[发明专利]一种用于无人化采煤工作面的截割路径规划方法

权利要求书

1.一种用于无人化采煤工作面的截割路径规划方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1：计算采煤机的两个滚筒的截割范围

根据采煤机的机身长度、摇臂长度、两个滚筒的有效截割直径以及摇臂倾角的变化范围计算出采煤机的两个滚筒的截割范围；

步骤2：基于煤层精准三维模型切分煤层

根据采煤机的截割深度把煤层精准三维模型从切眼开始到停采线为止切分成若干片煤壁；

步骤3：将每片煤壁划分为若干刀

根据每片煤壁的顶底板曲线以及通过步骤1计算出的两个滚筒的截割范围，将每片煤壁划分为若干刀；

步骤4：对于每一片煤壁，对每个可能的截割方案采用仿真技术进行模拟截割，通过计算得到每个可能的截割方案的截割代价即采煤机的总行程和两个滚筒的运动轨迹长度以及采煤机从开机位置到关机位置的空行程之和；

步骤5：创建截割方案图

根据所有煤壁的所有可能的截割方案创建一个截割方案图；

步骤6：在截割方案图中求最优截割路径

在步骤5所创建的截割方案图中，从起点到终点的最短路径所经过节点的截割方案所形成的截割路径即为最优截割路径；通过下列递归式来求最优截割路径：

$MinDis\tan ce\left(v\right)=\underset{u\∈\mathrm{\δ}\left(v\right)}{\min }\{w(v,u)+MinDis\tan ce\left(u\right)\};$

其中，v表示截割方案图中的任一节点，δ(v)表示与v相邻的节点的集合，w(v,u)表示从v到u的距离，u表示集合δ(v)中的任一节点，MinDistance(u)表示从u到终点的最短距离。

2.根据权利要求1所述的用于无人化采煤工作面的截割路径规划方法，其特征在于：在步骤4中，所述所有可能的截割方案包括分别按照由右向左、由左向右、从上到下、从下到上以及不同的进刀方式所形成的各种截割方案。

3.根据权利要求1所述的用于无人化采煤工作面的截割路径规划方法，其特征在于：在步骤5中，所述截割方案图是一个带权有向图，其中，起点表示起始状态，终点表示到达停采线的状态，其余的每个节点代表某片煤壁的一种可能的截割方案，分别由每个除终点以外的节点向相邻下一个煤壁的所有节点各引一条有向边，有向边表示相邻两片煤壁的两个截割方案的切换，每条边上的权值表示采用该边所指向节点对应的截割方案的截割代价。