地下金屬礦智能開采技術及裝備課件

1、27 七月 2022地下金屬礦智能開采技術及裝備ppt提綱六、技術路線四、三、智能開采的原理和核心內(nèi)容九、前期研發(fā)基礎五、預期目標七、進度計劃八、可行性分析一、研究的意義二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢總體目標和總體技術方案一、研究的意義黨的十七大明確指出：“實現(xiàn)未來經(jīng)濟發(fā)展目標，關鍵要加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，堅持走中國特色新興工業(yè)化道路，加快推進信息化和工業(yè)化融合?！焙\濤總書記強調(diào)：“當今世界，各國都在積極追求綠色、智能、可持續(xù)的發(fā)展。智能發(fā)展就是要推進信息化和工業(yè)化融合，使人依靠機器生產(chǎn)產(chǎn)品變成機器圍繞人生產(chǎn)產(chǎn)品成為可能?！?010年10月10日，國務院發(fā)布關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定,

2、明確了要加大培育資源能源環(huán)境和高端裝備制造產(chǎn)業(yè)等七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),并將智能裝備制造列為了高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的重點方向。 決定的出臺對加快推進我國智能裝備的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化帶來了前所未有的發(fā)展機遇。一、研究的意義資源全球性地緊缺，礦產(chǎn)資源已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸我國現(xiàn)有礦產(chǎn)資源逐漸轉入地下開采，并向深部和難開采資源延伸，開采條件惡化、礦石品位降低、市場價格波動和安全標準提高傳統(tǒng)開采技術裝備無法承載我國礦產(chǎn)資源和礦業(yè)面臨的這一十分嚴峻的形勢，迫切需要先進的技術和裝備。一、研究的意義一、研究的意義3、研究成果可加速礦山企業(yè)采礦裝備與技術的升級換代，大大提高礦山企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平2、提高我國礦山企業(yè)和

3、裝備制造業(yè)的核心競爭力，帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展1、研究成果可使礦山數(shù)字化、智能化、無人化開采成為可能改善環(huán)境設備利用率勞動生產(chǎn)率生產(chǎn)安全性生產(chǎn)效率資源利用率芬蘭智能礦山技術研究計劃(IM)、實施研發(fā)技術計劃（IMI）加拿大采礦自動化項目五年計劃（MAP）瑞典“Grountecknik 2000”戰(zhàn)略計劃國家戰(zhàn)略計劃Atlas CopcoABB企業(yè)策略AutoMineOptiMineMineLanSandvik提高了國家在礦業(yè)領域的競爭能力提高了企業(yè)的核心競爭能力，由單一的設備供應商向技術解決方案提供商轉變二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢CaterpillarMinegem1、國外研究現(xiàn)狀地下無人采礦設備高精

4、度定位技術和無人操縱鏟運機的模型大型地下鏟運設備的研制關鍵配套采礦設備的研制 國家科研計劃企業(yè)開發(fā)的技術與裝備在某些方面已經(jīng)取得一定進展軟件Dimine3DmineGeos3D藍光龍軟裝備通訊T150潛孔鉆機CSY50鑿巖臺車CY2/3鏟運機DQ20井下汽車KT25小靈通中興PHS泄露通訊WI-FI無線通訊二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢我國采礦裝備總體水平落后，信息化、智能化及自動化水平低1缺乏智能開采技術與裝備的系統(tǒng)性研究2缺少地下礦山高度集成的智能調(diào)度、管理系統(tǒng)和相應軟件4缺少適合地下智能開采的無線網(wǎng)絡通訊平臺333、國內(nèi)存在的問題國外國外：從20世紀70

5、年代開始，先進技術和高端軍事技術開發(fā)智能采和裝備礦技術，實現(xiàn)了地下采礦設備向遠距離遙控發(fā)展，甚至無人操縱實現(xiàn)全過程自主控制。國內(nèi)我國：無軌采礦裝備的研制主要集中在機械化、大型化、系列化的研究開發(fā)和完善等方面，設備自動化、智能化的研究剛剛起步,與發(fā)達國家相比，技術水平差距非常大。我國今后地下礦山向著自動化、智能化及無人化方向發(fā)展。二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢 2006年,北京礦冶研究總院和北京科技大學共同承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）課題“地下無人采礦設備高精度定位技術和智能化無人操縱鏟運機的模型技術研究” 總體目標 自主研究地下無人采礦設備的精確定位和導航技術，研究地下智能化鏟運機的自

