一种适用于矿区装载设备的位置计算方法与流程

1.本发明属于无人机驾驶技术领域，尤其涉及一种适用于矿区装在设备的位置计算方法。


背景技术：

2.随着自动驾驶技术的不断发展，矿区无人驾驶车辆的普及，但是目前在自动驾驶领域，对于矿用配套车辆与矿用车辆协同作业，没有大量的研究和应用，例如电铲、挖机等。升级和改造矿用装载设备，是提升矿区无人驾驶和矿区协同作业的重要方向。目前，矿用设备定位信息不高，是导致效率底下，甚至人员伤亡的重要原因。因此，装载设备的位置计算的研究，将极大地减少复杂作业环境导致的人员伤亡，也提高了矿用车运行效率和综合效益。
3.装载设备的位置计算是根据当前设备的姿态信息，通过角度传感的数据和设备的本身参数，通过算法计算出被测点与参考点的相对位置，进而得出装载设备的位置参数。目前，主要定位方法有多种一般使用测距法，红外传感器和超声传感器，缺点：第一不能适应复杂的工作环境，例如高温环境，灰尘浓度等，干扰红外传感器的精确度；大角度时红外传感器和超声传感器失灵。第二，上述方法只能解决被测点与参考点的距离信息，无法得到其矢量信息。


