无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法、装置及系统
本发明涉及矿山自动驾驶，尤其涉及一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法、卸载交互控制装置、卸料站状态监测装置及无人驾驶矿卡自适应卸载交互系统。
背景技术：
1、露天矿山的开采过程主要包括穿孔、爆破、采装、运输、排土、卸料等，卸料作业是矿山生产的重要环节之一，需要运输车辆将物料全部倾倒至卸料口。随着露天矿山无人驾驶技术的发展，矿石卸载作业也慢慢走向无人化道路。但由于全无人值守作业且卸料口的下料速度有限，现有的卸载方式常常会因为卸料口阻塞、物料溢出、卸载存在残留等因素，导致无人驾驶矿卡无法正常完成卸料过程，严重影响卸载作业效率和车辆安全。
2、现有技术中存在着采用计算机视觉对卸料口进行监测的方案，但是并未考虑对卸料口周边状态的监测，从而无法实现车辆停靠卸载时机以及货斗举升状态等的自适应调配。另外，现有技术中还存在着基于卡车不同卸载模式采用不同方案获取卸料时货斗状态，这种方式仅关注车辆举斗卸载的作业流程，难以准确获取货斗物料残留状态信息，因此会造成车辆的误操作，影响卸载效率。
3、因此，如何能够通过自适应卸载交互实现运输车辆的自适应调配成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明提供了一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法、卸载交互控制装置、卸料站状态监测装置及无人驾驶矿卡自适应卸载交互系统，解决相关技术中存在的卸载作业流程时无法实现运输车辆的自适应调配问题。
2、作为本发明的第一个方面，提供一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其中，包括：
3、当接收到无人驾驶矿卡发送的到达卸载等待点的信息时，获取卸料站周期性上报的第一卸料站状态监测信息，所述第一卸料站状态监测信息至少包括卸载位空闲状态信息和卸料口空满状态信息；
4、若所述第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，获取卸料站周期性上报的第二卸料站状态监测信息，所述第二卸料站状态监测信息至少包括卸载位异常状态信息；
5、若所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位不存在异常，则向无人驾驶矿卡发送第一调度指令，所述第一调度指令包括指定卸载驶入轨迹和指定卸载位；
6、当接收到无人驾驶矿卡发送的到达指定卸载位的信息时，获取卸料站周期性上报的第三卸料站状态监测信息，所述第三卸料站状态监测信息至少包括货斗物料残留状态信息和卸料口空满状态信息；
7、根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，并将所述自适应调整指令发送至无人驾驶矿卡，所述自适应调整指令包括货斗举升速度调整指令和货斗降落时机调整指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述自适应调整指令控制货斗卸料；
8、当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令，并将所述第二调度指令发送至无人驾驶矿卡，所述第二调度指令包括指定卸载驶离轨迹。
9、进一步地，若所述第一卸料站状态监测信息为卸料口满或者不存在空闲卸载位，或者，若所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位存在异常，则向所述无人驾驶矿卡发送等待指令，以使得所述无人驾驶矿卡根据所述等待指令在卸载等待点处等待。
10、进一步地，根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，包括：
11、根据所述卸料口空满状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗举升时机，并生成货斗举升速度调整指令；
12、根据所述货斗物料残留状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗保持时间以及无人驾驶矿卡的货斗下降时机，并生成货斗保持控制指令和货斗下降控制指令。
13、进一步地，根据所述卸料口空满状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗举升时机，并生成货斗举升速度调整指令，包括：
14、当所述卸料口空满状态信息为空时，生成第一货斗举升控制指令，所述无人驾驶货卡能够根据所述第一货斗举升控制指令以第一举升速度举起货斗至上到位状态；
15、当所述卸料口空满状态信息为半满时，生成第二货斗举升控制指令，所述无人驾驶货卡能够根据所述第二货斗举升控制指令以第二举升速度举起货斗至上到位状态；
16、当所述卸料口空满状态信息为满时，生成不举升控制指令，所述无人驾驶火卡能够根据所述不举升控制指令控制货斗不举升；
17、其中，所述第一举升速度大于所述第二举升速度。
18、进一步地，根据所述货斗物料残留状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗保持时间以及无人驾驶矿卡的货斗下降时机，并生成货斗保持控制指令和货斗下降控制指令，包括：
19、当所述货斗物料残留状态信息为有残留时，生成货斗保持控制指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述货斗保持控制指令控制货斗在上到位状态保持；
20、当所述货斗物料残留状态信息为无残留时，生成货斗下降控制指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述货斗下降控制指令控制货斗下降直至降落至下到位状态。
21、作为本发明的另一个方面，提供一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其中，包括：
22、获取卸料站的图像监控信息；
23、根据所述图像监控信息提取卸料站内卸载位的占用状态特征、卸料站内卸载位的路面异常特征、卸料站内无人驾驶货卡的货斗内物料残留状态特征和卸料口的空满状态特征；