6、主控制技術和智能化實現(xiàn)方法；初步建立我國智能采礦技術和裝備的開發(fā)體系和技術平臺，獲得智能化采礦的關鍵技術和方法，為今后實現(xiàn)我國地下礦山智能提供技術支撐。二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢具體目標：1）開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的地下無軌設備的定位技術2）掌握井下電子地圖的構建方法3）地下智能鏟運機的設計理論和方法4）開發(fā)智能鏟運機的自主導航技術5）智能化鏟運機總體集成技術及設備鏟、裝、運各工況的全過程動態(tài)模擬技術6）可為今后建立工業(yè)應用集成系統(tǒng)提供技術支撐。二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及趨勢生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地面智能控制中心通訊系統(tǒng)遠程遙控定位與導航智能采礦主體裝備綜合檢測監(jiān)控系統(tǒng)三、智能開采的原理和核心內(nèi)容三、

7、智能開采的原理和核心內(nèi)容核心信息化、自動化、智能化的采礦裝備載體高速、大容量、雙向綜合數(shù)字通訊網(wǎng)絡平臺智能采礦設計與生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)手段對礦山生產(chǎn)對象（礦石資源、人與裝備）和生產(chǎn)過程進行實時、動態(tài)、智能監(jiān)測、控制與管理目標實現(xiàn)礦山安全、高效、清潔生產(chǎn)和經(jīng)濟效益最大化智能開采的核心內(nèi)容四、總體目標和總體技術方案初步建立我國地下金屬礦智能開采技術體系促進我國采礦技術向智能化方向發(fā)展，增強我國礦業(yè)行業(yè)的核心競爭能力推進產(chǎn)學研相結合，形成我國地下金屬礦智能開采技術創(chuàng)新團隊和創(chuàng)新基地鑿巖臺車智能調(diào)度與控制智能采礦爆破井下無線通訊精確定位與導航泛在信息系統(tǒng)潛孔鉆機地下鏟運機地下汽車地下裝藥車主體采礦裝備關

8、鍵核心技術四、總體目標和總體技術方案五、預期成果五大核心裝備智能中深孔全液壓鑿巖臺車地下高氣壓智能潛孔鉆機地下智能鏟運機地下智能礦用汽車地下金屬礦智能裝藥車五、預期成果五大系統(tǒng)泛在信息采集傳輸控制系統(tǒng)井下無線通訊系統(tǒng)智能爆破系統(tǒng)智能控制與調(diào)度系統(tǒng)精確定位與智能導航系統(tǒng)獲得國家專利50項以上，其中發(fā)明專利20項以上軟件著作權13項以上學術論文220篇以上，其中SCI/EI/ISTP收錄50篇以上博士研究生20人以上、碩士研究生80人以上形成我國地下金屬礦智能開采領域的研發(fā)創(chuàng)新團隊和創(chuàng)新基地五、預期成果提出國家或行業(yè)標準12項預期成果六、技術路線總體設計各系統(tǒng)動態(tài)仿真樣機和系統(tǒng)研制模型試驗設計完善

9、工業(yè)試驗子系統(tǒng)建模模型試驗工業(yè)試驗設計完善樣機和系統(tǒng)研制各系統(tǒng)動態(tài)仿真總體設計子系統(tǒng)建模2011完成項目技術方案設計與論證，確定所有課題的技術實施方案；完成關鍵理論的研究，攻克理論上的難點，奠定項目的理論基礎；展開相關技術原理的研究；2012完成各大系統(tǒng)與裝備的詳細設計和結構單元設計；完成相關裝備的核心部件和結構單元的研發(fā)與測試；完成信息采集與無線通訊系統(tǒng)和定位與導航系統(tǒng)主體裝置的研發(fā)；實現(xiàn)軟件功能模塊的劃分與核心算法的設計；2013完成設備定位與智能導航系統(tǒng)的研制工作；完成地下泛在信息采集和無線通訊主體裝置的研發(fā)；進行各類裝備的樣機設計，完成核心部件的制造和調(diào)試；全面進行軟件系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試

