掘進機自動行走控制系統(tǒng)

1、掘進機自動行走控制系統(tǒng)摘要:為提高巷道掘進速度、減少礦下工人數(shù)量并且提高工人的 人身安全，需要掘進機能夠自動定位和自動行走系統(tǒng)，經(jīng)過多方面產(chǎn)品 調(diào)研、各地考察和國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的對比，總結(jié)出成熟應(yīng)用的幾套導(dǎo) 向方案。關(guān)鍵詞:激光追蹤儀激光導(dǎo)向六維傳感器由于礦井下環(huán)境惡劣:粉塵、高濕、掘進機強烈震動和沖擊、外 界衛(wèi)星通訊信號的阻斷，大大制約了礦下掘進機自動化的發(fā)展。目前 應(yīng)用在掘進機導(dǎo)向系統(tǒng)上的尚無成熟產(chǎn)品，本方案以美國API激光追 蹤儀為主要研究對象，整個系統(tǒng)的器件布置和測量原理如系統(tǒng)圖所述, 下面針對其運行原理和運作方案作具體闡述。1激光追蹤儀本系統(tǒng)采用美國API公司的激光導(dǎo)向儀，由一個三維主

2、機和一個 六維傳感器組成?？梢詼y出繞三個坐標軸旋轉(zhuǎn)角度和沿三坐標軸的位 移，具有強大的功能和較強的環(huán)境適應(yīng)性湍度范圍-10C45笆、高粉 塵環(huán)境。技術(shù)參數(shù)。三維激光跟蹤儀測量范圍。測量直徑:超過120m;水平方向:640(320);垂直方向:80到60;最大加速度:2g。2測量方法把三維激光跟蹤儀放在巷道軸線上,六維激光跟蹤儀放在掘進機 機身后面。首先把三維激光跟蹤儀調(diào)與大地水平，調(diào)整機器使六維激 光跟蹤儀與三位激光跟蹤儀在同一軸線上，六維數(shù)據(jù)直接輸入到工控 機上，工控機根據(jù)實時數(shù)據(jù)糾正掘進機姿態(tài)。與第一套方案的緊緊直 線行駛相比較，本套方案能夠?qū)崿F(xiàn)控制掘進機的曲線行駛，使自動駕駛 性更加突出

3、。3測量原理激光追蹤儀放在機器后方一定距離，追蹤儀的激光發(fā)射器發(fā)射激 光,激光接收器接收返回的激光，通過測量反射激光的時差和偏角計算 出掘進機的偏距和偏角。4調(diào)整過程原理圖放在掘進機后方的激光追蹤儀實時測量掘進機的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過 數(shù)據(jù)總線傳送給掘進機控制器,形成輸入、控制、輸出和反饋一套整體閉環(huán)控制系統(tǒng)，運用模糊控制算法控制掘進機按預(yù)定路線前進,當(dāng)出現(xiàn)偏差時按圖2的路線自動糾正，最終實現(xiàn)精確的自動行走。5系統(tǒng)布置原理各傳感器按圖3所示布置，通過數(shù)據(jù)總線互相通訊，掘進機控制器 接收反饋數(shù)據(jù)通過自動行走算法實時運算最終輸出正確控制指令。6結(jié)語本系統(tǒng)通過各傳感器和機器控制器有效結(jié)合最終實現(xiàn)如下功能：6個自由度的數(shù)據(jù)傳給機器控制器，可以計算出任意方向的角度、 位移；按設(shè)定行向前進，可以自動轉(zhuǎn)彎、直線行駛；行進過程出現(xiàn)意 外偏差，實時可靠調(diào)整,超調(diào)時間短；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的機身保護數(shù)據(jù)，可 以保護機身在調(diào)整時不碰壁。參考文獻黃日恒.懸臂式掘進機M.北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版 社,1996.陳加強.懸臂式掘進機行走和截割智能控制研究D