本发明专利技术公开了一种应用于水利工程建设的振动压路机的无人化方法。主要步骤包括：启动碾压机；模块上电；通过机载控制器观察避障模块和传感控制模块是否正常工作；通过板载控制器接口输入待卷筒仓轮廓线、卷筒机运行参数、卷筒宽度及控制方式，板载控制器自动规划卷筒机运行路径根据输入参数；设置滚轮的振动频率和驱动速度；感知控制模块感知并控制滚轮以设定的滚轮振动频率和驱动速度沿设计路径进行自动滚压作业。避障模块检测障碍物；检测到障碍物移开时发出启动命令，滚压机继续运行；滚压机自动运行完成，操作人员观察压实度和滚压道次云图；判断压实质量是否符合要求；当筒仓表面的压实度达到要求时，完成自动滚压作业。; 滚筒关闭。避障模块检测障碍物；检测到障碍物移开时发出启动命令，滚压机继续运行；滚压机自动运行完成，操作人员观察压实度和滚压道次云图；判断压实质量是否符合要求；当筒仓表面的压实度达到要求时，完成自动滚压作业。; 滚筒关闭。避障模块检测障碍物；检测到障碍物移开时发出启动命令，滚压机继续运行；滚压机自动运行完成，操作人员观察压实度和滚压道次云图；判断压实质量是否符合要求；当筒仓表面的压实度达到要求时，完成自动滚压作业。; 滚筒关闭。当筒仓表面的压实度达到要求时，完成自动滚压作业。; 滚筒关闭。当筒仓表面的压实度达到要求时，完成自动滚压作业。; 滚筒关闭。
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【技术实现步骤总结】
一种应用于水利工程建设的振动压路机无人化方法
本专利技术属于水利工程自动化建设领域，具体涉及一种应用于水利工程建设的振动压路机无人驾驶方法。
技术介绍
近年来，随着人工智能技术、传感器技术、GPS技术等的快速发展，无人驾驶已经应用到各行各业并发挥了巨大的作用：在交通领域，无人驾驶技术将改善道路行车安全，减少交通事故的发生；在采矿领域，开发了无人地下铲，提高了采矿效率，降低了人工在地下隧道作业的安全隐患；在军事领域，基于无人驾驶技术的战车正在降低士兵伤亡的风险。同时，战斗力也得到了很大的提升。在水利行业，大型水利工程的陆续开工，对大坝的建设水平提出了更高的要求。传统的手动压路机容易出现间距不规则、压路机超速、机械利用率低等不可避免的缺陷。无人驾驶技术以无人驾驶系统代替司机人工操作，可使碾压机司机从繁重的重复性工作中解放出来，消除施工过程中人为因素对大坝施工质量的干扰，有效调节碾压过程。压榨施工参数，提高施工效率等。但在水利行业，由于滚动施工质量要求高的特点，轧制精度要求高，水利工程轧制作业条件恶劣，业界对无人驾驶技术的研究还比较少，很多还处于科研阶段。现阶段，水利工程建设还没有应用级成熟的无人驾驶方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种无人振动压路机，适用于水利工程建设中振动压路机的自动化运行，具有一定的设备自检能力。功能，使现场控制人员了解施工质量。驾驶方法。解决上述技术问题的专利技术的技术方案如下：一种应用于水利工程建设的振动压路机无人驾驶方法，利用无人驾驶系统自动执行作业路径。安装在压路机规划上的车载控制器；通过安装在滚压机上的感知控制模块控制滚压机，设计滚轮的振动频率和滚压机的运行速度，沿自动规划的路径进行滚压作业；通过安装在压路机上的避障模块实时感知压路机周围环境，避开压路机障碍物。机载工控机具有数据可视化功能，实时生成并显示压实度和碾压道次云图，便于操作人员实时监控碾压施工质量。. 一种应用于水利工程建设的振动压路机无人化方法，采用无人系统，在压路机上安装车载控制器、感知控制模块和避障模块：其中车载控制器为： 内置控制系统的高性能工控机；其中，传感控制模块包含的传感设备有：RTK-GPS、惯性导航传感器、加速度传感器；其中，传感控制模块包括的控制装置有：航向控制装置、纵向控制装置和滚筒振动频率控制装置。