一种无人工程机械自主作业回转防撞方法及系统与流程

本申请属于无人工程机械智能控制，具体涉及一种无人工程机械自主作业回转防撞方法及系统。

背景技术：

1、工程机械无人化是行业智能化转型的核心方向，无人工程机械广泛应用于露天矿场、土石方工程等高危场景，回转作业频次高、作业范围大，铲斗极易与车身、运输车辆、场地物料发生磕碰，回转防撞成为无人工程机械安全控制的刚需技术。

2、相关技术中回转防护方案分为两代路线：早期依靠划定固定静态禁区、单雷达/视觉阈值报警实现被动防护；随着多传感器硬件成熟，行业逐步向多源感知融合主动避障演进，卡特彼勒、小松及国内工程机械企业纷纷搭载多传感器环境感知系统，尝试依托三维建模提升防撞可靠性。但矿山、工地普遍存在扬尘大、光照波动剧烈、障碍物动态变化等特点，现有成熟方案很难兼顾全天候检测稳定性、动态障碍物适配性与多关节运动适配性，高精度、高适配的回转防撞仍是无人工程机械落地的技术瓶颈。

技术实现思路

1、目的：鉴于以上技术问题中的至少一项，本申请提供一种无人工程机械自主作业回转防撞方法及系统。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：

3、第一方面，提供一种无人工程机械自主作业回转防撞方法，包括：

4、s1、获取工程机械周围障碍物边缘特征角点的空间位置信息，并转换成工程机械下车坐标系下的柱坐标数据；

5、s2、根据障碍物边缘特征角点的柱坐标数据，确定左侧、右侧极限边界点柱坐标；

6、s3、基于左侧、右侧极限边界点柱坐标，结合铲斗实际物理宽度和膨胀系数，计算左、右侧回转边界安全补偿角，并结合预设系统安全冗余阈值计算左侧防撞上限角度、右侧防撞下限角度，生成动态安全回转区；

7、s4、根据目标作业位置和动态安全回转区，确定水平避让的第一安全基准位和第二安全基准位；

8、s5、基于所述动态安全回转区、第一安全基准位和第二安全基准位，利用五阶段协同运动规划方法控制工程机械自主作业。

9、第二方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法。

10、第三方面，提供一种无人工程机械自主作业回转防撞系统，包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行根据上述的无人工程机械自主作业回转防撞方法。

11、第四方面，本申请提供了一种无人工程机械，配置有所述的无人工程机械自主作业回转防撞系统。

12、有益效果：本申请提供的一种无人工程机械自主作业回转防撞方法及系统，具有以下优点：

13、（1）通过铲斗宽度补偿算法，构建非对称动态安全域，解决了传统静态边界无法适配铲斗物理尺寸、动态工况变化的缺陷，可自适应不同车型、不同停靠角度、不同作业间距的矿用卡车装车场景，无需人工重复标定参数。通过引入膨胀系数α，使铲斗有效物理宽度从wb扩展为α×wb，进而自适应调整回转安全补偿角，实现安全域的智能膨胀，α>1时安全域向外扩展，α=1时退化为原始几何补偿，可根据不同工况灵活调节安全裕度。

14、（2）采用“先避让、后提升、高空回转”的主动分阶策略，避免了传统方法中因误报阈值而导致的无效停机，充分利用了工程机械的多自由度优势，显著缩短了单次装车循环时间。

15、（3）算法基于实时感知的卡车角点坐标动态计算，无需针对不同车型重新标定固定参数，自动适应不同停靠角度、轴距及车辆尺寸变化。

16、（4）将复杂的非线性避障问题分解为三个简单的线性/圆弧插补任务，利用多自由度解耦平滑控制消除了液压冲击与急停振动，降低主泵、多路阀等核心部件损耗。

17、（5）高频闭环监测与双安全位设计，可低于传感器微小误差、设备轻微移位等工况，实现预判式主动防护，安全性远超传动被动防撞方案。

1.一种无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，步骤s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，步骤s3、基于左侧、右侧极限边界点柱坐标，结合铲斗实际物理宽度和膨胀系数，计算左、右侧回转边界安全补偿角，并结合预设系统安全冗余阈值生成动态安全回转区，表示为：

4.根据权利要求1所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，s4包括：

5.根据权利要求1所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，步骤s5包括：

6.根据权利要求5所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法，其特征在于，在执行五阶段无冲突动作序列过程中，以设定周期频率持续监测获取无人工程机械周围障碍物边缘特征角点的空间位置信息，若检测到障碍物矿用卡车发生位移，采用步骤s1至s4的方法重新计算更新动态安全回转区和第一安全基准位、第二安全基准位，再根据更新后的动态安全回转区和第一安全基准位、第二安全基准位控制工程机械自主作业。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6任一项所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法。

8.一种无人工程机械自主作业回转防撞系统，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行根据权利要求1-6任一项所述的无人工程机械自主作业回转防撞方法。

9.根据权利要求8所述的无人工程机械自主作业回转防撞系统，其特征在于，还包括：

10.一种无人工程机械，其特征在于，配置有权利要求8或9所述的无人工程机械自主作业回转防撞系统。