24、根据所述卸载位的占用状态特征生成卸载位空闲状态信息，根据所述卸料站内卸载位的路面异常特征生成卸载位异常状态信息，根据所述卸料站内无人驾驶货卡的货斗内物料残留状态特征生成货斗物料残留状态信息，以及根据所述卸料口的空满状态特征生成卸料口空满状态信息；
25、将所述卸载位空闲状态信息和卸料口空满状态信息作为第一卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台，将所述卸载位异常状态信息作为第二卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台，以及将所述货斗物料残留状态信息和卸料口空满状态信息作为第三卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台；
26、其中，所述中央控制平台能够在所述第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，且所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位不存在异常时，向无人驾驶矿卡发送第一调度指令，所述第一调度指令包括指定卸载驶入轨迹和指定卸载位，能够在接收到无人驾驶矿卡发送的到达指定卸载位的信息时根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，并将所述自适应调整指令发送至无人驾驶矿卡，所述自适应调整指令包括货斗举升速度调整指令和货斗降落时机调整指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述自适应调整指令控制货斗卸料，以及能够当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令，并将所述第二调度指令发送至无人驾驶矿卡，所述第二调度指令包括指定卸载驶离轨迹。
27、作为本发明的另一个方面，提供一种卸载交互控制装置，用于实现前文所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其中，包括：
28、第一获取模块，用于当接收到无人驾驶矿卡发送的到达卸载等待点的信息时，获取卸料站周期性上报的第一卸料站状态监测信息，所述第一卸料站状态监测信息至少包括卸载位空闲状态信息和卸料口空满状态信息；
29、第二获取模块，用于若所述第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，获取卸料站周期性上报的第二卸料站状态监测信息，所述第二卸料站状态监测信息至少包括卸载位异常状态信息；
30、第一发送模块，用于若所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位不存在异常，则向无人驾驶矿卡发送第一调度指令，所述第一调度指令包括指定卸载驶入轨迹和指定卸载位；
31、第三获取模块，用于当接收到无人驾驶矿卡发送的到达指定卸载位的信息时，获取卸料站周期性上报的第三卸料站状态监测信息，所述第三卸料站状态监测信息至少包括货斗物料残留状态信息和卸料口空满状态信息；
32、第二发送模块，用于根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，并将所述自适应调整指令发送至无人驾驶矿卡，所述自适应调整指令包括货斗举升速度调整指令和货斗降落时机调整指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述自适应调整指令控制货斗卸料；
33、第三发送模块，用于当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令，并将所述第二调度指令发送至无人驾驶矿卡，所述第二调度指令包括指定卸载驶离轨迹。
34、作为本发明的另一个方面，提供一种卸料站状态监测装置，用于实现前文所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其中，包括：
35、第四获取模块，用于获取卸料站的图像监控信息；
36、特征提取模块，用于根据所述图像监控信息提取卸料站内卸载位的占用状态特征、卸料站内卸载位的路面异常特征、卸料站内无人驾驶货卡的货斗内物料残留状态特征和卸料口的空满状态特征；
37、状态监测模块，用于根据所述卸载位的占用状态特征生成卸载位空闲状态信息，根据所述卸料站内卸载位的路面异常特征生成卸载位异常状态信息，根据所述卸料站内无人驾驶货卡的货斗内物料残留状态特征生成货斗物料残留状态信息，以及根据所述卸料口的空满状态特征生成卸料口空满状态信息；
38、第四发送模块，用于将所述卸载位空闲状态信息和卸料口空满状态信息作为第一卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台，将所述卸载位异常状态信息作为第二卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台，以及将所述货斗物料残留状态信息和卸料口空满状态信息作为第三卸料站状态监测信息周期性发送至中央控制平台；
39、其中，所述中央控制平台能够在所述第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，且所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位不存在异常时，向无人驾驶矿卡发送第一调度指令，所述第一调度指令包括指定卸载驶入轨迹和指定卸载位，能够在接收到无人驾驶矿卡发送的到达指定卸载位的信息时根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，并将所述自适应调整指令发送至无人驾驶矿卡，所述自适应调整指令包括货斗举升速度调整指令和货斗降落时机调整指令，所述无人驾驶矿卡能够根据所述自适应调整指令控制货斗卸料，以及能够当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令，并将所述第二调度指令发送至无人驾驶矿卡，所述第二调度指令包括指定卸载驶离轨迹。
