Page 129 - 煤矿安全生产与生态环境治理和发展问题研究

第四章 煤矿综采安全与机电设备管理

（二）记忆采煤技术
以采煤机为例，对记忆采煤技术和定位技术进行分析和研究。
1. 总体方案
在煤矿生产中采煤机运行的关键是机身的横向往返以及摆臂的纵向起落运

动，横向往返运动和牵引机的转动速度有关：摆臂的纵向起落运动和调高油缸的
位移量有关。所以，控制好牵引机和调高油缸才能控制好采煤机。记忆切割一直
沿用的技术是采煤机切到岩石后摆臂马上下降，以防止电机截割齿损坏。而随着
机械化发展，电机功率和截割齿材料越来越先进，使得对普通强度的岩石无须识

别可以直接进行切割。在本设计方案中，采煤机将所有的反馈信息传输给控制器，
由控制器对其辨别并作出是否切割的命令。截割时遇到强度不高的岩石就降低牵
引速度，岩石强度高无法切割就选择避让。这样既不损害机械电器部件还能保证
采出率。

采煤机自适应记忆切割总体控制流程共分为 3 个过程：人工示教过程、自适
应切割过程和人工修正过程。这 3 个过程相互依存又相互独立。人工操控与数据
记录构成了人工示教。操控人员控制采煤机进行切割时，采煤机上的控制器会在
不同的时间段分别记录下采煤机的状态信息。自适应切割是由机载控制器控制采

煤机按照人工示教的路线自行切割煤层。当遇到控制器无法解决的情况时，可以
通过人工修正的方法进行更正，由人工控制采煤机切割。使得在特殊时刻人工操
作优先．避免机械损坏。完成人工修正后，操作方式再次转换为自动控制，依照
其记忆路线完成后续的切割。

2. 位姿及定位
采煤机的状态对其控制的效果有直接的影响，这是自适应记忆切割中最重要
的信息。所以，要想实现自适应切割就必须先要解决采煤机位置和姿态定位问题。
（1）采煤机位置定位

获得采煤机的三维空间坐标值就能得知采煤机身的位置。在采煤机上取任意
一个固定点作为位置定位的特征点；定义三维坐标系；推导特征点坐标值的计算
公式。
①选取特征点。将采煤机行走齿轮与刮板运输机导轨的接触点作为特征点进

行定位计算，特征点与刮板运输机导轨的运行轨迹是相同的。②定义三维坐标系。
初始状态下采煤机起始位置处的特征点为系统原点 0。y 轴正方向为重力加速度

121