技术领域
[0001] 本发明涉及轨道机车无人驾驶技术领域，具体涉及一种无人驾驶轨道机车自动充电方法及系统。
相关背景技术
[0002] 当前，随着人们环保观念的加强，各种以电能作为动力的电动轨道机车相继问世，这些电动轨道机车相对以汽油、柴油等燃油为动力的机动车而言，由于其在使用过程中不会产生尾气污染等问题，因而具有重大的环保意义。
[0003] 但是，当前的电动轨道机车技术还不成熟，现有的无人驾驶电动轨道机车在电量不足的情况下，对移动轨迹的控制精度不高，偏离引导轨迹的情况时有发生。
[0004] 因此，现有技术有待于进一步发展。
具体实施方式
[0020] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
[0021] 根据本发明实施例，提供了一种无人驾驶轨道机车自动充电方法，请参阅图1至图4，包括：S100获取轨道机车的实时位置以及充电机器人的实时位置；S200根据充电机器人的实时位置，判断充电机器人是否在预设区域内；S300若充电机器人在预设区域内，则基于轨道机车的实时位置及预设轨道规划轨道机车的充电路径，若充电机器人不在预设区域内，则控制充电机器人移动到预设区域内；S400轨道机车按照充电路径行驶至充电路径的终点，判断轨道机车是否到达充电区域；S500若是，则充电机器人对轨道机车自动充电，若否，则重新获得轨道机车的实时位置，基于轨道机车的实时位置重新规划充电路径，直至轨道机车达到充电区域。
[0022] 采用上述设置，利用北斗定位系统和计米轮对机车和充电机器人进行准确定位，机车接收充电指令后，先判断充电机器人是否在预设区域内，若不在，则先向充电机器人发出召回指令，使充电机器人回到预设区域，然后再根据机车和充电区域的相对位置规划机车的充电路径，避免了充电机器人不在原位，召回过程中可能会与机车的充电路径干涉，造成事故，机车停止运行后，先判断机车是否到达充电区域，若未到达则根据机车的位置和充电位置，再次对机车的路径进行规划，直至机车到达合适的充电位置，充电机器人开始对机车进行充电。
[0023] 具体地，预设区域指充电机器人的原位，充电机器人不需要对机车进行充电时，位于原位等待指令。
[0024] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图1，获取轨道机车的实时位置的方法包括：获取轨道机车的初始位置；通过北斗定位系统获得轨道机车的第一实时位置；通过计米轮编码器获得轨道机车的第二实时位置；将第一实时位置和第二实时位置进行对比，若第一实时位置和第二实时位置的偏差在预设范围内，则将第一实时位置作为轨道机车的实时位置；若第一实时位置和第二实时位置的偏差不在预设范围内，则重新获取轨道机车的第一实时位置。
[0025] 在具体实践中，北斗定位系统的信号受环境影响，可能会导致部分区域信号弱，从而使定位不准确，因此采用计米轮编码器对北斗定位系统的定位结果进行补充完善，使得到的机车的实时位置更精准。
[0026] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图1，基于轨道机车的实时位置及预设轨道规划轨道机车的充电路径的方法包括：基于预设轨道、充电区域位置以及轨道机车实时位置，获取充电区域与轨道机车实时位置之间的轨道路径；按照轨道路径的长度，对轨道路径进行升序排序，得到充电路径模型Li，其中，i=1,2，…，n；通过传感器依次判断Li是否存在障碍物，若Li不存在障碍物，则输出Li为充电路径。
[0027] 在具体实践中，机车所在位置可能存在多条路径可以通往充电区域，将多条路径按照路径行驶长度从低到高排序，机车上设置有障碍物识别装置，即传感器，传感器从行驶长度最短的路径开始识别，以测量该路径上是否存在障碍物，如果不存在，则输出该路径作为充电路径，如果存在，则识别下一条行驶长度第二短的路径，依此类推，直到输出充电路径。
[0028] 需要说明的是，若所有路径上均存在障碍物，则向中控室发出警告，人工挪除障碍。
[0029] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图1，控制充电机器人移动到预设区域内的方法包括：基于北斗定位系统获得充电机器人的实时位置；根据充电机器人与预设区域的相对位置，获得充电机器人到预设区域的召回路径；充电机器人根据召回路径行驶至预设区域内。
[0030] 具体地，充电机器人没有固定的行驶轨道，可以基于现场的环境为充电机器人规划行驶路径，根据充电机器人和预设区域的相对位置，选取二者之间的最短距离，然后充电机器人实时识别最短距离的路径上是否存在障碍物，若存在，则绕开障碍物，使充电机器人快速返回到充电区域内。
[0031] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图3，判断轨道机车是否到达充电区域的方法包括：轨道机车对充电区域内预设的充电标识进行识别，其中，充电标识为多个，多个充电标识均具有内容编码，多个充电标识的内容编码均不同；若识别到的充电标识符合预设内容编码，则轨道机车到达充电区域，若识别到的充电标识不符合预设内容编码，则轨道机车未到达充电区域。
[0032] 具体地，充电标识的内容可以是数字编码、文字编码、形状编码等不同形式的编码。
[0033] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图3，无人驾驶轨道机车自动充电方法还包括：轨道机车按照充电路径行驶时，实时识别充电区域内预设的充电标识的数量；当识别到的充电标识的数量大于等于预设值时，轨道机车立即进行制动。
[0034] 在具体实践中，机车行驶过程中，持续对充电标识进行识别，当检测到充电标识后，机车开始识别充电标识的数量，充电标识的数量达到预设值后，机车开始制动。
[0035] 优选地，预设值为三个。
