一种智能化矿用开采机定位系统技术方案

本发明专利技术适用于矿土开采技术领域，提供了一种智能化矿用开采机定位系统，包括：测量机器人，其包括底盘、高精度陀螺寻北仪、自动全站仪、吊笼、工控机、电源、棱镜；编码器，其固定安装在开采机的行走轮；惯性导航装置，包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计用来测量运载体的平移运动的加速度，所述陀螺仪测量运载体的转动运动，所述惯性导航装置固定在所述开采机机身。借此，本发明专利技术通过将测量机器人轮组机构置于履带机构下方内凹空间内，与履带机构浑然一体，减少了底盘所占的空间，并且轮履行走方式切换无特殊要求，可随时进行不停机快速切换，配合编码器及惯性导航装置，实时准确获得开采机的实时姿态和位置坐标。机的实时姿态和位置坐标。机的实时姿态和位置坐标。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化矿用开采机定位系统


[0001]本专利技术涉及矿土开采
，尤其涉及一种智能化矿用开采机定位系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着开采时间的推移，我国煤炭资源开采逐渐向深部转移。国内的煤矿企业及专家学者长期致力于深部煤炭资源开采围岩稳定性研究工作，但由于深部开采围岩运移规律的复杂性，工作面强矿压显现、巷道大变形、煤壁易失稳等一系列问题并未得到根本性解决。鉴于此，企业通过引进矿用智能化系统，以提高工作面开采的开采效率和安全性。
[0003]现有矿用开采机的定位采用惯性导航装置及编码器组合定位系统，由于惯性导航装置长航时漂移、生产环境震动大、工作环境温度变化大导致惯性导航装置和编码器的组合定位系统无法保证长时间、稳定的高精度定位。
[0004]综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现思路

