一种工程设备避障系统及方法与流程

1.本发明涉及工程设备自动驾驶技术领域，特别是涉及一种工程设备避障系统及方法。


背景技术：

2.工程设备通常主要分为各类建筑设备、土方设备、挖掘设备、起重设备、凿岩设备、军用工程机械设备、以及其它各类工程机械装备等。
3.工程设备相比其它传统设备，工况更为复杂且大部分应用场景环境较为恶劣，因此急需向无人化、智能化转型。但当前情况下，工程设备的智能化转型仍处在早期阶段，尤其是凿岩钻机等工程设备，在行进作业的过程中，无法做到有效的自主行驶，同时还会存在被障碍物阻挡无法继续前行的问题。
4.因此，提供一种可以使工程设备保持持续作业的能力，也可以使工程设备实现无人化作业，提高作业效率，同时还减少了工作人员在恶劣场景下安全隐患的工程设备避障系统及方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种工程设备避障系统及方法，该系统结构简单，安全、有效、可靠且操作简便，该系统可以使工程设备保持持续作业的能力，也可以使工程设备实现远程无人化作业，不但提高了作业的效率，同时还减少了工作人员在恶劣场景下的安全隐患。
6.基于以上目的，本发明提供的技术方案如下：
7.一种工程设备避障系统，包括：车体、行走装置、通信定位航向装置、障碍检测装置、避障控制装置和移动基站；
8.所述车体底部设有行走装置；
9.所述车体顶部一端设有所述通信定位航向装置；
10.所述障碍检测装置设置在所述车体上；
11.所述避障控制装置设置在所述车体内部；
12.所述通信定位航向装置与所述移动基站远程连接；
13.所述避障控制装置分别与所述行走装置、所述通信定位航向装置和所述障碍检测装置连接；
14.所述移动基站，用于获取作业区域的车体定位信息；
15.所述通信定位航向装置，用于接收所述作业区域的车体定位信息，并根据所述作业区域车体定位信息获取车体定位信息和车体航向信息；
16.所述通信定位航向装置，还用于根据所述作业区域的车体定位信息、所述车体定位信息设定作业行驶路径，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；
17.所述行走装置，用于在所述避障控制装置的控制下，使所述车体从所述初始位置
移动至预设作业终点位置；
18.所述障碍检测装置，用于在所述车体移动过程中，检测所述作业行驶路径上的障碍，以获取障碍信息；
19.所述避障控制装置，用于根据所述车体定位信息、所述车体航向信息、所述作业行驶路径和所述障碍信息，制定避障措施；
20.所述避障控制装置，还用于根据所述避障措施，控制所述行走装置使所述车体实现避障。
21.优选地，所述行走装置包括：底盘、履带和驱动装置；
22.所述底盘上表面与所述车体底部连接；
23.所述履带与所述底盘下表面连接；
24.所述驱动装置设置在所述底盘内部。
25.优选地，所述障碍检测装置包括主激光雷达、补盲激光雷达和超声波雷达；
26.在所述行走装置上方，环绕所述车体间隔设置有所述超声波雷达；
27.在所述超声波雷达上方，且位于所述通信定位航向装置的下方，环绕所述车体间隔设置有所述补盲激光雷达；
28.在所述通信定位航向装置的上方，设置有所述主激光雷达。
29.优选地，所述避障控制装置包括：预处理模块、避障措施模块和避障实施模块；
30.所述避障措施模块分别与所述预处理模块和所述避障实施模块连接；
31.所述预处理模块与所述障碍检测装置连接；
32.所述避障实施模块与所述行走装置连接；
33.所述预处理模块，用于根据所述作业行驶路径和所述障碍信息，以获取中间信息，并将所述中间信息发送至所述避障措施模块；
34.所述避障措施模块，用于过滤处理所述中间信息，并根据过滤处理后的中间信息依次判断是否满足预设条件，若均满足，则将判断结果发送至所述避障实施模块；
35.所述避障实施模块，用于转化处理所述判断结果，并根据转化处理后的判断结果控制所述行走装置，以使得所述行走装置依照所述转化处理后的判断结果移动，实现避障。
36.优选地，所述避障措施模块包括：第一处理模块；
37.所述第一处理模块，用于将所述中间信息依次进行下采样、过滤、二次过滤、聚类处理、追踪、降维处理、标注，以获取可行驶区域；
