CN111287776A - 一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法，通过建立基于液压支架在煤层上推移刮板输送机时，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数、液压支架与刮板输送机的相对位置、液压支架在煤层上位置的专家系统；在煤矿井下获得推移油缸伸长长度和液压支架底座在煤层上的倾角，进入知识库查询解析后，通过推理机推理，得到液压支架在虚拟环境下对应的液压支架位置；对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后，使其与真实煤矿井下的位置对应，最终将获得的液压支架的位置输出至用户界面。通过本发明，能够避免使用大量设备进行液压支架的位姿检测，节省成本，且操作简单方便。

Description

一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法

技术领域

本发明涉及矿井仿真技术领域，具体为一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法。

背景技术

为了减少煤矿事故率、提高开采效益和开采竞争力，精准开采、透明开采成为了当前煤矿行业追求的目标。液压支架是综采工作面的重要设备之一，主要通过液体压力产生的支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理。但是由于综采工作面持续推进，加上液压支架数目多，使得液压支架位置动态变化，实时获得液压支架位置是实现综采工作面智能化、无人化的重要基础之一。

在获取液压支架位置这一问题上，采煤机的位姿可以通过在采煤机机身上安装捷联惯导系统获得，由于采煤机以刮板输送机为轨道进行运行割煤，因而可通过采煤机轨迹反演刮板输送机姿态以此获得刮板输送机的位置，但是由于煤矿井下环境复杂、光线暗淡、空间狭窄以及各种不安全因素的存在，加上连接刮板输送机与液压支架的浮动连接机构运动的复杂性，使得在井下测量液压支架的具体位置变得极为困难。

现有技术中，申请号为CN201910306404.6公开了一种刮板输送机在井下复杂地况的推溜过程模拟实验装置，所述实验装置中推移机构是连接刮板输送机和液压支架底座的关键部分通过该推移机构可以模拟推溜工作对刮板输送机进行推溜。但是为获得推移机构各结构的推移角度、刮板输送机的推移距离以及它们连接处的位移时需要安装轴编码器，倾角传感器，红外测距传感器，相机等电子元件和电子仪器。

申请号为CN201710944083.3公开了一种综采工作面液压支架绝对位置和姿态检测装置及方法，该装置包括传感器组、数据处理器和靶标，所述传感器组包括第一基准光电跟踪器、第二基准光电跟踪器、局部光电跟踪器和双轴水平仪，在液压支架上安装有一系列的靶标机构，通过无线数据处理器，获取液压支架绝对位置和姿态。

上述方法中，存在的缺陷在于：需要安装大量传感器、相机等电子元器件，在井下狭窄、昏暗、嘈杂、以及电磁干扰无线信号等情况的存在下，加上液压支架数目比较多，在综采工作面“三机”工作时，有的结构运动信息无法用传感器采集，采用电子元器件获得推移机构的角度、推移距离、液压支架的位置具有一定的难度并且价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对由于综采工作面推进过程中，液压支架位置和姿态会发生变化，提供一种获取液压支架位置和姿态的方法，本方法能实时获得液压支架在煤层上的位置，为综采工作面调直、液压支架纠斜等奠定了基础，为实现综采工作面实现智能化、无人化奠定了基础。

本发明提供的技术方案为一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法，包括步骤：

建立基于液压支架在煤层上推移刮板输送机时，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数、液压支架与刮板输送机的相对位置、液压支架在煤层上位置的专家系统；

在煤矿井下获得推移油缸伸长长度和液压支架底座在煤层上的倾角，输入液压支架位置专家系统，通过数据处理后生成机器可识别的xml文件；

调用知识库查询解析生成的xml文件，将解析后的数据通过推理机推理，得到液压支架在虚拟环境下对应的液压支架位置；

对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后，使其与真实煤矿井下的位置对应，最终将获得的液压支架的位置输出至用户界面。

