1.本技术涉及矿区无人驾驶领域，尤其涉及一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置及系统。
背景技术：2.随着无人驾驶技术的发展，无人驾驶运输车辆在矿区作业中得到了快速的普及以及应用，无人运输车辆和装载设备之间的协同装载作业以及无人运输车辆和卸载设备之间的协同卸载作业是矿区生产作业流程中的重要环节。
3.现有技术中，操作人员通过操作装载设备中安装在驾驶舱前的工控机的触控屏实现无人驾驶运输车辆和装载设备之间的协同作业，或者通过操作卸载设备中安装在驾驶舱前的工控机的触控屏实现无人驾驶运输车辆和卸载设备之间的协同作业，在操控的过程中，结合作业面实时环境或者卸载挡墙的实时环境，通过操作触控屏上的ui界面，实现对无人驾驶运输车的装载引导或者卸载引导。
4.无论是装载区还是卸载区，随着作业任务的开展，装载区的作业面以及卸载区的挡墙边界不断变化，因此无论是在装载作业中还是在卸载作业中，均需要操作人员长期集中注意力，避免突发情况的发生。尤其遇到复杂情况时，需要操作人员长期抬臂操作或者增加操作工控机触控屏ui界面的频率，增加了操作人员的工作强度。
技术实现要素：5.鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置及系统。
6.根据本实用新型的一个方面，提供一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，该控制装置包括接收单元、发送单元和中心控制器，所述接收单元和发送单元与所述中心控制器连接，所述控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置；
7.所述接收单元，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述中心控制器；
8.所述中心控制器，用于接收所述接收单元发送的控制指令，并将所述控制指令发送至所述发送单元；
9.所述发送单元，用于接收所述中心控制器发送的控制指令，并将所述控制指令发送至工控机上。
10.可选的，所述控制装置还包括指示灯单元，所述指示灯单元与所述中心控制器连接；
11.所述中心控制器，还用于发送闪烁指令至所述指示灯单元；
12.所述指示灯单元，用于接收所述闪烁指令并进行闪烁。
13.可选的，所述控制装置包括硬件电路板和壳体，所述硬件电路板设置在所述壳体中；
14.所述接收单元、所述发送单元、所述指示灯单元和所述中心控制器设置在所述硬
件电路板上；
15.所述壳体对应所述接收单元、所述发送单元、所述指示灯单元设置有开口。
16.可选的，所述控制装置包括硬件电路板和显示屏，所述硬件电路板设置在所述显示屏中，所述硬件电路板与所述显示屏连接；
17.所述中心控制器和所述发送单元设置在所述硬件电路板上；
18.所述接收单元和所述指示灯单元设置在所述显示屏上；
19.所述显示屏对应所述接收单元设置有输入框，对应所述指示灯单元设置有显示框，对应所述发送单元设置有开口。
20.可选的，所述发送单元包括无线通信模块或者有线通信模块。
21.可选的，所述接收单元包括位置调整模块、航向调整模块和功能模块中的一种或者多种。
22.可选的，所述功能模块包括装载点修改模块、卸载点修改模块、路径规划模块、入场模块和出场模块中的一种或者多种。
23.可选的，所述控制装置还包括卡扣结构，所述控制装置通过所述卡扣结构设置在所述驾驶座椅上。
24.根据本实用新型的另一个方面，还提供一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制系统，该控制系统包括工控机和如上任意一项所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置；
25.所述控制装置，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述工控机；
26.所述工控机，用于接收所述控制装置发送的控制指令进入相应的模式并显示，同时发送相应的控制指令至无人驾驶矿卡。
27.可选的，所述控制系统设置在挖机、电铲或者推土机上。
28.本技术相对与现有技术的优点如下：
29.本实用新型的技术方案设计了一种无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，该控制装置通过接收单元接收操作员输入的控制指令传送至中心控制器，中心控制器将该控制指令通过发送单元发送至工控机，并将该控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置，该预设位置便于操作人员对该控制装置进行操作，使得无人驾驶矿卡协同作业设备的操作员无需通过工控机的触摸屏即可对工控机进行操作从而实现对无人驾驶矿卡的引导，减少了操作人员对工控机触摸屏ui界面的操作频率，降低了操作人员的工作强度，便于操作人员集中注意力提升工作效率，有助于提升矿区作业的安全性。
附图说明
30.图1是本实用新型中的一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置的结构示意图二
31.图2是本实用新型中的一种中心控制器的电路图；
32.图3是本实用新型中的一种复位供电电路图；
33.图4是本实用新型中的一种下载电路图；
34.图5是本实用新型中的一种晶振电路图；
