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智能无人驾驶自主施工推土机

2020-03-13
来源:中国安全生产 作者:本刊记者 张潇卓 通讯员 杨继红


在科技日新月异的今天,由机器去完成那些危险性高,职业伤害大,繁重的重复工作已经不再是奢望。无人驾驶技术已经广泛的应用于各行各业,并成为某些行业一个保证安全、提高效率、降低成本 的正确打开方式。

  作为工况最复杂、作业灵活、控制自由度高,系统控制复杂的工程机械,无人驾驶自动作业推土机则是无人驾驶自动施工工程机械的一个硬骨头。打造一个什么样的无人驾驶推土机才能满足用户需求,使用户的施工进入自动化、无人化、最优化的良性循环模式已成为行业发展的趋势和挑战的高峰。

  智能无人驾驶推土机,能实现按作业需求无人自动施工的推土机, 枯燥、粗笨、重复性的工作由机器自己工作,解放操作人员的同时,提高了效率,降低了成本及提高了作业施工对人类的保护性。智能无人驾驶推土机根据推土机的作业特点和工况需求发明的一款无人

施工推土机,包括推土机的自动驾驶系统、推土机主动避让安全作业系统、推土机铲刀自主作业系统、无人驾驶远程云端施工监控系统、施工前工况测量系统及对应工况下最佳施工路径的规划应用等。

  一般推土机有两种驾驶方式无人驾驶和有人驾驶,有开关进行模式切换,但以有人驾驶为最高优先权;有两种铲刀作业方式,自主作业和人工操作,但铲刀自主作业模式同样可以应用到有人驾驶模式之中。



展会会场演示远程操作


  从无人驾驶推土机应用工况和操作的需求上来说,要实现推土机的无人驾驶,除推土机本身外则要成功设计应用以下几个系统,方能实现推土机无人驾驶自主作业,主要包括推土机的无人自动驾驶系统、推土机铲刀自主作业系统、推土机主动避让安全防御系统、无人驾驶云端施工监控系统、施工前工况测量系统及对应工况下最佳施工工法规划应用设计。

 

无人驾驶推土机的整机系统

 

为了更好的实现推土机的无人驾驶自主作业,推土机最好是以可靠实现全车电控的推土机为主,最佳主机选择是全液压推土机,其在发动机、传动方式、工作系统、电气系统几个方面都能给推土机无人驾驶技术奠定可靠的主机基础。其他推土机也可以,只是在整机全电控设计方面会更为复杂,可靠性与控制的响应速度上效果欠佳。

 

配置推土机的无人自动驾驶系统

 

  与无人驾驶汽车系统对比,推土机的无人自动驾驶系统更具有作业工况的针对性。要实现此系统,则需要在推土机上安装高精定位系统(10cm),同时定位系统的位置更新频率,依据推土机常规作业速度计算,定位系统的位置定位及刷新频率应在10Hz以上方能满足推土机作业需求。同样无人自动驾驶系统的运算速度应在100Hz以上方能满足需求。设计多种工况的无人驾驶路径模型,应用时根据工况需求进行人工路径选择与设置,以满足高效安全的作业模式。



实际工作下远程作业


  铲刀自主作业是智能无人驾驶推土机不可缺少的部分,即在推土机自动行走的同时实现铲刀按作业需求进行控制,根据工况设计分为:平整自主控制、铲运自主控制、切土铲运控制等等。

  主动避让安全防御系统主要是考虑施工时机器本身和机器周边人或物的安全,机器本身主要是作业中的防倾翻功能,但不同于遥控作业的自主防御系统的是,在无人驾驶系统中有可选择遇到车身安全时后退后重新自动返工,处理前方路径安全隐患功能,即进行自动填埋或推平作业后再继续前行施工。在障碍物避让中,主要是对人或与施工前测量对比突然出现的事物进行避让,避让后重新进入障碍物后的设计工作路径进行工作,同时重复施工时障碍物还在则直接避让,如果障碍物消失了,则按原设定路径施工。

 

无人驾驶云端施工监控系统

 

  云端监控系统主要是为了无人驾驶自动施工系统提供一个统一监控和调度平台。主要包括现场监测、远程控制、进度调度、智能施工管理几个部分。现场监测分为两个部分,一个是施工机械运行参数的监测,二是对施工作业场地的监测;远程控制方面,主要是对施工机械进行的控制,包括启动熄火、无人施工命令下达、施工任务命令下达及临时变更处理等等;进度调度是指对施工的进度和质量进行实时把控,并根据进度进行实时机械和相应施工人员的调度管理等等;智能施工管理主要是指对施工质量、现场情况、作业人员、作业机械等进行统一的管理,保证作业的安全性与有效性。


无人驾驶推土机


  最重要的是,此监控系统可以与施工管理方的管理系统进行信息接入,以实现与施工单位系统的无缝链接。 施工前工况对要施工的对象进行测量,以根据施工需求规划出最佳的施工路径选择最合适的自动驾驶模型的同时设定好铲刀自主作业的控制模型。此外测量系统

除测量施工前所需数据外,还能进行施工目标添加,通过两项内容对比计算提前预知施工工作量及施工的重点、难点及为施工安全提前做好预防。工况最佳施工工法应用设计主要是根据推土机的作业特点及施工工况进行最佳路径及铲刀工作方式的研究与应用,此属于智能

无人驾驶自动施工推土机的软系统,由设计者提前根据推土机的各种工况设计出不同的施工模型或施工模型包。依据丰富的推土机各种工况的施工经验和对推土机控制系统的熟悉,设计出几款通用性及专用性的施工模型包,以保证无人驾驶自动施工推土机的实用性及高效性。

【责任编辑:cheng】