10、；2014全面完成信息采集與無線通訊和定位與導航系統(tǒng)的研制與測試； 完成相關裝備的樣機制造，進行整機的集成測試與改進；完成各類軟件系統(tǒng)的研發(fā)，并進行應用測試；全面展開智能化開采軟硬件系統(tǒng)的集成與測試；2015全面進行工業(yè)試驗，在多個礦山進行系統(tǒng)驗證；全面測試和改進完善，并初步建成我國能開采技術創(chuàng)新基地；總結整理項目相關資料，撰寫結題報告準備項目評審驗收。七、進度計劃八、可行性分析21345總體目標技術可行礦業(yè)發(fā)展趨勢研究基礎扎實支撐條件好符合產(chǎn)業(yè)政策風險小6團隊構成科研院所大專院校裝備制造企業(yè)礦山企業(yè)北京礦冶研究總院（牽頭單位）長沙礦山研究院北京科技大學中南大學東北大學湖南有色重機合肥工大高科

11、北京華諾維銅陵有色梅山鐵礦山東黃金產(chǎn)、學、研、用相結合九、前期研發(fā)基礎 團隊構成 2006年,北京礦冶研究總院和北京科技大學共同承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）課題“地下無人采礦設備高精度定位技術和智能化無人操縱鏟運機的模型技術研究” 總體目標 自主研究地下無人采礦設備的精確定位和導航技術，研究地下智能化鏟運機的自主控制技術和智能化實現(xiàn)方法；初步建立我國智能采礦技術和裝備的開發(fā)體系和技術平臺，獲得智能化采礦的關鍵技術和方法，為今后實現(xiàn)我國地下礦山智能提供技術支撐。九、前期研發(fā)基礎具體目標：1）開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的地下無軌設備的定位技術2）掌握井下電子地圖的構建方法3）地下智能鏟運機

12、的設計理論和方法4）開發(fā)智能鏟運機的自主導航技術5）智能化鏟運機總體集成技術及設備鏟、裝、運各工況的全過程動態(tài)模擬技術6）可為今后建立工業(yè)應用集成系統(tǒng)提供技術支撐。九、前期研發(fā)基礎（一）、井下電子地圖構建技術研究在ARCGIS地理信息平臺基礎上進行二次開發(fā)，建立以巷道某層面特性為基礎的巷道電子地圖。已知巷道環(huán)境平面圖紙掃描后，將數(shù)據(jù)輸入ARCGIS進行矢量化，未知巷道的數(shù)據(jù)采集可采用激光雷達掃描系統(tǒng)掃描得出。通過巷道區(qū)域對鏟運機形態(tài)區(qū)域的疊加分析、區(qū)域專業(yè)屬性分析和空間查詢實現(xiàn)GIS系統(tǒng)空間分析，同時實現(xiàn)精確的位置顯示和報警。（一）、井下電子地圖構建技術研究某井下巷道橫斷面圖 實驗室走廊環(huán)境二

13、維電子地圖（一）、井下電子地圖構建技術研究 實現(xiàn)了電子地圖的縮小、放大、漫游；采礦設備的實時位置在電子地圖上的標識；實時坐標數(shù)據(jù)的顯示；設備的軌跡路線跟蹤功能；實現(xiàn)圖層動態(tài)添加修改刪除等功能；（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 鏟運機位置： 鏟運機在二維電子礦圖中的絕對位置坐標，或鏟運機相對于井下巷道內(nèi)某已知位置的相對位置；分為橫向位置和縱向位置。鏟運機姿態(tài)： 偏離角：前進方向和巷道中軸線夾角 前后鉸接夾角角度：前后車體夾角 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 橫向位置： 鏟運機的定位中心點離巷道壁的相對距離（鏟運機的定位中心點定義為鏟運機后橋中心連線的中點）。 巷道壁為坑坑洼