其中，在建立专家系统的步骤中，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数是将刮板输送机推移一定距离后，对液压支架与刮板输送机浮动连接机构进行解析，以连接头作为末端执行器建立机械手模型，通过逆向运动学进行解析获得的液压支架与刮板输送机浮动连接机构的各结构的运动参数，以及以活塞杆为假想的末端执行器建立机械手模型，对前者获得的运动参数进行数据处理，通过正向运动学获得的液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角。

其中，液压支架位置专家系统是由液压支架位置专家系统人机交互界面、知识获取单元、推理机、解释器、知识库、综合数据库组成，通过对输入的液压支架推移油缸伸长量及液压支架底座相对于煤层的倾角进行推理，得到液压支架在煤矿井下最终位置的人工智能计算机程序。

其中，液压支架位置专家系统人机交互界面是指用户通过选择专家系统工作模式，决定输入信号输入方式及输出信号显示方式，其中输入信号为推移油缸伸长量、底座倾角及对应的液压支架序号，若为手动模式，自主选择指定的液压支架序号并能实时显示输入信号及输出信号；若为自动模式，按照从机头至机尾的方向，需要依次输入液压支架的推移油缸伸长量、底座倾角、对应的液压支架序号，并实时显输出信号。

其中，知识获取单元用于在构建知识库的时候，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的液压支架与浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于煤层的坐标等信息转换为计算机可用的xml格式送入知识库中。

推理机用于按照液压支架位置与专家系统知识库中液压支架位置一一对应的原则，将获得的液压支架液压油缸伸长量经过数据处理转化为机器可识别的格式输入专家系统，调用知识库中的文件进行反复推理，得到满足该液压支架推移油缸伸长量的一系列液压支架位置，根据输入的底座倾角，在得到的一系列液压支架位置对应的倾角中筛选对比，最终得到液压支架的位置。

解释器用于在推理过程忽略具体的液压支架位置是怎么得到的，按照因果关系对最后推理得到液压支架位置的过程进行解释；

综合数据库用于存放液压支架位置专家系统中反映当前状态的实时数据，在推理液压支架位置时产生的中间数据，建立D-H矩阵及用逆向运动学求其各运动参数时的解题步骤；

知识库用于存储在液压支架的位置范围内分别推移刮板输送机时，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的虚拟液压支架与虚拟刮板输送机的虚拟浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于虚拟煤层的坐标以xml形式输出后的数据。

其中液压支架的位置范围是当刮板输送机在虚拟煤层上弯曲时，根据中部槽弯曲角度最大时与液压支架的位置关系，此时两曲线之间的距离最大与及煤层数据，由于液压油缸相对于底座静止，选取液压油缸位置代表液压支架位置，根据液压支架与刮板输送机浮动连接机构中连接头、推移杆的极限位置，即当连接头位于推移耳座上方或下方，推移杆偏航角最大或最小、俯仰角最大或最小时，得到推移机构长度的极限值，所划定的液压支架在煤层上范围最大的位置区域。

其中，虚拟煤层是将获得的煤层数据经过处理后导入虚拟仿真引擎Unity 3D中，并加上碰撞体等物理引擎，得到与真实煤矿井下相等价的虚拟煤层。

其中，虚拟液压支架是与实际液压支架相等价的虚拟模型，通过识别采煤机与刮板输送机的运行信息进行推溜、收互帮、降柱、移架、升柱动作；

虚拟刮板输送机是与实际刮板输送机相等价的、可以自适应铺设在虚拟底板上的虚拟刮板输送机；

虚拟浮动连接机构是与实际液压支架与刮板输送机浮动连接机构相等价的虚拟浮动连接机构；

液压支架与刮板输送机的浮动连接机构为由液压油缸、活塞杆、推移杆、连接头组成的具有四自由度的将刮板输送机与液压支架相连接的空间连杆机构。

其中，推移油缸伸长长度是通过液压支架电液控制系统获得的推移油缸的伸长长度；

所述液压支架底座在煤层上的倾角为在底座上安装倾角传感器，测得的底座在煤层上的倾角。

本发明上述所提供一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法的技术方案，与现有技术相比，具有如下的有益效果。

