靳华龙

(西山煤电 建筑工程集团有限公司 矿建第一分公司，山西 太原 030053)

0 引言

根据中国工程院专家预测，我国的煤炭消费在未来很长一段时间内仍然将位于全球首位，火力发电仍然是我国的主要能源来源。在煤炭开采工艺环节中，巷道掘进位于最前端，目前我国应用的巷道掘进技术为钻爆法和综掘法，而其中综掘法的经济性和安全性较好，隧道和巷道掘进中的核心设备是掘进机。而目前掘进工作面工作环境恶劣，事故多发，掘进机操作人员的安全难以保障，因此未来掘进技术的发展方向为远程化和智能化。为了实现国家安监总局的“自动化减人”目标，本文以煤矿掘进机器人为控制对象，研究了其截割机构控制系统相关技术，对综掘自动化具有重要意义。

1 截割机构控制系统总体设计

结合设计要求，截割机构控制系统的主要功能有：采集液压系统数据、测量掘进机机身位置和姿态、测量截割头姿态、规划和跟踪截割路径、与地面控制室进行远程通信、掘进机工作状态相关数据存储、数据显示等。

由上述功能可知，掘进机截割系统的功能复杂，计算量大。为了提高控制系统的扩展性、降低维护成本，控制系统的数据采集功能和控制功能由数字信号处理器实现，具体包括机身位姿计算、路径规划、路径跟踪等；控制系统的数据计算和存储由防爆计算机实现，具体包括图像预处理、特征提取、空间坐标计算、姿态角计算、卡尔曼滤波、数据存储和可视化显示等。……