14、洼，凹凸不平，相對于巷道壁的距離測量必須采用激光掃描系統(tǒng)對巷道壁平面掃描的方式后進行擬合確定。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究縱向位置： 激光掃描測量系統(tǒng)定位、航跡推算、無線電定位等組合定位方式來實現(xiàn)鏟運機的高精度定位 在巷道內(nèi)每間隔一定距離設置一個節(jié)點（大于45度的轉彎角也設置為節(jié)點），節(jié)點與節(jié)點之間的定位主要依靠無線電定位、裝載于鏟運機的里程計及車載慣性導航單位進行信息融合計算得到，在每個節(jié)點對航跡推測的定位結果進行修正。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 在巷道兩側墻壁上安裝ZigBee路由節(jié)點，每個路由節(jié)點間隔5秒向其子節(jié)點進行一次廣播通信。目標收到父節(jié)點的廣播通

15、信后，首先確認發(fā)射源，并讀取器信號強度RSSI值來確認發(fā)射源與自己的位置，最終將自己的位置信息發(fā)送至最近的的ZigBee節(jié)點，由該節(jié)點將目標位置傳送給鏟運機車載單元。 無線電定位：基于ZigBee網(wǎng)絡的無線定位系統(tǒng)（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究將鏟運機的運動看作是二維平面上的運動，因此如果已知鏟運機的起始點和初始航向角，通過實時測量鏟運機的行駛距離和航向角的變化，就可以實時推算出鏟運機的位置。 航跡推算法定位：需要實時測量鏟運機的航向角和行駛速度（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 實時速度：里程計和慣性導航單元融合確定 實時航向角：陀螺儀直接測量 航跡推算法定位：依據(jù)編碼信

16、標識別的位置修正，利用激光掃描測量系統(tǒng)掃描條碼信標，得出絕對位置信息。航跡推算法定位修正：信標工作原理及實物（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究信標安裝示意編碼信標識別流程圖（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究姿態(tài)確定技術： 轉向角： 鏟運機采用鉸接車架液壓動力轉向，轉向時，根據(jù)活塞桿的相對位移來確定轉向夾角，活塞桿的相對位移大小和車體轉向角度一一對應?？梢詫⑥D向角的測量轉化為測量活塞桿的位移。 在鉸接處安裝編碼器，通過讀取編碼器信息也可以得到轉向角大小。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究姿態(tài)確定技術： 偏離角：前進方向和巷道中軸線夾角 四個頂點：A,B,C,D四測距儀：

17、1,2,3,4頂點距離：S1,S2,S3,S4定位中心點：O中心偏離角：中心偏離位移：OE（d）測距儀1，4距離后車輪中心的距離AD、DH：L1、L2根據(jù)圖示三角關系可得：（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 自主導航技術研究： 地下無軌采礦設備為了適應井下低矮、狹窄、多彎巷道環(huán)境，將車身設計成低矮、細長、鉸接式車體結構。地下2立方鏟運機的長度一般為7米，寬度1.8米，高2.0米，鏟運機車身兩側外廓與巷道壁的距離一般僅為0.9米左右，這么長的車體要在狹窄、多彎的巷道內(nèi)行駛，其難度是可想而知的，即使是經(jīng)過培訓的鏟運機司機，駕駛鏟運機時刮蹭巷道壁也時有發(fā)生。因此，對地下采礦設備自主導航技術需

18、要進行深入研究。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 自主導航控制器的設計構想： 決定鏟運機軌跡的最重要控制輸入變量為轉向角和轉向角的變化速率。在一定車速下對轉向角和轉向角變化率的控制即是對鏟運機軌跡的控制。而對轉向角和轉向角變化率的控制依據(jù)，應該包含鏟運機當前的橫向位置偏差、航向角偏差、航向角變化率偏差、車速及車體結構參數(shù)，由這些變量按照上述規(guī)律組合在一起，來決定轉向角的控制規(guī)律。 下面對這種控制規(guī)律進行分析研究。然后構建出用來導航地下鏟運機的導航控制器。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 以巷道內(nèi)路面為坐標平面建立X-Y坐標系, P來代表鏟運機的位置,曲線A為預先規(guī)劃好的