35.图6是本实用新型中的一种按键电路图；
36.图7是本实用新型中的一种usb接口电路图；
37.图8是本实用新型中一种指示灯单元电路图；
38.图9是本实用新型中一个用于无人驾驶矿卡协同作业的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
40.图1是本技术中用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置的结构示意图，如图1所示，用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置100(以下简称控制装置100)，包括：接收单元101、发送单元103和中心控制器102，接收单元101和发送单元103分别与所述中心控制器102连接，控制装置100设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置，在这里，预设位置包括驾驶座椅上的扶手或者驾驶座椅上设置的支撑架，该支撑架可以弹出也可以收缩；接收单元101，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述中心控制器102；所述中心控制器102用于接收所述接收单元101发送的控制指令，并由所述中心控制器102发送控制指令至所述发送单元103；所述发送单元103，用于接收所述中心控制器102发送的控制指令，并将所述控制指令发送至工控机上，工控机收到该控制指令后进行相应操作并在显示屏上进行显示。
41.可见，本实用新型的技术方案设计了一种无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，该控制装置通过接收单元接收操作员输入的控制指令传送至中心控制器，中心控制器将该控制指令通过发送单元发送至工控机，并将该控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置，该预设位置便于操作人员对该控制装置进行操作，使得无人驾驶矿卡协同作业设备的操作员无需通过工控机的触摸屏即可对工控机进行操作从而实现对无人驾驶矿卡的引导，减少了操作人员对工控机触摸屏ui界面的操作频率，降低了操作人员的工作强度，便于操作人员集中注意力提升工作效率，有助于提升矿区作业的安全性。
42.在本实用新型的一些实施例中，仍如图所示，控制装置100还包括指示灯单元104，所述指示灯单元104与所述中心控制器102连接；所述中心控制器102在接收到接收单元101发送的控制指令后，发送闪烁指令至所述指示灯单元104；所述指示灯单元104，用于接收所述闪烁指令并进行闪烁。本实用新型的技术方案通过设置指示灯单元便于实时向操作员反馈控制装置的工作状态，提升用户体验。
43.在本实用新型的一些实施例中，控制装置100包括以下两种结构：
44.第一，控制装置100是一种带有按键的操控面板，这种情况下，控制装置100包括硬件电路板和壳体，硬件电路板设置在壳体中，接收单元101、发送单元103、指示灯单元104和中心控制器102设置在该硬件电路板上；壳体对应接收单元101、发送单元103、指示灯单元104设置有开口。在这里，接收单元101和发送单元103是按键，指示灯单元104是led灯。
45.第二，控制装置100是一种带有操控界面的电子屏，这种情况下，控制装置100包括硬件电路板和显示屏，硬件电路板设置在显示屏中，硬件电路板与显示屏连接；中心控制器102和发送单元103设置在硬件电路板上；接收单元101和指示灯单元104设置在显示屏上；显示屏对应接收单元101设置有输入框，对应指示灯单元104设置有显示框，对应发送单元
103设置有开口。在这里，接收单元101是可以接收外部输入指令的输入框，指示灯单元104是可以显示控制装置100工作状态的显示框。
46.在本实用新型的一些实施例中，发送单元103包括无线通信模块或者有线通信模块，其中无线通信模块采用包括3g/4g/5g、蓝牙、wifi、zigbee和nb-iot等无线通信方式，本技术对无线通信模块采用的无线通信方式不作进一步限定；有线通信模块采用包括usb通信协议和can总线协议等有线通信方式，本技术对有线通信模块采用的有线通信方式不作进一步限定。
47.需要说明的是，当发送单元103采用有线通信模块时，带有按键的操控面板的壳体上以及带有操控界面的电子屏的显示屏上对应发送单元103设置的开口为矩形；当发送单元103采用无线通信模块时，带有按键的操控面板的壳体上以及带有操控界面的电子屏的显示屏上对应发送单元103设置的开口为圆形。
48.在本实用新型的一些实施例中，接收单元101主要包括：位置调整模块、航向调整模块和功能调整模块中的一种或者多种。在实际应用中，可以根据实际需要设置位置调整模块、航向调整模块和功能调整模块的种类和数量，本技术对位置调整模块、航向调整模块和功能调整模块的种类和数量不作进一步限定。
49.具体地，所述航向调整模块主要包括：左转模块和右转模块；所述位置调整模块主要包括：向上模块、向下模块、向左模块、向右模块和常态模块；所述功能调整模块主要包括：装载点修改模块、卸载点修改模块、路径规划模块、入场模块、出场模块中的一种或者多种。需要说明的是，无人驾驶矿卡协同作业设备包括：挖机、电铲或者推土机等。当无人驾驶矿卡协同作业设备是挖机或者电铲时，功能调整模块包括：装载点修改模块、路径规划模块、入场模块和出场模块；当无人驾驶矿卡协同作业设备是推土机时，功能调整模块包括：卸载点修改模块、路径规划模块、入场模块和出场模块。另外，当控制装置100为带有按键的操控面板时，位置调整模块为五合一按键，航向调整模块和功能调整模块为单触发式按键。
