[发明专利]基于三目视觉识别技术的多功能无人操作智能巷道采掘装备系统

摘要

本发明公开了基于三目视觉识别技术的多功能无人操作智能巷道采掘装备系统及其控制方法，包括驾驶室、输送机构、行走移动单元，其特征在于：所述智能巷道采掘装备系统还包括巷道采掘装备臂作业控制单元、三目视觉识别系统、机器人控制系统、无线数据传输系统、状态参数监测系统、上位机控制系统、声光报警系统和状态信息显示单元。本发明的技术方案能实现多功能采掘装备的自动行走与定位，并能通过无线通信实现远程操作，无需操作人员进入现场，解决了危险环境下采掘、装载难题，同时也可对巷道内环境进行实景监控，将现场图像数据实时、准确传输到地面监控室，保证了人员的安全。

主权项

1.一种基于三目视觉识别技术的多功能无人操作智能巷道采掘装备系统，包括驾驶室（3）、输送机构（4）、行走移动单元，其特征在于：所述智能巷道采掘装备系统还包括巷道采掘装备臂作业控制单元、三目视觉识别系统、机器人控制系统（8）、无线数据传输系统、状态参数监测系统、上位机控制系统、声光报警系统和状态信息显示单元；/n所述巷道采掘装备臂作业控制单元包括机器人臂（2）和巷道采掘装载工具（1）；所述机器人臂（2）为五轴结构；所述巷道采掘装载工具（1）包括采掘工具、钻机和空气锤，用于对物料采掘和装载；/n所述机器人控制系统（8）包括微处理器和外围接口电路；所述外围接口电路包括电平转换电路、CAN总线和USB接口电路；所述机器人控制系统（8）分别与驾驶室（3）、输送机构（4）、行走移动单元、机器人臂作业控制单元、三目视觉识别系统、状态参数监测系统、无线数据传输系统、声光报警系统、状态信息显示单元连接，用于接收各部件单元采集的数据，并经微处理器分析处理后，再发出指令到各部件单元进行控制；/n所述三目视觉识别系统包括ARM图像处理系统、前置摄像机（6）和后置摄像机（7）；所述前置摄像机（6）有两台，安装在智能巷道采掘装备系统前部，所述后置摄像机（7）有一台，安装在输送机构（4）后部的下端，所述前置摄像机（6）和后置摄像机（7）对现场图像的实时拍摄，并分别通过USB接口与机器人控制系统（8）连接；所述ARM图像处理系统通过两台前置两台摄像机（6）和后置摄像机（7）对现场图像的实时拍摄，利用双目立体成像技术对两台前置摄像机（6）拍摄的图像进行立体建模，获取目标物三维坐标值，通过CAN总线将三维坐标值数据传送至机器人控制系统（8），机器人控制系统（8）通过无线数据传输系统将三维坐标值数据送至上位机控制系统；/n所述无线数据传输系统包括上位机无线通信系统、井下无线通信系统、无线发射接收系统；用于多功能无人操作巷道采掘装备与地面的实时数据通信，所述无线数据传输系统通过CAN 总线与机器人控制系统连接；/n所述状态参数监测系统包括角度传感器、温湿度传感器、电流传感器、电压传感器、瓦斯传感器、障碍感知传感器、有害气体传感器；用于对多功能无人操作巷道采掘装载系统的运行状态进行监测，所述角度传感器、温湿度传感器、电流传感器、电压传感器、瓦斯传感器、障碍感知传感器、有害气体传感器分别通过CAN总线与机器人控制系统（8）连接；所述角度传感器主要实现采掘装备移动距离的测定；所述电流传感器、电压传感器、温湿度传感器主要用于采掘装备的运行状态进行监测；所述瓦斯传感器和有害气体传感器用于对巷道内气体含量进行监测；所述障碍感知传感器用于对巷道内采掘装备前方障碍物进行监测；/n所述上位机控制系统包括数据服务器和管理计算机；所述上位机控制系统通过无线数据传输系统与机器人控制系统（8）连接，实时获得井下现场数据，通过虚拟技术重建现场三维场景，控制采掘装备的行走轨迹和机器人臂的运动轨迹，并将新的运动轨迹数据通过无线数据传输系统将数据传送至机器人控制系统。/n