煤矿巷道掘进机实时感知技术：行走轨迹与偏差分析

"悬臂式掘进机行走轨迹及偏差感知方法研究" 本文主要探讨的是悬臂式掘进机在煤矿巷道定向掘进过程中的行走轨迹及偏差感知问题，这在实现综掘工作面智能化、无人化建设中起着至关重要的作用。当前，由于综掘工作面的复杂环境，尚无法实现掘进机位姿的实时、自主、精准感知。为了解决这一难题，文章提出了一种新的感知方法，目的是实时监测并校正掘进机的方位偏差。 首先，该研究构建了一个综合系统，其中包括激光偏距感知、捷联惯导（ Strapdown Inertial Navigation System, SINS）和二维里程计（2D odometry）三个关键组成部分。激光偏距感知用于获取掘进机与周围环境的距离信息，捷联惯导则负责提供掘进机的姿态和运动信息，而二维里程计则可以同时测量掘进机在横向和纵向的移动距离。 通过对掘进机方位偏差与巷道定向掘进关系的深入分析，研究者制定了基于这个感知系统的掘进机自主定向掘进策略。在捷联惯导方面，他们针对综掘工作面的特殊条件进行了适用性改进，提出了初始粗对准和姿态更新算法，从而建立了掘进机航向角与偏角之间的数学模型。 二维里程计的研制使得能计算出掘进机的实时位置坐标，通过结合二维里程数据和偏角信息，推导出航位推算算法。此外，为了实现位姿参数的可视化和远程控制，研究团队还开发了一套掘进机位姿参数可视化交互式远程显示系统，并搭建了包含井下、井上控制平台以及全站仪在内的实验系统，以验证感知方法的精度和实用性。 通过工业性实验，研究证实了所提出的感知方法能够准确地感知掘进机的机身偏角、偏距（横坐标）和纵坐标，证明了该方法的有效性和优越性，满足了巷道掘进过程中对掘进机精确定位和定向的要求。该研究成果对提升掘进作业的安全性和效率，推动煤炭行业的智能化进程具有积极意义。 关键词：悬臂式掘进机；行走轨迹；方位偏差；二维里程计；捷联惯导 分类号：TP028.8 文献标识码：A