【技术实现步骤摘要】
本公开涉及锚杆钻机领域，具体涉及多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统及包括其的掘进机。
技术介绍
1、随着时代发展，锚杆钻机已经从完全的机械化过渡到半自动化控制，并且已经逐步迈进全自动控制。一些自移式全自动锚杆钻机也已经出现，但是目前的全自动锚杆还是有局限性的，不能真正做到真正完全脱离人工操作。
2、全自动化锚杆钻机的局限性的原因有很多，例如：锚杆钻机下端位不稳导致锚杆钻进眼孔不直，清孔风力不够导致的眼孔内有碎屑，砂浆过稀或孔口堵塞导致注浆时砂浆下淌，注浆机工作状态异常导致注浆压力不够或不稳等，但最根本的原因是锚杆的控制精度不够。
3、现有的全自动化锚杆钻机控制精确度不高且很难做到现场实时采集数据，且操作复杂，可靠性很低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开的目的是提供多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统及包括其的掘进机，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。
2、为了实现前述目的，本公开的第一方面提供了一种多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统，其中，所述控制系统包括遥控手柄、视像采集设备、ai算力平台及系统控制主机，
3、所述遥控手柄适于被手持操作并远程控制所述锚杆钻机，所述遥控手柄安装有位姿参考系统，所述位姿参考系统用于获取操作所述遥控手柄者的手部位姿信息并发送至所述ai算力平台；
4、所述视像采集设备用于采集操作所述遥控手柄者的手部深度图像，并将所述手部深度图像发送至所述ai算力平台；p>
5、所述ai算力平台基于所述手部深度图像和所述手部位姿信息进行数据处理实时获取操作所述遥控手柄者的手部动作信息，并且通过通讯模组将所述手部动作信息发送至系统控制主机；
6、所述系统控制主机将所述手部动作信息分配至plc控制模块以控制所述锚杆钻机完成多自由度动作。
7、在如前所述的控制系统中，可选地，所述ai算力平台作为独立模块布置在所述系统控制主机内。
8、在如前所述的控制系统中，可选地，所述遥控手柄具有红外led，所述红外led为所述手部深度图像内提供图像识别特征，用于辅助获取所述手部动作信息。
9、在如前所述的控制系统中，可选地，所述锚杆钻机包括力传感器，所述遥控手柄连接有力反馈系统，所述力传感器通过所述锚杆钻机的振动实时监测所述锚杆钻机的钻力，并将实时监测的所述钻力发送至所述力反馈系统，所述力反馈系统将所述钻力的变化反馈至所述遥控手柄。
10、在如前所述的控制系统中，可选地，所述力反馈系统包括电机系统和传动系统，所述电机系统包括电机和电机控制器，所述传动系统为蜗轮蜗杆装置，所述力反馈系统通过所述通讯模组与所述电机控制器通信，所述电机控制器基于实时监测的所述钻力控制所述电机，所述电机经由所述蜗轮蜗杆装置驱动所述摇控手柄产生震动反馈或者产生控制阻力。
11、在如前所述的控制系统中，可选地，所述系统控制主机内置有同步控制软件，所述系统控制主机将所述手部动作信息分配至所述同步控制软件，所述同步控制软件基于所述手部动作信息生成与所述锚杆钻机同步的锚杆钻机数字模型和与所述遥控手柄同步的遥控手柄数字模型，并且，所述锚杆钻机数字模型与所述遥控手柄数字模型同步，同时通过所述系统控制主机的显示设备可视化地显示所述锚杆钻机数字模型和所述遥控手柄数字模型。
12、在如前所述的控制系统中，可选地，所述同步控制软件通过实时监测的所述钻力评估所述锚杆钻机数字模型与所述锚杆钻机的动作偏差以及所述遥控手柄数字模型与所述遥控手柄的动作偏差，并基于所述锚杆钻机数字模型与所述锚杆钻机的动作偏差以及所述遥控手柄数字模型与所述遥控手柄的动作偏差修正所述锚杆钻机数字模型和所述遥控手柄数字模型。
13、在如前所述的控制系统中，可选地，所述位姿参考系统包括三个轴向传感器，所述轴向传感器分别用于获取所述遥控手柄的俯仰信息、横滚信息和侧翻信息，并且所述位姿参考系统基于所述俯仰信息、所述横滚信息和所述侧翻信息提供所述手部位姿信息。
14、在如前所述的控制系统中，可选地，所述锚杆钻机通过三旋转轴安装，使得所述锚杆钻机能够根据所述遥控手柄的俯仰信息、横滚信息和侧翻信息同步俯仰、横滚和侧翻，并且所述锚杆钻机具备移动自由度。
15、为了实现前述目的，本公开的第二方面提供了一种掘进机，其中，所述掘进机包括利用如前述第一方面中任一项所述的控制系统所控制的多自由度锚杆钻机。
16、本公开提出了多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统及包括其的掘进机，通过视像采集设备、搭载ai算力平台实时获取手部位姿信息，配合使用的遥控手柄通过力反馈感应实际的钻力及变化，在同步控制软件中建立同步数字模型实现远程控制锚杆钻机的同步现实功能。
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1.一种多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统，其特征在于，所述控制系统包括遥控手柄（1）、视像采集设备（2）、AI算力平台（3）及系统控制主机（4），其中，
