一种煤矿井下无人液压履带车控制方法

本发明涉及液压履带车，具体涉及一种煤矿井下无人液压履带车控制方法。

背景技术：

1、液压履带车作为巷道中的行走设备，在煤矿采掘探测中经常被用到，以执行搬运及探测任务。由于井下环境恶劣，如巷道塌陷、瓦斯泄露、高粉尘等，因此，研究无人控制行走的液压履带车具有重要应用价值。目前在井下存在通过遥控进行作业的无人液压履带车，但由于井下地形复杂、通道狭窄等因素，无线通讯较为困难并有较高的延时性,操作员可能无法实时监控车辆的每一个动作，导致车辆无法做出及时反应，适应性较差。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种煤矿井下无人液压履带车控制方法，可实现液压履带车自主在井下复杂环境下行走，提高工作安全性及工作效率。

2、本发明的技术方案：一种煤矿井下无人液压履带车控制方法，包括以下步骤：步骤s1、利用履带车车载激光雷达建立点云图，根据点云图建立三维地图模型；步骤s2、对三维地图模型标定，然后对测得的数据进行处理，规划最佳路径；步骤s3、根据路径规划结果实时解算目标线速度；

3、步骤s4、将获取的实时速度数据与目标线速度对比，并将速度数据传输到plc中；

4、步骤s5、plc根据获得的速度数据控制履带车的行走速度，到达目标位置。

5、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，建立三维地图模型的方法具体为：s11、对激光雷达获取的原始点云数据进行预处理，包括去除地面点、聚类处理等，以减少地图建设过程中的噪音和冗余信息；

6、s12、从预处理后的点云数据中提取特征点，用于后续的匹配和建图；

7、s13、根据提取的特征点，构建局部地图，并利用局部地图进行环境的建模和定位；

8、s14、将多个局部地图进行融合，得到整体的环境地图，并更新车辆在地图中的位置。

9、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，路径规划的方法具体为：

10、s21、通过地势分析中点云的强度值，判断高度是否大于阈值来判断该点云是否为障碍物，根据点云和体素网格间的序号对应关系，将该网格视为障碍物网格；s22、通过与路径对应关系，将通过该路径的障碍物标记+1；

11、s23、如果点云高度小于阈值，则将路径的惩罚值作为计算目标函数的依据。

12、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述实时解算目标线速度的方法具体为：通过local_planner解算出的最优液压油流量与时间的关系，采用公式v1＝2πrηq/v,获取不同时刻的目标速度v1，其中r为主动轮半径，η为容积效率，q流量，v为排量。

13、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，通过路径规划算法local_planner解算出行走距离随时间的变化量，距离对时间求导得出不同时刻的参考速度v2，然后将目标速度v1与参考速度v2比较，当两次解算出的速度值误差在5％之内，记为目标速度有效值，然后发送给plc。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

15、(1)履带车在行走过程中进行数据采集和地图建立，实时规划最佳路径，具有良好的应对复杂环境及危险情况的能力；

16、(2)通过上位机的控制模块接收速度传感器传输的实时数据，并对比目标速度，将速度数据传输到plc中，提高了速度控制精度；

17、(3)可以使履带车在无人情况下在巷道中自主行走，提高了井下作业的安全性；(4)摆脱了遥控的控制思路，使提高履带车探测范围，提升了工作效率与经济效益。

技术特征：

1.一种煤矿井下无人液压履带车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤矿井下无人液压履带车控制方法，其特征在于，在步骤s1中，所述建立三维地图模型的方法具体为：

3.根据权利要求1所述的煤矿井下无人液压履带车控制方法，其特征在于，在步骤s2中，所述路径规划的方法具体为：

4.根据权利要求1所述的煤矿井下无人液压履带车控制方法，其特征在于，在步骤s3中，所述实时解算目标线速度的方法具体为：通过local_planner解算出的最优液压油流量与时间的关系，采用公式v1＝2πrηq/v,获取不同时刻的目标速度v1，其中r为主动轮半径，η为容积效率，q流量，v为排量。

5.根据权利要求4所述的煤矿井下无人液压履带车控制方法，其特征在于，在步骤s3中，通过路径规划算法local_planner解算出行走距离随时间的变化量，距离对时间求导得出不同时刻的参考速度v2，然后将目标速度v1与参考速度v2比较，当两次解算出的速度值误差在5％之内，记为目标速度有效值，然后发送给plc。

技术总结本发明公开了一种煤矿井下无人液压履带车控制方法，包括：利用履带车车载激光雷达建立点云图，根据A‑Loam建图算法，在履带车行走过程中建立地图模型。对三维地图模型标定，然后对测得的数据进行处理，规划最佳路径。结合Local_planner路径规划算法，根据路径规划结果实时解算目标线速度。将获取的实时速度数据与目标线速度对比，并将速度数据传输到PLC中。PLC根据获得的速度数据控制履带车的行走速度，到达目标位置。本发明可实现液压履带车在井下无人自主行走，提高井下环境适应性及工作安全性。技术研发人员：沈睿莹,闫海峰受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20