[发明专利]一种液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法

权利要求书

1.一种液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，包括：

液压支架与刮板输送机的推移机构开始推移时，采用销耳间隙补偿法消除液压支架与刮板输送机之间的销耳间隙，并获取液压支架上内嵌传感器的实时感应信息；其中，所述内嵌传感器至少包括安装在液压支架底座上的红外测距仪、内嵌于底座两侧的倾角传感器、以及内嵌于推移杆内的陀螺仪；

采煤机截割过后，液压支架及时将刮板输送机推移一定距离，应用路径分割技术进行分割，并利用笛卡尔路径规划方法对推移机构各结构的运动进行规划，得到基于结构关键点的三维坐标关于时间维的运动规律；

利用高斯滤波修正方法进行处理，得到最终修正轨迹；

将获得的运动规律应用于Unity3D创建的煤层与虚拟煤机装备联合仿真系统中，将实时传感信息通过Unity3D中预留的接口接入虚拟环境进行联合规划，最终得到推移机构的规划后的运动。

2.根据权利要求1所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，所述销耳间隙补偿法是利用红外测距仪测量液压支架与刮板输送机的相对位置，测量未推移时连接头的位置的与刚推移时的连接头的位置；当红外测距结果不变时，作为推移时的初始标志，当红外测距结果开始变化时，表示推移开始，液压支架推移既定距离，由此实现对销耳间隙的补偿。

3.根据权利要求1所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，所述路径分割技术是在已知液压支架与刮板输送机之间的连接头的初始位置与最终位置时，通过将整个路径分割成多个片段，使用一系列的低次多项式进行拼接后得到整个的运动轨迹公式；

一个n次多项式的路径为q(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+...+a_ntⁿ，求解该方程共需要n+1个条件，通过已知的点和位置、速度、加速度、加加速度方程的有限次求导进行方程求解与路径平滑，整个运动轨迹要考虑到以下边界条件：q(t₀)＝q₀，q(t₁)＝q₁，q(t₂)＝q₂，q(t₃)＝q₃，q(t₄)＝q₄，将路径分割成四个片段：q₁(t)、q₂(t)、q₃(t)和q₄(t)进行分析。

4.根据权利要求1所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，笛卡尔路径规划方法是机械手在一定的时间内，从点运动到点根据获得的X有关时间变化的函数表达式，建立P₁和点P₂之间的线性关系，得到坐标y、z关于时间变量的函数表达式运动到点得到坐标y、z关于时间变量的函数表达式，表示为：

5.根据权利要求1所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，所述推移机构是由液压油缸、活塞杆、推移杆、连接头组成，用来连接液压支架与刮板输送机的一个浮动连接机构；

所述浮动连接系统的运动具有4个自由度：在推移过程中活塞杆沿着其轴线方向发生伸缩运动，推移杆绕着连接销轴的轴线方向发生俯仰运动，推移杆绕着连接销轴产生偏航角，连接头绕着销轴轴线方向产生偏航角。

6.根据权利要求5所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，由于浮动连接机构运动的不确定性和液压支架与刮板输送机的位置限制，使得利用笛卡尔路径规划确定的推移机构的运动轨迹在合理的范围内波动，且与液压支架推移机构实际运动轨迹之间存在的误差，利用高斯滤波修正方法进行处理：高斯滤波修正方法是一种线性滤波，通过筛选高概率发生区的数据进行加权平均后以其算术平均值作为滤波输出，对服从正态分布的噪声进行有效抑制。

7.根据权利要求1所述的液压支架与刮板输送机的推移机构运动规划方法，其特征在于，所述煤层与虚拟煤机装备联合仿真系统是在Unity3D虚拟环境下创建的虚拟仿真系统，由虚拟截割煤层底板模型、虚拟液压支架群和虚拟刮板输送机组成，通过对虚拟煤机装备与煤层安装相关物理引擎，实现虚拟煤机装备自适应铺设与推进；

其中，所述虚拟截割煤层底板是在虚拟环境下根据采煤机截割信息建立的虚拟截割煤层底板模型；

所述虚拟液压支架是在虚拟环境下建立的与实际液压支架相等价的、可以在虚拟煤层底板上自适应铺设与推进，并且可模拟真实液压支架运动的虚拟液压支架；

所述虚拟刮板输送机是与实际刮板输送机相等价的、自适应铺设在虚拟底板上，并且模拟真实刮板输送机运动的虚拟刮板输送机。