CN112325887B - 一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统 - Google Patents

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CN112325887B CN202110010136.0A CN202110010136A CN112325887B CN 112325887 B CN112325887 B CN 112325887B CN 202110010136 A CN202110010136 A CN 202110010136A CN 112325887 B CN112325887 B CN 112325887B
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Abstract

本申请提出一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统，其中，方法包括：实时获取悬臂式掘进机机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角以及所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息；基于机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角和距离信息实时确定出悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 30342DEST_PATH_IMAGE001
;基于悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角、和悬臂长度实时确定截割头相对于机身的位姿
Figure 825123DEST_PATH_IMAGE002
；基于所述
Figure 519409DEST_PATH_IMAGE001
以及所述
Figure 170971DEST_PATH_IMAGE002
实时确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 216287DEST_PATH_IMAGE003
；基于各个时刻的所述
Figure 611496DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹；比对所述实际截割轨迹与预定截割轨迹。本发明提供的验证方法的精度以及自动化程度均较高。

Description

一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统
技术领域
本申请涉及悬臂式掘进机技术领域，尤其涉及一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统。
背景技术
悬臂式掘进机被广泛应用于煤矿巷道、地铁隧道挖掘工程的掘进施工中。其中，悬臂式掘进机工作时，通常需要对其截割轨迹进行规划，并控制悬臂式掘进机按照规划好的轨迹进行截割。
相关技术中，通常是由司机手动操作悬臂式掘进机按照规划好的轨迹进行截割，精度较低，且易出现超挖欠挖现象。
发明内容
本申请提供一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统，以至少解决相关技术中的易出现超挖欠挖的技术问题。
本申请第一方面实施例提出一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，包括：
利用倾角传感器和角度传感器实时获取悬臂式掘进机机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角；确定出所述悬臂式掘进机上悬臂的长度，并实时确定出所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离；
基于所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息实时确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure DEST_PATH_IMAGE001
;基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、以及所述悬臂的长度实时确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 865222DEST_PATH_IMAGE002
；
基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 790453DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 14761DEST_PATH_IMAGE002
实时确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 279520DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹；
将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹。
本申请第二方面实施例提出一种悬臂式掘进机截割轨迹验证系统，包括：
悬臂式掘进机；
第一倾角传感器，设置在所述悬臂式掘进机的后机架上，用于测量所述悬臂式掘进机机身的横滚角和机身的俯仰角；
第二倾角传感器，设置在所述悬臂式掘进机的悬臂上，用于测量所述悬臂的俯仰角；
第一角度传感器和第二角度传感器，均设置在所述悬臂式掘进机的回转机架上，分别用于测量悬臂的偏航角和机身的偏航角；
超声波传感器，设置在所述悬臂式掘进机机身上，用于测量所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离；
可编程控制器，分别与所述第一倾角传感器、第二倾角传感器、所述第一角度传感器、以及第二角度传感器连接，用于根据所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 563871DEST_PATH_IMAGE001
，以及根据所述悬臂的偏航角、所述悬臂的长度确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 976398DEST_PATH_IMAGE002
，并基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 676501DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 858083DEST_PATH_IMAGE002
确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 313335DEST_PATH_IMAGE003
；并基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 213158DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹；
