【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿掘进，具体是一种悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法。
技术介绍
1、目前的悬臂式掘进机截割巷道迎头过程中，绝大多数还是采用传统的激光指向仪来指示巷道设计中线，通过人工目测的方式来控制掘进机的掘进作业，该方法全程依赖于掘进机操作工人，且与工人的工作经验密切相关，又因掘进工作面环境极其恶劣，受多种因素影响，易出现巷道超挖或欠挖等问题，因此掘进机的位姿测量极其重要，也是实现无人掘进的重要环节之一，直接影响掘进质量的好坏，并决定着煤炭安全及生产效率。
2、现有悬臂式掘进机受其铲板宽度、截割臂长度及多重因素制约，需两次截割成巷；同时，因履带打滑，机身异常偏转导致的悬臂式掘进机定位不准确、巷道成巷质量差。但由于实际的掘进工作面环境极其恶劣，受多种因素影响，单种定位系统因自身系统缺陷问题，易出现巷道超挖或欠挖的问题。因悬臂式掘进机整机长度、巷道宽度所限，为避免掘进机与巷道两帮发生碰撞，需多次调整机身航向前进和后退，才能完成左右移机。
3、公布号为cn113970329a的中国专利技术专利公开了一种捷联惯导和激光感知复合的掘进机位姿检测系统，主要包括捷联惯导系统、激光感知系统、导航计算机以及人机交互显示系统；所述的捷联惯导系统包括三轴光纤陀螺仪、三轴石英加速度计、数据处理模块。其中三轴光纤陀螺仪可以实时测得掘进机在载体坐标系下相对于惯性空间的三轴角速度信息；三轴石英加速度计可以实时测得掘进机在载体坐标系下相对于惯性空间的三轴加速度信息；数据处理模块中内置了捷联惯导位姿解算算法，将陀螺仪的角速度信息和加
技术实现思路
1、为了更好的监测悬臂式掘进机的三轴位姿信息与机身姿态，以起到精确移机的作用，并以此规律及时调整截割方式，从而实现自主移机，以解决人工操作悬臂式掘进机所造成的巷道成形质量差、作业人员劳动强度大、掘进效率低、安全性差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法包括如下步骤：
4、步骤1：采用定位系统获取初始状态下悬臂式掘进机的航向角，通过悬臂式掘进机机载电液控系统将悬臂式掘进机的航向角调整至与巷道掘进方向一致；
5、步骤2：通过定位系统获取悬臂式掘进机的绝对坐标和在巷道中悬臂式掘进机截割头前端的初始位置o点；
6、步骤3：根据获取的悬臂式掘进机在巷道中的相对位置，选择对应的自主移机导航方式对悬臂式掘进机的自主移机进行导航；
7、步骤4：按照对应的自主移机导航方式，悬臂式掘进机通过机载电液控系统自动控制悬臂式掘进机完成自主移机动作；
8、步骤5：完成悬臂式掘进机截割巷道的截深m的自主截割；
9、步骤6：悬臂式掘进机按照自主移机导航方式中的其中一种轨迹完成自动移机及自主截割后回到巷道中心线上的点o1；
10、步骤7：以点o1作为新的起始点，按照对应的自主移机导航方式所规划的移机方式循环进行步骤1～步骤5。
11、上述悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法中，步骤1中，定位系统包括惯性导航装置和视觉定位系统；惯性导航系统用于实时获取悬臂式掘进机的航向角、横滚角和俯仰角，视觉定位系统用于获取悬臂式掘进机x轴、y轴和z轴的绝对坐标值。
12、上述悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法中，悬臂式掘进机自主移机动作包括前进、后退、转向、割煤和装煤。
13、上述悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法中，的悬臂式掘进机的绝对坐标是以西安坐标系为基准测量所获得的坐标。
14、上述悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法中，悬臂式掘进机在巷道中的相对位置，是根据悬臂式掘进机测距传感器测得机身两侧距离巷道两帮以及巷道掘进面的距离。
15、上述悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法中，依据悬臂式掘进机初始位置不同规划七种不同自主移机导航方式，针对悬臂式掘进机截割头前端到掘进巷道掌子面的距离为l、掘进巷道宽度为w、悬臂式掘进机截割巷道的截深为m、悬臂式掘进机截割头前端的初始位置o点、位于巷道中线，在巷道掘进方向上距离o点m的位置o1点、悬臂式掘进机至巷道左帮的距离为s1和悬臂式掘进机至巷道右帮的距离为s2的悬臂式掘进机截割成巷，悬臂式掘进机移动轨迹分别为：
16、s1＜w/4时选择方式一：
