[发明专利]一种连采机出帮、入帮轨迹规划方法

说明书

本发明提供了一种连采机出帮、入帮轨迹规划方法，首先根据连采机自身安装的导航定位装置，获得连采机中轴点的坐标；随后根据中轴点坐标推导出连采机最左侧截齿和最右侧截齿的坐标；结合连采机出帮、入帮的轨迹特点，以最左侧截齿横坐标与左边帮横坐标一致、最右侧截齿横坐标与右边帮横坐标一致为前提，建立连采机出帮和入帮的轨迹模型；本发明提供的连采机出帮、入帮轨迹模型，将原有的无法定量描述的连采机出帮、入帮轨迹进行了模型化、定量化的呈现，便于智能化控制。另外将模型对应的连续弧形轨迹拆分成连采机定点旋转分段直线的轨迹组合，简化了智能化控制实施的难度。

技术领域

本发明涉及一种连采机轨迹规划方法，具体是一种连采机出帮、入帮轨迹规划方法。

背景技术

为了保证煤矿安全化生产和降本增效，国家大力推进“机械化减人、自动化换人、智能化无人”的智慧矿山建设，其中掘进工作面的智能化是实现煤矿智能化的基础，尤其是掘进设备的位姿测量、路径规划和自动控制是实现智能化掘进工作面的前提。针对大巷道大断面煤巷，采用连采设备能够有效提升掘进效率。因此连采机智能化技术研究对于高效掘进工作面的智能化建设有非常重要的价值。

目前针对连采机的智能化研究，大多参考传统的悬臂式掘进机的研究成果，重点集中在设备自身的导航定位方向，提供掘进机运动轴心位置的坐标。但是连采机的掘进工艺与传统的悬臂式掘进机有很大的不同，具体体现在：

(1)巷道宽度大于连采机截割部宽度，巷道需经切槽、采垛两次成型；

(2)切槽、采垛工艺切换时，连采机存在前后、横向大范围的移机过程；

(3)双巷掘进，连采机有两个巷道之间大范围的调机过程。

因此在精准的导航定位的基础上，结合连采工艺的连采机轨迹规划是连采机智能化研究中的另一个重要方向，但目前鲜有相关报道。目前针对掘进设备的轨迹规划研究均集中在单巷直线截割的工况，重点解决的是掘进机偏离巷道中心线后的轨迹调整方法，与连采机的大范围运动轨迹有很大的区别。尤其是连采机在切槽、采垛工艺切换时存在横向大范围移机情况。而连采机横向大范围移机包括出帮、退机、转向、前进、入帮五个环节，其中出帮和入帮是轨迹设计的难点和空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连采机出帮、入帮轨迹规划方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种连采机出帮、入帮轨迹规划方法，包括如下步骤：

S1、首先根据连采机自身安装的导航定位装置，获得连采机中轴点的坐标；随后根据中轴点坐标推导出连采机最左侧截齿和最右侧截齿的坐标；

结合连采机出帮、入帮的轨迹特点，以最左侧截齿横坐标与左边帮横坐标一致、最右侧截齿横坐标与右边帮横坐标一致为前提，建立连采机出帮和入帮的轨迹模型；

S2、针对连采机出帮轨迹的规划方法如下：

预设连采机中轴点坐标为(x₀,y₀)，最左侧截齿距离连采机机身中轴点的横向距离为m，距离连采机机身中轴点的纵向距离为n，出帮时连采机航向角的偏转速率为K，相应的经过时间t之后连采机的偏转角为Kt；

整个出帮过程中，连采机中轴点的路径轨迹由如下公式确定：

x₀＝mcos(Kt)-m-nsin(Kt)

S3、针对连采机入帮轨迹的规划方法如下：