38.所述第一处理模块，还用于根据所述障碍检测装置所检测的障碍信息，第一判断所述车体预设范围内是否存在障碍物，若是，则将第一判断结果发送至所述避障实施模块；
39.所述避障实施模块，还用于根据所述第一判断结果，控制所述行走装置停止移动。
40.优选地，所述避障措施模块还包括：第二处理模块和第三处理模块；
41.所述第二处理模块分别与所述第一处理模块和所述第三处理模块连接；
42.所述第二处理模块，用于根据所述车体定位信息、所述作业行驶路径和所述可行驶区域，获取障碍物在所述可行驶区域内的占比，并为障碍物的占比赋予权重；
43.所述第二处理模块，还用于第二判断障碍物的占比权重是否小于预设权重阈值，若是，则根据第二判断结果在所述可行驶区域内选取对应的路径信息发送至所述第三处理模块；
44.所述第三处理模块，用于根据所述路径信息，获取运动控制量；
45.所述第三处理模块，还用于第三判断所述运动控制量是否在预设控制量阈值的范围之内，若是，则将第三判断结果发送至所述避障实施模块。
46.优选地，所述避障实施模块包括：电流控制量模块和模糊控制模块；
47.所述电流控制量模块与所述第三处理模块连接；
48.所述模糊控制模块与所述电流控制量模块连接；
49.所述模糊控制模块与所述行走装置连接；
50.所述电流控制量模块，用于根据所述第三判断结果，获取对应的电流控制量；
51.所述模糊控制模块，用于根据所述车体航向信息和所述电流控制量，制定模糊控制规则，并根据所述模糊控制规则控制所述行走装置，以使得所述行走装置实现避障。
52.优选地，还包括：作业装置；
53.所述作业装置设置在远离所述通信定位航向装置的所述车体的另一端；
54.所述作业装置，用于在所述车体移动至所述预设作业地点后，执行作业。
55.一种工程设备避障方法，包括如下步骤:
56.根据作业区域信息，获取作业行驶路径；
57.获取车体定位信息和车体航向信息；
58.在移动过程中，在所述作业行驶路径上获取障碍信息；
59.根据所述车体定位信息、所述车体航向信息、所述作业行驶路径和所述障碍信息，制定避障措施；
60.依据所述避障措施控制工程设备实现避障。
61.本发明所提供的工程设备避障系统，设置有车体、行走装置、通信定位航向装置、障碍检测装置、避障控制装置和移动基站；在车体底部设置有行走装置；在车体顶部一端设置有通信定位航向装置；障碍检测装置设置在车体上；避障控制装置设置在车体内部；通信定位航向装置与移动基站远程连接；避障控制装置分别与行走装置、通信定位航向装置和障碍检测装置连接。
62.工作过程中，通过架设移动基站，获取作业区域的定位坐标数据；通信定位航向装置接收到定位坐标数据，可获取车体定位信息和车体航向信息；同时通过通信定位航向装置根据上述信息设置作业行驶路径，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；之后将作业行驶路径信息、车体定位信息和车体航向信息，发送至避障控制装置；在车体通过行走装置，向预设作业终点位置的移动过程中，障碍检测装置检测在作业行驶路径中的障碍，并将检测到的障碍信息发送至避障控制装置；避障控制装置结合车体定位信息、车体航向信息、作业行驶路径和障碍信息，制定避障措施；避障控制装置，在制定避障措施后，通过避障措施控制行走装置使车体实现避障。
63.本发明所提供的工程设备避障系统，通过移动基站发送车体定位信息；通过通信定位航向装置，获取车体定位信息和车体航向信息，以及根据上述信息设置初始路径信息，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；在车体移动过程中，通过障碍检测装置获取障碍信息；通过避障控制装置结合上述信息制定避障措施后，控制行走装置实现避障。相比于现有技术，该工程设备避障系统通过上述装置实现无人化作业，使工程设备保持持续作业的能力，整体提高了作业的效率，同时减少了工作人员在恶劣场景下的安全隐患。
64.本发明还提供了一种工程设备避障方法，该方法与该系统解决相同的技术问题，属于相同的技术构思，理应具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