40、作为本发明的另一个方面，提供一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互系统，其中，包括：中央控制平台、无人驾驶矿卡和卸料站，所述无人驾驶矿卡和所述卸料站均与所述中央控制平台通信连接，所述中央控制平台包括前文所述的卸载交互控制装置，所述卸料站包括前文所述的卸料站状态监测装置，
41、所述中央控制平台能够根据所述卸料站上报的卸料站状态监测信息以及无人驾驶矿卡上报的作业状态信息生成调度指令以及自适应调整指令；
42、所述无人驾驶矿卡能够根据所述调度指令进行卸载驶入或卸载驶离，以及根据所述自适应调整指令控制货斗卸料，并向所述中央控制平台发送作业状态信息；
43、所述卸料站能够监控卸料口以及卸载位的状态信息，并向中央控制平台发送卸料站状态监测信息。
44、进一步地，所述中央控制平台还包括第一通信模块，所述无人驾驶矿卡包括无人驾驶装置和第二通信模块，所述无人驾驶装置和所述第二通信模块通信连接，所述卸料站还包括第三通信模块，所述第二通信模块和所述第三通信模块均与所述第一通信模块通信连接，所述第一通信模块与所述卸载交互控制装置通信连接，所述第三通信模块与所述卸料站状态监测装置通信连接。
45、本发明提供的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，当接收到无人驾驶矿卡发送的到达卸载等待点的信息时，获取卸料站周期性上报的第一卸料站状态监测信息，并在第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，以及空闲卸载位不存在异常时，向无人驾驶矿卡发送第一调度指令，以使得无人驾驶矿卡根据第一调度指令沿指定卸载驶入轨迹驶入指定卸载位，以及当接收到无人驾驶矿卡发送的到达指定卸载位的信息时根据货斗物料残留状态信息和卸料口空满状态信息生成自适应调整指令，并将所述自适应调整指令发送至无人驾驶矿卡，以使得无人驾驶矿卡根据自适应调整指令控制货斗卸料，最后当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令，并将第二调度指令发送至无人驾驶矿卡，以使得无人驾驶矿卡根据第二调度指令沿指定卸载驶离轨迹驶离卸载位。本发明的这种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，通过与无人驾驶矿卡以及卸料站的自适应卸载交互实现无人驾驶矿卡卸载的自适应调配，且不影响卸载效率。
技术特征：
1.一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，若所述第一卸料站状态监测信息为卸料口满或者不存在空闲卸载位，或者，若所述第二卸料站状态监测信息为所述空闲卸载位存在异常，则向所述无人驾驶矿卡发送等待指令，以使得所述无人驾驶矿卡根据所述等待指令在卸载等待点处等待。
3.根据权利要求1或2所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，根据所述第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令，包括：
4.根据权利要求3所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，根据所述卸料口空满状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗举升时机，并生成货斗举升速度调整指令，包括：
5.根据权利要求3所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，根据所述货斗物料残留状态信息确定无人驾驶矿卡的货斗保持时间以及无人驾驶矿卡的货斗下降时机，并生成货斗保持控制指令和货斗下降控制指令，包括：
6.一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，包括：
7.一种卸载交互控制装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，包括：
8.一种卸料站状态监测装置，用于实现权利要求6所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法，其特征在于，包括：
9.一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互系统，其特征在于，包括：中央控制平台、无人驾驶矿卡和卸料站，所述无人驾驶矿卡和所述卸料站均与所述中央控制平台通信连接，所述中央控制平台包括权利要求7所述的卸载交互控制装置，所述卸料站包括权利要求8所述的卸料站状态监测装置，
10.根据权利要求9所述的无人驾驶矿卡自适应卸载交互系统，其特征在于，所述中央控制平台还包括第一通信模块，所述无人驾驶矿卡包括无人驾驶装置和第二通信模块，所述无人驾驶装置和所述第二通信模块通信连接，所述卸料站还包括第三通信模块，所述第二通信模块和所述第三通信模块均与所述第一通信模块通信连接，所述第一通信模块与所述卸载交互控制装置通信连接，所述第三通信模块与所述卸料站状态监测装置通信连接。
技术总结
本发明涉及矿山自动驾驶技术领域，具体公开了一种无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法、装置及系统，包括：获取卸料站周期性上报的第一卸料站状态监测信息；若第一卸料站状态监测信息为卸料口不满且存在空闲卸载位，获取卸料站周期性上报的第二卸料站状态监测信息；若第二卸料站状态监测信息为空闲卸载位不存在异常，则向无人驾驶矿卡发送第一调度指令；获取卸料站周期性上报的第三卸料站状态监测信息；根据第三卸料站状态监测信息生成自适应调整指令；当接收到无人驾驶矿卡发送的卸载完成的信息时，生成第二调度指令。本发明提供的无人驾驶矿卡自适应卸载交互方法通过与无人驾驶矿卡以及卸料站的自适应卸载交互实现无人驾驶矿卡卸载的自适应调配。
技术研发人员：边有钢,陈鑫鹏,杨泽宇,秦兆博,谢国涛,王晓伟,秦洪懋,秦晓辉,徐彪,丁荣军
受保护的技术使用者：湖南大学无锡智能控制研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23