实现无人、智能的自动化开采煤矿是当前国际采矿界研究的热点,刮板输送机作为综采工作面中重要组成设备之一,其姿态有重要的研究意义。通过煤层底板钻孔数据建立基于TIN的DEM数字高程模型,结合刮板输送机当前姿态信息对各节中部槽的实际位置进行描述,在此基础上将刮板输送机在DEM中定位,根据推移距离读取推移后刮板输送机底部栅格点的高程数据,依据读取的高程点建立数学模型计算预测推移后各节中部槽的姿态。利用相应试验装置对预测的姿态信息进行对比,结果表明,该预测模型欧拉角误差在0.6°以内,该方法准确性较高,在综采工作面数字化中有广阔的应用前景。

为了推动煤矿井下机器人数字化与智能化的教学与研究,提供一个灵活、安全、经济的实验与教学环境,设计了一套基于履带式液压支架机器人的数字孪生教学实验系统。该系统由物理系统、虚拟监控系统和数字孪生增强现实(AR)监控系统三部分组成,各系统之间通过WI-FI通信。构建了数字孪生教学实验平台,实现对履带式液压支架机器人的模拟和仿真。通过综合实验,可以加强学生对数字孪生以及虚拟现实(VR)、AR与机器人结合的认识,使学生了解相关技术和设计方法,培养学生的自主创新能力。

我国薄煤层分布范围较广且煤质较好，薄煤层可采储量约占全国煤炭总量的1/5,但薄煤层受采高限制，滚筒直径和筒毂直径受限，结构参数、运动参数不匹配，使得薄煤层采煤机的装煤效率差一直是一个突出问题，因此提高薄煤层滚筒采煤机装煤效率具有十分重要的经济和社会意义。目前国内针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率的研究多为试验研究，少数学者通过缩小一定比例建立试验台以及假煤壁进行正交实验，但由于试验台大多比较简陋且煤岩截割与实际工况相差较远，模型缩小导致的误差较大，实验结果往往不准确，且试验台的建立投入大，试验过程周期长。还有学者建立人工模拟输送机装运松散煤，来研究滚筒各参数对装煤效率的影响程度，但往往在统计结果方面误差很大。因此，急需一种能够符合实际工况且准确可行的仿真方法，为薄煤层采煤

随着智能化开采的不断发展,刮板输送机直线度控制对于煤矿安全、高效开采具有重要意义。针对刮板输送机的调直精度不高的问题,提出了一种基于空间运动学与长短时记忆神经网络轨迹预测相融合的调直方法。首先,利用工业机器人的空间运动学知识对液压支架和刮板输送机浮动连接机构的运动规律进行了解析,并以C#语言的形式编入Unity3D仿真系统底层,通过推移机构连接头捕捉刮板输送机中部槽上的关键点,实现液压支架与刮板输送机的连接,实现了液压支架的精准推移,较理想化地解决了销耳间隙的影响;其次,综合考虑到传感器噪声与截割底板轨迹对刮板输送机轨迹检测的影响,在仿真系统中进行相关的补偿后,在MATLAB中利用LSTM(Long Short Time Memory)神经网络对刮板输送机的轨迹进行预测;最后,根据实际工况要求建立了目标调直轨迹的修正模型和轨迹-姿态转换

针对多机装备可视化监测中存在的数据体量大以及单台主机模式下无法有效完成复杂任务的问题,提出了基于实时运行数据驱动的分布式液压支架群虚拟监测方法.该方法首先建立了基于实时运行数据的驱动模型;其次基于可识别数据交互器的数据传递方法,建立了C/S模式下的分布式局域网协同模型;然后基于一致性哈希算法的分配方法,建立了可根据主机负载状况动态分配任务的任务调度模型,最后以试验室液压支架群为例构建了分布式系统.试验结果表明:该方法建立的监测系统相比于单主机系统,提高了监测的稳定性,能够为透明综采工作面的建设提供核心技术支撑.

销轴间隙的存在会导致液压支架工作时发生横向倾斜,严重威胁液压支架平稳运行及支护状态。在对销轴连接结构分析的基础上,提出了考虑销轴间隙的液压支架运动虚拟仿真方法。分别从单销轴连接、双销轴连接以及多销轴空间约束3个方向对支架销轴连接结构进行分析,建立了液压支架多销轴约束模型;通过Unity3D为液压支架虚拟模型添加相关物理组件,基于重力及物理碰撞作用,实现了不同销轴间隙下液压支架姿态自适应调节;考虑后连杆销轴、前连杆销轴等7个因素对液压支架横向稳定性的影响,对仿真模型进行了七因素三水平的正交试验分析,并在液压支架样机系统上进行了试验验证,结果表明仿真参数变化与实际液压支架运动参数变化基本吻合,立柱与底座连接销轴对于液压支架横向稳定性影响最大,后连杆与底座连接销轴的影响最小。该方法可为实现不同销