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公开(公告)号：CN109974715B
公开(公告)日：2020-12-08
申请号：CN201910358126.9
申请日：2019-04-30
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明是一种捷联惯导和光斑识别组合的掘进机自主导航系统及方法，属于煤矿井下掘进机自主导航领域。该系统由捷联惯导系统、线形光斑识别系统、电子罗盘系统和导航主机组成。在掘进机处于静止状态时，电子罗盘系统测得掘进机的航向角、横滚角和俯仰角；线形光斑识别系统测得掘进机的位置信息，从而得到掘进机初始位置和姿态信息，并发送到导航主机。捷联惯导系统从导航主机提取掘进机的初始位置和姿态信息以完成自身的初始对准。在掘进机向前行进时，已经完成初始对准的捷联惯导系统实时输出掘进机的速度、位置和姿态角信息，通过导航主机将这些信息发送到远端显示设备。实现了煤矿井下狭长密闭巷道中掘进机的自主精准导航。
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公开(公告)号：CN111488654A
公开(公告)日：2020-08-04
申请号：CN201910022748.4
申请日：2019-01-10
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G06F30/17
Abstract: 本发明公开了一种适用于关节式机器人的运动学求解方法。首先给出计算空间一点绕空间一单位矢量旋转给定角度或沿该单位矢量移动一给定距离后坐标值的计算方法。确定全局坐标系，在执行末端上选定三点以其空间坐标值表述位姿。正向求解过程自末端至前端递次计算各动作完成后三点坐标值；逆向求解过程已知三点坐标值，由空间结构递次求出各关节参数值，每求出一个关节参数便将其回归原位并计算回归后三点坐标值用于下一步计算。本发明所述方法均在全局坐标系中完成，相比于传统DH方法具有如下优点：不需建立各连杆坐标系；易于发现求解方法，求解思路清晰直观；求解过程中涉及到的中间变量计算公式简单不易出错；适用性更加广泛。
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公开(公告)号：CN110045598B
公开(公告)日：2020-07-14
申请号：CN201910282724.2
申请日：2019-04-10
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明涉及一种悬臂式掘进机井下行进路径跟踪控制方法，步骤：(1)建立井下悬臂式掘进机行进调度的位姿偏差模型；(2)设计路径跟踪控制律；构建Lyapunov函数，证明基于位姿偏差的路径跟踪控制的稳定性；(3)运用BP神经网络反向自学习对所设计的路径跟踪控制律进一步优化调整。悬臂式掘进机的行进调度是实际位姿与期望位姿偏差的收敛过程。掘进机整车行驶速度及转向角速度决定车身的位姿变化，是控制变量。设计控制律使位姿偏差逐步更新趋近于零；构建Lyapunov函数，证明掘进机路径跟踪控制的稳定性；考虑控制律中的权值配置影响位姿偏差的收敛速度，提出基于BP神经网络的非线性优化调整系数取值，提高跟踪控制效率。
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公开(公告)号：CN111323044A
公开(公告)日：2020-06-23
申请号：CN202010289407.6
申请日：2020-04-14
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G01C23/00
Abstract: 本发明涉及一种掘进机二维位移测量装置及轨迹测量方法，目的是在掘进机工作面恶劣的环境下实时获取悬臂式掘进机的位置和轨迹信息。所述装置包括：里程测量装置，测量里程变化信息；角度测量装置，测量角度变化信息；张紧装置，连接载体与角度测量装置，具有张紧能力与减震能力；外壳，安装在整体装置外保护整体装置；计算与显示终端，处理里程、角度变化信息，得出实时位置与轨迹信息，并显示出来，以实现煤矿巷道的定向掘进，为煤矿的无人化、智能化奠定基础。通过上述技术方案设计的二维位移测量装置结构简单、使用方便，且设置方式灵活、通用性强。
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公开(公告)号：CN110058521A
公开(公告)日：2019-07-26
申请号：CN201910282751.X
申请日：2019-04-10
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明涉及一种考虑误差影响的悬臂式掘进机行进纠偏方法，步骤：(1)建立掘进机位姿纠偏控制系统模型；(2)统计掘进机行进控制中的过程误差与观测误差的分布规律，建立包含随机误差的掘进机行进纠偏非线性控制模型；(3)基于SVD-Unscented卡尔曼滤波，修正纠偏控制量，减小误差对纠偏控制效果的影响。掘进机在履带式行进的执行过程中普遍存在打滑现象，提供位姿测量信息的传感器系统也不可避免的存在观测误差，给掘进机的行进控制与调度带来显著的非确定性。建立掘进机行进位姿纠偏控制模型，考虑履带打滑对机身位姿的影响，运用SVD-Unscented卡尔曼滤波对位姿参数进行估计处理，由此修正控制指令，实现考虑掘进机位姿测量及结构执行误差的实时行进调度纠偏。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109754130A