65.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
66.图1为本发明实施例提供的一种工程设备避障系统的结构示意图；
67.图2为本发明实施例提供的行走装置、障碍检测装置和作业装置的结构示意图；
68.图3为本发明实施例提供的避障控制装置的结构示意图；
69.图4为本发明实施例提供的避障措施模块的结构示意图；
70.图5为本发明实施例提供的避障实施模块的结构示意图；
71.图6为本发明实施例提供的一种工程设备避障方法的流程图。
具体实施方式
72.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
73.本发明实施例采用递进的方式撰写。
74.本发明实施例提供了一种工程设备避障系统及方法。主要解决现有技术中，凿岩钻机等工程设备，在行进作业的过程中，无法做到有效的自主行驶，同时还会存在被障碍物阻挡无法继续前行的技术问题。
75.如图1所示，一种工程设备避障系统，包括：车体1、行走装置2、通信定位航向装置3、障碍检测装置4、避障控制装置5和移动基站6；
76.车体1底部设有行走装置2；
77.车体1顶部一端设有通信定位航向装置3；
78.障碍检测装置4设置在车体1上；
79.避障控制装置5设置在车体1内部；
80.通信定位航向装置3与移动基站6远程连接；
81.避障控制装置5分别与行走装置2、通信定位航向装置3和障碍检测装置4连接；
82.移动基站6，用于获取作业区域的车体定位信息；
83.通信定位航向装置3，用于接收作业区域的车体定位信息，并根据作业区域车体定位信息获取车体定位信息和车体航向信息；
84.通信定位航向装置3，还用于根据作业区域的车体定位信息、车体定位信息设定作业行驶路径，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；
85.行走装置2，用于在避障控制装置的控制下，使车体从初始位置移动至预设作业终点位置；
86.障碍检测装置4，用于在车体移动过程中，检测作业行驶路径上的障碍，以获取障碍信息；
87.避障控制装置5，用于根据车体定位信息、车体航向信息、作业行驶路径和障碍信息，制定避障措施；
88.避障控制装置5，还用于根据避障措施，控制行走装置2使车体实现避障。
89.本发明所提供的工程设备避障系统，设置有车体、行走装置、通信定位航向装置、障碍检测装置、避障控制装置和移动基站；在车体底部设置有行走装置；车体顶部一端设置有通信定位航向装置；障碍检测装置设置在车体上；避障控制装置设置在车体内部；通信定位航线装置与移动基站远程连接；避障控制装置分别与行走装置、通信定位航向装置和障碍检测装置连接。
90.工作过程中，通过架设移动基站，获取作业区域的定位坐标数据；通信定位航向装置接收到定位坐标数据，可获取车体定位信息和车体航向信息；同时通过通信定位航向装置根据上述信息设置作业行驶路径，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；之后将作业行驶路径信息、车体定位信息和车体航向信息，发送至避障控制装置；在车体通过行走装置，向预设作业终点位置的移动过程中，障碍检测装置检测在作业行驶路径中的障碍，并将检测到的障碍信息发送至避障控制装置；避障控制装置结合车体定位信息、车体航向信息、作业行驶路径和障碍信息，制定避障措施；避障控制装置，在制定避障措施后，通过避障措施控制行走装置使车体实现避障。
91.需要说明的是，本发明应用对象为全体工程设备，如凿岩钻机、旋挖钻机等工程设备。本发明中的所指的车体是指上述工程设备的车辆本体，作业装置是指上述工程设备的相关作业装置。
92.在本实施例中，在使用本系统避障开始之前，首先搭建rtk接收转换基站，并将移动基站安置在高处，防止信息干扰；其次设置相关接收参数并激活基站，此移动基站坐标设置为坐标系参考原点；下一步将(通信定位航向装置)两个接收器安装在工程设备上进行搜星，其中一个接收器负责确定车体的定位信息，另一个接收器负责确定车体的航向信息，同时查看车体上的通信定位航向装置的数据接收是否正常，基于原点的实时坐标数据获取是否正常，若数据异常则说明设置有误或基站连接不稳定。
