用于控制采矿机的前进方向的方法和系统与流程

本申请要求2018年6月1日提交的美国临时申请62/679,424和2018年6月6日提交的美国临时申请62/681,345的优先权，它们的全部内容通过引用并入本申请。

本申请的实施例涉及在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。

背景技术：

已经使用各种技术来控制采矿设备的前进方向。在地上环境中，前进方向控制主要依赖于带有惯性传感器(例如陀螺仪)增强定位的、基于卫星的全球定位系统(gps)。在地下环境中，激光雷达传感器已在有限情况下用于控制移动设备穿过存在的矿井，但不能在切割时控制前进方向。相反，切割时的前进方向控制是利用操作员对机器和矿壁(rib)(例如壁)的目视检查来控制采矿机完成的，有时也使用安装在机器外面的用于视觉参考的单个点或线激光发射器。

技术实现要素：

在切割到矿层的同时控制连续采矿机的前进方向是一个难题，原因在于材料尚未被移除，传感器和参考点都不能放置在采矿机的前面。此外，地下环境阻碍了gps的使用，并且由于机器运动缓慢并且存在剧烈振动，陀螺仪也是无效的。

在采矿业中，对于一致切割和遵循采矿计划而言，前进方向控制是一项期望的特征。如上所述，切割时的前进方向控制当前是由操作员基于其目视观察而手动执行的。准确性的缺失和偏差观察困难经常导致重大的校正，以及在矿壁中的明显台阶或为去除这些台阶而进行的校正性切除，从而导致生产率的损失。

因此，本申请描述的实施例提供了用于控制采矿机的前进方向的方法和系统。这里描述的一些方法和系统的目的是在采矿机切割到新材料中时测量和控制相关的机器前进方向，所述的测量和控制是通过使用机装激光雷达传感器测量采矿机后面和采矿机侧面的先前切割的采矿特征完成的，而无需使用安装在采矿机外的传感器或发射器。当切割机向前切割时，由一个或多个激光雷达传感器收集的信息被用于控制前进方向。在一些实施例中，由激光雷达传感器收集的数据可以与来自其他机装传感器(例如摄像机或超宽带测量设备)的数据集成在一起。替代地或另外地，在一些实施例中，因为先前切割的特征将被测量并用作控制未来切割的前进方向的基础，所以在被采矿机测量并用于控制未来的切割之前首先会调查矿的先前切割的特征，以验证先前切割的特征是否符合采矿计划。

因此，实施例提供了用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。例如，一个实施例提供了一种用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的系统。所述系统包括采矿机的切割系统和采矿机的一组轨道，包括左轨道和右轨道。所述系统还包括被安装在采矿机上的第一激光雷达传感器，第一激光雷达传感器被配置成朝向之前切割的采矿表面发射光脉冲并接收从之前切割的采矿表面反射回来的光脉冲。所述系统还包括电子处理器。所述电子处理器被配置为从所述第一激光雷达传感器接收数据，所述数据是基于从所述第一激光雷达传感器接收的光脉冲。电子处理器还被配置为基于从第一激光雷达传感器接收的数据确定采矿机的当前前进方向，并将当前前进方向与采矿机的目标前进方向进行比较。响应于当前前进方向与采矿机的目标前进方向相差预定的量，电子处理器配置成控制采矿机以调整采矿机的当前前进方向。

在一些实施例中，第一激光雷达传感器被安装到采矿机的后部。在其他实施例中，第一激光雷达传感器被安装到采矿机的第一侧部，第二激光雷达传感器被安装到采矿机的第二侧部。

另一个实施例包括一种在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法。所述方法包括利用电子处理器从安装在采矿机上的第一激光雷达传感器接收数据。所述方法还包括利用电子处理器基于从第一激光雷达传感器接收的数据确定采矿机的当前前进方向，所述数据是由所述第一激光雷达传感器基于所述第一激光雷达传感器接收的光脉冲而生成的。所述方法还包括由所述电子处理器比较所述采矿机的当前前进方向与所述采矿机的目标前进方向。所述方法还包括响应于当前前进方向与采矿机的目标前进方向相差预定的量，用电子处理器控制采矿机以调整采矿机的当前前进方向。

