[发明专利]一种面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法

权利要求书

1.一种面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，包括：

以特定工作面地质、装备运行的实际运行数据为基础，根据综采装备与煤层运动学关系，建立装备之间以及装备与煤层之间的运动学模型，根据所建运动学模型构建综采工作面虚拟离线运行系统，复现工作面虚拟运行开采情况；

对当前使用设备传感器、执行元件的误差分析，确定仿真初始数据和虚拟场景运行数据，基于虚拟装备的深度强化学习模型，构建AI机器人分析系统；

基于传感误差分析、执行误差的误差分析，将装备及地质探测手段按照未来智能化发展运行的参数进行输入，构建考虑截割轨迹、直线度、工作空间和动态煤层的综采工作面运行评价体系，对未来的综采机器人运行进行模拟，确定发展趋势，测试机器人运行性能；

所述未来智能化发展运行参数包括对倾角传感器、行程传感器、惯导系统、煤岩识别方法、地质勘测、摄像头、图像处理、刮板输送机直线度检测、液压支架直线度检测、无人机探测扫描的装备位姿感知元件可靠性及精度的标定，根据标定结果进行虚拟场景优化迭代与虚拟预演；

所述综采工作面虚拟离线运行系统包括数据优化处理系统和综采装备虚拟运行监测系统；其中，数据优化处理系统基于装备之间以及装备与煤层之间的运动学模型通过预设算法将实际运行数据与虚拟仿真数据进行融合，将处理后的数据输入综采装备虚拟运行监测系统，驱动虚拟装备运行；

所述数据优化处理系统包括采煤机定位模块、采煤机与刮板输送机耦合模块，刮板输送机与液压支架耦合模块、截割轨迹与煤层顶底板耦合模块及截割轨迹预测模块，通过滤波、数据融合，进行基于深度学习的优化计算，将实际运行数据与虚拟运行数据进行融合，得出包括采煤机运行轨迹、截割轨迹、预测截割轨迹以及刮板输送机形态与液压支架位姿的装备运行数据。

2.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，所述特定工作面地质、装备运行的实际运行数据包括采煤机数据、刮板输送机数据、液压支架数据以及部分煤层信息；

其中，采煤机数据包括：采煤机截割序号、工艺段标号、日期、采煤机位置、采煤机速度、左滚筒高度、右滚筒高度、机身偏航角、横滚角、俯仰角、左右截割电流、左右牵引电流；

刮板输送机数据是通过LASC系统反演出来的轨迹；

液压支架数据包括：支架支护高度、支架顶梁倾角、支架俯仰角、支架倾斜角、支架推溜行程、支架立柱压力、工艺段标号、工作面推进序号与矿压；

煤层信息包括：工作面两巷的揭露数据，绝对地质标高和五个钻孔点的离散数据。

3.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，所述装备之间以及装备与煤层之间的运动学模型，包括采煤机与刮板输送机耦合模型，刮板输送机与液压支架耦合模型、截割轨迹与煤层顶底板耦合模型、刮板输送机与煤层底板耦合模型、液压支架与煤层耦合模型与截割轨迹预测模型。

4.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，所述综采装备虚拟运行监测系统根据综采装备二维图纸以及综采装备初始运行数据进行综采装备以及固有煤层三维参数化建模，经过3dmax格式转换，导入Unity3D中建立初始综采工作面虚拟运行场景；根据数据优化处理系统提供的数据，更新综采装备虚拟运行监测系统虚拟场景，指导综采装备虚拟运行；根据提供的顶底板数据生成动态煤层；根据推移信息以及刮板输送机位姿信息实现工作面的推进；根据预测的截割轨迹信息在虚拟场景中绘制目标截割轨迹，以目标截割轨迹为基准实现采煤机自主调高；并在采煤机运行过程中综采装备协同动作；设计虚拟监测面板，对装备关键运行参数进行虚拟监测，并记录虚拟场景综采装备运行数据。

5.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，所述AI机器人分析系统基于传感误差分析、执行误差的误差分析，构建虚拟装备的深度强化学习模型，确定仿真初始数据和虚拟场景运行数据，将装备及地质探测手段按照未来智能化发展运行参数进行输入，根据输入参数进行虚拟预演与迭代优化；构建考虑截割轨迹、直线度、工作空间和动态煤层的全面评价指标，对未来的综采机器人运行进行模拟，确定发展趋势，测试机器人运行性能。

6.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，其特征在于，所述综采工作面运行评价体系通过AI机器人分析系统根据输入的装备及地质探测手段智能化参数分析结果进行迭代优化与虚拟预演，根据预演结果对装备运行状态以及参数影响因子进行评估，划分主要因素和次要因素，建立基于深度学习的综采工作面运行综合评价策略，为煤矿智能化升级改造提供发展方向；

其中，装备运行状态评估包括采煤机运行状态评估、预测截割轨迹评估、刮板输送机直线度评估、液压支架直线度评估、装备工作空间评估以及煤层顶底板评估；根据采煤机截割部电流、采煤机运行速度参数对采煤机运行状态进行评估；根据实际截割轨迹对预测截割曲线进行评估；根据刮板输送机与液压支架位姿参数对刮板输送机与液压支架直线度进行评估；对比实际装备工作空间与虚拟装备工作空间，对装备工作空间进行评估；根据实际顶底板信息对所构建的煤层顶底板进行评估；根据装备评估结果对之后综采装备运行状态进行调整。