93.接下来在通信定位航向装置的界面显示端，根据相关环境信息，手动输入路径起始点坐标、作业点坐标、及作业终点坐标信息，同时根据相关点坐标信息连线生成一条合理的作业行驶路径；或者手动驾驶相关工程设备沿着作业区域行驶，根据实时的定位坐标数据，选取相关的作业任务点并进行记录，从而生成工程设备所需行驶路径上有关坐标点的文件，即生成的合理的作业行驶路径。
94.在工程设备需要进行自主作业时，通过避障控制装置加载之前录制好的有关路径坐标点的文件(即加载作业行驶路径)，同时结合已获取的实时车体定位信息和车体航向信息以及在移动过程中的障碍信息，制定避障措施，并根据避障措施控制行走装置带动车体实现避障。
95.如图2所示，优选地，行走装置2包括：底盘21、履带22和驱动装置23；
96.底盘21上表面与车体1底部连接；
97.履带22与底盘21下表面连接；
98.驱动装置23设置在底盘21内部。
99.实际运用过程中，行走装置设置有底盘、履带和驱动装置；底盘上表面与车体底部连接；履带与底盘下表面连接；驱动装置设置在底盘内部。
100.工作过程中，避障控制装置制定完避障措施后，根据避障措施控制驱动装置驱动履带运动，进而底盘带动车体实现在路线上的前进和后退，而转向主要是通过左右履带的电流差值来实现。即通过驱动装置、履带和底盘相互之间的配合，使车体可以在路线上转向、前进、后退和停止，，从而实现避障。
101.如图2所示，优选地，障碍检测装置4包括主激光雷达41、补盲激光雷达42和超声波雷达43；
102.在行走装置2上方，环绕车体1间隔设置有超声波雷达43；
103.在超声波雷达43上方，且位于通信定位航向装置3的下方，环绕车体1间隔设置有补盲激光雷达42；
104.在通信定位航向装置3的上方，设置有主激光雷达41。
105.实际运用过程中，障碍检测装置设置有主激光雷达、补盲激光雷达和超声波雷达；超声波雷达环绕车体间隔设置在行走装置的上方；在超声波雷达上方、通信定位航向装置的下方，环绕车体间隔设置有补盲激光雷达；在通信定位航向装置的上方，设置有主激光雷达。
106.工作过程中，主激光雷达负责在车体行进过程中检测障碍物；补盲激光雷达用于解决主激光雷达在检测过程中存在的视野盲区问题；超声波雷达用于检测近距离障碍物，同时结合补盲激光雷达共同使用，提高障碍物检测的准确率。
107.在本实施例中，主激光雷达的面向为正前方，主要检测车体在作业行驶路线的行进过程中是否存在较大的障碍物；补盲激光雷达设置有四个，分别设置在车体的四个面上，从而为主激光雷达补充更广阔的视野；超声波雷达在车体四周环绕间隔设置有多个，同时在超声波雷达中还设置有报警功能，当近距离遇到障碍物时，超声波雷达会发出报警，避障控制装置根据该报警信号控制行走装置停止。三种雷达相互配合，可以有效且全面的提高障碍物的检测精度。
108.如图3所示，优选地，避障控制装置5包括：预处理模块、避障措施模块和避障实施模块；
109.避障措施模块分别与预处理模块和避障实施模块连接；
110.预处理模块与障碍检测装置4连接；
111.避障实施模块与行走装置2连接；
112.预处理模块，用于根据作业行驶路径和障碍信息，以获取中间信息，并将中间信息发送至避障措施模块；
113.避障措施模块，用于过滤处理中间信息，并根据过滤处理后的中间信息依次判断是否满足预设条件，若均满足，则将判断结果发送至避障实施模块；
114.避障实施模块，用于转化处理判断结果，并根据转化处理后的判断结果控制行走装置，以使得行走装置依照转化处理后的判断结果移动，实现避障。
115.实际运用过程中，避障控制装置设置有预处理模块、避障措施模块和避障实施模块；避障措施模块分别与预处理模块和避障实施模块连接；预处理模块与障碍检测装置连
接；避障实施模块与行走装置连接。
116.工作过程中，障碍检测装置将检测到的障碍信息与已获取的作业行驶路径发送至预处理模块，预处理模块根据障碍信息和作业行驶路径，获取中间信息；预处理模块将已获取的中间信息发送至避障措施模块，避障措施模块对中间信息进一步过滤处理，并将过滤处理后的中间信息进行依次判断，判断其是否满足预设条件，若均满足预设条件，则将最终判断结果发送至避障实施模块；避障实施模块对判断结果进行转化处理，并根据转换处理后的判断结果控制行走装置，使得行走装置依照转化处理后的判断结果移动，实现避障操作。
