[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

说明书

本发明公开了一种面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法，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，确定仿真初始数据和虚拟场景运行数据，构建AI机器人分析系统，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。实现基于实际运行数据与运行参数的综采工作面复现，对智能化当前的水平以及一些局部的或者某一小方面的技术进步对于工作面整体运行的推进作用进行分析评估，为煤矿智能化发展指明方向。

技术领域

本发明涉及矿井安全预测技术领域，尤其涉及一种面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法。

背景技术

近年来，随着科技不断发展，要求将5G、AI、大数据、云计算、VR技术等新一代信息技术融入到智慧煤矿的建设过程中，智能开采技术已经正式进入国家发展的大战略中。智能化开采技术指的是不需要人工直接干预情况下，通过采掘环境的智能感知、采掘装备的智能调控、采掘作业的自主巡航，由采掘装备独立完成的回采作业过程，重点之一便是聚焦在了提升装备的技术水平上。《煤矿机器人重点研发目录》的发布正是顺应智能开采装备的需要，基于AI技术，旨在全面提升井下装备机器人化的水平，更好的为智能化提供装备保障。

虚拟现实技术是一种利用现实生活中的数据，生成高仿真度虚拟环境的计算机仿真系统，由于其具有高仿真性能，且不受物理空间的限制等优点，虚拟现实技术广泛的应用于教育、医疗等行业。综采工作面是煤炭的第一生产现场，由于空间狭小，环境恶劣，受综采装备数字化程度以及煤层信息的限制，难以建立全方面的虚拟综采工作面。

现有技术中，申请号为201910064818.2的“基于虚拟现实物理引擎的综采装备协同推进仿真方法”，该发明将虚拟综采装备经模型刚体化修补后，与虚拟煤层进行虚拟接触，进而模拟装备井下运行信息；所述虚拟煤层包括虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层，虚拟固有煤层是以井下地质探测数据点为基础通过逆向重构方法按照循环点和装备点构造出来的，虚拟实时更新煤层是通过实时记录采煤机前后滚筒截割轨迹在Unity3d软件中进行MESH网格碰撞体重构，通过控制固有煤层信息和虚拟实时更新煤层属性的有无和显示，实时更新虚拟煤层数据信息，真实再现井下煤层环境下装备自适应推进过程，该方法替代以往坐标点定位虚拟装备进行虚拟仿真的方法，为透明开采和精准开采提供理论基础。

现有技术中，申请号为201810987960.X的“一种支撑综采工作面地理环境及装备的虚拟规划方法”，该方法是根据不同采煤地理环境及装备条件，利用三机选型设计与方法模块在综采装备选型数据库中选出三机具体型号输入装备模块，构建模拟三机真实行为的数字化三机装备；利用数字化煤层在虚拟环境下生成虚拟煤层模型，提取煤层曲面特征数据,转化为装备运行截割路径；将数字化装备模型导入软件中，利用采煤参数模型进行虚拟仿真并实时记录规划数据，完成性能参数优化，达到指导生产的目的。该方法解决了企业迫切需求快速选择配套装备、以及对预选装备方案的工作状况进行可视化预演与规划，达到了综采虚拟仿真的全生命周期的多样性设计和最优设计。

现有技术中，申请号为202010102878.1的“面向综采装备时空运动学的煤层顶底板路径虚拟规划方法”，该方法通过Unity3d软件建立固有煤层顶底板；利用物理引擎实现综采装备和煤层顶底板的真实接触，构建综采装备和煤层顶底板的时空运动学关系；利用mesh组件动态生成单循环煤层顶底板，刮板输送机和液压支架随着采煤机的引领进行协同推进；利用MATLAB和机器学习算法对煤层顶底板轨迹进行预测，并利用无人机携带探测设备对下循环煤层顶底板轮廓进行探测，并对离散点连续化处理；将无人机探测的数据与预测的数据进行融合得到下循环煤层顶底板虚拟规划路径。该方法能够避免对煤层顶底板的轨迹预测的盲目性，实现对下循环煤层顶底板的预测和工作路径的规划。