[发明专利]一种液压支架与刮板输送机浮动连接机构姿态描述方法

说明书

本发明公开了一种液压支架与刮板输送机浮动连接机构姿态描述方法，通过将液压支架与刮板输送机的浮动连接机构简化为机械手模型，基于工业机器人逆向运动学的解析方法确定浮动连接机构的各运动参数关系式；根据逐级渐进筛选法，选择最优解，确定浮动连接机构各结构的运动规律；将运动规律编入仿真系统底层，可得到虚拟液压支架在虚拟底板上推移虚拟刮板输送机时，虚拟浮动连接机构精确的运动。通过本发明，能够实现液压支架对刮板输送机较精准推移，减小累积误差。

技术领域

本发明涉及机械仿真领域，具体为一种液压支架与刮板输送机浮动连接机构姿态描述方法。

背景技术

为了减少煤矿事故率、提高开采效益和开采竞争力，精准开采、透明开采成为了当前煤矿行业追求的目标。由于液压支架与刮板输送机的浮动连接机构的运动不是简单的直线运动而是空间运动，致使在液压支架推溜时，刮板输送机的推移距离与理想推移距离存在误差，因而需要对液压支架与刮板输送机的浮动连接机构的运动进行解析，实现对刮板输送机的精准推移是实现综采工作面智能化、无人化的重要基础之一。

在液压支架移刮板输送机时，将液压支架与刮板输送机连接起来的推移机构具有四个自由度，包括活塞杆沿着推移油缸的平移运动，推移杆绕着连接推移杆与活塞杆之间销轴的俯仰旋转和偏航旋转，以及连接头绕着所连接销轴的偏航旋转，使得推移机构的运动为空间运动而不是简单的平面运动，因而推移机构又称为液压支架与刮板输送机的浮动连接机构。

现有技术中，申请号为CN201910306404.6公开了一种刮板输送机在井下复杂地况的推溜过程模拟实验装置，所述实验装置中推移机构是连接刮板输送机和液压支架底座的关键部分通过该推移机构可以模拟推溜工作对刮板输送机进行推溜。但是为获得推移机构各结构的推移角度、刮板输送机的推移距离以及它们连接处的位移时需要安装轴编码器，倾角传感器，红外测距传感器，相机等电子元件和电子仪器。

申请号为CN201811509303.0公开了一种综采面液压支架推移推杆位姿感知装置、综采面液压支架推移推杆机构及方法，感知装置包括综采工作面，该综采工作面包括若干个液压支架底座，每个液压支架底座的推移推杆均与一个刮板输送机中部槽连接；每个推移推杆的左、右两侧分别设有用于实时感知所述推移推杆位姿的左侧位姿感应单元和右侧位姿感应单元，中央信号处理单元根据左侧位姿感应单元所反馈的位移和根据右侧位姿感应单元所反馈的位移来感知推移推杆的偏移程度，并通过执行机构进行调整。

上述方法中，在获得推移机构各结构的推移角度、推移距离方面。由于需要安装许多传感器、相机等电子元器件，在井下狭窄、昏暗、嘈杂、以及电磁干扰无线信号等情况的存在下，加上液压支架数目比较多，采用电子元器件获得推移机构的各结构的偏转角度、推移距离具有一定的难度且未考虑到在真实情况下推移机构的运动不是简单的直线运动而是空间运动的情况。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是在液压支架推移刮板输送机时，由于液压支架与刮板输送机浮动连接机构的空间运动产生的推移距离的误差，在综采工作面“三机”推进过程中易产生累积误差，满足不了精准推移的要求，因而需要确定液压支架与刮板输送机浮动连接机构的各结构的运动规律，可以实现液压支架对刮板输送机较精准推移，减小累积误差。

本发明提供的技术方案为一种液压支架与刮板输送机浮动连接机构姿态描述方法，包括：

将液压支架与刮板输送机的浮动连接机构简化为机械手模型，在已知刮板输送机中部槽姿态的前提下，以液压支架推移油缸前端面中心为初始坐标系，在刮板输送机推移耳处标记关键点作为最终坐标系；

基于工业机器人逆向运动学的解析方法确定浮动连接机构的各运动参数关系式；其中，所述运动参数是指关节角、关节距离、连杆长度、连杆扭转角；

基于逆向运动学的多解性，根据得到运动规律对机械手模型运动的实现度，根据逐级渐进筛选法，选择最优解，确定浮动连接机构各结构的运动规律；