[发明专利]一种煤矿巷道智能掘进机器人控制系统

权利要求书

1.一种煤矿巷道智能掘进机器人控制系统，其特征在于：包括：

导航导向系统，由数字全站仪+惯性测量单元组成，首先利用惯性测量单元采集机器人系统位移信息及方向角的变化，实现基于航迹推理算法的相对定位，然后结合数字全站仪采集机器人系统位姿信息，对惯性测量单元所采集数据进行修正，将最终结果传输至电液控制平台并显示，以实时确定机器人系统位姿；

状态感知系统，用于实现掘进机器人系统工作状态检测和故障预测；

虚拟现实系统，用于实现掘进机器人系统掘进信息、姿态信息、位置信息的虚实同步，并将巷道成巷情况、截割路线显示到远程监控系统截面，实现机器人工作运动状态的可视化监控；

环境监控系统，用于实现掘进机器人系统周围环境信息的实时采集；

协同控制系统，用于实现掘进机器人系统各子系统的协同作业、互不干涉，各子机器人系统的控制器均通过can总线连接到电液控平台，由电液控平台负责各机器人信息的接收和任务的协调，电液控平台首先通过总线通知临时支护机器人进行支护，然后通知截割机器人开始控制截割臂自主截割并实时接收各机器人的工作状态，检测机器人工作进度以及异常；各子机器人系统之间通过总线通讯，当截割机器人和钻机器人工作时，使推进系统只起到支撑不推进的作用，截割工作完成后，推进系统方可开始推进，即形成相互约束的功能；当钻锚机器人正在进行做毛作业时，控制锚网运输机器人停止取网机械臂工作，待钻锚结束后，方可开始运输锚网；钻锚作业由顶板钻机和侧帮钻机完成，按照工艺，控制各钻机之间协同工作，避免干涉及碰撞；当监测到截割一个截距完成且复位时，通知临时支护机器人开始推进与姿态调整，并监测各机器人的状态，工作进度以及异常；

并行控制系统，用于实现掘进机器人系统部分子系统的并行作业，电液控平台首先通过总线通知临时支护机器人进行支护，同时控制截割机器人与钻锚机器人开始作业，并检测截割机器人是否完成一个截距的掘进任务和钻锚机器人是否完成一个截距的钻锚任务；钻锚时，按照工艺要求，在钻机互不干涉情况下，同时控制侧帮钻机和顶板钻机进行钻锚作业，提高掘进机器人系统工作效率。

2.如权利要求1所述的一种煤矿巷道智能掘进机器人控制系统，其特征在于：所述状态感知系统通过传感器对机器人工作安全参数信息进行检测，利用过压、过流手段保护设备运行安全；通过传感器检测设备的工作状态及运行参数信息，回传至电液控平台并显示，建立闭环控制系统，提高设备健康生命周期，避免井下危险事故的发生。

3.如权利要求1所述的一种煤矿巷道智能掘进机器人控制系统，其特征在于：所述虚拟现实系统包括地面监控设备、井下检测系统、通讯系统，通过电液控制平台控制掘进机器人系统的井下检测系统采集机器人系统相关位姿及状态信息，通过通讯系统采用有线+无线的方式将传感系统采集信息传输到地面监控设备，模拟井下巷道掘进情况，保证机器人工作运动状态的可视化监控。

4.如权利要求1所述的一种煤矿巷道智能掘进机器人控制系统，其特征在于：所述环境监控系统包括气体检测系统、风量检测系统和图像检测系统，气体检测系统包括气体传感器，避免有害气体浓度过高造成事故；风量检测系统用于实现工作面风量、出风口和进风口风量的检测，改善工作面环境；图像检测系统通过摄像头监视巷道情况、掘进姿态及轨迹、钻机运行状态、锚网储存情况，保证掘进工作快速高效的进行。