1.不需要安装大量传感器测量液压支架的位置和姿态，由于液压支架推移油缸伸长量可以在电液控制系统上获得，只需要在底座安装倾角传感器，即可得到所需的参数。

2.基于已经获得的煤层信息，建立基于煤层信息的液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数及液压支架相对于煤层的位置坐标、相对于刮板输送机的位置坐标和姿态角的知识库。

3.本方法可将测得底座倾角与推移油缸伸长距离通过专家系统，实时输出液压支架的位置和姿态。

4.该专家系统可以选择操作模式，可针对指定的液压支架确定液压支架的位置、液压支架相对于刮板输送机的位置、液压支架与刮板输送机的浮动连接机构各运动参数值、液压支架在煤层上的姿态角等，实现了液压支架位置监测的可视化。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法的流程示意图。

图2 是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法的液压支架位置专家系统运作的逻辑示意图。

图3 是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中液压支架位置专家系统人机交互界面示意图。

图4是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中专家系统的推理机的原理示意图。

图5是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中专家系统知识库的建立流程示意图。

图6是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中初步确定液压支架在煤层上的位置示意图。

图7是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中确定液压支架在煤层上的位置示意图。

图8是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中液压支架与刮板输送机浮动连接机构示意图。

图9是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中以液压支架为起点时液压支架与刮板输送机的浮动连接机构机械手模型的D-H坐标系。

图10是本发明提供的一种基于专家系统的群液压支架位置和姿态获得方法中以刮板输送机为起点时液压支架与刮板输送机的浮动连接机构机械手模型的D-H坐标系。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

附图1为本发明的主要内容和流程。该方法包括步骤：

建立基于液压支架在煤层上推移刮板输送机时，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数、液压支架与刮板输送机的相对位置、液压支架在煤层上位置的专家系统；

在煤矿井下获得推移油缸伸长长度和液压支架底座在煤层上的倾角，输入液压支架位置专家系统，通过数据处理后生成机器可识别的xml文件；

调用知识库查询解析生成的xml文件，将解析后的数据通过推理机推理，得到液压支架在虚拟环境下对应的液压支架位置；

对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后，使其与真实煤矿井下的位置对应，最终将获得的液压支架的位置输出至用户界面。

其中，在建立专家系统的步骤中，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数是将刮板输送机推移一定距离后，对液压支架与刮板输送机浮动连接机构进行解析，以连接头作为末端执行器建立机械手模型，通过逆向运动学进行解析获得的液压支架与刮板输送机浮动连接机构的各结构的运动参数，以及以活塞杆为假想的末端执行器建立机械手模型，对前者获得的运动参数进行数据处理，通过正向运动学获得的液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角。

其中，液压支架位置专家系统是由液压支架位置专家系统人机交互界面、知识获取单元、推理机、解释器、知识库、综合数据库组成，通过对输入的液压支架推移油缸伸长量及液压支架底座相对于煤层的倾角进行推理，得到液压支架在煤矿井下最终位置的人工智能计算机程序。

其中，液压支架位置专家系统人机交互界面是指用户通过选择专家系统工作模式，决定输入信号输入方式及输出信号显示方式，其中输入信号为推移油缸伸长量、底座倾角及对应的液压支架序号，若为手动模式，自主选择指定的液压支架序号并能实时显示输入信号及输出信号；若为自动模式，按照从机头至机尾的方向，需要依次输入液压支架的推移油缸伸长量、底座倾角、对应的液压支架序号，并实时显输出信号。

其中，知识获取单元用于在构建知识库的时候，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的液压支架与浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于煤层的坐标等信息转换为计算机可用的xml格式送入知识库中；

推理机用于按照液压支架位置与专家系统知识库中液压支架位置一一对应的原则，将获得的液压支架液压油缸伸长量经过数据处理转化为机器可识别的格式输入专家系统，调用知识库中的文件进行反复推理，得到满足该液压支架推移油缸伸长量的一系列液压支架位置，根据输入的底座倾角，在得到的一系列液压支架位置对应的倾角中筛选对比，最终得到液压支架的位置。

