本技术方案涉及一种矿用挖掘机器人与矿卡的协同通信定位系统及其方法,旨在提高多无人系统在矿井作业中的协同效率。系统包含通导一体模块、感知模块、边缘计算模块、能源供应模块和安全模块,实现精准定位和高效通信。
背景技术
在现代矿山开采过程中,为提高效率和安全性,越来越多地采用无人化操作设备,如无人挖掘机器人和矿卡。通过高精度的协同定位,可以实现无人挖掘机器人与矿卡之间的高效配合,减少等待时间和空转率,加快物料转运速度,从而大幅度提高矿山的生产效率。然而,在复杂电磁环境下,如何实现装备与装备之间的高效、精准通信与定位成为一大挑战。现有的技术方案难以满足大场景、大容量、高精度的要求,尤其是在信号多径效应严重、非视距(NLOS)误差显著的城市楼宇和矿山环境中。挖掘机器人工作在城市峡谷、矿山等复杂场景下时,存在GPS、5G信号不稳定的情况,采用激光雷达和摄像头对周围环境进行特征提取等方案来判断协同作业对象的位置也会面临矿区等环境面积大、特征不明显、动态开采无稳定特征的问题。随着车辆网V2V技术的进步,有望将其应用于挖掘机与卡车实现协同定位。
在挖掘机-矿车协同定位方面,目前的方案以挖掘机和矿卡分别安装RTK定位的方式进行协同作业为主。中国实用新型CN202121962283.X,一种轮斗挖掘机-卡车协同配合装车对准装置,利用高精GNSS定位传感器采集轮斗挖掘机和矿用卡车位置信息,直接完成轮斗挖掘机和卡车配合装车过程;中国发明CN202110958558.0,一种轮斗挖掘机-卡车协同配合装车对准装置及方法,利用高精GNSS定位传感器采集轮斗挖掘机和卡车位置信息,由二者的位置判断轮斗挖掘机是否卸料,由卡车物料的高度判断卡车是否装满;中国发明CN202110857651.2,用于对接挖掘机和矿卡的方法及主控装置,挖掘机的前端设置有红外发射设备,矿卡的尾部设置有红外接收设备,基于挖掘机与矿卡之间的红外信号指示矿卡与挖掘机对接,实现挖掘机和矿卡自动装载。
实现思路