117.在本实施例中，预处理模块在加载之前录制好的有关路径坐标点的文件(即加载作业行驶路径)后，将获得到的坐标信息进行坐标转换及实时解算，并将相关信息通过can总线发送至避障措施模块中；该相关信息包含：行驶路径的当前作业点位，以及目标作业点位的实时北坐标、东坐标、高程以及航向角等信息。
118.如图4所示，优选地，避障措施模块包括：第一处理模块；
119.第一处理模块，用于将中间信息依次进行下采样、过滤、二次过滤、聚类处理、追踪、降维处理、标注，以获取可行驶区域；
120.第一处理模块，还用于根据障碍检测装置4所检测的障碍信息，第一判断车体1预设范围内是否存在障碍物，若是，则将第一判断结果发送至避障实施模块；
121.避障实施模块，还用于根据第一判断结果，控制行走装置2停止移动。
122.实际运用过程中，避障措施模块设置有第一处理模块。工作过程中，第一处理模块接收到中间信息后依次进行下采样、过滤、二次过滤、聚类处理、追踪、降维处理、标注等处理，得到可行驶区域。于此同时，，第一处理模块，还根据已获取的障碍信息，判断车体预设范围内是否存在障碍物，若存在，则将第一判断结果发送至避障实施模块；避障实施模块根据接收到的第一判断结果，控制行走装置停止移动。
123.在本实施例中，第一处理模块首先将从激光雷达获取的点云数据(即中间信息)进行下采样处理，减少需要处理的数据总量；之后将剩下的点云分为地面点云、地面以上点云及地面以下点云，地面以上的点云为自主避障提供所需要的主要障碍物信息，地面以下部分则为其提供深坑或悬崖等需要绕开的障碍物信息，而地面部分的点云则全部滤除掉，以减少相关的干扰项；之后通过设定相关的阈值，过滤掉工程设备车体周围一定区域内的点云，再一次减少所需要处理的数据量；接下来将剩下的点云进行聚类处理，并将聚类后的障碍物计算出尺寸、类别、距离等信息；使用卡尔曼滤波等算法对识别到的障碍物进行追踪处理，防止因采样间隔导致的物体的丢失；最后将三维点云进行降维处理，通过2d成像，将相关识别到的障碍物信息在图像里标注出，剩余部分则在2d图像内形成了一个初步的可行驶区域；同时第一处理模块结合超声波雷达数据，如若超声波雷达在工程设备四周检测到障碍物，因为如此近距离的障碍物已无法做到有效避障，则控制行走装置停止移动及报警处理。
124.如图4所示，优选地，避障措施模块还包括：第二处理模块和第三处理模块；
125.第二处理模块分别与第一处理模块和第三处理模块连接；
126.第二处理模块，用于根据车体定位信息、作业行驶路径和可行驶区域，获取障碍物在可行驶区域内的占比，并为障碍物的占比赋予权重；
127.第二处理模块，还用于第二判断障碍物的占比权重是否小于预设权重阈值，若是，则根据第二判断结果在可行驶区域内选取对应的路径信息发送至第三处理模块；
128.第三处理模块，用于根据路径信息，获取运动控制量；
129.第三处理模块，还用于第三判断运动控制量是否在预设控制量阈值的范围之内，若是，则将第三判断结果发送至避障实施模块。
130.实际运用过程中，避障措施模块还设置有第二处理模块和第三处理模块，第二处理模块分别与第一处理模块和第三处理模块连接。工作过程中，第二处理模块，根据已获取的车体定位信息、作业行驶路径和可行驶区域，计算获取障碍物在可行驶区域内的占比，并为障碍物的占比赋予权重；在赋予权重之后，第二处理模块，进行第二判断障碍物的占比权重是否小于预设权重阈值，若是，则根据第二判断结果在可行驶区域内选取对应的路径信息，并将该路径信息发送至第三处理模块。第三处理模块，接收到路径信息后，计算获取驱动工程设备按该路径信息移动所需要的运动控制量；第三处理模块还进行第三判断所获取的运动控制量是否在预设控制量阈值的范围之内，若是，则将第三判断结果发送至避障实施模块。
131.在本实施例中，第二处理模块接收障碍物信息，并结合车体定位信息、可行驶区域信息、初始路径信息，计算出该障碍物在可行驶路径内所占区域的具体占比，并赋予其权重值。第三处理模块，在赋予占比权重后，根据所检测到的障碍物信息，以及可供选择的路径信息实时动态变化进行判断，当障碍物在该区域所占权重值越高，则证明可供选择的路径不可通行，反之权值越低则证明该路径可以通行。第二处理模块在做出路径判断后，将到达目标路径点并绕开障碍物的新的路径信息发送至第三处理模块。