[0005]针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种智能化矿用开采机定位系统，其可实现获得开采机的实时姿态和位置坐标。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种智能化矿用开采机定位系统，其特征在于，包括：
[0007]测量机器人，其包括底盘、高精度陀螺寻北仪、自动全站仪、吊笼、工控机、电源、棱镜，所述高精度陀螺寻北仪、所述自动全站仪、所述吊笼、所述工控机、所述电源和所述棱镜均安装在所述底盘内部；
[0008]编码器，其固定安装在开采机的行走轮；
[0009]惯性导航装置，包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计用来测量所述开采机的平移运动的加速度，所述陀螺仪测量所述开采机的转动运动，所述惯性导航装置固定在所述开采机机身。
[0010]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述自动全站仪包括：坐标系统、操纵器、换能器、控制器，闭路控制传感器、集成传感器，所述坐标系统为球面坐标系统；所述操纵器控制机器人的转动；所述换能器将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；所述控制器采用连续路径的伺服控制系统，所述闭路控制传感器电连接所述操纵器和所述控制器；所述集成传感器用于测量距离、角度、温度、气压。
[0011]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述底盘包括：底盘壳体、履带机构及轮组机构；所述履带机构固定连接所述底盘壳体两侧；所述轮组机构转动连接所述履带机构，所述轮组机构位于所述履带机构下方；
[0012]所述履带机构包括：定型板、主动轮、爬坡轮、缓冲轮、支撑轮、导向轮、履带、伸缩缸及从动轮；所述主动轮转动连接所述定型板，所述爬坡轮转动连接所述定型板，所述导向轮转动连接所述定型板，所述从动轮转动连接所述定型板；所述主动轮与所述爬坡轮呈直
线分布，所述主动轮与所述爬坡轮位于所述履带机构两端；所述缓冲轮通过所述伸缩缸转动连接所述主动轮，所述缓冲轮通过所述伸缩缸转动连接所述爬坡轮，所述缓冲轮、所述主动轮及所述爬坡轮呈三角形布置，所述缓冲轮转动连接相邻所述导向轮；所述导向轮错位排列，相邻四个所述导向轮呈四边形分布，在所述履带机构下部构建出内凹空间，所述内凹空间能容纳所述轮组机构；所述支撑轮位于所述履带机构中部；
[0013]所述轮组机构包括四个轮组单元，所述轮组单元包括：两个轮毂电机、对应所述轮毂电机的轮毂支架、两个支撑杆及一个距离调节伸缩缸；所述轮毂支架之间通过所述伸缩缸固定连接，所述支撑杆一端固定连接所述轮毂电机，所述支撑杆另一端转动连接所述定型板；
[0014]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述导向轮之间设有加强连板。
[0015]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述爬坡轮与所述主动轮有两组，呈前后对称布置。
[0016]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述支撑杆角度调节范围为：45
°‑
60
°
。
[0017]根据本专利技术的智能化矿用开采机定位系统，所述缓冲轮位于所述三角形布置直角端。
[0018]本专利技术将测量机器人轮组机构置于履带机构下方内凹空间内，与履带机构浑然一体，减少了底盘所占的空间，并且轮履行走方式切换无特殊要求，可随时进行快速切换，并且不需停机切换，从而综合了履带移动底盘与轮式移动底盘的优点，使测量机器人既能够跨越障碍又能实现快速运动，通过与编码器及惯性导航装置的配合，从而更迅速可靠地获得开采机的实时姿态和位置坐标。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的测量机器人底盘结构示意图；
[0020]图2是本专利技术的测量机器人底盘履带机构结构示意图；
[0021]图3是本专利技术的测量机器人底盘轮组机构结构示意图；
[0022]图4是本专利技术的测量机器人底盘履带机构与轮组机构组装示意图；
[0023]图5是本专利技术的测量机器人底盘轮组机构工作示意图；
[0024]在图中，1
‑
底盘壳体，2
‑
履带机构，21
‑
定型板，211
‑
加强连板，22
‑
主动轮，23
‑
爬坡轮，24
‑
缓冲轮，25
‑
导向轮，26
‑
支撑轮，27
‑
从动轮，28
‑
伸缩缸，29
‑
履带，3
‑
轮组机构，31
‑
轮毂电机，32
‑
轮毂支架，33
‑
支撑杆，34
‑
距离调节伸缩缸。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]本专利技术提供了一种智能化矿用开采机定位系统。该智能化矿用开采机定位系统包括：测量机器人，其包括底盘、高精度陀螺寻北仪、自动全站仪、吊笼、工控机、电源、棱镜，高精度陀螺寻北仪、自动全站仪、吊笼、工控机、电源和棱镜均安装在底盘内部；编码器，其固
定安装在开采机的行走轮；惯性导航装置，包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计用来测量开采机的平移运动的加速度，所述陀螺仪测量开采机的转动运动，所述惯性导航装置固定在所述开采机机身。
[0027]测量机器人的测量精度等价于传统的地测部门的导线测量精度，完全满足智能开采工作面的定位精度要求。当测量机器人和搭载惯性导航装置及编码器的采煤机通视情况下，判断惯性导航装置及编码器测量得到的大地坐标和测量机器人测量得到的大地坐标二者的点位误差。如果点位误差超过限值，则用测量机器人测量得到的大地坐标修校正惯导编码器组合定位系统的大地坐标。
[0028]自动全站仪的技术组成包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器八大部分。坐标系统为球面坐标系统,望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转,在水平面360
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能化矿用开采机定位系统，其特征在于，包括：测量机器人，其包括底盘、高精度陀螺寻北仪、自动全站仪、吊笼、工控机、电源、棱镜，所述高精度陀螺寻北仪、所述自动全站仪、所述吊笼、所述工控机、所述电源和所述棱镜均安装在所述底盘内部；编码器，其固定安装在开采机的行走轮；惯性导航装置，包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计用来测量所述开采机的平移运动的加速度，所述陀螺仪测量所述开采机的转动运动，所述惯性导航装置固定在所述开采机机身。2.根据权利要求1所述的智能化矿用开采机定位系统，其特征在于，所述自动全站仪包括：坐标系统、操纵器、换能器、控制器，闭路控制传感器、集成传感器，所述坐标系统为球面坐标系统；所述操纵器控制机器人的转动；所述换能器将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；所述控制器采用连续路径的伺服控制系统，所述闭路控制传感器电连接所述操纵器和所述控制器；所述集成传感器用于测量距离、角度、温度、气压。3.根据权利要求1所述的智能化矿用开采机定位系统，其特征在于，所述底盘包括：底盘壳体、履带机构及轮组机构；所述履带机构固定连接所述底盘壳体两侧；所述轮组机构转动连接所述履带机构，所述轮组机构位于所述履带机构下方；所述履带机构包括：定型板、主动轮、爬坡轮、缓冲轮、支撑轮、导向轮、履带、伸缩缸及从动轮；所述主动轮转动连接所述定型板，所述爬坡轮转动连接所述定型...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭立正，阚士远，王明辉，李加强，王新华，董卫强，刘小源，
申请(专利权)人：临沂矿业集团菏泽煤电有限公司，
类型：发明
国别省市：