通过参考具体实施方式和附图，本申请的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1a-1c示出了采矿机。

图2示出了根据一些实施例的、用于控制采矿机的前进方向的系统。

图3示出了根据一些实施例的、图2中所示系统的控制器。

图4示出了根据一些实施例的、安装在采矿机上的多个激光雷达传感器。

图5a是根据一些实施例的采矿机的侧视图，该采矿机带有安装在采矿机后部的一个激光雷达传感器。

图5b是根据一些实施例的采矿机的顶视图，该采矿机带有安装在采矿机后部的两个激光雷达传感器。

图6a是根据一些实施例的采矿机的侧视图，该采矿机带有安装在采矿机侧部的一个激光雷达传感器。

图6b是根据一些实施例的采矿机的顶视图，该采矿机带有安装在采矿机侧部的两个激光雷达传感器。

图7是描述根据一些实施例的、使用图2的系统控制采矿机的前进方向的方法的流程图。

图8是根据一些实施例的、使用由一个或多个激光雷达传感器检测的数据所生成的二维坐标矿井图。

具体实施方式

在详细解释任何实施例之前，应当理解，本申请描述的实施例不限于其在以下描述中阐述的或在附图中示出的构造细节和部件布置的应用。本申请能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。

此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的而不应视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体词汇的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广泛使用并且包括直接和间接的安装、连接和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械的连接或耦接，并且可以包括电连接或耦接，无论其是直接的还是间接的。而且，电子通信和通知可以通过使用任何已知的手段来执行，包括直接连接、无线连接等。

还应指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现本申请。另外，应当理解，本申请的实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，这些硬件、软件和电子组件或模块被显示和描述为似乎大多数组件仅以硬件形式实现。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本申请的基于电子的方面可以用由一个或多个电子处理器执行的软件实现(例如，被存储在非暂时性计算机可读介质上)。因此，应当指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现本申请。例如，说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个电子处理器、一个或多个包括非暂时性计算机可读介质的存储器模块、一个或多个输入/输出接口以及连接各组件的各种连接(例如，系统总线)。

如上所述，在切割到矿层中时控制连续采矿机的前进方向是一个难题，原因是由于材料还没有被去除，传感器和参考点都不能放置在机器前面，至少不能在同一水平面上。替代地或另外地，某些类型的传感器，例如惯性测量单元，不能为采矿应用提供足够精确的前进方向测量。本文描述的实施例解决了这些问题，并提供了用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。

图1a-1c示出了连续采矿机150(例如，采矿机械)。连续采矿机150包括切割系统155，切割系统155包括具有齿165的旋转切割器160，齿165实质上从矿井中的矿壁或矿顶上刮去矿石(例如，煤)。切割系统155由一对电动机通过齿轮箱旋转地驱动。也就是说，齿轮箱接收一对电动机的旋转输出，进而驱动切割器160。落下的矿石聚集在集装盘170中并通过收集头175汇集至传送器180。每个收集头175被单独的电动机旋转，臂185将集装盘170内的矿石推到传送器180上。连续采矿机150还包括左轨道190a和右轨道190b，以提供整个机器的运动。每组轨道190a-b由单独的电动机驱动。如图1b所示，切割系统155和传送器180可以升高和降低，并且如图1c所示，传送器180可绕枢轴点193枢轴旋转。

图2示出了根据一些实施例的、用于在采矿机150执行切割操作时控制采矿机150的前进方向的系统195。如图2所示，系统195包括控制器200、多个激光雷达传感器205以及与采矿机150相关联的其他传感器210。在一些实施例中，与图2中示出的元件相比，系统195包括各种配置的更少、更多或不同的组件，并且可以执行与本申请描述的功能不同的其他功能。例如，在一些实施例中，系统195包括一个激光雷达传感器205或多于两个激光雷达传感器205。系统195还包括切割系统电动机211、左轨道电动机212和右轨道电动机213。在其他实施例中，系统195包括与采矿机150相关联的其他部件，例如一个或多个致动器、电动机、泵等。