验证模块，与所述可编程控制器连接，用于将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请实施例提供的截割轨迹验证方法及系统，通过在悬臂式掘进机10上设置第一倾角传感器、第二倾角传感器111、第一角度传感器121、第二角度传感器以测量机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角等角度信息，从而基于所测量出的角度信息可以实时确定出截割头的实际截割轨迹，由此通过将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对即可对截割头的截割轨迹进行验证，精度高，且自动化程度也较高。
并且，由于本事实例中的传感器均采用了外置的方式，则可以简单的安装在悬臂式掘进机上，因此安装简便、结构简单。同时，由于角度传感器和倾角传感器的抗振性高，从而本申请提供的截割轨迹验证系统能够适用于强振动环境，环境适应性强。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统的整机安装示意图；
图2为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统的结构示意图；
图3为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法的流程示意图。
附图标记说明：
悬臂式掘进机-10；悬臂-11；第二倾角传感器-111；
回转机架-106；第一角度传感器-121；第一定位器-122；
回转耳架-13。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法及系统。
首先，对本申请实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统进行说明。图1为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统的整机安装示意图，图2为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统的结构示意图，如图1和图2所示，悬臂式掘进机截割轨迹验证系统，以下简称截割轨迹验证系统，包括：
悬臂式掘进机10。
第一倾角传感器（图中未示出），设置在所述悬臂式掘进机10的后机架上，用于测量所述悬臂式掘进机机身的横滚角和机身的俯仰角。
第二倾角传感器111，设置在所述悬臂式掘进机的悬臂11上，用于测量所述悬臂的俯仰角。
第一角度传感器121和第二角度传感器（图中未示出），均设置在所述悬臂式掘进机的回转机架12上，以分别用于测量悬臂的偏航角和机身的偏航角。
超声波传感器（图中未示出），设置在所述悬臂式掘进机机身上，用于测量所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离。
可编程控制器（图中未示出），分别与所述第一倾角传感器、第二倾角传感器111、所述第一角度传感器121、第二角度传感器连接，用于根据所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 215487DEST_PATH_IMAGE001
，以及根据所述悬臂的偏航角、所述悬臂的长度确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 251576DEST_PATH_IMAGE002
，并基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 753096DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 140215DEST_PATH_IMAGE002
确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 244437DEST_PATH_IMAGE003
；以及基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 400612DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹。
验证模块（图中未示出），与所述可编程控制器连接，用于将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹。
其中，所述机身的横滚角具体为所述悬臂式掘进机的机身相对于地的横滚角，所述机身的俯仰角具体为所述悬臂式掘进机相对于地的俯仰角，所述机身的偏航角具体为所述掘进机的机身相对于地的偏航角。所述悬臂的俯仰角具体为悬臂上的截割头相对悬臂式掘进机机身的俯仰角；所述悬臂的偏航角具体为悬臂上的截割头相对悬臂式掘进机机身的偏航角。
以及，在本申请实施例中，所述第一倾角传感器可以设置在所述后机架的外侧，以用于测量机身的横滚角和机身的俯仰角，所述第二倾角传感器111可以设置在所述悬臂11的外侧，以用于测量所述悬臂的俯仰角。则，基于第一倾角传感器、第二倾角传感器均采用外置的方式设置与悬臂式掘进机的外侧，使得安装简便且结构简单。
进一步地，所述截割轨迹验证系统还可以包括有第一定位器122和第二定位器（图中未示出），以分别匹配第一角度传感器121和第二角度传感器，从而实现悬臂的偏航角和机身的偏航角的测量。
具体而言，第一定位器122设置在所述悬臂式掘进机的回转机架12上，所述第一角度传感器121的一端固定在所述第一定位器122上，另一端固定在所述悬臂式掘进机的回转耳架13上。其中，所述第一定位器122与所述第一角度传感器121保持同轴转，当所述悬臂11旋转时，所述第一角度传感器121的另一端会随着悬臂的旋转而旋转，以测量出所述悬臂的偏航角。
所述第二定位器设置在所述悬臂式掘进机底座，所述第二角度传感器的一端固定在所述第二定位器上，另一端固定在设置于所述底座上的回转机架上。其中，所述第二定位器与所述第二角度传感器保持同轴转，当所述悬臂式掘进机的机身旋转时，所述第二角度传感器的一端会随着回转机架的旋转而旋转，以测量出所述机身的偏航角。
以及，所述第一角度传感器、第二角度传感器、第一定位器、第二定位器均可以采用外置的方式设置在悬臂式掘进机上，则安装简便且结构简单。
此外，本申请实施例中的截割轨迹验证系统还可以包括：
规划模块，用于基于所述悬臂式掘进机工作面巷道断面的类型、截割头的直径、巷道的尺寸、走向以及截割工艺规划出所述截割头的预定截割轨迹。
报警模块，当所述实际截割轨迹与所述预定截割轨迹不匹配时，报警提示。
综上所述，本申请实施例提供的截割轨迹验证系统，通过在悬臂式掘进机10上设置第一倾角传感器、第二倾角传感器111、第一角度传感器121、第二角度传感器以测量机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角的角度信息，从而基于所测量出来的角度信息可以实时确定出截割头的实际截割轨迹，由此通过将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对即可对截割头的截割轨迹进行验证，精度较高，且自动化程度也较高。