132.第三处理模块根据路径信息、障碍物检测信息以及车体定位信息，对目标路径点进行预瞄跟踪，动态计算出从当前位置移动到目标位置，所需要进行转弯及直行的运动控制量，即第三处理模块根据所获取的速度信息、转向角度等信息，将相关信息转换为所需的运动控制量。第三处理模块并判断该运动控制量是否在工程设备机体可以执行的范围内，如果在可执行范围内，则继续下发至避障实施模块。
133.需要说明的是，第三判断结果即是处于工程设备机体可执行范围内的运动控制量。
134.如图5所示，优选地，避障实施模块包括：电流控制量模块和模糊控制模块；
135.电流控制量模块与第三处理模块连接；
136.模糊控制模块与电流控制量模块连接；
137.模糊控制模块与行走装置2连接；
138.电流控制量模块，用于根据第三判断结果，获取对应的电流控制量；
139.模糊控制模块，用于根据车体航向信息和电流控制量，制定模糊控制规则，并根据模糊控制规则控制行走装置2，以使得行走装置2实现避障。
140.实际运用过程中，避障实施模块设置有电流控制量模块和模糊控制模块；电流控制量模块与第三处理模块连接，模糊控制模块分别与电流控制量模块和行走装置连接。工作过程中，电流控制量模块接收到运动控制量，将其转换为对应的电流控制量，并发送至模糊控制模块；模糊控制模块，根据已获取的车体航向信息和电流控制量，制定模糊控制规则后根据模糊控制规则控制行走装置，以使得行走装置实现避障。
141.在本实施例中，电流控制量模块根据运动控制量信息和航向角信息，转换为所需的电流控制量。建立航向角度与电流控制量之间的关系。具体执行部分首先采用了基于航向角度的闭环控制，设定目标角度信息为当前工程设备机体航向角度信息，与规划计算出的偏转角度信息之和。其次，为提高底盘执行机构的控制性能，使用了模糊控制思路，将该航向角度信息与电流的对应关系建立了详细的模糊控制规则以及详细的模糊控制表，具体的规则为下发的偏转角度变化越大则相关的电磁阀阀流量越大，通过角度与电流建立的比例关系来控制电磁阀的阀流量，从而使相关的变化量变成一个平滑变化的过程。当工程设备沿着直线行驶时，避障措施模块输出的角度为0，因此左右履带的电流值保持一致，工程设备因此沿着直线行驶。当障碍检测装置检测到障碍物以后，避障措施模块根据障碍物的位置，开始计算并下发转弯角度值给避障实施模块计算，避障实施模块使用基于模糊控制的航向闭环控制系统，根据下发角度与电流量建立的关系，计算出左右履带所需的实际的电流量，之后将该电流量发送给底盘执行机构执行，通过控制电磁阀阀流量，使得一边履带的电流控制值减少，另一边保持不变，从而实现自主转向的功能。
142.如图2所示，优选地，还包括：作业装置7；
143.作业装置7设置在远离通信定位航向装置3的车体1的另一端；
144.作业装置7，用于在车体1移动至预设作业地点后，执行作业。
145.实际运用过程中，还设置有作业装置；该作业装置设置在车体上，且位于通信定位航向装置的另一端，可以与主激光雷达设置在车体同一侧。工作过程中，当车体在行走装置带动下完成避障，移动至预设作业地点后，作业装置执行相关作业。
146.如图6所示，一种工程设备避障方法，包括如下步骤:
147.s1.根据作业区域信息，获取作业行驶路径；
148.s2.获取车体定位信息和车体航向信息；
149.s3.在移动过程中，在作业行驶路径上获取障碍信息；
150.s4.根据车体定位信息、车体航向信息、作业行驶路径和障碍信息，制定避障措施；
151.s5.依据避障措施控制工程设备实现避障。
152.步骤s1中，通过通信定位航向装置，设置作业行驶路径；
153.步骤s2中，通过移动基站与通信定位航向装置的配合，，获取车体定位信息和车体航向信息；
154.步骤s3中，在行走装置移动过程中，通过障碍检测装置获取作业行驶路径上的障碍信息；
155.步骤s4中，通过避障控制装置根据车体定位信息、车体航向信息、作业行驶路径和障碍信息等，制定对应的避障措施；