19、目標路徑，曲線B為鏟運機實際跟蹤軌跡。Kg為跟蹤軌跡在P點的曲率，Km為目標路徑在P點的曲率，Rm為其曲率半徑，Sm為目標路徑曲線的弧長。a為鏟運機轉向角，行駛車速為Vg，車速與軌跡曲線B相切，其目標路徑上P點投影車速為Vm。鏟運機軌跡曲線和軌跡參數(shù)定義1、鏟運機路徑跟蹤軌跡特性研究：（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 （1）投影車速與鏟運機車速的函數(shù)關系 （2）橫向位置偏差與航向角偏差的函數(shù)關系 （3）航向角與曲率及車速的函數(shù)關系（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 （4）鏟運機跟蹤軌跡航向角與曲率、轉向角、車速的函數(shù)關系 （5）航向角偏差、橫向位置偏差、轉向角、目標路徑曲率、

20、車速、鏟運機結構參數(shù)之間的函數(shù)關系 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 （6）地下鏟運機跟蹤軌跡推算模型： 上述鏟運機路徑跟蹤軌跡特性研究，揭示出軌跡偏差與車輛結構尺寸、轉向角、轉向角速率、車速、路徑曲率的函數(shù)關系（微分方程組），為地下鏟運機導航控制器設計提供了理論依據(jù)。（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究2、自主鏟運機導航控制器的構建：（1）絕對定位和相對定位相結合的導航控制方法 1）在絕對定位中利用激光雷達掃描安放在巷道壁已知位置的信標，來感知外部環(huán)境信息，進行準確位置識別和計算，并給出相對定位所需要的初始位置偏差和初始航向角偏差，消除相對定位過程中航位推算產(chǎn)生的累積誤差，恢

21、復其定位精度。 2）在相對定位中應用轉角傳感器、陀螺儀、里程計對鏟運機的位姿進行測量，由導航控制器推算出跟蹤軌跡與目標路徑的偏差來進行導航控制。（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 每隔一定距離在巷道壁已知位置安放信標（絕對定位），來提供準確的定位測量數(shù)據(jù)，消除相對定位（軌跡推算）過程中的累積誤差，特別是在一些關鍵地點（節(jié)點），如轉彎處、避障處、起點、終點等，更是需要信標的準確定位數(shù)據(jù)。（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 （2）導航控制器多偏差融合反饋 借鑒人類在處理跟蹤問題的智慧及路徑跟蹤軌跡特性研究成果，將導航控制器設計成三偏差融合反饋的導航控制器，其中三偏差融合反饋計算公式

22、為： 多偏差融合反饋形成三種反饋控制作用的相互制約，避免了單一反饋控制的局限性，使得導航控制具有預測性和前瞻性，通過改變反饋系數(shù)，可以改變?nèi)椘钤诜答佒械臋嘀?，方便地調(diào)節(jié)導航控制系統(tǒng)總的響應特性，實現(xiàn)快速與穩(wěn)定的均衡。（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 （3）地下鏟運機多偏差導航控制器結構框圖（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 地下鏟運機PID多偏差導航控制器的算法框圖（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 3、PID多偏差導航控制器的計算機仿真 a） 跟蹤正弦路徑時軌跡仿真（多偏差導航控制器）（二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究4、目標路徑的規(guī)劃 目標路徑規(guī)劃是自

23、主鏟運機導航與控制的基礎。由于井下巷道狹小，鏟運機車身外廓距巷道壁只有0.9米左右，容易發(fā)生碰撞事故，因此，規(guī)劃好自主鏟運機目標路徑具有重要意義。 由上面路徑跟蹤軌跡仿真分析可知，由該PID多偏差導航控制器，只要知道初始的車輛狀態(tài)和初始的橫向位置偏差和航向角偏差，就可以推算出后續(xù)的一系列控制作用和與該控制作用相對應的一系列軌跡偏差的變化值，這樣有了該PID多偏差導航控制器就可以作為全工況模擬機，模擬出各種路徑情況下的跟蹤軌跡情況。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究5、鏟運機局部避障的導航控制方法 在鏟運機行駛時，為了實現(xiàn)局部避障，可以事先規(guī)劃出避障路徑，但是這種避障路徑計算公式很復雜

