[发明专利]一种基于工作面高精度导航模型的无人采煤路径规划方法

摘要

本发明公开了一种基于工作面高精度导航模型的无人采煤路径规划方法，该方法是在建立工作面高精度导航模型基础上进行全局采煤路径自动规划，包括如下步骤：(1)用一组间距为采煤机滚筒截割深度的平行平面去切割工作面导航模型，获得沿工作面沿推进方向的煤层顶底板曲线；(2)用等弧长法在顶底板曲线上规划出n段曲线段，计算各曲线段的法线之间的夹角θ，设定一个角度误差阈值δ，如果θ≥δ，继续对该曲线段进行细分，直到所有相邻曲线段的夹角皆小于δ；(3)根据采煤机几何参数和运动方式，以最大回采率和最小割岩率为优化目标，规划出无人采煤最优化路径。优点：解决了传统记忆截割的煤岩识别、多次学习、频繁交互等难题，有效提高工作面自动化水平。

主权项

1.一种基于工作面高精度导航模型的无人采煤路径规划方法，其特征在于：根据综采工作面高精度导航模型自动生成无人采煤的最优化路径，具体步骤包括：(1)综合利用煤层厚度震波CT探测数据、回采巷道激光扫描三维点云数据、巷道顶部钻孔测点数据、煤层底板等高线数据、断层褶皱数据构建综采工作面高精度导航模型；(2)用一组间距为采煤机滚筒截割深度D的平行平面去切割步骤1中构建的综采工作面高精度导航模型，获得沿工作面沿推进方向的煤层顶底板曲线；(3)根据煤层顶底板曲线的外部形状特征，包括：突变点、拐点、凹凸点、断点和尖点，对煤层顶底板曲线进行粗略的区间划分；(4)用等弧长法在顶底板曲线上规划出n+1个点，得到n段曲线段：其中表示曲线段，用曲线首末两端点之间的连线来构建直线段其中表示直线段,用来逼近代替曲线段分别做出各曲线段的法线p_i通过直线段的中点且与直线段垂直，用直线段的中垂线p_i来近似取代曲线段的法向矢量其中求出各段上的法线之间的夹角θ_i，分别记为θ₁,θ₂,…,θ_n，比较θ_i和设定误差阈值δ之间的关系，如果法线之间夹角θ_i≥δ，则对曲线段进行细分直至满足要求；其中，a表示顶板曲线上规划出来的点，i表示序号，p表示直线段的法线，θ表示法线之间的夹角；(5)根据从综采工作面高精度导航模型获得的顶底板曲线集合，结合采煤机几何参数和截割运动方式，以采煤机割煤的最大回采率和最小割岩率为优化目标，规划出无人采煤最优化路径。