W1102DZ 型高性能无人驾驶振动压路机(HQUMVR)是国家“863”智能机器人项目,由湖南湘潭江麓工程机械有限公司与国防科技大学联合开发研制成功,于2000年11月底通过了国家“863”专家组的验收(W1102DZ 外形见题图)。包括中央电视台、人民日报在内的多家新闻媒体称:该机是我国首台无人驾驶压路机,也是世界上第一台重型高性能无人驾驶振动压路机。
1 主要性能参数
工作质量(kg) 12 000
前/后轮负荷 (kg) 6 200 /5 800
激振力(kN) I级: 211 II级: 123
振动频率(Hz) I级: 28 II级: 36
振幅(mm) I级: 1.6 II级: 0.6
最大压实影响深度(cm) 100
最大爬坡度(%) 45
最小转弯半径(m) 3.7
转向角控制范围(°) ±35
最大转向角转向时间(s) 10.5
工作速度(km/h) 0~6
行驶速度(km/h) 0~12.5
振动轮规格(直径×宽度)(mm) 1 500×2 150
发动机型号 F6L912
发动机最大功率(kW) 76
发动机额定转速(r/min) 2 500
遥控作业范围(m) ≤100
外形尺寸(长×宽×高)(mm) 5 470×2 300×3 015
2 总体结构概况
从总体上看,可以把HQUMVR整个系统分为压路机本体和控制系统两大部分。其中本体部分为一台W1102D型振动压路机,因篇幅所限在此不作介绍,详见《江麓W系列全液压振动压路机使用说明书》。振动压路机控制系统可划分为以下6个子系统,即数字式遥控子系统、预编程控制子系统、半自动作业子系统、状态监控子系统、伺服控制子系统和电源子系统。
2.1 控制系统硬件结构
控制系统硬件结构如图1所示
2.2 控制系统软件结构
控制系统的软件编制在保证实时性和可靠性的基础上,力求提高系统的智能程度。根据Saridis提出的分级递阶智能控制理论,智能控制系统的典型体系结构如图2所示。

3 主要技术难点
3.1 压路机自动驾驶技术
该机工作质量高达12 t,惯性很大,传动方式和驾驶行为特性与一般车辆比较均有所不同,要实现自动控制具有一定的难度。经技术攻关、长时间的试验和工业性运行,结果表明,该机自动驾驶系统在快速性、平稳性和功能上都可以同人工驾驶的性能相媲美,自动驾驶技术已臻成熟。
3.2 电磁兼容问题
由于系统中强电与弱电兼备,多品种电源兼有,再加上遥控的微波信号,电磁干扰现象时有发生。通过光电耦合器件的采用、电源分类和特殊部位的局部屏蔽等一系列措施,系统具备了很强的抗干扰能力,适合工业环境作业。
3.3 系统组织与集成
整个系统由W1102D型压路机和自动驾驶控制器两大部分组成,系统组织与集成解决了工程机械的粗略性与计算机控制的精确性的矛盾、组成系统各部分之间信息流的逻辑特性和电气特性的匹配、驾驶安全等一系列问题。
3.4 遥控驾驶作业功能
遥控系统既保证了各种遥控命令的实用性和有效性,又保证了遥控操作的方便灵活性。并且采取了两条安全可靠的防范措施:一是对命令信号进行可靠性编码、检错和纠错操作,对发现的任何传输错误,一律放弃命令的执行;二是当发生遥控信号中断时,进行自动检测,在两秒内鸣笛报警,并作紧急停车处理。实际使用表明,上述安全保护措施是十分必要和有效的。
3.5 定距离往返压实功能
通过采用自制的磁计程仪、分段控制策略等措施,实现了计程测量、行程控制、往返时的方向转换、直行时的方向保持、运行状态的及时调整和紧急情况的应急处理等多项功能。并且可实现距离长度、往返次数、振动等级等参数的自由设定,在执行此功能过程中,可通过遥控操作调整运行状态和进行应急干预。
4 产品特点概述
4.1 性能可靠
W1102DZ的压实性能与W1102D相同,W1102D是湘潭江麓工程机械有限公司引进德国先进技术生产的全液压振动压路机,曾获中国兵器工业总公司优质产品、湖南省科技进步一等奖等多项殊荣。在W1102D基础上研制的无人驾驶振动压路机——W1102DZ经验收合格后,在湖南省重点防洪工程——九华湘江扩口工程进行的二个多月的工业性使用考核表明,其可靠性达到了设计要求,现已进入产品化阶段。
4.2 自动化作业与智能控制水平高
W1102DZ在W1102D的基础上在以下控制环节上全部实现了自动化:上电、点火、启动和熄火控制;行驶速度调节、倒车和转向控制;振动压实等级控制和可编程往返压实等控制。能自动识别发动机断带、缸温超标等故障并具有自动报警、紧急刹车等安全保护措施,人工驾驶和无人驾驶(自动驾驶、遥控驾驶)可随意切换,遥控系统抗干扰能力强、遥控操作器面板采用人体工学设计,是军工高技术运用到民用产品中的一个