解释器用于在推理过程忽略具体的液压支架位置是怎么得到的，按照因果关系对最后推理得到液压支架位置的过程进行解释；

综合数据库用于存放液压支架位置专家系统中反映当前状态的实时数据，在推理液压支架位置时产生的中间数据，建立D-H矩阵及用逆向运动学求其各运动参数时的解题步骤；

知识库用于存储在液压支架的位置范围内分别推移刮板输送机时，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的虚拟液压支架与虚拟刮板输送机的虚拟浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于虚拟煤层的坐标以xml形式输出后的数据。

其中液压支架的位置范围是当刮板输送机在虚拟煤层上弯曲时，根据中部槽弯曲角度最大时与液压支架的位置关系，此时两曲线之间的距离最大与及煤层数据，由于液压油缸相对于底座静止，选取液压油缸位置代表液压支架位置，根据液压支架与刮板输送机浮动连接机构中连接头、推移杆的极限位置，即当连接头位于推移耳座上方或下方，推移杆偏航角最大或最小、俯仰角最大或最小时，得到推移机构长度的极限值，所划定的液压支架在煤层上范围最大的位置区域。

其中，虚拟煤层是将获得的煤层数据经过处理后导入虚拟仿真引擎Unity 3D中，并加上碰撞体等物理引擎，得到与真实煤矿井下相等价的虚拟煤层。

其中，虚拟液压支架是与实际液压支架相等价的虚拟模型，通过识别采煤机与刮板输送机的运行信息进行推溜、收互帮、降柱、移架、升柱动作；

虚拟刮板输送机是与实际刮板输送机相等价的、可以自适应铺设在虚拟底板上的虚拟刮板输送机；

虚拟浮动连接机构是与实际液压支架与刮板输送机浮动连接机构相等价的虚拟浮动连接机构；

液压支架与刮板输送机的浮动连接机构为由液压油缸、活塞杆、推移杆、连接头组成的具有四自由度的将刮板输送机与液压支架相连接的空间连杆机构。

其中，推移油缸伸长长度是通过液压支架电液控制系统获得的推移油缸的伸长长度；

所述液压支架底座在煤层上的倾角为在底座上安装倾角传感器，测得的底座在煤层上的倾角。

具体的，如附图1所示为液压支架位置获取的整体思路，由于目前的电液控制系统可以显示推移行程，通过电液控制系统获得推移油缸的伸长长度以及在液压支架底座安装倾角传感器获得的液压支架底座在煤层上的倾角，将其输入液压支架位置专家系统交互界面，通过数据处理后生成机器可识别的xml文件，将生成的xml文件通过调用知识库进行查询解析，将解析后的数据通过推理机推理，对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后使其与真实煤矿井下的位置对应，最终将获得的液压支架的位置输出至用户界面。

实施一种液压支架位置专家系统是指由液压支架位置专家系统人机交互界面、知识获取单元、推理机、解释器、知识库、综合数据库组成，可以对输入的液压支架推移油缸伸长量及液压支架底座相对于煤层的倾角进行推理，最终得到液压支架在煤矿井下的最终位置的人工智能计算机程序。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。

选择液压支架型号为：ZY11000/18/38D，采煤机型号为：MG400/920-WD，刮板输送机型号为：SGZ800/1050，分别建立虚拟环境下的虚拟模型，根据获得的煤层信息建立虚拟煤层。

如附图2所示为液压支架位置专家系统的框架图，由液压支架位置专家系统人机交互界面、知识获取单元、推理机、解释器、知识库、综合数据库组成，可以对输入的液压支架推移油缸伸长量及液压支架底座相对于煤层的倾角进行推理，最终得到液压支架在煤矿井下的最终位置的人工智能计算机程序。