17、悬臂式掘进机从o点出发前进l/3米到达a点，在a点顺时针原地旋转角度α＝arctan[3(w-4s1)/4l]°，再沿当前航向角向前移l/3cosα到达b点；悬臂式掘进机在b点逆时针旋转角度α＝arctan[3(w-4s1)/4l]°，再沿当前航向角向前移l/3米到达c点，开始进行截深为m米的截割；巷道左半边截割完成后，悬臂式掘进机炮头处在d点，再原地逆时针旋转β
18、＝arctan[w/2(l+m)]°；悬臂式掘进机沿当前航向角后退(l+m)/cosβ米到达e点，再原地顺时针旋转β＝arctan[w/2(l+m)]°回正；悬臂式掘进机从e点沿当前航向角前移l米到达f点；巷道右半边截割完成后，悬臂式掘进机炮头处在g点，再原地顺时针旋转γ＝arctan[w/4l]°；悬臂式掘进机沿当前航向角后退l/cosγ米到达o1点，再原地逆时针旋转γ＝arctan[w/4l]°回正；
19、s1＝w/4选择方式二：
20、悬臂式掘进机从o点出发前进l米到达c点，开始进行截深为m米的截割；巷道左半边截割完成后，悬臂式掘进机炮头处在d点，再原地逆时针旋转β＝arctan[w/2(l+m)]°；悬臂式掘进机沿当前航向角后退(l+m)/cosβ米到达e点，再原地顺时针旋转β＝arctan[w/2(l+m)]°回正；悬臂式掘进机从e点沿当前航向角前移l米到达f点；巷道右半边截割完成后，悬臂式掘进机炮头处在g点，再原地顺时针旋转γ＝arctan[w/4l]°；悬臂式掘进机沿当前航向角后退l/cosγ米到达o1点，再原地逆时针旋转γ＝arctan[w/4l]°回正；
21、w/4＜s1＜w/2选择方式三：
22、悬臂式掘进机从o点出发前进l/3米到达a点，在a点逆时针原地旋转角度α＝arctan[3(4s1-w)/4l]°，再沿当前航向角向前移l/3cosα到达b点；悬臂式掘进机在b点顺时针旋转角度α＝arctan[3(4s1-w)/4l]°，再沿当前航向角向前移l/3米到达c点，开始进行截深为m米的截割；巷道左半边截割完成后，悬臂式掘进机炮头处在d点，再原地逆时针旋转β
23、＝arctan[w/2(l+m)]°；悬臂式掘进机沿当前航向角后退(l+m)/cosβ米到达e点，再原地顺时针旋转β＝arctan[w/2(l+m)]°回正；悬臂式掘进机从e点沿当前航向角前本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，步骤1中，所述定位系统包括惯性导航装置和视觉定位系统；惯性导航系统用于实时获取所述悬臂式掘进机的航向角、横滚角和俯仰角，视觉定位系统用于获取所述悬臂式掘进机X轴、Y轴和Z轴的绝对坐标值。
3.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，悬臂式掘进机自主移机动作包括前进、后退、转向、割煤和装煤。
4.根据权利要求2所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，所述的悬臂式掘进机的绝对坐标是以西安坐标系为基准测量所获得的坐标。
5.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，所述悬臂式掘进机在巷道中的相对位置，是根据悬臂式掘进机测距传感器测得机身两侧距离巷道两帮以及巷道掘进面的距离。
6.根据权利要求1至权利要求5任一权利要求所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，依据悬臂式掘进机初始位置不同规划七种不
...【技术特征摘要】
1.一种悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，步骤1中，所述定位系统包括惯性导航装置和视觉定位系统；惯性导航系统用于实时获取所述悬臂式掘进机的航向角、横滚角和俯仰角，视觉定位系统用于获取所述悬臂式掘进机x轴、y轴和z轴的绝对坐标值。
3.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，悬臂式掘进机自主移机动作包括前进、后退、转向、割煤和装煤。
4.根据权利要求2所述的悬臂式掘进机截割成巷自主移机导航方法，其特征在于，所述的悬臂式掘进机的绝对坐标是以西安坐标系为基准测量所获得的坐标。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡成军，王圣志，韩猛，宋刚，李波，潘格格，袁鹏喆，赵宝福，刘宾，步子豪，
申请(专利权)人：中煤天津地下工程智能研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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