技术实现要素：

4.本发明为了解决矿区决装载设备的位置信息，解决装载设备和运载车辆的协同问题，提出一种适用于矿区装在设备的位置计算方法，实时测量多个点的姿态信息，通过算法得出，被测点与参考点的相对位置，得到装载设备的位置信息。
5.本发明的具体技术方案如下：
6.一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，包括以下步骤：
7.s1：获取装载设备本身的参数，由装载设备的说明书或实际测量得出主控制器与动臂的距离l1，动臂的长度l2以及斗杆的长度l3；
8.s2：在动臂和斗杆上安装角度传感器，角度传感器获取实时角度数据；
9.s3：根据步骤s2得到的数据计算得出测量点在参考点的坐标系的位置。
10.进一步地，所述步骤s3的具体过程为：
11.s3
‑
1：主控制器初始化，复位动臂和斗杆的位置，初始化角度传感器，记录初始状态；
12.s3
‑
2：动臂和斗杆的状态发生变化，随之化角度传感器测得的角度数据发生变化；
13.动臂和斗杆之间的夹角为α，动臂上的角度传感器的角度数据与垂直方向夹角为α1；斗杆上的角度传感器的角度数据与是垂直方向夹角为α2，与水平方向夹角为β1；其中，α＝α1+α2；测量点到动臂转转点的距离为l4；动臂和l4的夹角为β；
14.s3
‑
3：根据l2、l3和α计算l4：
15.s3
‑
4：得出l4，计算出角度β：
16.s3
‑
5：计算得出β2＝β
‑
β1；即可得出：
17.l4在水平方向的分量l
4x
＝l
4 cosβ2；
18.l4在竖直方向的分量l
4y
＝l
4 sinβ2；
19.s3
‑
6：得出以参考点为原点，测量点的相对坐标系为(l
4x
，l
4y
，l1)。
20.进一步地，所述装载设备为2个自由度的铲车或者挖机。
21.本发明的有益效果在于：
22.1.本发明提高了装载设备的智能化程度，降低的人身事故风险，降低了用人成本；
23.2.本发明对于车辆的控制更合理精确，降低了车辆的维护成本，提上了车辆的使用寿命；
24.3.本发明的无人驾驶可连续作业的时间更长，提高了生产效率，为多种设备的协同作业提供支持。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
26.图1是本发明的流程图；
27.图2是初始化之后测量点与参考点的位置关系；
28.图3是测量点位置发生偏移之后各个参数的变化，主要是角度值的变化。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
31.如图1所示，一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，包括以下步骤：
32.s1：获取装载设备本身的参数，由装载设备的说明书或实际测量得出主控制器与动臂的距离l1，动臂的长度l2以及斗杆的长度l3；
33.s2：在动臂和斗杆上安装角度传感器，角度传感器获取实时角度数据；整个斗杆上都可以安装传感器，一般根据实际情况会放在斗杆中心；
34.s3：根据步骤s2得到的数据计算得出测量点在参考点的坐标系的位置。
35.在一些实施方式中，步骤s3的具体过程为：
36.s3
‑
1：主控制器初始化，复位动臂和斗杆的位置，初始化角度传感器，记录初始状态；
37.s3
‑
2：动臂和斗杆的状态发生变化，随之化角度传感器测得的角度数据发生变化；
38.动臂和斗杆之间的夹角为α，动臂上的角度传感器的角度数据与垂直方向夹角为α1；斗杆上的角度传感器的角度数据与是垂直方向夹角为α2，与水平方向夹角为β1；其中，α＝α1+α2；测量点到动臂转转点的距离为l4；动臂和l4的夹角为β；
39.s3
‑
3：根据l2、l3和α计算l4：
40.s3
‑
4：得出l4，计算出角度β：
41.s3
‑
5：计算得出β2＝β
‑
β1；即可得出：
42.l4在水平方向的分量l
4x
＝l
4 cosβ2；
43.l4在竖直方向的分量l
4y
＝l
4 sinβ2；
44.s3
‑
6：得出以参考点为原点，测量点的相对坐标系为(l
4x
，l
4y
，l1)。
45.在一些实施方式中，装载设备为2个自由度的铲车或者挖机。
46.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取装载设备本身的参数，由装载设备的说明书或实际测量得出主控制器与动臂的距离l1，动臂的长度l2以及斗杆的长度l3；s2：在动臂和斗杆上安装角度传感器，角度传感器获取实时角度数据；s3：根据步骤s2得到的数据计算得出测量点在参考点的坐标系的位置。2.根据权利要求1所述的一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，其特征在于，所述步骤s3的具体过程为：s3
‑
1：主控制器初始化，复位动臂和斗杆的位置，初始化角度传感器，记录初始状态；s3
‑
2：动臂和斗杆的状态发生变化，随之化角度传感器测得的角度数据发生变化；动臂和斗杆之间的夹角为α，动臂上的角度传感器的角度数据与垂直方向夹角为α1；斗杆上的角度传感器的角度数据与是垂直方向夹角为α2，与水平方向夹角为β1；其中，α＝α1+α2；测量点到动臂转转点的距离为l4；动臂和l4的夹角为β；s3
‑
3：根据l2、l3和α计算l4：s3
‑
4：得出l4，计算出角度β：s3
‑
5：计算得出β2＝β
‑
β1；即可得出：l4在水平方向的分量l
4x
＝l
4 cosβ2；l4在竖直方向的分量l
4y
＝l
4 sinβ2；s3
‑
6：得出以参考点为原点，测量点的相对坐标系为(l
4x
，l
4y
，l1)。3.根据权利要求1所述的一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，其特征在于，所述装载设备为2个自由度的铲车或者挖机。

技术总结
本发明公开了一种适用于矿区装载设备的位置计算方法，包括获取装载设备本身的参数，由装载设备的说明书或实际测量得出主控制器与动臂的距离L1，动臂的长度L2以及斗杆的长度L3；在动臂和斗杆上安装角度传感器，角度传感器获取实时角度数据；根据步骤S2得到的数据计算得出测量点在参考点的坐标系的位置。通过本发明的技术方案，实时测量多个点的姿态信息，通过算法得出，被测点与参考点的相对位置，得到装载设备的位置信息。本发明为矿区装载设备的位置定位提供技术支撑，实现了矿区无人驾驶和智能装载的联合应用的落地。和智能装载的联合应用的落地。和智能装载的联合应用的落地。


技术研发人员：郭志杰 李帅 麻正 黄立明
受保护的技术使用者：北京踏歌智行科技有限公司
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/12/3