作业方法

说明书

本发明属于矿区无人作业领域，公开了一种无驾驶室矿用自卸车自动作业系统及全流程作业方法，自动作业系统包括决策层、规划层以及控制层；在此基础上，公开了矿用自卸车全流程作业方法；其考虑行驶状态避障的同时覆盖装卸载区与道路行驶区作业全场景，相较传统矿用运输车辆无人驾驶方案，满足无驾驶室车辆特殊运行机制，更为高效安全，提升无驾驶室矿用自卸车无人化运输效率。

技术领域

本发明属于矿区无人作业领域，具体涉及一种无驾驶室矿用自卸车自动作业系统以及全流程作业方法。

背景技术

随着国家智慧矿山建设逐步推进，矿区无人驾驶已成为智慧矿山建设的重要环节。现有上一代无人化运输主要依靠线控矿卡与宽体车，其算法依然基于有人化的思维，运载量、装卸载区运载效率依然无法得到明显提升。目前国外的小松、卡特彼勒等公司已初步完成了无驾驶室矿用自卸车研制工作，并小部分试用，国内北重集团相关车型同样在研制中。无论从经济效益还是运输成本角度考虑，未来依托无驾驶室运输车辆实现矿山无人化运输都将成为主流。

目前针对无驾驶室矿用自卸车无人化运输已有相关研究成果。如无驾驶室车辆底盘结构设计、底层驱动控制算法设计等，同时也存在针对路径跟踪控制进行相关的算法设计，对于无驾驶室车辆现有研究已可满足无人驾驶基本的路径跟踪控制需求。此外矿区无人化运输近年来也有相关研究成果，如无人驾驶矿大驾驶模式切换、挡位控制、自动驾驶算法设计等，现有研究已实现传统矿车无人化运输作业流程。

但是目前的矿用车无人化作业系统依然存在一定不足之处，如：1.针对传统矿用运输车辆无人驾驶技术的研究未充分考虑无驾驶室矿用自卸车运动特性与行驶策略，直接应用在后者效率不会有明显提升；2.现有无驾驶运输车辆底盘驱动策略、自动驾驶控制策略等均是在底盘设计或运动控制角度考虑，缺乏上层针对性的的作业决策规划等，无法满足矿区全流程作业需要。因此需要开发一种专门针对无驾驶室矿用自卸车全流程作业系统。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种无驾驶室矿用自卸车自动作业系统以及全流程作业方法。

本发明采用的技术方案具体如下：

本发明提供一种无驾驶室矿用自卸车自动作业系统，包括：决策层，根据所感知信息判断目前车辆所处的主状态，并实时判断是否需要避障；

规划层，根据所述主状态，进行对应的行驶路径规划；

控制层，根据决策层所决策的状态与规划层所规划路径判断正向行驶控制或逆向行驶控制，并输出对应的控制量。

进一步，所述决策层通过位置信息判断行驶区域，得到所处的主状态，并结合环境信息判断是否避障；

所述主状态指车辆在行驶经过不同的位置区域时，每个位置区域分别对应的车辆不同的行驶状态；所述主状态包括装载区、道路行驶区以及卸载区；

当车辆位于道路行驶区，遇到障碍物时，先判断边界信息，与边界距离小于安全阈值则避障停车；若大于安全阈值则进行障碍物信息判断，如判断为静态障碍物或低速障碍物，则判断可行驶区域是否满规划条件，满足则进行避障规划，否则避障停车；如判断为动态障碍物，则保持与目标障碍物之间的安全距离行驶，直至检测不到障碍物，按正常速度行驶；

当车辆位于装载区或卸载区时，检测到障碍物或车辆与装、卸载区边界小于一定阈值均按照避障停车处理。

进一步，所述道路行驶区的子状态包括空载正向行驶与满载逆向行驶；

装载区的子状态包括正向驶入、停靠等待、正向装载、装载作业以及逆向驶出，主状态从道路行驶区跳转到装载区后，子状态为正向驶入，到达预停靠位后跳转为停靠等待，完成自预停靠位至装载点的路径规划后跳转为正向装载，到达装载点后跳转为装载作业，装载完成后跳转为逆向驶出，离开装载区后主状态跳转为道路行驶区，子状态变为满载逆向行驶；