156.步骤s5中，通过避障控制装置根据避障措施，控制行走装置，以使得工程设备实现自主避障。
157.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连
接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
158.另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理器中，也可以是各模块分别单独作为一个器件，也可以两个或两个以上模块集成在一个器件中；本发明各实施例中的各功能模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
159.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令及相关的硬件来完成，前述的程序指令可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序指令在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
160.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
161.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
162.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
163.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
164.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
165.以上对本发明所提供的一种工程设备避障系统及方法进行了详细介绍。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种工程设备避障系统，其特征在于，包括：车体、行走装置、通信定位航向装置、障碍检测装置、避障控制装置和移动基站；所述车体底部设有行走装置；所述车体顶部一端设有所述通信定位航向装置；所述障碍检测装置设置在所述车体上；所述避障控制装置设置在所述车体内部；所述通信定位航向装置与所述移动基站远程连接；所述避障控制装置分别与所述行走装置、所述通信定位航向装置和所述障碍检测装置连接；所述移动基站，用于获取作业区域的车体定位信息；所述通信定位航向装置，用于接收所述作业区域的车体定位信息，并根据所述作业区域车体定位信息获取车体定位信息和车体航向信息；所述通信定位航向装置，还用于根据所述作业区域的车体定位信息、所述车体定位信息设定作业行驶路径，并确定车辆的初始位置及预设作业终点位置；所述行走装置，用于在所述避障控制装置的控制下，使所述车体从所述初始位置移动至预设作业终点位置；所述障碍检测装置，用于在所述车体移动过程中，检测所述作业行驶路径上的障碍，以获取障碍信息；所述避障控制装置，用于根据所述车体定位信息、所述车体航向信息、所述作业行驶路径和所述障碍信息，制定避障措施；所述避障控制装置，还用于根据所述避障措施，控制所述行走装置使所述车体实现避障。2.如权利要求1所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述行走装置包括：底盘、履带和驱动装置；所述底盘上表面与所述车体底部连接；所述履带与所述底盘下表面连接；所述驱动装置设置在所述底盘内部。3.如权利要求1所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述障碍检测装置包括主激光雷达、补盲激光雷达和超声波雷达；在所述行走装置上方，环绕所述车体间隔设置有所述超声波雷达；在所述超声波雷达上方，且位于所述通信定位航向装置的下方，环绕所述车体间隔设置有所述补盲激光雷达；在所述通信定位航向装置的上方，设置有所述主激光雷达。4.如权利要求1所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述避障控制装置包括：预处理模块、避障措施模块和避障实施模块；所述避障措施模块分别与所述预处理模块和所述避障实施模块连接；所述预处理模块与所述障碍检测装置连接；所述避障实施模块与所述行走装置连接；所述预处理模块，用于根据所述作业行驶路径和所述障碍信息，以获取中间信息，并将