并且，由于本申请实例中的传感器均采用了外置的方式，则可以简单的安装在悬臂式掘进机上，因此安装简便、结构简单。同时，由于角度传感器和倾角传感器的抗振性高，从而本申请提供的截割轨迹验证系统能够适用于强振动环境，环境适应性强。
基于上述实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证系统，本申请实施例还提供一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法。图3为根据本申请一个实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法的流程示意图，参考图3，对本申请实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法进行说明。
如图3所示，本申请实施例提供的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，包括以下步骤：
步骤101、利用倾角传感器和角度传感器实时获取悬臂式掘进机机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角；确定出所述悬臂式掘进机上悬臂的长度，并实时确定出所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离。
其中，所述机身的横滚角具体为所述悬臂式掘进机的机身相对于地的横滚角，所述机身的俯仰角具体为所述悬臂式掘进机相对于地的俯仰角，所述机身的偏航角具体为所述掘进机的机身相对于地的偏航角。所述悬臂的俯仰角具体为悬臂上的截割头相对悬臂式掘进机机身的俯仰角；所述悬臂的偏航角具体为悬臂上的截割头相对悬臂式掘进机机身的偏航角。所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角的确定方式可以参考上述描述，本申请实施例在此不做赘述。
以及，所述悬臂式掘进机上悬臂的长度可以是预先测量所得。所述距离信息可以是由超声波传感器或者激光测距传感器测量获得，或者悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离可以由超声波传感器测量获得，所述悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离可以由激光测距传感器测量获得，本申请实施例在此不做限定。
步骤102、基于所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息实时确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 135350DEST_PATH_IMAGE001
;基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、以及所述悬臂的长度实时确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 744186DEST_PATH_IMAGE002
。
在本步骤中，所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 917678DEST_PATH_IMAGE001
的确定方法可以为：
根据如下公式一确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 364577DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 332533DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为机身的横滚角，
Figure 428665DEST_PATH_IMAGE006
为机身的俯仰角，
Figure 812373DEST_PATH_IMAGE007
为机身的偏航角，D1为机身到左侧煤壁的距离，L为悬臂式掘进机到前煤壁的距离；D2为悬臂式掘进机机身宽度，b为截割臂的抬升关节与地面之间的距离。
以及，进一步地，在示例性实施例中，可以通过以下步骤102a-102c所示的方式确定悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 943140DEST_PATH_IMAGE002
。
步骤102a、基于所述悬臂的偏航角和所述悬臂的长度确定出所述悬臂式掘进机的截割头与所述悬臂式掘进机机身在水平方向上的距离。
具体步骤可以包括：
步骤102a1、确定出悬臂的水平标定零位角。
其中，所述水平标定零位角为悬臂与垂直面的标定零位角。以及，确定悬臂的水平标定零位角的方法可以为：控制悬臂11运转到标定零位处，直接采集悬臂11的水平标定零位角。
步骤102a2、基于所述水平标定零位角、悬臂的偏航角以及悬臂的长度确定悬臂式掘进机的截割头与所述悬臂式掘进机机身在水平方向上的距离。
其中，水平标定零位角、悬臂的偏航角以及悬臂的长度满足如下公式三：
Figure 81998DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为水平标定零位角，
Figure 603109DEST_PATH_IMAGE010
为悬臂的偏航角，R为悬臂的长度，X为悬臂式掘进机的截割头与机身在水平方向上的距离。
步骤102b、基于所述悬臂的俯仰角和所述悬臂的长度确定出所述悬臂式掘进机的截割头与所述悬臂式掘进机机身在垂直方向上的距离。
具体步骤可以包括：
步骤102b1、获取悬臂的垂直标定零位角。
其中，所述垂直标定零位角具体为悬臂与水平面的标定零位角。以及，确定悬臂的垂直标定零位角的方法可以为：控制悬臂11运转到标定零位处，直接采集悬臂11的垂直标定零位角。
步骤102b2、基于所述垂直标定零位角、悬臂的俯仰角以及悬臂的长度确定悬臂式掘进机的截割头与所述悬臂式掘进机机身在垂直方向上的距离。
其中，垂直标定零位角、悬臂的偏航角以及悬臂的长度满足如下公式四：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
Figure 852825DEST_PATH_IMAGE012
为垂直标定零位角，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为悬臂的俯仰角，R为悬臂的长度，Y为截割头与所述悬臂式掘进机机身在垂直方向上的距离。
需要说明的是，本申请实施例中，截割头相对悬臂式掘进机机身在水平方向和垂直方向上的距离，可以分别为截割头相对悬臂式掘进机机身中心在水平方向和垂直方向上的距离。
步骤102c、基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、所述截割头与所述悬臂式掘进机机身在水平方向和垂直方向上的距离，确定所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 775781DEST_PATH_IMAGE002
。