公开(公告)日：2019-05-14
申请号：CN201910198013.7
申请日：2019-03-15
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明公开了一种基于拓扑地图的悬臂式掘进机截割轨迹规划方法。该方法为：根据巷道断面复杂构造识别模型，对截割环境进行判别，规划掘进机悬臂环境探索的截割路径与停靠点；根据截割头定位解算模型，解算截割头在巷道中的位置，利用增长的神经气网络算法，同时构建巷道断面拓扑环境地图；依据煤巷截割规程，利用改进的蚁群算法，规划得到躲避夹矸的最短轨迹。在后续的断面截割过程中，若断面环境发生较明显变化，则重新对巷道断面进行探索同时构建拓扑地图，规划得到新的最优截割轨迹。采用本发明的方法，可应对复杂多变的巷道环境，得到适宜掘进的最优轨迹，从而逐步实现自主无人化截割。
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公开(公告)号：CN107990847A
公开(公告)日：2018-05-04
申请号：CN201711368465.2
申请日：2017-12-18
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G01B11/25
Abstract: 一种基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，属于掘进机辅助设备技术领域，该装置称为激光标示仪，实质上为一种激光光路调整装置，共包括棱镜折射光路调整模块、光栅衍射光路调整模块、振镜扫描光路调整模块共计三个功能模块，能实现将点状激光调整为连续激光线的功能，解决了多点激光发射时装置繁多且难以识别的缺点，提高了巷道轮廓标示精度。针对不同形状的巷道轮廓，可灵活选用三个功能模块，装置通用性强。常采用多套设备并用的工作方式，优化激光投射路径，提高工作安全性。可利用振镜扫描光路调整模块中的测量反馈装置测量投射距离并反馈至控制装置，对投射出的激光图案进行自动调整，消除误差，解决掘进工作中的实时跟进问题。
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公开(公告)号：CN106837334A
公开(公告)日：2017-06-13
申请号：CN201710234662.9
申请日：2017-04-11
Applicant: 中国矿业大学(北京)
CPC classification number: E21C41/18 , E21B15/00 , E21D17/02 , E21D17/03 , E21D20/003
Abstract: 本发明是有关于一种掘支锚联合作业机组系统，包括掘进机构、超前支护自移式支架机构、随车配套支锚作业车机构、多工位锚钻变位机构。其中，超前支护自移式支架机构、随车配套支锚作业车机构与多工位锚钻变位机构三者协同作业，并在随车配套支锚作业车机构中设有履带式行走机构，使整个机组灵活性得到极大提升。本系统主要用于煤矿综掘巷道井下工程掘进、临时支护、永久锚固的协同作业，目的在于全面提高巷道掘进工作效率，降低工人劳动强度，改善井下采掘比失调、采掘衔接紧张等问题。
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公开(公告)号：CN105222709A
公开(公告)日：2016-01-06
申请号：CN201510685572.2
申请日：2015-10-21
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G01B11/00
Abstract: 本发明公开了一种基于iGPS单站多点分时测量方法，搭建单站多点分时测量平台，建立自动旋转装置坐标系OXYZ并作为全局坐标系，定义发射站初始位置坐标系O0X0Y0Z0并标定发射站在全局坐标系中的初始位置坐标值(x0,y0,z0)。发射站在自动旋转装置作用下绕O轴旋转从而移动到不同位置处，计算发射站的实时位置坐标系OiXiYiZi及实时坐标(xi,yi,zi)，接收器通过接收不同位置处发射站发出的光信号并结合发射站实时位置坐标系与全局坐标系的转换方程，建立接收器与发射站在全局坐标系下的位置关系方程组，通过迭代算法解算出接收器在全局坐标系中的三维坐标从而实现空间定位。本发明仅通过单台发射站即可完成接收器定位，效率高，成本低，并通过多点分时测量，有效提高定位精度。
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公开(公告)号：CN104991553A
公开(公告)日：2015-10-21
申请号：CN201510237410.2
申请日：2015-05-12
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开一种面向封闭空间的自主探测基站群，属于空间环境探测领域。系统包括四个可自主移动的探测基站，其中，各探测基站相对于空间起始点的坐标已知，探测程序启动后，基站启动移动装置依次向前移动，当碰撞检测器接触到障碍物后及时进行规避移动。每次单位距离移动完成后，各基站通过超宽带无线电模块进行相互定位及数据通信并启动陀螺寻北仪进行误差消除。与此同时，启动红外热成像仪，气体探测器，CCD图像传感器感知空间数据并储存在工业硬盘中，从而建立空间状态数据库。本发明适用于未知封闭空间的环境探测，同时也适用于封闭环境中的目标自主定位及跟踪。
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