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专利号: 2021105072909
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车,其特征在于,包括无人驾驶系统、“天轨‑地轨‑地面”自主转换系统和运输车车体;

运输车车体包括底盘(13)、载物平台(15)和胶轨复合轮(12),胶轨复合轮(12)设置在底盘(13)的两侧,载物平台(15)设置在底盘(13)的上表面;

无人驾驶系统包括多线激光雷达(5)、深度相机(7)、毫米波雷达(8)、摄像头(9)、UWB定位标签(10)、超声波传感器(11)、工控机(26)和整车控制器(27),无人驾驶系统安装在底盘(13)上且多线激光雷达(5)、深度相机(7)、毫米波雷达(8)、摄像头(9)、UWB定位标签(10)和超声波传感器(11)均与工控机(26)电连接;

“天轨‑地轨‑地面”自主转换系统包括液压立柱(4)和驱动制动装置(1),液压立柱(4)底端设置在底盘(13)上,液压立柱(4)顶端设有驱动制动装置(1);

驱动制动装置(1)包括驱动轮(101)、承载轮组(102)、红外传感器(103)、支承底座(104)、伺服电机(105)、驱动电机(106)、支撑板(107)、制动电机(108)和制动块(109);

支承底座(104)左右两侧边前后分别设有伺服电机(105),支承底座(104)左右两侧边分别铰接支撑板(107),伺服电机(105)输出端与支撑板(107)连接,支承底座(104)顶面前部和后部分别设有红外传感器(103),支撑板(107)的内侧面设有承载轮组(102),支撑板(107)的外侧面前后分别设有驱动电机(106)和制动电机(108),驱动电机(106)输出端与驱动轮(101)连接,制动电机(108)输出端与制动块(109)连接;

伺服电机(105)、驱动电机(106)、制动电机(108)分别通过伺服电机控制器(111)、驱动电机控制器(112)、制动电机控制器(113)与整车控制器(27)电连接,红外传感器(103)与工控机(26)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车,其特征在于,所述底盘(13)前后两端上面中间位置分别安装第一传感器箱(6)与第二传感器箱(14),多线激光雷达(5)分别安装在第一传感器箱(6)与第二传感器箱(14)上方;深度相机(7)分别安装在第一传感器箱(6)与第二传感器箱(14)前侧面中轴线上;毫米波雷达(8)安装在第一传感器箱(6)前侧面中轴线上;摄像头(9)分别安装在底盘(13)前后左右四个侧面上;UWB定位标签(10)安装在底盘(13)侧面中轴线上;超声波传感器(11)安装在底盘(13)前后左右四个侧面上,工控机(26)和整车控制器(27)设置在底盘(13)内部。

3.根据权利要求1所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车,其特征在于,所述液压立柱(4)为线控支柱,液压立柱(4)连接有电磁比例阀(21),电磁比例阀(21)通过电磁比例阀控制器(25)与整车控制器(27)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车,其特征在于,所述胶轨复合轮(12)为一体车轮,胶轮在外侧,轨道轮在内侧,且胶轮直径大于轨道轮直径。

5.根据权利要求1所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车,其特征在于,所述液压立柱(4)至少包括两个,液压立柱(4)纵向排列且底端设置在底盘(13)上,最前面的液压立柱(4)顶端设有驱动制动装置(1),其余液压立柱(4)顶端均设有承载装置(2)。

6.根据权利要求1‑5任一所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车控制方法,其特征在于:

步骤一:运输车自料场装上物料之后,根据全局地图进行全局路径规划,在地面由胶轨复合轮(12)的胶轮行驶;

步骤二:当运输车行驶至井口时,根据全局路径,转至天轨(3)行驶;运输车调整自身姿态,凭借驱动制动装置(1)对天轨(3)进行抱轨,并利用液压立柱(4)将运输车进行提升,接着由驱动制动装置(1)驱动运输车在天轨(3)上行驶;