由上可知，在本步骤102中可以实时确定出悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 85540DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 156264DEST_PATH_IMAGE002
。之后，可以执行步骤103。
步骤103、基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 209671DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 485669DEST_PATH_IMAGE002
实时确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 966329DEST_PATH_IMAGE003
。
其中，在示例性实施例中，确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 258770DEST_PATH_IMAGE003
的方法具体可以为：根据如下公式二确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 115868DEST_PATH_IMAGE003
。
Figure 747837DEST_PATH_IMAGE014
。
所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 399398DEST_PATH_IMAGE003
中包括有截割头的位姿数据，所述位姿数据可以指示出所述截割头的水平摆角和垂直摆角等位置信息。
步骤104、基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 444715DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹。
其中，基于相邻时刻的截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 839924DEST_PATH_IMAGE003
中的位姿数据可以确定出相邻时刻的截割头之间的相对位置信息，从而通过联立各个相邻时刻的截割头之间的位置信息即可确定出所述截割头的实际截割轨迹。
步骤105、将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹。
其中所述预定截割轨迹具体可以是根据掘进机工作面巷道断面类型、截割头直径、巷道尺寸、走向以及截割工艺预先确定出的。
以及，在本申请实例中，当所述实际截割轨迹与所述预定截割轨迹不匹配时，可以报警提示。具体的，可以是当确定出当前时刻所述实际截割轨迹对应的截割头的姿态数据与当前时刻所述预定截割轨迹对应的截割头的姿态数据之间的误差大于一预定阈值时，确定所述实际截割轨迹与所述预定截割轨迹不匹配，则报警提示，以对截割头的截割轨迹进行纠正。
综上所述，本申请实施例提供的截割轨迹验证方法及系统，通过在悬臂式掘进机10上设置第一倾角传感器、第二倾角传感器111、第一角度传感器121、第二角度传感器以测量机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角、悬臂的俯仰角、悬臂的偏航角等角度信息，从而基于所测量出的角度信息可以实时确定出截割头的实际截割轨迹，由此通过将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对即可对截割头的截割轨迹进行验证，精度高，且自动化程度也较高。
并且，由于本事实例中的传感器均采用了外置的方式，则可以简单的安装在悬臂式掘进机上，因此安装简便、结构简单。同时，由于角度传感器和倾角传感器的抗振性高，从而本申请提供的截割轨迹验证系统能够适用于强振动环境，环境适应性强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，其特征在于，包括：
利用第一倾角传感器实时测量悬臂式掘进机机身的横滚角和机身的俯仰角；利用第二倾角传感器实时测量悬臂式掘进机悬臂的俯仰角；利用第一角度传感器实时测量悬臂的偏航角；利用第二角度传感器实时测量机身的偏航角；确定出所述悬臂式掘进机的悬臂的长度，并实时确定出所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离；
基于所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息实时确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 981779DEST_PATH_IMAGE001
;基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、以及所述悬臂的长度实时确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 86001DEST_PATH_IMAGE002
；
基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 773334DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 304810DEST_PATH_IMAGE002
实时确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 710383DEST_PATH_IMAGE003
；
基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 618297DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹；
将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹；
其中，所述基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、以及所述悬臂的长度实时确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 425716DEST_PATH_IMAGE002
，包括：
采集出悬臂的水平标定零位角
Figure 128092DEST_PATH_IMAGE004
，基于所述水平标定零位角
Figure 20962DEST_PATH_IMAGE004
、悬臂的偏航角
Figure 466987DEST_PATH_IMAGE005
以及悬臂的长度R确定截割头与所述机身在水平方向上的距离X，
Figure 128912DEST_PATH_IMAGE006
；
确定出悬臂的垂直标定零位角
Figure 2190DEST_PATH_IMAGE007
，基于所述垂直标定零位角
Figure 382356DEST_PATH_IMAGE007
、悬臂的俯仰角
Figure 366493DEST_PATH_IMAGE008
以及悬臂的长度R确定所述截割头与机身在垂直方向上的距离Y，
Figure 148504DEST_PATH_IMAGE009
；