24、，難于求解，還需要事先存儲該路徑數(shù)據(jù)，導致實際使用很不方便。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，可以在避障過程中，人為向導航控制器中添加一個避障階躍值（如-1m），經(jīng)導航控制器計算后，輸出轉向控制電壓，使車輛向右避讓1m距離，通過障礙物后，再加上一個反向的階躍值（1m），使車輛左轉回到原來的目標路徑上。直巷道時局部避障仿真圖見下圖。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究 直巷道時局部避障仿真圖： 紅色線為鏟運機定位參考點的軌跡，粉色線為鏟斗尖的軌跡，藍色線為發(fā)動機所在后車體左右兩端頂點的軌跡。該方法省去了復雜的避障路徑規(guī)劃，簡單易行，計算速度快，系統(tǒng)響應快。 （二）、地下采礦設備自主定位及導航技術研究6、緊急

25、停機及報警區(qū)域設置： 地下鏟運機在相對定位軌跡推算導航過程中，由于測量計算誤差及打滑等因素影響，鏟運機可能會偏離預定的軌跡，在井下狹小的空間里，鏟運機如發(fā)生軌跡偏離很可能會造成設備碰撞損壞，因此，有必要利用激光掃描測量光束在鏟運機周邊設置報警區(qū)和停機保護區(qū)。（三）、無人操作鏟運機模型技術研究 為驗證鏟運機的自主位置和姿態(tài)確定技術，研究組人員加工制作一臺鏟運機的模型樣車，樣車分前后兩個車體，鉸接轉向，車架由槽鋼焊接制作，四輪獨立驅動，動力分別由四個直流無刷電機經(jīng)過一級減速的齒輪箱傳遞到車輪，轉向機構采用電動推桿，加裝了傳感器的模擬 樣機如圖 （三）、無人操作鏟運機模型技術研究模型樣機傳感器分布：

26、（三）、無人操作鏟運機模型技術研究超視距遙控系統(tǒng)： 操作臺包括3個二位旋鈕開關，4個按鈕，三個指示燈，兩個手柄，兩個踏板，共有16路數(shù)字量，4路模擬量，可以實現(xiàn)啟動、停止、手動/自動，大臂舉升，大臂下降，鏟斗反轉，鏟斗收起，前進/后退，左轉向/右轉向，緊急停止，喇叭，制動，油門等。（三）、無人操作鏟運機模型技術研究電子地圖顯示系統(tǒng)： 通過RS232接收操作臺上發(fā)送的控制命令(控制命令包括：啟動、熄火、手動/自動切換、急停、喇叭、駐車、舉臂、放臂、前進、后退、轉向、加速及制動等)，并將控制命令信息顯示于狀態(tài)區(qū)（見圖4-2-2-11），同時將控制命令通過以太網(wǎng)以UDP方式發(fā)送給模擬樣機，實現(xiàn)超視距

27、遙控功能 （三）、無人操作鏟運機模型技術研究走廊環(huán)境定位實驗結果： 序號軸向實際定位值（mm)軸向計算定位值（mm)實驗結果軸向絕對誤差（mm）軸向相對誤差（%）徑向實際定位值（mm）徑向計算定位值（mm）徑向絕對誤差（mm）徑向相對誤差（%）11676016772125.00 11851201-16-6.67 21548515503181.19 10201030-10-0.66 31384013861210.66 870996-126-3.99 412465126001352.98 85084190.20 511390115261362.42 920896240.43 61013010268

28、1382.01 10601027330.48 7854686841381.63 12071158490.58 8684071092692.65 12931387-94-0.93 9517554642892.44 8206311891.60 1038553884294.50 12861299-13-0.10 1127652801362.07 12701285-15-0.11 （三）、無人操作鏟運機模型技術研究定位實驗結果分析： （三）、無人操作鏟運機模型技術研究走廊環(huán)境導航實驗結果： 模型樣機的導航試驗分為兩部分獨立進行： 1）模型樣機的沿墻走試驗，即模型樣機自主完成從起點到終點再回到起點的過程