步骤三:当行驶至巷道平面时,运输车由天轨(3)下降至地面,并调整自身姿态,找准地轨(17)的位置,由胶轨复合轮(12)的轨道轮与地轨(17)接触,并由轨道轮驱动运输车行驶;

步骤四:运输车驶出地轨(17),由胶轨复合轮(12)的胶轮在巷道地面行驶至工作面。

7.根据权利要求6所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车控制方法,其特征在于:所述步骤一中,运输车在料场装载好物料之后,车载工控机(26)根据全局地图规划好路径,并由胶轮在地面行驶至井口,在行驶过程中,当工控机(26)探测到周围有障碍物时,将数据信号传输至工控机(26),由工控机(26)将多个传感器的信息融合处理,并将解算出来的结果发送至整车控制器(27),整车控制器(27)将控制信号发送到底盘驱动电机控制器(22)、底盘制动电机控制器(23),底盘驱动电机控制器(22)、底盘制动电机控制器(23)解析指令并分别发送给底盘驱动电机(18)、底盘制动电机(19),底盘驱动电机(18)降低输出扭矩及转速,底盘制动电机(19)输出扭矩控制刹车回路阀门的开度,进而车辆减速慢行,底盘转向电机控制器(24)接收整车控制器(27)下达的转向动作信息,并控制底盘转向电机(20)输出扭矩;底盘转向电机(20)通过转向泵带动转向拉杆动作,完成转向,车辆避障之后恢复至正常速度行驶。

8.根据权利要求6所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车控制方法,其特征在于:所述步骤二中,提前在工控机(26)设置天轨(3)距离巷道壁的距离,当运输车行驶至天轨(3)段时,利用车载超声波传感器(11)检测车身与两侧巷道壁的距离,并调整姿态,使车辆中心位置位于天轨(3)正下方,此时,整车控制器(27)发送指令给电磁比例阀控制器(25),电磁比例阀控制器(25)解析指令并控制电磁比例阀(21)动作,进而控制液压立柱(4)升高,支承底座(104)上的红外传感器(103)发射红外光,检测支承底座(104)与天轨(3)的距离,并实时将数据发送给工控机(26),当距离达到既定的数值时,液压立柱(4)停止上升;

此时整车控制器(27)发送指令给伺服电机控制器(111),伺服电机控制器(111)解析指令,并控制伺服电机(105)驱动支撑板(107)向上转动,使其完成“抱轨”动作,并保持此姿态;接着,液压立柱(4)动作,开始收缩,进而将运输车整体提升;当车辆在天轨(3)行驶时,整车控制器(27)发送指令给驱动电机控制器(112)与制动电机控制器(113),并控制驱动制动装置(1)在天轨(3)的调速与制动。

9.根据权利要求6所述的一种轮‑轨复合式无人驾驶井下连续运输车控制方法,其特征在于:所述步骤三中,车辆到达指定地点需换到地轨(17)时,整车控制器(27)发送指令至电磁比例阀控制器(25),电磁比例阀控制器(25)解析指令并控制电磁比例阀(21)动作,液压立柱(4)缓慢升长,车辆慢慢下降至所有车轮完全着地,此时伺服电机控制器(111)解析整车控制器(27)指令,并控制伺服电机(105)转动,支撑板(107)完成“脱轨”动作,接着液压立柱(4)收缩,车载超声波传感器(11)检测车身与两侧巷道壁的距离,深度相机(7)检测地轨(17)的位置与距离信息,将检测到的数据发送至工控机(26),工控机(26)将解算的数据发送至整车控制器(27),整车控制器(27)将控制信号发送至底盘驱动电机控制器(22)、底盘制动电机控制器(23)、底盘转向电机控制器(24),并调整车辆姿态,使得胶轨复合轮(12)的轨道轮到巷道壁的距离与地轨(17)到巷道壁的距离一致,使其能顺利驶上地轨(17)。