Toward autonomous mining: design and development of an unmanned electric shovel via point cloud-based optimal trajectory planning

铲子 发掘 弹道 点云 计算机科学 能源消耗 钥匙(锁) 点(几何) 云计算 实时计算 工程类 数据挖掘 人工智能 机械工程 计算机安全 岩土工程 物理 几何学 电气工程 数学 天文 操作系统
作者
Tianci Zhang,Tao Fu,Yunhao Cui,Xueguan Song
出处
期刊:Frontiers of Mechanical Engineering [Springer Nature]
卷期号:17 (3) 被引量:7
标识
DOI:10.1007/s11465-022-0686-2
摘要

With the proposal of intelligent mines, unmanned mining has become a research hotspot in recent years. In the field of autonomous excavation, environmental perception and excavation trajectory planning are two key issues because they have considerable influences on operation performance. In this study, an unmanned electric shovel (UES) is developed, and key robotization processes consisting of environment modeling and optimal excavation trajectory planning are presented. Initially, the point cloud of the material surface is collected and reconstructed by polynomial response surface (PRS) method. Then, by establishing the dynamical model of the UES, a point to point (PTP) excavation trajectory planning method is developed to improve both the mining efficiency and fill factor and to reduce the energy consumption. Based on optimal trajectory command, the UES performs autonomous excavation. The experimental results show that the proposed surface reconstruction method can accurately represent the material surface. On the basis of reconstructed surface, the PTP trajectory planning method rapidly obtains a reasonable mining trajectory with high fill factor and mining efficiency. Compared with the common excavation trajectory planning approaches, the proposed method tends to be more capable in terms of mining time and energy consumption, ensuring high-performance excavation of the UES in practical mining environment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
coollittlemouse完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
songxin完成签到,获得积分10
2秒前
大魔王完成签到,获得积分10
2秒前
情怀应助冷酷的寒天采纳,获得30
2秒前
戴景轩发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
毋意发布了新的文献求助10
3秒前
Peter发布了新的文献求助10
4秒前
XUXU发布了新的文献求助10
4秒前
明月清风完成签到,获得积分10
4秒前
11发布了新的文献求助10
5秒前
mutong发布了新的文献求助10
7秒前
PSA发布了新的文献求助30
7秒前
7秒前
qiqibaby发布了新的文献求助10
8秒前
2389937250完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
情怀应助Ha7采纳,获得10
9秒前
解语花发布了新的文献求助10
11秒前
cheng发布了新的文献求助10
11秒前
思源应助贝博拉采纳,获得10
12秒前
嘿嘿发布了新的文献求助10
12秒前
勤学勤积累完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
Ava应助解语花采纳,获得30
15秒前
15秒前
羽博韵潇发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
思源应助XUXU采纳,获得10
17秒前
hui完成签到,获得积分10
17秒前
lqhccww发布了新的文献求助10
18秒前
Infinit完成签到,获得积分10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
medai发布了新的文献求助10
19秒前
乱七八糟数学好完成签到,获得积分10
20秒前
sube完成签到 ,获得积分10
20秒前
Kevin发布了新的文献求助10
20秒前
浮游应助Jimmy Ko采纳,获得10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
COATING AND DRYINGDEEECTSTroubleshooting Operating Problems 600
涂布技术与设备手册 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5569810
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4655144
关于积分的说明 14710842
捐赠科研通 4596139
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2522284
邀请新用户注册赠送积分活动 1493421
关于科研通互助平台的介绍 1464032