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述AI算力平台（3）作为独立模块布置在所述系统控制主机（4）内。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述遥控手柄（1）具有红外LED（8），所述红外LED（8）为所述手部深度图像内提供图像识别特征，用于辅助获取所述手部动作信息。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述锚杆钻机（7）包括力传感器（9），所述遥控手柄（1）连接有力反馈系统（10），所述力传感器（9）通过所述锚杆钻机（7）的振动实时监测所述锚杆钻机（7）的钻力，并将实时监测的所述钻力发送至所述力反馈系统（10），所述力反馈系统（10）将所述钻力的变化反馈至所述遥控手柄（1）。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述力反馈系统（10）包括电机系统和传动系统（11），所述电机系统包括电机（12）和电机控制器（13），所述传动系统（11）为
6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述系统控制主机（4）内置有同步控制软件，所述系统控制主机（4）将所述手部动作信息分配至所述同步控制软件，所述同步控制软件基于所述手部动作信息生成与所述锚杆钻机（7）同步的锚杆钻机数字模型和与所述遥控手柄（1）同步的遥控手柄数字模型，并且，所述锚杆钻机数字模型与所述遥控手柄数字模型同步，同时通过所述系统控制主机（4）的显示设备（14）可视化地显示所述锚杆钻机数字模型和所述遥控手柄数字模型。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述同步控制软件通过实时监测的所述钻力评估所述锚杆钻机数字模型与所述锚杆钻机（7）的动作偏差以及所述遥控手柄数字模型与所述遥控手柄（1）的动作偏差，并基于所述锚杆钻机数字模型与所述锚杆钻机（7）的动作偏差以及所述遥控手柄数字模型与所述遥控手柄（1）的动作偏差修正所述锚杆钻机数字模型和所述遥控手柄数字模型。
8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位姿参考系统包括三个轴向传感器，所述轴向传感器分别用于获取所述遥控手柄（1）的俯仰信息、横滚信息和侧翻信息，并且所述位姿参考系统基于所述俯仰信息、所述横滚信息和所述侧翻信息提供所述手部位姿信息。
9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述锚杆钻机（7）通过三旋转轴安装，使得所述锚杆钻机（7）能够根据所述遥控手柄（1）的俯仰信息、横滚信息和侧翻信息同步俯仰、横滚和侧翻，并且所述锚杆钻机（7）具备移动自由度。
10.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机包括利用如前述权利要求1至9中任一项所述的控制系统所控制的多自由度锚杆钻机（7）。
...【技术特征摘要】
1.一种多自由度锚杆钻机同步遥控控制系统，其特征在于，所述控制系统包括遥控手柄（1）、视像采集设备（2）、ai算力平台（3）及系统控制主机（4），其中，
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述ai算力平台（3）作为独立模块布置在所述系统控制主机（4）内。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述遥控手柄（1）具有红外led（8），所述红外led（8）为所述手部深度图像内提供图像识别特征，用于辅助获取所述手部动作信息。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述锚杆钻机（7）包括力传感器（9），所述遥控手柄（1）连接有力反馈系统（10），所述力传感器（9）通过所述锚杆钻机（7）的振动实时监测所述锚杆钻机（7）的钻力，并将实时监测的所述钻力发送至所述力反馈系统（10），所述力反馈系统（10）将所述钻力的变化反馈至所述遥控手柄（1）。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述力反馈系统（10）包括电机系统和传动系统（11），所述电机系统包括电机（12）和电机控制器（13），所述传动系统（11）为蜗轮蜗杆装置，所述力反馈系统（10）通过所述通讯模组（5）与所述电机控制器（13）通信，所述电机控制器（13）基于实时监测的所述钻力控制所述电机（12），所述电机（12）经由所述蜗轮蜗杆装置驱动所述摇控手柄（1）产生震动反馈或者产生控制阻力。
6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述系统控制主机（4）内置有同步控制软件，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹誉，于立军，高奔，吴成峰，姜彪，赵鑫，黄达，董程林，王小庭，陈蒙，岳亚军，董荣宝，魏逸，唐琨，刘晓平，傅愉，韩金库，叶旺盛，赵利国，刘强，潘锋，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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