所述中间信息发送至所述避障措施模块；所述避障措施模块，用于过滤处理所述中间信息，并根据过滤处理后的中间信息依次判断是否满足预设条件，若均满足，则将判断结果发送至所述避障实施模块；所述避障实施模块，用于转化处理所述判断结果，并根据转化处理后的判断结果控制所述行走装置，以使得所述行走装置依照所述转化处理后的判断结果移动，实现避障。5.如权利要求4所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述避障措施模块包括：第一处理模块；所述第一处理模块，用于将所述中间信息依次进行下采样、过滤、二次过滤、聚类处理、追踪、降维处理、标注，以获取可行驶区域；所述第一处理模块，还用于根据所述障碍检测装置所检测的障碍信息，第一判断所述车体预设范围内是否存在障碍物，若是，则将第一判断结果发送至所述避障实施模块；所述避障实施模块，还用于根据所述第一判断结果，控制所述行走装置停止移动。6.如权利要求5所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述避障措施模块还包括：第二处理模块和第三处理模块；所述第二处理模块分别与所述第一处理模块和所述第三处理模块连接；所述第二处理模块，用于根据所述车体定位信息、所述作业行驶路径和所述可行驶区域，获取障碍物在所述可行驶区域内的占比，并为障碍物的占比赋予权重；所述第二处理模块，还用于第二判断障碍物的占比权重是否小于预设权重阈值，若是，则根据第二判断结果在所述可行驶区域内选取对应的路径信息发送至所述第三处理模块；所述第三处理模块，用于根据所述路径信息，获取运动控制量；所述第三处理模块，还用于第三判断所述运动控制量是否在预设控制量阈值的范围之内，若是，则将第三判断结果发送至所述避障实施模块。7.如权利要求6所述的工程设备避障系统，其特征在于，所述避障实施模块包括：电流控制量模块和模糊控制模块；所述电流控制量模块与所述第三处理模块连接；所述模糊控制模块与所述电流控制量模块连接；所述模糊控制模块与所述行走装置连接；所述电流控制量模块，用于根据所述第三判断结果，获取对应的电流控制量；所述模糊控制模块，用于根据所述车体航向信息和所述电流控制量，制定模糊控制规则，并根据所述模糊控制规则控制所述行走装置，以使得所述行走装置实现避障。8.如权利要求1所述的工程设备避障系统，其特征在于，还包括：作业装置；所述作业装置设置在远离所述通信定位航向装置的所述车体的另一端；所述作业装置，用于在所述车体移动至所述预设作业地点后，执行作业。9.一种工程设备避障方法，其特征在于，包括如下步骤:根据作业区域信息，获取作业行驶路径；获取车体定位信息和车体航向信息；在移动过程中，在所述作业行驶路径上获取障碍信息；根据所述车体定位信息、所述车体航向信息、所述作业行驶路径和所述障碍信息，制定避障措施；
依据所述避障措施控制工程设备实现避障。

技术总结
本发明所提供的工程设备避障系统及方法，系统设置有车体、行走装置、通信定位航向装置、障碍检测装置、避障控制装置和移动基站；通过移动基站提供的定位坐标数据，通信定位航向装置可获取车体定位信息和车体航向信息；同时在通信定位航向装置内部，也可设置作业行驶路径；在车体移动过程中，通过障碍检测装置获取障碍信息；通过避障控制装置制定避障措施，并结合上述所有信息控制行走装置实现避障。该系统可以使工程设备保持持续作业的能力，也可以使工程设备实现远程无人化作业，不但提高了作业的效率，同时还减少了工作人员在恶劣场景下的安全隐患。该方法具有相同的有益效果。该方法具有相同的有益效果。该方法具有相同的有益效果。


技术研发人员：何清华 张语桐 罗程耀
受保护的技术使用者：山河智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/1