[发明专利]一种基于可调节底板的液压支架群位姿模拟系统

说明书

本发明公开了一种基于可调节底板的液压支架群位姿模拟系统，包括支架位姿模拟试验台，虚实交互系统和虚拟仿真系统三部分。模拟试验台的可调节地板和支架样机组能够模拟复杂底板下的相邻5台液压支架的位姿，并通过配套传感装置测量支架和底板位姿信息，电控装置收集传感信息并实时导入虚实交互系统；通过虚实交互系统的数据处理模块对原始传感数据进行处理，并通过数据传输接口导入虚拟仿真系统运行，虚拟装置实现与物理装置一致的动作；支架位姿解析运算器从虚拟场景中直接获取位置坐标，通过预先设定的位姿解析算法，求解各液压支架的位姿状态。本发明能够为研究支架发生倒架、挤架、歪架等各种复杂工况下支架群的相对位姿关系提供方法和工具。

技术领域

本发明涉及液压支架位姿模拟技术领域，具体为一种基于可调节底板的液压支架群位姿模拟系统。

背景技术

液压支架作为综采工作面的核心设备，在生产工作中负责管理顶板、维持支护空间以及工作面的推进，是工作面的主要支护设备和位姿关系最复杂的设备。随着煤矿智能化的不断深入，要求液压支架群能够根据围岩状态自适应支护和队列保持推进，但煤层底板形态复杂导致液压支架群位姿关系复杂且呈现随机性，成为液压支架群的自组织协同推进研究中最难解决的问题。

现有针对液压支架群协同控制的研究大都是基于水平理想底板情况，基于真实起伏底板下的液压支架定位定姿和自主推进研究也大都是基于单台液压支架，对复杂底板下多台液压支架定位定姿和支架间的位姿关系缺少有效的判断方法。

申请号为201710323280.3的“一种基于局域网协同的综采工作面虚拟监测方法”是在局域网环境下，在虚拟现实引擎Unity3d环境下建立真实综采工作面的镜像，然后利用数据监测主机实时采集的实际工作面并实时存放进入工作面数据库SQL SERVER2008数据库的数据，位于不同位置的多台数据分析服务器实时读取数据库中相对应的数据，通过姿态解算模块和预测模块并且实时对相对应的虚拟现实设备进行驱动，多台主机通过C/S架构，采用局域网协同方式，互相随时同步数据，合成一个整体工作面全景画面，实现对真实工作面进行三维可视化虚拟监测和在线对历史数据进行分析和预测的方法。本方法能够三维全景实时显示工作面的运行状态，后台嵌入综采运行预测预警模型，能够实现直观可视化的故障诊断与预测，为综采工作面高效安全运行提供技术支撑。

申请号为201611065965.4的“一种液压支架位姿及直线度检测系统及其工作方法”，该发明所述装置借助多个拉线式位移传感器进行相邻液压支架相对全位姿的检测,同时实现了对多个拉线式位移传感器检测信号的实时处理,将冗繁的位移信息转换为简单的位姿矩阵信息,大大减小了信息传输量，减少了每个液压支架顶板位姿矩阵信息、底座位姿矩阵信息对位姿信号传输线缆的占用时间,降低了数以百计工作面液压支架位姿检测过程中信息传输对传输设备的性能需求,减少了信息传输过程中的等待时间,提高了位姿矩阵信息远程传输能力,实现了液压支架位姿远程监测。

申请号为201910306404.6的“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，推移机构前端通过接头与输送机相连，它与液压支架底座通过推移千斤顶活塞杆前端相连接，而推移千斤顶的缸体与之铰接，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，并检测出刮板输送机的轨迹线，进行轨迹修正，本实验装置有效地模拟真实环境，获取数据更加方便，便于操作，并可在教学示范中使用。

上述方法存在的缺陷在于：1）对矿井设备的虚拟监测都是针对真实的综采工作面，可获得的位姿传感数据有限且无法获得综采设备的准确位姿信息，故无法对液压支架的架间相对位姿关系进行准确分析；2）煤层底板形态固定且液压支架体型大，只能在特定工况下支架位姿进行分析，无法按照需要去移动支架获得支架的极限位姿。

发明内容

针对井下煤层底板起伏多变，不同矿井又有其独特的地质构造特点，导致支架姿态以及相邻支架相对位姿关系复杂且难于求解和分析，本发明提供了一种基于可调节底板的液压支架群位姿模拟系统。