在图3所示的示例中，控制器200包括电子处理器215(例如，微处理器、专用集成电路或其他合适的电子设备)、存储器220(例如，一个或多个非暂时性计算机可读存储介质)和输入/输出接口225。电子处理器215、存储器220和输入/输出接口225通过一个或多个数据连接或总线或它们的组合进行通信。图3中示出的控制器200代表一个示例，并且在一些实施例中，与图3示出的元件相比，控制器200包括不同配置的更少、更多或不同的组件。此外，在一些实施例中，除了本申请描述的功能之外，控制器200还执行其它功能。

电子处理器215被配置为从存储器220检索指令并执行指令以执行一组功能，包括本申请描述的方法。例如，在一些实施例中，电子处理器215执行指令以在采矿机150执行切割操作时控制采矿机150的前进方向。存储器220可以包括不同类型的存储器的组合，例如只读存储器(“rom”)、随机存取存储器(“ram”)或其他非瞬时性计算机可读介质。如上所述，存储器220存储由电子处理器215执行的指令。存储器220还可以存储数据，例如由激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合收集的数据。存储器220还可以存储固件、一个或多个应用程序、程序数据、筛选程序、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行的指令或数据。

输入/输出接口225允许控制器200与控制器200外部的设备通信(例如，直接或间接地从控制器200外部的设备接收输入并向控制器200外部的设备提供输出)。在一个示例中，控制器200通过输入/输出接口225与激光雷达传感器205、其他传感器210、切割系统电动机211、左轨道电动机212和右轨道电动机213中的一个或多个或它们的组合进行通信。在一些实施例中，输入/输出接口225包括接口，用于接收与激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合的有线连接。替代地或另外地，输入/输出接口225包括收发器，用于建立与激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合的无线连接。替代地或另外地，输入/输出接口225与通信总线(例如，控制器区域网络(“can”))通信以间接地与例如激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合进行通信。

回到图2，系统195还包括切割系统电动机211、左轨道电动机212和右轨道电动机213。切割系统电动机211包括驱动切割器160、收集头175和传送器180的电动机。左轨道电动机212驱动左轨道190a，右轨道电动机213驱动右轨道190b。控制器200被配置成控制这些电动机中的每一个电动机。

系统195还包括一个或多个激光雷达传感器205。激光雷达传感器205朝向表面发射光脉冲并接收从该表面反射回来的光脉冲。基于发射和接收的光脉冲，激光雷达传感器205可以确定激光雷达传感器205与该表面之间的距离。例如，激光雷达传感器205可以包括计时器电路，用于计算光脉冲的飞行时间(从发射到接收)，然后将飞行时间除以光速以确定距离该表面的距离。在其他实施例中，将接收的光脉冲的波长与参考光脉冲进行比较，以确定激光雷达传感器205与该表面之间的距离。在一些实施例中，通过激光雷达传感器205获取并向电子处理器215提供不同目标点的一系列距离测量值(例如，通过扫描区域)，电子处理器215被配置为生成目标(例如，表面)的数字二维或三维表示。

换句话说，激光雷达传感器205被配置为检测与采矿机150的周围环境相关联的数据(信息)。具体地，激光雷达传感器(例如，激光雷达传感器205)被配置为测量在采矿机150后面、在采矿机150的一侧或多侧或它们的组合的之前切割的矿井特征(之前切割的特征)。在一些实施例中，激光雷达传感器205被配置为测量在采矿机150前面的、处于另一水平面的之前切割的矿井特征。例如，在多水平面采矿计划(其中通过在越来越低的水平面使用多次推移而去除矿层)的情况下，激光雷达传感器205被配置为测量在采矿机150的当前位置的前面但在比当前位置更高的水平面处的之前切割的矿井特征。换句话说，激光雷达传感器205被配置为检测或收集与一个或多个之前切割的采矿表面有关的数据。激光雷达传感器205将检测到的数据提供给电子处理器215。因此，通过使用激光雷达传感器205，电子处理器215被配置为确定和测量与之前切割的采矿表面相关的矿井特征。

如图4所示，一个或多个激光雷达传感器205被安装在采矿机150上。在图4所示的例子中，四个激光雷达传感器205(被表示为205a、205b、205c和205d)被安装在采矿机150上。采矿机150被布置在矿井250中，在矿壁255a和第二矿壁255b之间。

