[發(fā)明專利]一種液壓支架與刮板輸送機的推移機構(gòu)運動規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110311326.6
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113420403A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝嘉成;李素華;王學文;任芳;崔濤;焦秀波;蔡寧;童夢瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21D23/18;E21D23/12
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發(fā)明提供了一種液壓支架與刮板輸送機的推移機構(gòu)運動規(guī)劃方法，在液壓支架上內(nèi)嵌相關(guān)傳感器獲得的實時信息，采煤機截割過后，應(yīng)用路徑分割技術(shù)后利用笛卡爾路徑規(guī)劃方法對推移機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動進行規(guī)劃，得到基于各結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的三維坐標關(guān)于時間維的運動規(guī)律，利用高斯濾波修正方法進行處理，得到最終修正軌跡。將獲得的運動規(guī)律應(yīng)用于Unity3D創(chuàng)建的煤層與虛擬煤機裝備聯(lián)合仿真系統(tǒng)中，將實時傳感信息通過Unity3D中預留的接口接入虛擬環(huán)境進行聯(lián)合規(guī)劃，最終得到推移機構(gòu)的規(guī)劃后的運動。通過本發(fā)明，能夠?qū)ν埔茩C構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動進行規(guī)劃，建立虛擬環(huán)境下液壓支架與刮板輸送機的協(xié)同推進與真實井下環(huán)境下的映射關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種液壓支架與刮板輸送機的推移機構(gòu)運動規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

智能化開采是現(xiàn)代煤礦開采的目標，虛擬開采是實現(xiàn)開采智能化的關(guān)鍵之一。液壓支架與刮板輸送機的浮動連接機構(gòu)具有多個自由度的空間運動，其運動對虛擬綜采工作面協(xié)同推進具有重要作用，因而需要在虛擬環(huán)境下對液壓支架與刮板輸送機的浮動連接機構(gòu)的運動進行規(guī)劃。

申請?zhí)枮镃N202010102529.X公開了一種液壓支架與刮板輸送機浮動連接機構(gòu)姿態(tài)描述方法，將推移機構(gòu)轉(zhuǎn)換為工業(yè)機器人模型，基于工業(yè)機器人逆向運動學的解析方法確定浮動連接機構(gòu)的各運動參數(shù)關(guān)系式，由于逆向運動學的多解性，根據(jù)得到運動規(guī)律對機械手模型運動的實現(xiàn)度，根據(jù)逐級漸進篩選法，選擇最優(yōu)解，確定了浮動連接機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動規(guī)律。

申請?zhí)枮镃N201811509303.0公開了一種綜采面液壓支架推移推桿位姿感知裝置、綜采面液壓支架推移推桿機構(gòu)及方法，在每個推移推桿的左、右兩側(cè)分別設(shè)有用于實時感知所述推移推桿位姿的左側(cè)位姿感應(yīng)單元和右側(cè)位姿感應(yīng)單元，中央信號處理單元根據(jù)左側(cè)位姿感應(yīng)單元所反饋的位移和根據(jù)右側(cè)位姿感應(yīng)單元所反饋的位移來感知推移推桿的偏移程度，并通過執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整。

申請?zhí)枮镃N201910306404.6公開了一種在井下復雜地況的推溜過程模擬實驗裝置，液壓支架底座模型與刮板輸送機模型是通過推移機構(gòu)模型連接構(gòu)成，并通過推移路線結(jié)構(gòu)模型實現(xiàn)刮板輸送機推溜過程，推移機構(gòu)前端通過連接頭與輸送機相連,它與液壓支架底座通過推移千斤頂活塞桿前端相連接，而推移千斤頂?shù)母左w與之鉸接，通過該推移機構(gòu)可以模擬推溜工作對刮板輸送機進行推溜，并檢測出刮板輸送機的軌跡線,進行軌跡修正。

上述方法中，在獲得推移機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動參數(shù)時，需要安裝傳感器、相機等若干電子元器件，考慮到井下空間、光線限制、以及電磁干擾無線信號等影響因素，以及液壓支架數(shù)目的限制，采用電子元器件獲得推移機構(gòu)的角度、推移距離具有一定的難度且未考慮到在真實情況下推移機構(gòu)的運動特點，并且在進行理論分析時需要進行冗雜的計算，浮動連接機構(gòu)最優(yōu)解確定過程復雜。目前在液壓支架與刮板輸送機協(xié)同推進問題上，當液壓支架推移刮板輸送機時，推移機構(gòu)存在多自由運動，阻礙了虛擬綜采工作面的協(xié)同推進，因而需要對推移機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動進行規(guī)劃，建立虛擬環(huán)境下液壓支架與刮板輸送機的協(xié)同推進與真實井下環(huán)境下的映射關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明將推移機構(gòu)轉(zhuǎn)換為機械手模型，在液壓支架底座上內(nèi)嵌相關(guān)傳感器，通過虛實結(jié)合對推移機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動進行規(guī)劃，獲得液壓支架與刮板輸送機浮動連接機構(gòu)的運動。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種液壓支架與刮板輸送機的推移機構(gòu)運動規(guī)劃方法，包括：

液壓支架與刮板輸送機的推移機構(gòu)開始推移時，采用銷耳間隙補償法消除液壓支架與刮板輸送機之間的銷耳間隙，并獲取液壓支架上內(nèi)嵌傳感器的實時感應(yīng)信息；其中，內(nèi)嵌傳感器至少包括安裝在液壓支架底座上的紅外測距儀、內(nèi)嵌于底座兩側(cè)的傾角傳感器、以及內(nèi)嵌于推移桿內(nèi)的陀螺儀；

采煤機截割過后，液壓支架及時將刮板輸送機推移一定距離，應(yīng)用路徑分割技術(shù)進行分割，并利用笛卡爾路徑規(guī)劃方法對推移機構(gòu)各結(jié)構(gòu)的運動進行規(guī)劃，得到基于結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的三維坐標關(guān)于時間維的運動規(guī)律；