建立液压支架位置专家系统人机交互界面，如附图3所示框架图，用户通过选择专家系统工作模式，分为手动模式与自动模式，决定输入信号输入方式及输出信号显示方式，输入信号为推移油缸伸长量、底座倾角及对应的液压支架序号，若为手动模式，可自主选择指定的液压支架序号并能实时显示输入、输出信号，在设备操作区域，可以点击或者按动“显示液压支架位置按钮”，即可显示液压支架在井下的具体位置，在“选择支架（）”输入推移油缸伸长量及底座倾角对应的液压支架序号，如果选择不输入，则默认上一步操作指定的液压支架序号，可显示液压支架相对于刮板输送机的位置、连接头的摆动角度、以及推移杆的俯仰角和偏航角，点击或按动“保存”按钮，可将获得的数据保存；在自动模式下，按照从机头至机尾的方向，自动输入液压支架的推移油缸伸长量、底座倾角及对应的液压支架序号，“显示液压支架位置按钮”默认为按动状态，液压支架相对于刮板输送机的位置、连接头的摆动角度、以及推移杆的俯仰角和偏航角也会实时显示在界面上，当界面信息不再更新时，表明运行结束，点击或按动“保存”按钮，可将获得的数据保存。

建立专家系统的推理机，如附图4所示基本原理图，按照液压支架位置与专家系统知识库中液压支架位置一一对应的原则，首先将获得的液压支架液压油缸伸长量经过数据处理转化为机器可识别的格式输入专家系统，调用知识库中的文件进行反复推理，得到满足该液压支架推移油缸伸长量的一系列液压支架位置，根据输入的底座倾角，在得到的一系列液压支架位置对应的倾角中筛选对比，最终得到液压支架的位置。

建立如附图5所示路线图的专家系统知识库，如附图6所示，由于液压油缸相对于底座静止，选取液压油缸位置代表液压支架位置，在刮板输送机弯曲时，根据如附图7所示中部槽弯曲角度最大时与液压支架的位置关系，此时两曲线之间的距离最大与及煤层数据，附图8为液压支架与刮板输送机浮动连接机构，根据液压支架与刮板输送机浮动连接机构中连接头、推移杆的极限位置，即当连接头位于推移耳座上方或下方，推移杆偏航角最大或最小、俯仰角最大或最小时，得到推移机构长度的极限值，因而可划定如附图7所示虚线框区域（1）作为支架的位置区域，并且为范围最大的位置区域。在Unity 3D中，在确定的支架位置区域内以一定的规律移动支架位置，保证能获得液压支架在位置区域内的每个位置。对附图9模型通过逆向运动学进行解析，获得以液压支架为起点时浮动连接机构的运动参数，将获得的运动参数通过数据处理后，应用至对附图10所示的模型通过正向运动学进行解析，获得液压支架的相对于刮板输送机的位置和姿态角。将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的液压支架与浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于煤层的坐标以xml形式输出，建立专家系统的知识库。

建立好液压支架位置专家系统后，通过在底座上安装倾角传感器获得底座的倾角以及电液控制系统输出的液压油缸推移距离，将获得的底座倾角与液压油缸推移距离实时输入液压支架位置专家系统，推理机根据建立的推理规则进行推理和对比，获得了该液压支架在虚拟环境下对应的液压支架位置，对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后使其与真实煤矿井下的位置对应，将得到液压支架的位置实时显示在专家系统界面上。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，包括步骤：

建立基于液压支架在煤层上推移刮板输送机时，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数、液压支架与刮板输送机的相对位置、液压支架在煤层上位置的专家系统；

在煤矿井下获得推移油缸伸长长度和液压支架底座在煤层上的倾角，输入液压支架位置专家系统，通过数据处理后生成机器可识别的xml文件；

调用知识库查询解析生成的xml文件，将解析后的数据通过推理机推理，得到液压支架在虚拟环境下对应的液压支架位置；

对推理后获得的液压支架位置进行数据处理后，使其与真实煤矿井下的位置对应，最终将获得的液压支架的位置输出至用户界面。

2.根据权利要求1所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，在建立专家系统的步骤中，液压支架与刮板输送机浮动连接机构的运动参数是将刮板输送机推移一定距离后，对液压支架与刮板输送机浮动连接机构进行解析，以连接头作为末端执行器建立机械手模型，通过逆向运动学进行解析获得的液压支架与刮板输送机浮动连接机构的各结构的运动参数，以及以活塞杆为假想的末端执行器建立机械手模型，对前者获得的运动参数进行数据处理，通过正向运动学获得的液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角。