如图4所示，第一激光雷达传感器205a和第二激光雷达传感器205b被安装在采矿机150的后部。第一激光雷达传感器205a和第二激光雷达传感器205b检测与采矿机150的后部周围环境相关的数据(在挖掘机150后面的之前切割的特征)。例如，图5a-5b示出了第一激光雷达传感器205a和第二激光雷达传感器205b，它们检测与采矿机150的后部周围环境相关联的数据。图5a是采矿机150的侧视图，图5b是采矿机150的顶视图。如图5a-5b所示，第一激光雷达传感器205a具有第一检测范围206a，第二激光雷达传感器205b具有第二检测范围206b。因此，第一激光雷达传感器205a检测与第一检测范围206a内的之前切割特征相关联的数据，第二激光雷达传感器205b检测与第二检测范围206b内的之前切割特征相关联的数据。在一些实施例中，如图5b所示，第一激光雷达传感器205a和第二激光雷达传感器205b瞄准不同的区域，因此，第一检测范围206a和第二检测范围206b是不同的。在一些实施例中，第一检测范围206a和第二检测范围205b虽然不同，但包括重叠部分，例如图5b中所示。在一些实施例中，采矿机150的后部包括采矿机150的、从采矿机150的中点向后的部分(即，采矿机150的、沿采矿机150的纵轴的后半部)。在一些实施例中，采矿机150的后部包括采矿机150的后三分之一部分、后四分之一部分或后五分之一部分。在一些实施例中，一个或多个第一和第二激光雷达传感器205a、205b被布置在采矿机150的后部的面向后面的表面上。

另外，如图4所示，第三激光雷达传感器205c安装在采矿机150的第一侧部上，第四激光雷达传感器205d安装在采矿机150的第二侧部上。第三激光雷达传感器205c检测与采矿机150的第一侧部周围环境相关的数据，第四激光雷达传感器205d检测与采矿机150的第二侧部周围环境相关的数据。例如，图6a-6b示出了第三激光雷达传感器205c和第四激光雷达传感器205d，它们分别检测与采矿机150的第一侧部周围环境和第二侧部周围环境相关联的数据。图6a是采矿机150的侧视图，图6b是采矿机150的顶视图。如图6a-6b所示，第三激光雷达传感器205c具有第三检测范围206c，第四激光雷达传感器205d具有第四检测范围206d。因此，第三激光雷达传感器205c检测与第三检测范围206c内的之前切割的特征相关联的数据，第四激光雷达传感器205d检测与第四检测范围206d内的之前切割的特征相关联的数据。例如，第三激光雷达传感器205c被配置为向电子处理器215提供第三激光雷达传感器205c和第一矿壁255a的各个点之间的距离测量值，第四激光雷达传感器205d被配置为向电子处理器215提供第四激光雷达传感器205d和第二矿壁255b的各个点之间的的距离测量值。在一些实施例中，如图6b所示，第三激光雷达传感器205c和第四激光雷达传感器205d瞄准不同的区域，因此，第三检测范围206c和第四检测范围206d是不同的。在一些实施例中，例如图6b所示，第三检测范围206c和第四检测范围205d不具有重叠的范围。在一些实施例中，采矿机150的每个侧部(例如，左侧部分)包括采矿机150到采矿机150中点的相应侧的部分(例如，采矿机150的左半部)。在一些实施例中，采矿机150的侧部包括采矿机150的侧面三分之一部分、侧面四分之一部分或侧面五分之一部分。在一些实施例中，一个或多个激光雷达传感器205被布置在采矿机150的侧部面向侧面的表面上。

替代地或另外地，在一些实施例中，相比于图4、5a-5b、6a-6b所示的采矿机，可以有更多的的或更少的激光雷达传感器205被安装在采矿机上。例如，在一些实施例中，仅有一个或多个激光雷达传感器205安装在采矿机150的后部。然而，在其他实施例中，仅有一个或多个激光雷达传感器205安装在采矿机150的一个或多个侧部上。替代地或另外，在一些实施例中，一个或多个激光雷达传感器205可以安装在采矿机150的前部上。被安装在采矿机150的前部的一个或多个激光雷达传感器205可被配置为测量在采矿机150的当前位置的前部但是处于比当前位置更高的水平面上的之前切割的矿井特征(例如，在多水平面采矿计划的情况下)。在一些实施例中，采矿机150的前部包括采矿机150的位于采矿机150的中点前方的部分(即，采矿机150的、沿采矿机150的纵向轴线的前半部)。在一些实施例中，采矿机150的前部包括采矿机150的前三分之一部分、前四分之一部分或前五分之一部分。在一些实施例中，一个或多个激光雷达传感器205被布置在采矿机150的前部面向前方的表面上。