50.在本实用新型的一些实施例中，控制装置100包括卡扣结构，控制装置100通过卡扣结构设置在驾驶座椅上的预设位置，防止控制装置100脱落。
51.在本实用新型的一些实施例中，以stm32作为中心控制器为例，对一种带有按键的操控面板的电路图进行解释说明。图2是本实用新型中的一种中心控制器的电路图，图3是本实用新型中的一种复位供电电路图，图4是本实用新型中的一种下载电路图，图5是本实用新型中的一种晶振电路图，图2-图5构成stm32最小系统电路，stm32与复位供电电路、下载电路和晶振电路之间的连接关系参见图中的引脚标注。
52.图6是本实用新型中的一种按键电路图，如图6所示，6个单触发式开关电路分别对应向左右调整的两个航向调整按键电路、卸载点修改按键电路(或者装载点修改按键电路)、路径规划按键电路、入场按键电路和出场按键电路，五合一按键电路对应位置调整按键电路。按键电路与中心控制器stm32之间的连接关系参见图中的引脚标注。
53.图7是本实用新型中的一种usb接口电路图，如图7所示，本实施例中采用的是typ-c usb接口，由于typ-c没有正反方向区别，可以随意插拔，因此本实施例中优选采用typ-c。在实际应用中，可以根据实际需求选择usb接口的类型，本技术对usb接口的类型不作进一步限定。usb接口电路与中心控制器stm32之间的连接关系参见图中的引脚标注。
54.图8是本实用新型中一种指示灯单元电路图，如图8所示，指示灯单元104包括两个
指示灯，分别为ledr(红灯)和ledg(绿灯)。本技术对指示灯的数量不作进一步限定，指示灯单元104的电路与中心控制器stm32之间的连接关系参见图中的引脚标注。
55.图9是本实用新型中一个用于无人驾驶矿卡协同作业的控制系统的结构示意图，如图9所示，用于无人驾驶矿卡协同作业的控制系统200包括工控机201和上述任意一项实施例中的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置100；
56.所述控制装置100，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述工控机201；
57.所述工控机201，用于接收所述控制装置100发送的控制指令进入相应的模式并显示，同时发送相应的控制指令至无人驾驶矿卡。
58.优选的，所述控制系统200设置在挖机、电铲或者推土机上。
59.假设将本技术中控制装置100设置在挖机或者电铲上，其使用流程如下：
60.步骤1：无人驾驶矿卡协同作业的操作人员控制挖机或者电铲的铲斗放置于预期装载位置，并在工控机的显示屏上观察挖机或者电铲的位置和朝向，确保实际的挖机或者电铲的位置和朝向与显示屏幕上显示的保持一致，完成挖机或者电铲的工作状态显示；
61.步骤2：完成挖机或者电铲的工作状态显示正常后，点击装载点修改按钮，控制装置100将装载点修改指令发送至工控机，工控机进入装载点修改模式，并在显示屏上显示初始预设装载点；
62.步骤3：点击位置调整模块和航向调整模块，控制装置100将位置调整指令和航向调整指令发送至工控机，工控机根据位置调整指令和航向调整指令对初始预设装载点进行调整，并最终生成可安全驶入驶出的预设装载点；
63.步骤4：点击路径规划按键，控制装置100将路径规划指令发送至工控机，工控机根据从服务器端获取的入场点、出场点、周边地图信息以及控制装置100调整后的装载点规划生成无人驾驶矿卡可用的装载作业区入场路径和出场路径，并将出入场路径发送至无人驾驶矿卡；
64.步骤5：当无人驾驶矿卡行驶至入场点，点击入场按键，控制装置100将入场指令发送至工控机，工控机将入场指令发送至无人驾驶矿卡，引导无人驾驶矿卡按照作业区入场路径行驶至装载点，无人驾驶矿卡停靠完成后，挖机或者电铲对无人驾驶矿卡进行装载作业；
65.步骤6：操作人员判定装载完成后，点击出场按键，控制装置100将出场指令发送至工控机，工控机将出场指令发送至无人驾驶矿卡，引导无人驾驶矿卡按照装载作业区的出场路径行驶至出场点。
66.需要说明的是，如果将控制装置100设置在推土机上，其使用流程如下：
67.步骤1：推土机的工控机上显示初始卸载点，推土机上的操作员根据挡墙边界的实际情况，点击卸载点修改按钮，控制装置100将卸载点修改指令发送至工控机，工控机进入卸载点修改模式；
68.步骤2：点击位置调整模块和航向调整模块，控制装置100将位置调整指令和航向调整指令发送至工控机，工控机根据位置调整指令和航向调整指令对初始预设卸载点进行调整，并最终生成可安全卸载的预设卸载点；
69.步骤3：点击路径规划按键，控制装置100将路径规划指令发送至工控机，工控机根据从服务器端获取的入场点、出场点、周边地图信息以及控制装置100调整后的卸载点规划
生成无人驾驶矿卡可用的卸载作业区入场路径和出场路径，并将出入场路径发送至无人驾驶矿卡；
70.步骤4：当无人驾驶矿卡行驶至入场点，点击入场按键，控制装置100将入场指令发送至工控机，工控机将入场指令发送至无人驾驶矿卡，引导无人驾驶矿卡按照作业区入场路径行驶至卸载点，无人驾驶矿卡停靠完成后，进行卸载；
