[实用新型]一种基于VR技术的煤矿综合掘进实训操作台

说明书

本实用新型涉及一种基于VR技术的煤矿综合掘进实训操作台，包括操作台、VR头盔、VIVE追踪器、显示屏和与其连接的上位机，所述操作台设置有物理操作平台，所述物理操作平台与实际掘进设备操作平台一致，物理操作平台与上位机之间连接有用于将虚拟操作平台与物理操作平台进行物理重合的控制系统，所述物理操作平台包括截割头手柄、控制手柄组件、显示面板和按键单元。本实用新型设置有用于模拟虚拟操作平台及操作场景的VR头盔、VIVE追踪器和上位机、显示屏以及与实际掘进设备操作平台一致的物理操作平台以及将二者进行物理重合的控制系统，还原了真实作业场景以及真实操作体验，从而为专业化教学提供条件。

技术领域

本实用新型涉及煤矿综合掘进实训考核领域，具体涉及一种基于VR技术的煤矿综合掘进实训操作台。

背景技术

掘进机是用于开凿平直地下巷道的器械。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在200万元至800万元之间不等。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点。现有悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业模式，在我国重点煤矿广泛应用。悬臂式掘进机集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。

随着国家经济建设的发展，相关驾驶类人才稀缺，由于掘进机设备体型庞大且通常不具备现场实训条件，掘进机的驾驶教学开展困难。

现有掘进机模拟教学实训操作装置，采用计算机系统模拟操作，此类设备将掘进机实体操作转换为计算机外设配件模拟操作，计算机外设配件（鼠标、键盘）不具备掘进机操作平台手感，无法起到专业教学效果，模拟教学与实际工作有巨大差别，不利于人才培养，另外现有的模拟教学实训操作装置其画面角度是固定的，看不到掘进机周围环境的变化，并且显示范围有限，不利于环境判断，从而起不到专业教学效果。

发明内容

本实用新型为解决现有掘进机模拟教学装置在使用时与实际操作相差较大专业度低的问题，提供了一种基于VR技术的煤矿综合掘进实训操作台，设置有用于模拟虚拟操作平台及操作场景的VR头盔、VIVE追踪器和上位机、显示屏以及与实际掘进设备操作平台一致的物理操作平台以及将二者进行物理重合的控制系统，还原了真实作业场景以及真实操作体验，从而为专业化教学提供条件。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于VR技术的煤矿综合掘进实训操作台，包括操作台、VR头盔、VIVE追踪器、显示屏和与其连接的上位机，所述VR头盔、VIVE追踪器和上位机配合用于模拟虚拟操作平台及操作场景，所述操作台设置有物理操作平台，所述物理操作平台与实际掘进设备操作平台一致，物理操作平台与上位机之间连接有用于将虚拟操作平台与物理操作平台进行物理重合的控制系统，所述物理操作平台包括截割头手柄、控制手柄组件、显示面板和按键单元；

所述控制系统包括主控单元和模拟输入单元，所述主控单元包括MCU芯片，所述MCU芯片通过UART串口与上位机通信，所述模拟输入单元包括寄存器，所述寄存器的输入端口分别与截割头手柄、控制手柄组件、显示面板和按键单元输出端口连接，寄存器的输出端口连接MCU芯片的IO端口。

进一步地，所述操作台为内部中空的多边形台式箱体结构，操作台的斜向面设置外凸的显示面板和按键单元，操作台内部设置有操作箱，操作箱为内部中空的矩形结构，操作箱内部放置控制系统，操作箱顶部设置截割头手柄，所述操作台的上端面设置显示屏，操作台配备有座椅，所述座椅底部设置有震动电机。

进一步地，所述截割头手柄包括摇杆和旋转开关，所述摇杆底部与旋转开关的旋转帽固定连接、与旋转开关的盘体转动连接，所述旋转开关的档位输出端分别通过模拟输入单元连接主控单元，所述截割头手柄用于模拟控制截割头方向。