基于固定场景下的平地机自主作业关键技术开发与应用研究

需求的背景和应用场景

在露天矿山开采过程中，平地机作为关键设备之一，承担着地面平整、道路维护等重要任务。然而，传统平地机作业高度依赖人工操作，不仅劳动强度大，而且受人为因素影响，作业效率和精度难以保证。特别是在复杂多变的矿山地形环境中，平地机作业面临着诸多挑战，如地形识别不准确、路径规划不合理、操作安全性不足等。为了解决这些问题，提升平地机作业的智能化和自动化水平，本研究提出了基于固定场景下的平地机自主作业关键技术开发与应用研究。该技术旨在通过集成自动化技术、智能化技术，实现平地机在露天矿山平地场景下的自主作业，提高作业效率、精度和安全性，降低人力成本，为露天矿山开采提供强有力的技术支撑。

要解决的关键技术问题

1. 平地机固定路径下自主平地功能研究：通过开发先进的自主控制算法，使平地机能够在预设的固定路径上实现自主平地作业，减少人工干预，提高作业一致性和效率。
2. 多传感器融合、高精度定位技术研究：集成激光雷达、GPS、惯性导航等多种传感器，实现实时、高精度的矿山地形感知和定位，为自主作业提供可靠的环境信息支持。同时，研究多传感器数据融合算法，提高环境感知的准确性和鲁棒性。
3. 三维地图构建与智能路径规划算法开发：基于感知到的矿山地形数据，实时构建三维地图，并开发智能路径规划算法，使平地机能够根据地形变化自主调整作业路径，避免碰撞和陷车等风险，实现高效、安全的自主导航。
4. 3D数字化自动找平系统研究：结合3D数字化技术和自动找平算法，优化铲刀姿态与下压力调节，提高平整精度和复杂工况适应性，确保作业质量。
5. 远程操控技术研究：开发远程操控系统，配备视频拼接、AR辅助线等功能，使操作人员能够在远离作业现场的情况下，对平地机进行实时监控和操控，提高操作安全性和灵活性。

效果要求

本技术需求旨在通过研发基于固定场景下的平地机自主作业关键技术，实现以下效果：

• 提高作业效率：通过自主作业和智能路径规划，减少人工干预和等待时间，显著提高平地机作业效率。
• 提升作业精度：利用3D数字化自动找平系统，实现高精度平整作业，提升作业质量。
• 增强安全性：通过远程操控技术和多传感器融合定位，提高操作安全性和作业过程的可控性。
• 降低成本：减少人工依赖，降低人力成本，同时提高设备利用率和作业效率，降低整体运营成本。
• 创新性：本研究将自动化技术、智能化技术深度融合于平地机作业中，形成具有自主知识产权的核心技术，推动露天矿山开采行业的智能化、自动化进程。