[发明专利]一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法

权利要求书

1.一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

获取煤层的边界数据，根据所述边界数据中的每个数据点位置处的角度变化特征获得每个数据点的截割贴合难度系数；

根据所述边界数据中所有数据点的位置和对应数据点的截割贴合难度系数进行聚类，获得煤层的不同边界区间；根据所有边界区间内不同划分结果下轨迹点的数量、所述轨迹点与边界区间内数据点的截割贴合难度系数的差异，建立关于每个划分结果下的目标函数；根据所述目标函数获得最优划分结果及对应的最优轨迹点；

根据所述最优轨迹点的位置对采煤机截割滚筒进行高度路径规划；

所述目标函数的获取步骤包括：

将每个边界区间内等间距划分，等间距划分位置为轨迹点位置，计算所述划分结果下每个轨迹点的截割贴合难度系数；

计算所述边界区间的轨迹点的截割贴合难度系数平均值，作为第一平均值；计算所述边界区间的数据点的截割贴合难度系数平均值，作为第二平均值；计算第一平均值与第二平均值的差值绝对值并进行正相关映射，作为第三差值；

计算所述边界区间的预设超参数与所述划分结果下轨迹点数量的乘积，作为第一乘积；

计算所有边界区间的第一乘积与第三差值乘积的累加值，获得所述目标函数。

2.根据权利要求1所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述角度变化特征的获取步骤包括：

获得目标数据点对应的每个相邻数据点与目标数据点的相对角度，以所述相邻数据点之间所述相对角度的角度差异作为角度变化特征。

3.根据权利要求2所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述相对角度的获取步骤包括：

以所述目标数据点的位置作为原点建立二维直角坐标系，根据所述目标数据点和所述目标数据点的所述相邻数据点的位置坐标相连构建线段，作为第一线段；

根据第一线段与所述二维直角坐标系的横轴正半轴的夹角，获得所述目标数据点的所述相对角度；当所述相邻数据点在所述目标数据点的下方时，所述相对角度为负数。

4.根据权利要求3所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述截割贴合难度系数的获取步骤包括：

当所述角度差异大于时，计算与所述角度差异的差值，作为第二差值；当所述角度差异小于等于时，将所述角度差异直接作为第二差值；

将第二差值进行负相关映射，获得所述截割贴合难度系数。

5.根据权利要求1所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述最优轨迹点的获取步骤包括：

通过遗传算法对所述目标函数求解，当所述目标函数的结果最小时，计算得到的各个边界区间的最优轨迹点数量，以所述最优轨迹点数量对应的划分结果作为最优划分结果，根据所述最优划分结果获得最优轨迹点。

6.根据权利要求1所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述边界区间的获取步骤包括：

将所述边界数据中所有数据点的位置坐标和对应数据点的截割贴合难度系数构建成三维的截割特征向量，将所有截割特征向量通过DBSCAN聚类算法进行聚类，获得煤层不同的边界区间。

7.根据权利要求1所述的一种采煤机截割滚筒的高度路径规划方法，其特征在于，所述高度路径规划的具体步骤包括：

根据所有边界区间的最优轨迹点位置，通过三次样条插值算法获得采煤机的截割滚筒的高度路径规划。