张国喜

（山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司，山西 晋城 048000）

近十年中，我国煤炭工业发生了由“粗放式”向“精细化”的转变，但随着采深的日益增加，部分老矿井的采深已经突破1 000 m，其危险系数大、工作环境恶劣等不利条件日益严峻。因此，对综掘工作面的无人作业技术的研究迫在眉睫。悬臂式掘进机是巷道挖掘的重要设备，如何提高悬臂式掘进机的控制精度、检测位姿状态是实现采掘设备自动化、智能化、无人化的前提，也对提高企业生产效率、保障员工安全有重要意义。

1 悬臂式掘进机的位姿及惯性导航技术

目前，悬臂式掘进机在煤矿井下作业时，光电技术是最为常见的自动导航定位技术之一[2-3]。掘进机司机以矿用激光指示灯投射在截割断面上的光束为基准，操作掘进机按照截割曲线示意图连续摆动完成工作，见图1。光电技术虽然具有技术成熟、定位精准、成本较低等优点，但也存在环境适应性差、光源易受灰尘（水雾）等影响的缺点。为了更好地指导悬臂式掘进机进行截割作业，惯性导航技术应运而生。

图1 光电技术下悬臂式掘进机井下截割工作

1.1 掘进机位姿

悬臂式掘进机在巷道内进行截割工作时出现的各种位置变化、姿态调整称之为掘进机的位姿。而如何实现悬臂式掘进机位姿的精准测量是综掘工作面实现无人化生产的关键。在矿井掘进过程中，将从俯视、侧视、后视三个角度对掘进机进行观察，从而设定路线操作掘进机进行挖掘、行走，见图2。……