如上所述，控制器200的电子处理器215在采矿机150执行切割操作时执行指令以控制采矿机150的前进方向。具体地，电子处理器215执行指令以执行图7中所示的方法300，用于在采矿机150执行切割操作时控制采矿机150的前进方向。如图7所示，方法300包括利用电子处理器215从激光雷达传感器205接收数据(在方块305)。电子处理器215通过控制器200的输入/输出接口225从激光雷达传感器205接收数据。如上所述，从激光雷达传感器205接收的数据是与采矿机150周围的区域相关联的。采矿机150周围的区域可包括采矿机150的后部周围区域、采矿机150的前部周围区域、采矿机150的一个或多个侧部周围区域、采矿机150的其他周围区域或它们的组合。具体地，从激光雷达传感器205接收的数据是与之前切割的采矿表面相关联的。

电子处理器215基于从激光雷达传感器205接收的数据确定采矿机150的当前前进方向(在方块310)。采矿机150的当前前进方向，也称为测量的前进方向，表示采矿机150的当前行进路径或行进轨迹。在一些实施例中，电子处理器215访问数据分析算法以确定采矿机150的当前前进方向。数据分析算法可以被存储在控制器200的存储器220中并由电子处理器215执行，其中来自激光雷达传感器205的数据被输入到数据分析算法中。通过执行数据分析算法，电子处理器215从激光雷达提供的数据中识别对应于矿壁(矿壁)(例如，“识别的物体”)的直线。因此，电子处理器215可以将一个或多个物体识别为足够直的、具有足够长度的、在足够的时间段内检测到的矿壁或其组合。替代地或另外地，在一些实施例中，电子处理器215使用另外的或不同的数据处理方法来确定采矿机150的当前前进方向。例如，在一些实施例中，电子处理器215使用即时定位与地图构建(slam)算法来确定采矿机150的当前前进方向。在识别一个或多个物体之后，电子处理器215用置信分数(confidencescore)对识别的物体进行分类。置信分数可以指示置信水平，例如，该置信水平与一个或多个识别的物体被分类为矿壁(如矿壁255a和255b)相关，以便减少不正确分类(例如，采矿车辆、人等)的可能性。电子处理器215还可以测量所识别物体相对于采矿机150的角度和距离。基于测量的至识别物体的角度和距离，电子处理器215可以最终确定当前前进方向以及采矿机150与一个或多个矿壁之间的距离。

仅作为一个示例，参考图4，当采矿机150与矿壁255a和255b之间的距离恒定时(如由激光雷达传感器205c、205b、205c和205d中的一个或多个激光雷达传感器的测量数据所示)，电子处理器215被配置为确定采矿机150在矿井内正在直线行进(当前前进方向)。换句话说，当采矿机150与矿壁255a和255b之间的距离恒定时，采矿机150平行于矿壁255a和255b行进。然而，当采矿机150和矿壁255a之间的距离减小，同时采矿机150和矿壁255b之间的距离增加时，电子处理器215被配置成确定采矿机150在向左前进(当前的前进方向)。类似地，当采矿机150和矿壁255a之间的距离增加，同时在采矿机150和矿壁255b之间的距离减小时，电子处理器215被配置为确定采矿机150向右前进(当前的前进方向)。在一些矿房和矿柱中，通常希望矿井特征是平行的或垂直的。在一些实施例中，当前前进方向可以采用矿井的二维或三维坐标图中的点或向量的形式，其中点或向量表示期望位置、行进方向以及行进速度中的一个或多个。例如，图8显示矿井的二维坐标图，该二维坐标图是利用激光雷达传感器205检测的数据生成的。