基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、所述截割头与所述机身在水平方向和垂直方向上的距离，确定所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 192683DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，所述第一角度传感器的一端固定在一设置在所述悬臂式掘进机的回转机架上的第一定位器上，另一端固定在所述悬臂式掘进机的回转耳架上，以随着悬臂的旋转而旋转；所述第二角度传感器的一端固定在一设置在所述悬臂式掘进机底座上的第二定位器上，另一端固定在设置于所述底座上的回转机架上，以随着所述回转机架的旋转而旋转。
2.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，其特征在于，所述基于所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息实时确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 60145DEST_PATH_IMAGE001
，包括：
根据如下公式一确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 644710DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 218911DEST_PATH_IMAGE010
Figure 496309DEST_PATH_IMAGE011
为机身的横滚角，
Figure 788750DEST_PATH_IMAGE012
为机身的俯仰角，
Figure 380268DEST_PATH_IMAGE013
为机身的偏航角，D1为机身到左侧煤壁的距离，L为悬臂式掘进机到前煤壁的距离；D2为悬臂式掘进机机身宽度，b为截割臂的抬升关节与地面之间的距离。
3.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，其特征在于，所述基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 871292DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 54012DEST_PATH_IMAGE002
确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 833749DEST_PATH_IMAGE003
，包括：
根据如下公式二确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 228958DEST_PATH_IMAGE003
；
Figure 574489DEST_PATH_IMAGE014
。
4.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，其特征在于，基于所述悬臂式掘进机工作面巷道断面的类型、截割头的直径、巷道的尺寸、走向以及截割工艺规划出所述截割头的预定截割轨迹。
5.根据权利要求1所述的悬臂式掘进机截割轨迹验证方法，其特征在于，还包括：当所述实际截割轨迹与所述预定截割轨迹不匹配时，报警提示。
6.一种悬臂式掘进机截割轨迹验证系统，其特征在于，包括：
悬臂式掘进机；
第一倾角传感器，设置在所述悬臂式掘进机的后机架上，用于测量所述悬臂式掘进机机身的横滚角和机身的俯仰角；
第二倾角传感器，设置在所述悬臂式掘进机的悬臂上，用于测量所述悬臂的俯仰角；
第一角度传感器和第二角度传感器，均设置在所述悬臂式掘进机的回转机架上，分别用于测量悬臂的偏航角和机身的偏航角；
超声波传感器，设置在所述悬臂式掘进机机身上，用于测量所述悬臂式掘进机机身在巷道中的距离信息，所述距离信息包括悬臂式掘进机机身到左侧煤壁的距离和悬臂式掘进机机身到前煤壁的距离；
可编程控制器，分别与所述第一倾角传感器、第二倾角传感器、所述第一角度传感器、以及第二角度传感器连接，用于根据所述机身的横滚角、机身的俯仰角、机身的偏航角以及所述距离信息确定出所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 396952DEST_PATH_IMAGE001
，以及根据所述悬臂的偏航角、所述悬臂的长度确定所述悬臂式掘进机的截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 460723DEST_PATH_IMAGE002
，并基于所述悬臂式掘进机相对于巷道的位姿
Figure 394043DEST_PATH_IMAGE001
以及所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 594081DEST_PATH_IMAGE002
确定出所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 587444DEST_PATH_IMAGE003
；并基于各个时刻的所述截割头相对于巷道断面的位姿
Figure 138511DEST_PATH_IMAGE003
确定出所述截割头的实际截割轨迹；
验证模块，与所述可编程控制器连接，用于将所述实际截割轨迹与预定截割轨迹进行比对以对所述悬臂式掘进机截割轨迹进行验证，所述预定截割轨迹为预先规划好的截割轨迹；
其中，所述可编程控制器还用于：
采集出悬臂的水平标定零位角
Figure 609944DEST_PATH_IMAGE004
，基于所述水平标定零位角
Figure 930067DEST_PATH_IMAGE004
、悬臂的偏航角
Figure 94332DEST_PATH_IMAGE005
以及悬臂的长度R确定截割头与所述机身在水平方向上的距离X，
Figure 867116DEST_PATH_IMAGE006
；
确定出悬臂的垂直标定零位角
Figure 142240DEST_PATH_IMAGE007
，基于所述垂直标定零位角
Figure 582448DEST_PATH_IMAGE007
、悬臂的俯仰角
Figure 652035DEST_PATH_IMAGE008
以及悬臂的长度R确定所述截割头与机身在垂直方向上的距离Y，
Figure 177695DEST_PATH_IMAGE009
；
基于所述悬臂的俯仰角、所述悬臂的偏航角、所述截割头与所述机身在水平方向和垂直方向上的距离，确定所述截割头相对于悬臂式掘进机机身的位姿
Figure 990930DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，还包括：
第一定位器，设置在所述悬臂式掘进机的回转机架上，所述第一角度传感器的一端固定在所述第一定位器上，另一端固定在所述悬臂式掘进机的回转耳架上，随着悬臂的旋转而旋转，以用于测量所述悬臂的偏航角；
第二定位器，设置在所述悬臂式掘进机底座上，所述第二角度传感器的一端固定在所述第二定位器上，另一端固定在设置于所述底座上的回转机架上，随着所述回转机架的旋转而旋转，以用于测量所述机身的偏航角。
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