[0036] 优选地，机车通过视觉相机识别充电标识。
[0037] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图3，重新获得轨道机车的实时位置的方法包括：轨道机车停车后，对充电标识进行识别，若识别到的充电标识的数量小于预设值，则根据识别到的充电区域内预设的充电标识的数量和内容编码，得到轨道机车与充电机器人的相对方向和相对距离；若识别到的充电标识的数量大于等于预设值，则判断识别到的充电标识是否符合预设内容编码，若符合，则开始充电，若不符合，则根据识别到的充电区域内预设的充电标识的数量和内容编码，得到轨道机车与充电机器人的相对方向和相对距离。
[0038] 具体地，由于机车的重量较大导致机车制动后存在惯性，机车识别到充电标识后立即制动也可能会继续向前滑行至超过充电范围，因此需要采集机车完全停止后能识别到的充电标识的数量，若机车完全停止后，可以识别到的充电标识的数量符合预设值，那么开始识别充电标识的内容，若充电标识的内容也符合预设内容，那么机车位于正确的充电区域内，若充电标识的内容或数量任一不符合预设，那么则需要根据充电标识的内容判断机车与充电区域的相对位置，随后调整机车的位置，使其进入正确的充电范围内。
[0039] 在本实施例的无人驾驶轨道机车自动充电方法中，参见图1，充电机器人对轨道机车进行充电的方法包括：轨道机车到达充电区域后，根据轨道机车和充电机器人的实时位置，规划充电机器人的工作路径；充电机器人沿工作路径行驶至轨道机车充电座附近；充电机器人识别轨道机车充电座的位置，将充电枪插到轨道机车的充电座上。具体地，轨道机车到达充电区域后，充电机器人通过视觉相机识别机车的充电座的位置，并根据机车充电座与充电机器人的充电枪的相对位置，规划充电机器人的机械臂的移动轨迹，使充电机器人的机械臂带动充电枪准确的插入充电座中，以使机车开始充电。
[0040] 本实施例提供了一种轨道机车自动充电系统，参见图2，包括：定位模块，定位模块用于获取轨道机车的实时位置以及充电机器人的实时位置；规划模块，规划模块用于根据充电机器人的实时位置，判断充电机器人是否在预设区域内；若充电机器人在预设区域内，则基于轨道机车的实时位置及预设地面环境模型规划轨道机车的充电路径，若充电机器人不在预设区域内，则控制充电机器人移动到预设区域内；充电模块，充电模块用于判断轨道机车是否到达充电区域；若是，则充电机器人对轨道机车自动充电；若否，则重新获得轨道机车的实时位置，基于轨道机车的实时位置重新规划充电路径，直至轨道机车达到充电区域。
[0041] 采用上述设置，利用定位模块对机车和充电机器人进行准确定位，规划模块接收充电指令后，判断充电机器人是否在预设区域内，若不在，则先向充电机器人发出召回指令，使充电机器人回到预设区域，然后再根据机车和充电区域的相对位置规划机车的充电路径，避免了充电机器人不在原位，召回过程中可能会与机车的充电路径干涉，造成事故，机车停止运行后，充电模块判断机车是否到达充电区域，若未到达则根据机车的位置和充电位置，再次对机车的路径进行规划，直至机车到达合适的充电位置，充电机器人开始对机车进行充电。
[0042] 本实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时实现上述无人驾驶轨道机车自动充电方法的各个步骤。
[0043] 实施例2：参见图4，远程中控室通过无线AP或者5G传输向机车上控制器比如PLC、VCU等发出充电指令。
[0044] 机车接收到指令后，利用北斗定位和计米轮融合计算出机车当前位置，其中，计米轮实时跟随机车在轨道上旋转，计米轮上安装有绝对值编码器，实时记录当前位置。
[0045] 根据机车当前位置和充电机器人的位置，计算出机车需要行进的方向和距离。机车计算出到充电机器人的距离后判断充电机器人是否在原位，如果充电机器人不在原位，机车向充电机器人发出回原位指令，等待充电机器人回原位后，机车启动并自动选择行车的速度和加减速的距离，具体地，充电机器人不在原位可能会与机车干涉，造成事故。
[0046] 机车到达充电机器人附近的位置并制动后，启动机车的视觉相机，拍摄充电机器人活动范围内的数字标识或者图形标识，参见图3，根据这些标识，视觉相机能判断出机车是否准确停在充电机器人的活动范围内，如果视觉相机视野内出现三个数字标识说明机车停在充电机器人的活动范围内，如果视觉相机视野内出现两个及以下数字标识，说明机车没有进入充电机器人的活动范围，并且可以根据出现的数字内容和个数判断机车与充电机器人的相对方向和相对距离。例如，如果拍摄到的充电标识内容为5/6，则说明机车行驶超过了充电范围，需要使机车后退，如果拍摄到的充电标识内容为1/2，则说明机车行驶未到达充电范围，需要使机车继续前进。
[0047] 机车再根据与充电机器人的相对方向和相对距离重新启动机车二次定位，直到机车停在充电机器人的活动范围内。机车停在充电机器人的活动范围内后向充电机器人发出充电指令，充电机器人启动视觉相机，判断机车充电座的位置，然后启动充电机器人机械臂将充电枪插到机车充电座上，并启动充电。充满电后，充电机器人会自动回到原位，如果充电中途有作业任务，中控室可以直接发指令断开充电。
[0048] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0049] 可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
[0050] 上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0051] 在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0052] 以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