在一些实施例中，除了从激光雷达传感器205接收的数据之外，电子处理器215也基于由其他传感器210(与采矿机150相关联，例如超宽带传感器、图像传感器等)收集的补充数据来确定采矿机150的当前前进方向。例如，电子处理器215可以从(其他传感器210的)电动机传感器接收补充数据，例如采矿机150的一对左右轨道190a-b的速度和方向(“前进方向数据”)。电动机传感器可以包括例如旋转编码器、光学编码器、电流传感器或霍尔效应传感器，它们被功能性地耦合到左和右轨道电动机212、213，并且被配置为检测和输出电动机旋转位置、速度和/或加速度的指示。在确定采矿机150的当前前进方向时，电子处理器215可以使用该补充数据来补充从激光雷达传感器205接收的数据。替换地或另外，由其他传感器210收集的数据可以用于提高例如由激光雷达传感器205收集的数据的准确性和可靠性。例如，在一些实施例中，通过同时将激光雷达传感器205和其他传感器210收集的数据用作传感器融合算法(例如，卡尔曼滤波器)的输入，由其他传感器210收集的数据可以被使用，以提高前进方向测量的准确性和可靠性。作为另一示例，在一些实施例中，补充数据可用于提高置信分数，该置信分数与将一个或多个识别物体(用于确定当前前进方向)正确识别为例如矿壁255a、255b的置信度相关联。

在确定采矿机150的当前前进方向之后，电子处理器215将当前前进方向与采矿机150的目标前进方向进行比较(在方块315)。采矿机150的目标前进方向表示采矿机150的目标或计划的行进路径或行进轨迹。在一些实施例中，目标前进方向可以采用在矿井的二维或三维坐标图中的一系列点或向量的形式，其中点或向量表示所需位置、行进方向和行进速度中的一个或多个。在一些实施例中，采矿机150的目标前进方向被存储在控制器200的存储器220中。目标前进方向可以由操作员通过键盘、触摸屏或被耦合到输入/输出接口225的其他输入/输出设备输入和存储，或者可以从经由输入/输出接口225和网络(例如，互联网或局域网)与控制器200通信的远程计算设备接收和存储。因此，电子处理器215可以从存储器220访问采矿机150的目标前进方向。

基于采矿机150的当前前进方向与采矿机150的目标前进方向的比较，电子处理器215确定采矿机150是否遵循采矿机150的目标前进方向。换句话说，电子处理器215可确定采矿机150是否已偏离采矿机150的目标前进方向。在当前前进方向违背(或不同于)采矿机150的目标方向时，采矿机150已偏离采矿机150的目标前进方向。

响应于当前前进方向与采矿机150的目标前进方向相差预定的量，电子处理器215控制采矿机150调整采矿机150的当前前进方向(在方块320)。换句话说，响应于采矿机150的当前前进方向与采矿机150的目标前进方向之间的确定的差异，电子处理器215控制采矿机150以修正该差异。在一些实施例中，预定量是任何值或者是对于使用的测量精度来说最小的潜在非零值。因此，在这些实施例中，当确定当前前进方向与采矿机150的目标前进方向相差任何量时(例如，当存在任何变化时)，电子处理器215控制采矿机150以调整采矿机150的当前前进方向(在方块320)。例如，电子处理器215可以在方块315处从当前前进方向中减去目标前进方向的数字表示(或反之亦然)。换句话说，在方块315，电子处理器215可以确定采矿机150的当前前进方向与目标前进方向之间的差值(差异量)。然后，(a)当减法的结果为零时，指示目标前进方向和当前前进方向相同，电子处理器215不控制采矿机150调整采矿机150的当前前进方向(例如，电子处理器215返回到方块305)；(b)当结果为非零时，指示目标前进方向与当前前进方向之间至少有一些差异，电子处理器215控制采矿机150调整挖掘机150的当前方向(方块320)。在一些实施例中，选择非零值作为预定量，使得在电子处理器215自动控制采矿机150以调整采矿机150的当前前进方向之前容许目标前进方向和当前前进方向之间有一些差异。