29、，此過程中不指定行進路線，以不碰墻壁為第一準則； 2）模型樣機的沿規(guī)劃路徑行走試驗，即模型樣機要根據(jù)給定的規(guī)劃好的路徑自主完成行走。 上述兩實驗取得圓滿成功。 走廊環(huán)境視頻鏈接 （四）、智能化鏟運機總體集成技術研究 按照課題任務書要求完成了兩立米遙控鏟運機的三維模型建立、液壓控制系統(tǒng)、遙控控制系統(tǒng)、傳感器檢測系統(tǒng)、智能化控制器的開發(fā)；并成功制造出滿足課題需求的兩立方米智能化鏟運機，實現(xiàn)預期目標。（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究 首先利用專業(yè)三維建模軟件PRO-Engineer（簡稱PRO/E）對鏟運機進行三維建模。（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究 電液比例轉向控制系統(tǒng)： 電液比例轉向控

30、制系統(tǒng)主要由轉向油泵、液控換向主閥、轉向液壓缸、手動轉向先導閥、遙控轉向先導閥塊等組成。該轉向系統(tǒng)采用手動先導和遙控先導并聯(lián)的結構，既可以由手動操縱，也可以由遙控操縱。（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究 電液比例轉向控制系統(tǒng)框圖： （四）、智能化鏟運機總體集成技術研究（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究無線網(wǎng)絡系統(tǒng)：主要包括主干通信系統(tǒng)、智能基站、分路器和通信電纜。（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究遙控系統(tǒng)：遙控面板指令示意（四）、智能化鏟運機總體集成技術研究鏟運機總體控制結構圖（五）、智能化鏟運機自主導航定位實驗導航控制單元完成自主導航試驗。采集主控單元傳輸過來的各個傳感器信號，并在導航

31、程序中進行運算得出相關控制指令。另外實時接收主控單元傳輸?shù)母鞣N傳感器檢測信號。所有單元之間通過CAN總線方式進行數(shù)據(jù)傳輸，CAN通訊中的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為自主制定，可以隨便更改，保證系統(tǒng)的靈活性。（五）、智能化鏟運機自主導航定位實驗 巷道環(huán)境模擬：針對井下巷道壁凹凸不平的特點，以油布為道具，設計了一條帶轉彎的“隨風擺動”巷道，用以模擬井下凹凸不平的墻壁。同時放置了定位所需的信標。（五）、智能化鏟運機自主導航定位實驗 實驗結果：跟蹤直線軌跡實驗 設定初始航向角為0度，初始航向偏差為0度，初始位移偏差為0米，多次實驗的數(shù)據(jù)如表所示： 4m8m12m16m20m導航理論偏差00000實際導航偏差0.05

32、-0.02-0.040.020.03定位理論值(0,4)(0,8)(0,12)(0,16)(0,20)實際定位數(shù)據(jù)(0,4.02)(0.1,7.96)(0,12.01)(-0.1,16.03)(0,20.1)（五）、智能化鏟運機自主導航定位實驗 實驗結果：跟蹤直線軌跡實驗 設定初始航向角為5度，初始航向偏差為5度，初始位移偏差為0.5米。多次實驗的數(shù)據(jù)如表所示： 4m8m12m16m20m導航理論偏差0.30-0.1800.1實際導航偏差0.420.15-0.020.160.24定位理論值(0.3,4)(0,8)(-0.18,12)(0,16)(0.1,20)實際定位數(shù)據(jù)(0.42,4.02)(0.15,8.15)(-0.02,12.22)(0.16,16.29)(0.24,20.35)（五）、智能化鏟運機自主導航定位實驗 實驗結果：跟蹤圓軌跡實驗 設定初始航向角為0度，初始航向偏差為0度，初始位移偏差為0米，多次實驗的數(shù)據(jù)如表所示： 設定初始航向角為