无人化掘进机截割轨迹规划与边界控制技术

"这篇文章主要探讨了在无人化掘进装备中的截割轨迹规划与边界控制方法，旨在提高掘进效率和巷道成型质量。作者通过分析煤岩硬度与截割臂速度、电动机转速之间的数学关系，提出了一种基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法。此外，利用栅格法建立了环境模型，并为扫底、自动截割和自动扩帮三个阶段分别规划了截割轨迹。同时，文章还提出了一种边界控制策略，以精确地自动控制规划后的截割轨迹。实验结果显示，这种方法能够有效地避让夹矸，确保截割头从任意起点完成整个断面的截割，且设计的边界控制方法具有高精度，有助于保障巷道边界的成型质量，为实现全程自主定向掘进奠定了重要的技术基础。关键词包括：截割轨迹规划、夹矸判定、栅格地图、边界控制、无人化掘进。" 本文是关于煤炭开采领域的行业研究，具体聚焦于纵轴式掘进机的自动化技术。在无人化采矿装备的发展趋势下，如何实现掘进机的自主作业和高效完成任务成为关键问题。作者首先通过数学建模研究了煤岩硬度与截割臂动作速度以及电动机转速间的关联，这有助于设备根据地质条件自动调整工作参数。接着，引入多传感器数据，建立了一种环境信息描述方法，增强了系统对煤岩环境的感知能力。 在环境建模方面，文章采用了栅格法，将工作区域划分为网格，便于计算机理解和处理空间信息。这一方法使得截割轨迹的规划更具针对性，能适应不同的开采阶段，如扫底、自动截割和自动扩帮，每个阶段都有对应的轨迹规划策略。 边界控制是确保巷道形状质量和安全的重要环节。文中提出的控制策略可以精确地沿着规划好的轨迹运行，避免误操作导致的边界偏差。实验验证了这种方法的有效性，不仅能在遇到夹矸时智能绕行，还能保证截割的精度，从而提升巷道的整体成型质量。 该研究为无人化掘进装备的智能化发展提供了理论和技术支持，对于提升煤矿开采的安全性和效率具有重要意义。未来，这样的技术有望在更广泛的采矿领域得到应用，推动采矿业向自动化、智能化方向迈进。