[發(fā)明專利]掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程中的防碰撞裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310527375.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN103527191A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊林;楊敬洲;楊雪菲;陳欣;廉浩;王晉;李歡;耿飚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方重工集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21C35/04
• 分類號(hào): E21C35/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)世紀(jì)藍(lán)海專利事務(wù)所(普通合伙) 21232
• 代理人: 譚琦

1.一種掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程中的防碰撞裝置，包括截割臂、第一液壓油缸、第一位移傳感器、第一電纜、機(jī)身、電控箱、第二電纜、第二位移傳感器、第二液壓油缸、鏟板，其特征在于：第一液壓缸兩端通過(guò)軸連接方式分別連接截割臂和機(jī)身，第二液壓缸兩端通過(guò)軸連接方式分別連接鏟板和機(jī)身，第一位移傳感器安裝在第一液壓油缸中，通過(guò)第一電纜與電控箱直接柔性連接，第二位移傳感器安裝在第二液壓油缸中，通過(guò)第二電纜與電控箱直接柔性連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程中的防碰撞裝置，其特征在于：所述裝置的工作原理及操作方法是，截割臂在斷面上的運(yùn)行軌跡為“S”型，鏟板的運(yùn)行軌跡為上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一液壓油缸的動(dòng)作范圍B為0-760mm，第二液壓油缸的動(dòng)作范圍D為0-150mm，均由電控箱控制，使其做伸縮運(yùn)動(dòng)，從而得到截割臂和鏟板之間構(gòu)成的不同角度的夾角，再根據(jù)電控箱內(nèi)部的算法，防止截割臂和鏟板發(fā)生碰撞；當(dāng)電控箱控制第一液壓油缸和第二液壓油缸動(dòng)作后，第一位移傳感器和第二位移傳感器將分別通過(guò)第一電纜和第二電纜傳輸信號(hào)給電控箱，電控箱經(jīng)算法得出截割臂和鏟板之間的夾角，當(dāng)夾角接近0度時(shí)，控制第一液壓油缸和第二液壓油缸動(dòng)作，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，防止截割臂和鏟板碰撞。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程中的防碰撞裝置，其特征在于：所述裝置的控制系統(tǒng)算法是，控制系統(tǒng)連鎖，無(wú)論截割臂還是鏟板在動(dòng)作之前都要監(jiān)測(cè)另一機(jī)構(gòu)相應(yīng)的位置；動(dòng)作過(guò)程中要監(jiān)測(cè)兩個(gè)機(jī)構(gòu)之間的夾角并且在角度小于10度時(shí)要根據(jù)運(yùn)動(dòng)的方向降低其中一個(gè)機(jī)構(gòu)的速度，如：同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)應(yīng)該降低鏟板的速度，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)應(yīng)該降低截割臂的速度，相向運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)同時(shí)降低兩個(gè)機(jī)構(gòu)的速度；

根據(jù)圖4三角形余弦公式可以得到：

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其中AO是截割臂的長(zhǎng)度為已知參數(shù)，BO是鏟板的長(zhǎng)度為已知參數(shù)，AM是截割臂前端到地面的距離為可變參數(shù)，BN是鏟板前端到地面的距離為可變參數(shù)，是截割臂與地面的夾角，是鏟板與地面的夾角，兩個(gè)夾角、在地面以上為正，地面以下為負(fù)，是截割臂與鏟板之間的夾角；當(dāng)?shù)闹荡笥?度時(shí)截割臂和鏟板不會(huì)發(fā)生平碰撞；

由于截割臂、鏟板距離地面的長(zhǎng)度可以通過(guò)位第一移傳感器和第二位移傳感器檢測(cè)到，通過(guò)第一電纜和第二電纜傳輸信號(hào)給電控箱，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，其中截割臂距離地面的長(zhǎng)度AM和鏟板距離地面的長(zhǎng)度BN可由圖2和圖3以及通過(guò)公式（2）和公式（3）的算法獲得，

????????（2）

?????????（3）

其中、分別為位移傳感器3和位移傳感器8檢測(cè)的位置數(shù)值。