在一些实施例中，电子处理器215通过控制采矿机150的一个或多个部件来自动控制采矿机150以调整采矿机150的当前前进方向。例如，电子处理器215可以控制左轨道190a(通过左轨道电动机212)、右轨道190b(通过右轨道电动机213)或同时控制左轨道190a和右轨道190b来调整采矿机150的当前前进方向。作为另一个例子，电子处理器215可以控制切割系统电动机211以补偿采矿机150的当前前进方向与采矿机150的目标前进方向之间的差异。例如，电子处理器215可以控制切割系统电动机211以垂直地或水平地移动切割器160的位置，以便更紧密地沿着目标前进方向进行切割。

在一些实施例中，电子处理器215基于采矿机150的目标前进方向与采矿机150的当前前进方向之间的差异量来控制采矿机150。例如，差异量越大，电子处理器215控制采矿机150的控制调整量越大。相反，差异量越小，电子处理器215控制采矿机150的控制调整量越小。换句话说，在一些实施例中，控制调整量与差异量成正比。

在一些实施例中，控制器200是采矿机150的车载控制系统的一部分。车载控制系统从激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合收集数据以实时控制采矿机150。

在一些实施例中，电子处理器215将从激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合接收的数据存储在控制器200的存储器220中。此外，电子处理器215可以评估从激光雷达传感器205、其他传感器210或它们的组合所接收的数据，以识别相关的矿井特征并丢弃不相关的数据。

在一些实施例中，电子处理器215使用当前前进方向、采矿机150与至少一个矿壁255a或255b之间的距离或它们的组合作为机器轨道偏差的反馈机制。例如，反馈机制可以使得左和右轨道组190a-b保持在不同的速度，这可能是维持采矿机150的一致切割方向所必需的(例如，当采矿机150存在横向力时，该横向力由对矿层的切割动作产生)，也是校正偏离所需切割方向(例如，采矿机150的目标方向)的任何测量的偏差所必需的。

替换地或另外，在一些实施例中，原始数据(例如，采矿机150的当前前进方向以及采矿机150与矿壁255a、255b中的至少一个矿壁之间的距离)可以通过例如采矿机150(例如，控制器200)或远程操作员控制系统叠加在视频、静态相机图像等上。叠加的视频或静态相机图像可以提供给在远程位置的操作员(例如，在操作员的控制系统的电子显示器上)，以加强对采矿状况的了解。然后，操作员可以基于对采矿状况的更好的理解来远程控制采矿机(例如，经由输入/输出接口225将控制信号发送到控制器200)。例如，如上所述，电子处理器215可以自动控制采矿机150(控制采矿机150的前进方向)。然而，在一些实施例中，操作员可以推翻由电子处理器215执行的采矿机150的自动控制。操作员可以使用例如上述的叠加视频或静态相机图像来推翻采矿机150的自动控制。

如上所述，在一些实施例中，采矿机150的当前前进方向可以采用矿井的二维或三维坐标图中的点或向量的形式，所述点或向量表示期望位置、行进方向和行进速度中的一个或多个。因此，在一些实施例中，矿井的二维或三维坐标图(包括表示采矿机150的当前前进方向的点或向量)可以被提供给远程位置的操作员以增强对采矿状况的理解(通过电子显示屏)。在一些实施例中，远程位置处的操作员可以使用矿井的二维或三维坐标图(包括表示采矿机150的当前前进方向的点或向量)来推翻由电子处理器215执行的采矿机150的自动控制。

尽管未在图5中示出，但在一些实施例中，在步骤320之后，电子处理器215循环回到步骤305，以提供对采矿机前进方向的连续控制。另外，尽管未在图5中示出，在一些实施例中，在步骤315之后，在当前前进方向不与目标前进方向相差预定量时，电子处理器215循环回到步骤305，以提供对采矿机前进方向的连续控制。例如，电子处理器通过从一个或多个激光雷达传感器205接收“更新的”数据并使用“更新的”数据执行图5的方法300中包括的一个或多个步骤来提供对采矿机前进方向的连续控制。

因此，本申请描述的实施例提供了用于在采矿机执行切割操作时控制采矿机的前进方向的方法和系统。具体地，本申请描述的方法和系统通过确定相对于采矿机后方采矿作业的前进方向(由机装的激光雷达传感器测量)来提供采矿机的前进方向的控制。换句话说，本申请描述的方法和系统提供了采矿机的前进方向控制，而不需要任何外部(离机)传感器或矿井基础设施(例如信标)，这些对于矿井来说都有维护的问题。