[发明专利]掘进机自动控制过程中的防碰撞装置

权利要求书

1.一种掘进机自动控制过程中的防碰撞装置，包括截割臂、第一液压油缸、第一位移传感器、第一电缆、机身、电控箱、第二电缆、第二位移传感器、第二液压油缸、铲板，其特征在于：第一液压缸两端通过轴连接方式分别连接截割臂和机身，第二液压缸两端通过轴连接方式分别连接铲板和机身，第一位移传感器安装在第一液压油缸中，通过第一电缆与电控箱直接柔性连接，第二位移传感器安装在第二液压油缸中，通过第二电缆与电控箱直接柔性连接。

2.根据权利要求1所述的掘进机自动控制过程中的防碰撞装置，其特征在于：所述装置的工作原理及操作方法是，截割臂在断面上的运行轨迹为“S”型，铲板的运行轨迹为上下往复运动，第一液压油缸的动作范围B为0-760mm，第二液压油缸的动作范围D为0-150mm，均由电控箱控制，使其做伸缩运动，从而得到截割臂和铲板之间构成的不同角度的夹角，再根据电控箱内部的算法，防止截割臂和铲板发生碰撞；当电控箱控制第一液压油缸和第二液压油缸动作后，第一位移传感器和第二位移传感器将分别通过第一电缆和第二电缆传输信号给电控箱，电控箱经算法得出截割臂和铲板之间的夹角，当夹角接近0度时，控制第一液压油缸和第二液压油缸动作，从而形成闭环控制系统，防止截割臂和铲板碰撞。

3.根据权利要求1所述的掘进机自动控制过程中的防碰撞装置，其特征在于：所述装置的控制系统算法是，控制系统连锁，无论截割臂还是铲板在动作之前都要监测另一机构相应的位置；动作过程中要监测两个机构之间的夹角并且在角度小于10度时要根据运动的方向降低其中一个机构的速度，如：同时向上运动应该降低铲板的速度，同时向下运动应该降低截割臂的速度，相向运动时应同时降低两个机构的速度；

根据图4三角形余弦公式可以得到：

                                                           （1）

其中AO是截割臂的长度为已知参数，BO是铲板的长度为已知参数，AM是截割臂前端到地面的距离为可变参数，BN是铲板前端到地面的距离为可变参数，是截割臂与地面的夹角，是铲板与地面的夹角，两个夹角、在地面以上为正，地面以下为负，是截割臂与铲板之间的夹角；当的值大于0度时截割臂和铲板不会发生平碰撞；

由于截割臂、铲板距离地面的长度可以通过位第一移传感器和第二位移传感器检测到，通过第一电缆和第二电缆传输信号给电控箱，实现实时监测和控制，其中截割臂距离地面的长度AM和铲板距离地面的长度BN可由图2和图3以及通过公式（2）和公式（3）的算法获得，

        （2）

         （3）

其中、分别为位移传感器3和位移传感器8检测的位置数值。