其中，避障模块包含的设备为：毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头，该方法具体包括以下步骤：1)，启动压路机；2)，板载控制器，避障模块和感知控制模块自动上电启动；3)，通过车载控制器观察避障模块和感知控制模块是否正常工作：若有异常自动驾驶 工控机，检修设备，返回步骤1)；如果正常，进行下一步；4)，通过车载控制器界面输入待轧料仓的轮廓线、轧机运行参数、轧辊宽度和控制方式，车载控制器对作业进行自动路径规划根据输入参数对压路机进行碾压；5)，设置滚筒的振动频率和驱动速度；6), 感知控制模块感知并控制碾压机器以设定的滚筒振动频率和行驶速度沿设计路径进行自动碾压作业；7)
步骤3)是通过机载控制器观察感知避障模块和感知控制模块是否正常工作，具体为：避障模块和感知控制模块实时通信的数据格式是否由机载设备运行状态检测系统检测。异常或是否存在过大或过小的异常值。所述步骤4)车载控制器根据输入的参数对碾压机的运行进行自动路径规划，控制方式分为压实度控制方式和道次控制方式。具体步骤如下：(1) 根据筒仓表面边界的实测数据和用户输入的滚压参数（滚轮宽度、偏置宽度、滚压机转弯半径）计算滚压机与整个筒仓的运行中心线平行于坝轴线的表面；(2)根据调度的轧机数量，将相近的驱动中心线依次分配给每台轧机。分配标准是使每台轧机分配的驱动中心线总长度相等尽可能；(3)数控模式下的路径规划：根据输入的轧制道次，以驱动中心线为基础生成往复矢量路径；(4)压实控制下的路径规划模式：系统根据驱动中心线往复矢量路径生成，实时分析筒仓面的压实度：如果某条路径上的压实度满足要求，碾压机立即进入下一条路径进行碾压；（5)加油路径和过渡路径规划：系统通过输入加油点位置的测量数据和过渡的测量数据，通过人工势场法自动生成从起点到目的地的规划路径路（如钢板） 在步骤6)中，感知控制模块感知并控制轧辊，压力机以设定的振动频率和轧辊的驱动速度沿设计路径进行自动轧制。并通过内置PID控制器信号将偏差转化为电能，通过设备的机械臂推拉压路机的变速杆，实现压路机的纵向控制；(3)
并将识别结果与64线激光雷达扫描信息和毫米进行比较。波雷达探测信息用于信息融合，得到障碍物的类型、位置和轮廓信息。步骤9)中生成压实度和轧制道次云图的具体步骤如下：（1)轧机历史轨迹通过实时获取滚压机滚轮底部位置坐标；(2)根据滚轮宽度加宽轨迹，得到整个仓面滚压道次的云图，然后仓库面计算任意点滚动N次；(3) 在轧制作业仓库表面随机抽样质检点，采用坑检法测量该点的压实度P。作为标签，可在质检点获取滚动次数N、压路机振动性能指标CV和压实值P值的数据，数据可分为输入数据（ N，CV）和输出数据（P）；输入数据 训练神经网络模型，通过训练预测仓库表面任意点的压实度P的预测模型。有益效果1、该专利技术克服了传统手动压路机容易出现错位、不平整、压路机超速等问题。, 机械利用率低等不可避免的缺陷，从而提高水利工程建设的控制水平，同时将碾压机司机从繁重的重复劳动中解放出来，节省人力资源，提高经济效益。2、这该专利技术使无人驾驶系统具备一定的设备自检功能，提高了系统的维护便利性。3、该专利技术可以实时准确检测筒仓表面的压实度，实现压路机运行的智能控制，同时可以让现场控制人员知道精确的压实质量。附图说明图。
【技术保护点】
1.一种应用于水利工程建设的振动压路机无人化方法，其特征在于采用无人系统，在压路机上安装车载控制器、感知控制模块和避障。模块; 其中，机载控制器为具有嵌入式控制系统的高性能工控机。其中，传感控制模块中包括的传感设备为：RTK-GPS、惯性导航传感器、加速度传感器。其中，传感控制模块包括： 控制设备为：航向控制装置、纵向控制装置、滚筒振动频率控制装置；其中，避障模块包括的设备为：毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头。