71.步骤5：操作人员判定卸载完成后，点击出场按键，控制装置100将出场指令发送至工控机，工控机将出场指令发送至无人驾驶矿卡，引导无人驾驶矿卡按照卸载作业区的出场路径行驶至出场点。
72.需要说明的是，用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置的工作过程、工作原理和技术效果上文已经详细描述，在此不再赘述。
73.综上所述，本实用新型的技术方案设计了一种无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，该控制装置通过接收单元接收操作员输入的控制指令传送至中心控制器，中心控制器将该控制指令通过发送单元发送至工控机，并将该控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置，该预设位置便于操作人员对该控制装置进行操作，使得无人驾驶矿卡协同作业设备的操作员无需通过工控机的触摸屏即可对工控机进行操作从而实现对无人驾驶矿卡的引导，减少了操作人员对工控机触摸屏ui界面的操作频率，降低了操作人员的工作强度，便于操作人员集中注意力提升工作效率，有助于提升矿区作业的安全性。
74.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
技术特征：1.一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述控制装置是一种带有按键的操控面板，该控制装置包括硬件电路板、壳体、接收单元、发送单元和中心控制器，所述硬件电路板设置在壳体中，所述接收单元、所述发送单元和所述中心控制器设置在所述硬件电路板上，所述壳体对应所述接收单元、所述发送单元设置有开口，所述接收单元和发送单元与所述中心控制器连接，所述控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置；所述接收单元，所述接收单元为按键，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述中心控制器；所述中心控制器，用于接收所述接收单元发送的控制指令，并将所述控制指令发送至所述发送单元；所述发送单元，用于接收所述中心控制器发送的控制指令，并将所述控制指令发送至工控机上。2.根据权利要求1所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括指示灯单元，所述指示灯单元设置在所述硬件电路板上，所述壳体对应所述指示灯单元设置有开口，所述指示灯单元与所述中心控制器连接；所述中心控制器，还用于发送闪烁指令至所述指示灯单元；所述指示灯单元，用于接收所述闪烁指令并进行闪烁。3.根据权利要求1所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述发送单元包括无线通信模块或者有线通信模块。4.根据权利要求1所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述接收单元包括位置调整模块、航向调整模块和功能调整模块中的一种或者多种，所述位置调整模块为五合一按键，所述航向调整模块和所述功能调整模块为单触发式按键。5.根据权利要求4所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述功能调整模块包括装载点修改按键电路、卸载点修改按键电路、路径规划按键电路、入场按键电路和出场按键电路中的一种或者多种。6.根据权利要求4所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述位置调整模块包括五合一按键电路。7.根据权利要求2所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述指示灯单元为led灯。8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括卡扣结构，所述控制装置通过所述卡扣结构设置在所述驾驶座椅上。9.一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制系统，其特征在于，该控制系统包括互相通信连接的工控机和如权利要求1-8任意一项所述的用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置，所述控制系统设置在挖机、电铲或者推土机上。
技术总结本申请公开了一种用于无人驾驶矿卡协同作业的控制装置和系统，该控制装置包括接收单元、发送单元和中心控制器，所述接收单元和发送单元与所述中心控制器连接，所述控制装置设置在无人驾驶矿卡协同作业设备的驾驶座椅上的预设位置；所述接收单元，用于接收控制指令并将所述控制指令发送至所述中心控制器；所述中心控制器，用于接收所述接收单元发送的控制指令，并根据所述控制指令发送控制指令至所述发送单元；所述发送单元，用于接收所述中心控制器发送的控制指令，并将所述控制指令发送至工控机上。本实用新型减少了操作人员对工控机触摸屏UI界面的操作频率，降低了操作人员的工作强度。作强度。作强度。
技术研发人员：黄宗仁 张振良 余文宇
受保护的技术使用者：青岛慧拓智能机器有限公司
技术研发日：2021.09.15
技术公布日：2022/7/5