3.根据权利要求1所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，所述液压支架位置专家系统是由液压支架位置专家系统人机交互界面、知识获取单元、推理机、解释器、知识库、综合数据库组成，通过对输入的液压支架推移油缸伸长量及液压支架底座相对于煤层的倾角进行推理，得到液压支架在煤矿井下的最终位置的人工智能计算机程序。

4.根据权利要求3所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，液压支架位置专家系统人机交互界面是指用户通过选择专家系统工作模式，决定输入信号输入方式及输出信号显示方式，其中输入信号为推移油缸伸长量、底座倾角及对应的液压支架序号，若为手动模式，自主选择指定的液压支架序号并能实时显示输入信号及输出信号；若为自动模式，按照从机头至机尾的方向，需要依次输入液压支架的推移油缸伸长量、底座倾角、对应的液压支架序号，并实时显输出信号。

5.根据权利要求3所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，知识获取单元用于在构建知识库的时候，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的液压支架与浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于煤层的坐标等信息转换为计算机可用的xml格式送入知识库中；

推理机用于按照液压支架位置与专家系统知识库中液压支架位置一一对应的原则，将获得的液压支架液压油缸伸长量经过数据处理转化为机器可识别的格式输入专家系统，调用知识库中的文件进行反复推理，得到满足该液压支架推移油缸伸长量的一系列液压支架位置，根据输入的底座倾角，在得到的一系列液压支架位置对应的倾角中筛选对比，最终得到液压支架的位置；

解释器用于在推理过程忽略具体的液压支架位置是怎么得到的，按照因果关系对最后推理得到液压支架位置的过程进行解释；

综合数据库用于存放液压支架位置专家系统中反映当前状态的实时数据，在推理液压支架位置时产生的中间数据，建立D-H矩阵及用逆向运动学求其各运动参数时的解题步骤；

知识库用于存储在液压支架的位置范围内分别推移刮板输送机时，将各液压支架相对于刮板输送机中部槽的位置和姿态角、通过逆向运动学获得的虚拟液压支架与虚拟刮板输送机的虚拟浮动连接机构的运动参数、以及液压支架相对于虚拟煤层的坐标以xml形式输出后的数据；

所述液压支架的位置范围是当刮板输送机在虚拟煤层上弯曲时，根据中部槽弯曲角度最大时与液压支架的位置关系，此时两曲线之间的距离最大与及煤层数据，由于液压油缸相对于底座静止，选取液压油缸位置代表液压支架位置，根据液压支架与刮板输送机浮动连接机构中连接头、推移杆的极限位置，即当连接头位于推移耳座上方或下方，推移杆偏航角最大或最小、俯仰角最大或最小时，得到推移机构长度的极限值，所划定的液压支架在煤层上范围最大的位置区域。

6.根据权利要求5所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，虚拟煤层是将获得的煤层数据经过处理后导入虚拟仿真引擎Unity 3D中，并加上碰撞体等物理引擎，得到与真实煤矿井下相等价的虚拟煤层。

7.根据权利要求3所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，虚拟液压支架是与实际液压支架相等价的虚拟模型，通过识别采煤机与刮板输送机的运行信息进行推溜、收互帮、降柱、移架、升柱动作；

虚拟刮板输送机是与实际刮板输送机相等价的、可以自适应铺设在虚拟底板上的虚拟刮板输送机；

虚拟浮动连接机构是与实际液压支架与刮板输送机浮动连接机构相等价的虚拟浮动连接机构；

液压支架与刮板输送机的浮动连接机构为由液压油缸、活塞杆、推移杆、连接头组成的具有四自由度的将刮板输送机与液压支架相连接的空间连杆机构。

8.根据权利要求1所述的基于专家系统的群液压支架位置获得方法，其特征在于，推移油缸伸长长度是通过液压支架电液控制系统获得的推移油缸的伸长长度；

所述液压支架底座在煤层上的倾角为在底座上安装倾角传感器，测得的底座在煤层上的倾角。

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