该方法具体包括以下步骤：1)，启动滚压机；2)，车载控制器、避障模块和感知控制模块自动上电启动；3)，通过车载控制器观察避障模块和感知控制模块是否工作正常：如有异常，检查设备，返回步骤1)；如果正常，进行下一步；4)，通过板载控制器界面输入待碾仓表面轮廓、压路机运行参数、压路机宽度及控制方式，板载控制器自动规划根据输入参数运行压路机；5), 设置滚筒的振动频率和驱动速度；6)@ >。感知控制模块感知并控制滚压机以设定的滚轮振动频率和驱动速度沿设计路径进行自动滚压作业；7)，避障模块检测障碍物：避障模块启动，当在一定范围内检测到障碍物时，发送停止命令，压路机停止；8)，当检测到需要清除障碍物时，发送启动命令，压路机继续进行自动碾压作业，避障模块继续监测障碍物；9)，压路机自动运行完成，操作人员观察压实度和轧制道次云图；10)，判断压实质量是否符合要求，如果不符合要求，则操作员将缺失的轧制位置边界作为新的待铣仓面轮廓线，返回步骤4)@ >; 11)，当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。
【技术特点总结】
1.一种应用于水利工程建设的振动压路机无人化方法，其特征在于采用无人系统，在压路机上安装车载控制器、感知控制模块和避障。模块; 其中，机载控制器为具有嵌入式控制系统的高性能工控机。其中，传感控制模块中包括的传感设备为：RTK-GPS、惯性导航传感器、加速度传感器。其中，传感控制模块包含控制设备为：航向控制装置、纵向控制装置、滚筒振动频率控制装置；其中，避障模块包含的设备有：毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头；该方法具体包括以下步骤：1)，启动滚压机；2)，车载控制器、避障模块和感知控制模块自动上电启动；3)自动驾驶 工控机，通过车载控制器观察避障模块和感知控制模块是否工作正常：如有异常，检查设备，返回步骤1)；如果正常，进行下一步；4)，通过板载控制器界面输入待碾仓表面轮廓、压路机运行参数、压路机宽度及控制方式，板载控制器自动规划根据输入参数运行压路机；5), 设置滚筒的振动频率和驱动速度；6)@ >。感知控制模块感知并控制滚压机以设定的滚轮振动频率和驱动速度沿设计路径进行自动滚压作业；7)，避障模块检测障碍物：避障模块启动，当在一定范围内检测到障碍物时，发送停止命令，压路机停止；8)，当检测到需要清除障碍物时，发送启动命令，压路机继续进行自动碾压作业，避障模块继续监测障碍物；9)，压路机自动运行完成，操作人员观察压实度和轧制道次云图；10)，判断压实质量是否符合要求，如果不符合要求，则操作员将缺失的轧制位置边界作为新的待铣仓面轮廓线，返回步骤4)@ >; 11)，当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。当仓面压实度达到要求时，完成自动滚压作业；12)，卷板机关机。
6)7@>根据权利要求1所述的一种应用于水利工程建设的振动压路机的无人化方法，其特征在于，步骤3)通过车载控制器观察、感知和避障是否模块和感知控制模块工作正常，具体为：避障模块与感知控制模块实时通信的数据格式是否异常或是否存在异常值过大或过小。6)9@>根据权利要求1所述的应用于水利工程建设的振动压路机的无人化方法，其特征在于，在步骤4)中，车载控制器根据输入的参数控制压路机。印刷机正在运行自动路径规划，控制方式分为压实度控制方式和道次控制方式。具体步骤如下：(1)根据仓面边界测量数据和用户输入的滚压参数计算整个仓面的平行度滚压机在轴上的驱动中心线大坝的：碾压参数包括碾压轮宽度、交错距离宽度和碾压机转弯半径；（2)根据出动碾压机台数，驱动中心为close 的线依次分配给每个滚轮，分配标准是尽量使每个滚轮分配的驱动中心线的总长度尽可能相等；(3)
【专利技术性质】
技术研发人员：钟登华、施梦南、崔波、吴斌平、王家军、
申请人（专利权）持有人：天津大学，
类型：发明
国家、省、市：天津，12
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