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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种矿用电铲大场景的采装作业方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120175347B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510371433.6，技术领域涉及：E21C47/10；该发明授权一种矿用电铲大场景的采装作业方法及系统是由王威;朱真才;周昊;卢昊;沈刚;汤裕设计研发完成，并于2025-03-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种矿用电铲大场景的采装作业方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种矿用电铲大场景的采装作业方法及系统，所述方法包括：S1，控制无人机上升至预设高度，并通过无人机上搭载的激光雷达和TOF相机对矿场环境进行扫描拍摄，以采集矿场环境的全局点云数据；S2，将TOF相机数据、激光雷达数据进行点云配准；S3，将待挖掘物料点云、矿卡点云从全局点云数据分离，并对矿卡的货箱进行定位以及对待挖掘物料点云进行表面拟合；S4，根据矿卡的货箱位置确定电铲铲斗卸料的位置坐标，并对矿卡的货箱点云进行拟合，以拟合出矿卡货箱的外包围框；S5，根据待挖掘物料点云、矿卡点云分别对矿卡的行走轨迹、电铲的行走挖掘装载轨迹和无人机的移动轨迹进行规划，以使电铲和多个矿卡及无人机协同进行采装作业。

本发明授权一种矿用电铲大场景的采装作业方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种矿用电铲大场景的采装作业方法，其特征在于，所述矿用电铲大场景中包括无人机、电铲和多个矿卡，所述无人机分别与所述电铲和多个所述矿卡通信连接，所述方法包括： S1，控制无人机上升至预设高度，并通过所述无人机上搭载的激光雷达和TOF相机对矿场环境进行扫描拍摄，以采集矿场环境的全局点云数据，所述全局点云数据包括电铲的姿态信息和位置信息、多个矿卡的姿态信息和位置信息、待挖掘物料的三维信息； S2，将TOF相机数据、激光雷达数据进行点云配准； S3，将待挖掘物料点云、矿卡点云从所述全局点云数据分离，并对所述矿卡的货箱进行定位以及对所述待挖掘物料点云进行表面拟合； S4，根据所述矿卡的货箱位置确定所述电铲铲斗卸料的位置坐标，并对所述矿卡的货箱点云进行拟合，以拟合出所述矿卡货箱的外包围框； S5，根据所述待挖掘物料点云、所述矿卡点云分别对所述矿卡的行走轨迹、所述电铲的行走挖掘装载轨迹和所述无人机的移动轨迹进行规划，以使所述电铲和多个所述矿卡及所述无人机协同进行采装作业； 根据所述待挖掘物料点云、所述矿卡点云对所述电铲的行走轨迹进行规划，包括： 根据所述无人机提供的点云数据，获取所述电铲所在位置坐标，确定所述矿卡的停靠位置； 采用混合A*算法，根据所述无人机提供的地图选取关键路径点，规划全局最优路线； 当所述矿卡接近挖掘区域时，进入动态环境，启用动态窗口算法对所述矿卡进行局部路径规划； 采用动态调度算法，实时调整多个所述矿卡的任务优先级； 根据所述待挖掘物料点云、所述矿卡点云对所述电铲的行走挖掘装载轨迹进行规划，包括：电铲的行走轨迹规划、电铲的挖掘轨迹规划和电铲的装载轨迹规划，其中， 所述电铲的行走轨迹规划包括：获取所述电铲周围待挖掘物料的剩余量，当所述电铲最大作业半径内的物料剩余量小于预设阈值时，采用混合A*算法规划所述电铲的移动路径，导航至环境内物料较多的挖掘位置；当所述电铲接近目标位置时，使用动态窗口算法对所述电铲进行局部路径规划，以实现对所述电铲的精准定位； 所述电铲的挖掘轨迹规划包括：基于待挖掘物料点云信息，结合所述电铲自身传感器数据反馈的自身姿态信息，以单位体积挖掘能耗为目标，优化挖掘轨迹，并采用粒子群算法，在轨迹规划中选取最佳挖掘路径，通过拟合挖掘角度与斗杆长度的多项式曲线，实现轨迹的平滑调整；若规划路径未满足设定的边界条件，将自动重新生成轨迹，确保作业连续性，其中，设定的边界条件包括：最大挖掘深度和最大提升力； 所述电铲的装载轨迹规划包括：结合电铲正逆运动学解算，获得实际提升距离和推压距离对应的指令，根据指令控制所述电铲的提升电机和推压电机共同完成挖掘任务，所述电铲的传感器回传的姿态信息用来闭环反馈挖掘动作执行质量并及时纠偏，实现高精度挖掘； 使用动态窗口算法行局部路径规划包括： S51，初始化设备的状态参数，所述状态参数包括设备的位置x,y、朝向θ、速度v、角速度ω，并设置最大速度vmax和最大加速度amax限制，设置时间步长Δt； S52，根据当前状态生成可行的速度窗口，线性速度窗口和角速度窗口，对于每个时间步长Δt内，线速度速度可行范围Vd及角速度可行范围Ωd为： ， ， 其中，vcurrent为当前线速度，ωcurrent为当前角速度； S53，对于每个速度组合，基于当前速度和角速度，预测出一个未来时间范围内的轨迹，计算时间步内的位置变化； S54，将预测的轨迹与评估指标进行评估，选择最低成本的轨迹作为当前设备的运动计划，其中所述评估指标包括目标的距离、与障碍的距离和轨迹平滑性中的至少一种； S55，根据选择的最优轨迹生成线速度及角速度控制命令，驱动设备的电机运转； S56，在每个控制周期内重复执行步骤S52到步骤S55，持续更新设备的状态和轨迹规划，以适应环境的变化。

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