【技术实现步骤摘要】
本公开涉及掘进机自动导航，尤其涉及一种掘进机位姿自动调整方法及系统。
技术介绍
1、掘进机是煤矿综掘工作面装备体系的重要组成部分，随着煤矿装备智能化的持续发展，掘进机必然向智能化、无人化方向转型升级，构成未来综掘工作面无人化体系中的重要环节。
2、掘进机自动驾驶系统性能是保证实现综掘工作面无人化的重要保障，然而因为综掘工作面环境恶劣，空间狭小、装备密集，同时，掘进机本体是一个多输入、多输出、强非线性系统，且是一个大质量体，因此运动惯性较大难以精确控制，不可避免会在自动驾驶过程中出现误差。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开实施例提供了一种掘进机位姿自动调整方法及系统，能够实现对掘进机的智能化精准控制，实现对掘进机位姿的自动调整。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种掘进机位姿自动调整方法，包括：
3、s100，构建cp3s系统；
4、s200，基于所述cp3s系统获取掘进机信息数据；
5、所述掘进机信息数据包括掘进机实际偏向角、掘进机实际俯仰角、激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的坐标信息、掘进机机身坐标系沿激光标靶坐标系的坐标轴旋转的角度、掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的坐标信息和巷道环境数据；
6、s300，基于所述获取掘进机信息数据获得掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵；
7、s400，基于所述掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵获得掘进机在巷道大地坐标系中的绝对位置信息和
8、其中，所述绝对位置信息包括横坐标x、纵坐标y和高度z；所述三维姿态信息包括偏向角α、俯仰角β、夹角γ；
9、s500，基于所述绝对位置信息、所述三维姿态信息、所述巷道环境数据和历史数据，判断掘进机实际位姿是否偏离预定航线，若是，获取位姿偏差数据，并自动对掘进机进行实时位姿调整；若否，按照实际路径继续行进。
10、可选地，所述cp3s系统包括信息系统、物理系统和安全系统；
11、所述信息系统包括掘进机传感器采集的各项数据、掘进机的车辆参数、巷道参数、真实场景下的土地黏着系数以及巷道环境信息；
12、所述物理系统包括掘进机、作业巷道本身、掘进机传感设备和执行设备；
13、所述安全系统为ss，ss＝{sp，sr，sm}；其中，sp为人员安全检测系统，sr为巷道安全检测系统，sm为设备安全检测系统。
14、可选地，所述人员安全检测系统包括：利用无线热释电红外传感器网络获取人员位置信息，当掘进截割面与人员位置距离小于预设距离时，掘进机停止作业，调整截割臂远离危险人员，并对其与地面控制指挥中心进行报警；
15、所述巷道安全检测系统为：其中，f为截割负载，h为截割深度，s为截割面质量，cr为瓦斯浓度，为氧气浓度，t为巷道空气温度，humidity为环境湿度，width为巷道宽度；
16、所述设备安全检测系统包括：当掘进机位置距离两侧少于0.5米时或者掘进机航向角与规划路径偏差角度大于10°时进行报警。
17、可选地，所述掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵为
18、
19、其中，α0为所述掘进机实际偏向角，β0为所述掘进机实际俯仰角，为激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的横坐标，为激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的纵坐标，为激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的高度坐标；
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、
27、其中，d为激光跟踪装置到激光标靶的距离，xa为激光在横向靶面上的横坐标，ya为激光在横向靶面上的纵坐标，ya为激光在竖向靶面上的纵坐标，za为激光在竖向靶面上的竖向坐标；
28、
29、其中，α2为掘进机机身坐标系沿激光标靶坐标系zb轴旋转的角度，β2为掘进机机身坐标系沿激光标靶坐标系yb轴旋转的角度，为掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的横坐标，为掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的纵坐标，为掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的高度坐标。
30、可选地，
31、
32、
33、
34、
35、
36、其中，为矩阵第1行第4列的元素，为矩阵第2行第4列的元素，为矩阵第1行第2列的元素，为矩阵第1行第3列的元素，为矩阵第1行第1列的元素，为矩阵第3行第2列的元素，为矩阵第2行第2列的元素。
37、本申请的第二方面公开了一种掘进机位姿自动调整系统，包括：
38、第一构建模块，配置为构建cp3s系统；
39、第一获取模块，配置为基于所述cp3s系统获取掘进机信息数据；
40、所述掘进机信息数据包括掘进机实际偏向角、掘进机实际俯仰角、激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的坐标信息、掘进机机身坐标系沿激光标靶坐标系的坐标轴旋转的角度、掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的坐标信息和巷道环境数据；
41、第一转换模块，配置为基于所述获取掘进机信息数据获得掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵；
42、第一计算模块，配置为基于所述掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵获得掘进机在巷道大地坐标系中的绝对位置信息和三维姿态信息；
43、其中，所述绝对位置信息包括横坐标x、纵坐标y和高度z；所述三维姿态信息包括偏向角α、俯仰角β、夹角γ；
44、第一判断模块，配置为基于所述绝对位置信息、所述三维姿态信息、所述巷道环境数据和历史数据，判断掘进机实际位姿是否偏离预定航线，若是，获取位姿偏差数据，并自动对掘进机进行实时位姿调整；若否，按照实际路径继续行进。
45、本申请的第三方面公开了一种掘进机位姿自动调整方法，包括：
46、a100，构建cp3s系统；
47、a200，获取掘进截割面与掘进机周侧人员位置之间的实际距离；
48、判断所述实际距离是否满足预设条件，若是，执行a300；若否，控制掘进机停机；
49、a300，基于所述cp3s系统获取掘进机信息数据；
50、所述掘进机信息数据包括掘进机实际偏向角、掘进机实际俯仰角、激光跟踪坐标系原点在巷道大地坐标系中的坐标信息、掘进机机身坐标系沿激光标靶坐标系的坐标轴旋转的角度、掘进机机身坐标系原点在激光标靶坐标系中的坐标信息和巷道环境数据；
51、a400，基于所述获取掘进机信息数据获得掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵；
52、a500，基于所述掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵获得掘进机在巷道大地坐标系中的绝对位置信息和三维姿态信息；
53、其中，所述绝对位置信息包括横坐标x、纵坐标y和高度z本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述CP3S系统包括信息系统、物理系统和安全系统；
3.根据权利要求2所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述人员安全检测系统包括：利用无线热释电红外传感器网络获取人员位置信息，当掘进截割面与人员位置距离小于预设距离时，掘进机停止作业，调整截割臂远离危险人员，并对其与地面控制指挥中心进行报警；
4.根据权利要求1所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述掘进机机身坐标系到巷道大地坐标系转换矩阵为
5.根据权利要求4所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，
6.一种掘进机位姿自动调整系统，其特征在于，包括：
7.一种掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述实际距离为d：
9.根据权利要求8所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述若否，控制掘进机停机，包括：
10.一种掘进机位姿自动
...【技术特征摘要】
1.一种掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述cp3s系统包括信息系统、物理系统和安全系统；
3.根据权利要求2所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所述人员安全检测系统包括：利用无线热释电红外传感器网络获取人员位置信息，当掘进截割面与人员位置距离小于预设距离时，掘进机停止作业，调整截割臂远离危险人员，并对其与地面控制指挥中心进行报警；
4.根据权利要求1所述的掘进机位姿自动调整方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健健，刘晋腾，张雨晨，周国昊，王凯帆，黄乾坤，刘汝渝，王国勇，
申请(专利权)人：矿业大学北京内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：
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