【技术实现步骤摘要】
一种采煤机定位定姿装置及方法
本专利技术属于采煤机定位定姿
，具体涉及一种采煤机定位定姿装置及方法。
技术介绍
采煤机、液压支架和刮板输送机是井下综采工作面最重要的三种设备，相互配合完成割煤、运煤和支护工作。其中采煤机为主导设备，是综采工作面割煤和装煤的主要设备，是一种高集成度综采设备。采煤机在工作时，沿刮板输送机的轨道进行往复式割煤，液压支架支护顶板并推进工作面。为了实现综采工作面自动化、远程自动控制，需要对采煤机精确动态定位，而且，针对自动化采煤需求，需要同时对采煤机进行定姿，所以采煤机定位定姿技术是煤矿生产装备自动化的关键技术。煤矿综采工作面工况复杂，同时空间封闭，因此采煤机定位定姿是一个典型的复杂封闭环境下室内定位定姿问题。目前采煤机所用的定位定姿方法主要包括捷联惯导法、红外定位法、超声波定位法、齿轮计数定位法、无线传感器网络定位法等。红外定位法由安装在采煤机上红外发射装置发射信号，液压支架上安装的接收装置接收信号，利用红外测距定位采煤机的位置，但其红外信号易受粉尘影响，且存在固有定位盲区，定位...
【技术保护点】
1.一种采煤机定位定姿装置，包括在采煤机(3)机身上安装的姿态测量装置(1)和采煤机(3)机轮上设置的里程计(2)；其特征在于：所述姿态测量装置(1)包括1个转位机构(4)，转位机构(4)上近轴心向外分别安装有可随转位机构(4)转动的陀螺(5)、第一加速度计(6)及与第一加速度计(6)夹角呈90度的对称位置安装的第二加速度计(7)；转位机构(4)、陀螺(5)、第一加速度计(6)、第二加速度计(7)和里程计(2)的信息分别传输至外接的数据处理单元(8)，数据处理单元(8)计算采煤机的姿态和位置。/n
【技术特征摘要】
1.一种采煤机定位定姿装置，包括在采煤机(3)机身上安装的姿态测量装置(1)和采煤机(3)机轮上设置的里程计(2)；其特征在于：所述姿态测量装置(1)包括1个转位机构(4)，转位机构(4)上近轴心向外分别安装有可随转位机构(4)转动的陀螺(5)、第一加速度计(6)及与第一加速度计(6)夹角呈90度的对称位置安装的第二加速度计(7)；转位机构(4)、陀螺(5)、第一加速度计(6)、第二加速度计(7)和里程计(2)的信息分别传输至外接的数据处理单元(8)，数据处理单元(8)计算采煤机的姿态和位置。
2.一种基于权利要求1所述的采煤机定位定姿装置的定位定姿方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、定义坐标系
1)采煤机(3)坐标系b，OXbYbZb：坐标系原点O固连在姿态测量装置(1)中心，Xb轴正向指向采煤机(3)前进方向，Yb轴垂直于Xb轴向上，Zb轴与Xb轴、Yb轴构成右手坐标系，Xb轴、Yb轴、Zb轴构成前上右坐标系；
2)里程计(2)坐标系p与采煤机(3)坐标系b重合；
3)转位机构(4)坐标系m，OXmYmZm：采煤机(3)坐标系b绕Yb轴旋转角度α而得的坐标系；当转动角度α＝0时，转位机构(4)坐标系m与采煤机(3)坐标系b重合；陀螺5测量轴与Xm轴重合，第一加速度计(6)测量轴与Xm轴重合，第二加速度计(7)测量轴与Zm轴重合；
4)导航坐标系n，OXnYnZn：北天东地理坐标系，Xn轴指向地理北向，Yn轴指向天向，Zn轴指向地理东向；
5)导航坐标系n经过三次旋转后与采煤机(3)坐标系b重合，三次旋转的角度即为机身航向角ψ、俯仰角θ和滚动角γ；
步骤二、初始装订
姿态测量装置(1)的数据处理单元(8)接收初始装订信息：初始位置其中λ,h分别表示采煤机(3)的经度、纬度和高度；同时由于采煤机(3)初始处于停止状态，采煤机(3)初始北向速度、天向速度和东向速度为0，即V(0)＝[000]T；
步骤三、计算采煤机(3)航向和姿态信息
数据处理单元(8)接收并记录转位机构(4)、陀螺(5)、第一加速度计(6)、第二加速度计(7)的测量信息，计算采煤机(3)俯仰角θ、滚动角γ和航向角ψ：
1)转位机构(4)连续匀速旋转，旋转角速度为ω；
2)数据处理单元(8)接收转位机构(4)测量的旋转角度α＝ω×t，α∈[0,2π)；
3)在α1＝0，α3＝π，时，数据处理单元(8)接收并记录陀螺(5)测量值ωg(1)、ωg(2)、ωg(3)、ωg(4)；
ωg(i)＝cos(αi)[cos(θ)cos(ψ)ΩN+sin(θ)Ω...
【专利技术属性】
技术研发人员：党宏涛，杜轶琛，刘健，徐颖，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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