矿山自动驾驶技术点分析

自动驾驶多用于乘用车领域,目前矿山自动驾驶量产落地前景广阔,由于矿山工作环境差,污染严重,而且通常矿区面积大,工作任务单一,场景固定,是一个适合进行自动驾驶落地的场景。

矿山自动驾驶俗称智慧矿山,是指从煤矿的挖掘,到装车,到运输的整个过程都是自动完成,无人化作业。其中实现了挖掘机无人化,矿卡运输无人化,挖掘机卡车协同作业,云端下发任务调度作业。

挖掘机无人化的技术点主要有,感知模块,规划控制模块,传感器通信模块,电气控制模块,仿真模块。各个模块的功能如下,感知模块主要由多个多线激光雷达组成,前面有128线主雷达用于语义分割识别挖掘区域和铲斗及车体位置。同时可以用于建图定位。后面有补盲雷达,用于把车体周围区域所有环境信息感知融合。挖掘机所有动作装置包括动臂斗杆铲斗和车体都有imu传感器用于姿态估计,车顶部设有rtk蘑菇头用于经度纬度高程定位。规划控制模块主要用于对挖掘动作的控制,根据输入的imu传感器数据和液压传感器的数据以及航路点信息,进行轨迹规划,同时利用mpc或lqr控制器控制挖掘轨迹跟踪挖掘点,并执行完挖掘装车,并满足土方量要求。传感器通信模块主要通过can总线通信,副负责把所有的imu和压力信号以及手柄信号解析后发送ros话题给感知规划节点,或者将感知规划节点的控制信号编码后发送给can总线手柄信号。电气模块包括工控机或域控制器,以及主机控制器,和所有的传感器,雷达信号线。仿真模块用unity3d实现车体作业仿真,用matlab robotstudio实现挖掘仿真。

矿卡自动驾驶主要技术点有,根据云端下发点位,自动泊车,自动运输,避障,卸车以及与挖掘机obu通信等功能。

最终实现远程自动启动机器,云端下发作业任务,挖卡协同自动完成泊车挖掘装车运输等无人驾驶功能。可以实现一挖多卡,同时作业,并自动规划土方挖掘任务,完成矿山的无人驾驶任务。

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