一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法与流程

本发明属于悬臂式掘进机培训技术领域，具体涉及一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法。

背景技术：

掘进机是用来掘进矿山巷道、工程隧道、城市地下工程的机械设备，掘进机必须同时具备破碎，装运、自走三个功能，由于悬臂式掘进机属于特种设备，且操作复杂，操作人员需对掘进机的理论、构造提前认识，对掘进机的故障判断以及故障排查有一个迅速的处理，因此需要对操作人员进行安全、有效的培训，而井下作业条件复杂，由于教学条件和现场复杂环境的限制，掘进机培训人员的实际培训和实际操作的方式、方法存在许多缺点。传统的培训方式存在着培训效率低、周期长、理解不到位、员工安全不能完全保障等缺点。因此，结合培训的实际情况需求，依靠虚拟现实技术，开发一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，可有效的提高培训效果和效率，节约培训资金，保障培训人员的安全，可通过理论学习反复对掘进机全面的学习，通过虚拟拆装学习对掘进机的构造做全面的了解，同时还可以虚拟井下环境，通过手动规程操作训练或自动规程操作训练对掘进机在井下的操作进行培训，功能完备，具有较强的推广意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，培训效率高、周期短、学习理解直观、操作安全，投入成本低，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，所述悬臂式掘进机虚拟培训系统包括：

悬臂式掘进机操控台，用于监测被培训人员操控培训内容；

上位机，用于通过人机界面设置完成被培训人员的培训科目，包括理论学习、虚拟拆装、操控训练、故障扰动、培训考核和数据查询；

所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板和布设在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器、数据存储单元和显示单元，以及对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路，数据存储单元、显示单元、所述手动控制状态监测装置和时钟电路均与主控器连接，所述主控器与上位机连接；

所述手动控制件为摇臂升降手柄、截割头伸缩手柄、铲板伸缩手柄、截割头启停手柄、截割头高低速控制手柄、星轮正反转手柄、机身左右转控制手柄、机身前进后退控制手柄、一运马达正反转手柄、后支撑展收手柄、电机启停按钮、掘进机总启停按钮、前后灯开关按钮、警铃启停按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、手动自动控制切换旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘进机工作面下一视角切换按钮和掘进机急停按钮；所述摇臂升降手柄、截割头伸缩手柄、铲板伸缩手柄、截割头启停手柄、截割头高低速控制手柄、星轮正反转手柄、机身左右转控制手柄、机身前进后退控制手柄、一运马达正反转手柄和后支撑展收手柄均为能在面板进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板上；所述电机启停按钮、掘进机总启停按钮、前后灯开关按钮、警铃启停按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、手动自动控制切换旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘进机工作面下一视角切换按钮和掘进机急停按钮均为手动按钮；

所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的手动控制状态进行实时检测的手柄控制状态监测单元或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测单元，所述手柄控制状态监测单元和按钮控制状态监测单元均与主控器连接；所述手柄控制状态监测单元包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元，所述按钮控制状态监测单元为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元；

其特征在于，该培训方法包括以下步骤：

步骤一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；

步骤二、在上位机上选择被培训人员的培训科目：当被培训人员进行理论学习时，执行步骤三；当被培训人员进行悬臂式掘进机虚拟拆装学习时，执行步骤四；当被培训人员进行悬臂式掘进机操控训练时，执行步骤五；

步骤三、被培训人员理论学习培训，过程如下：

步骤301、在上位机上输入理论学习培训作业设计表，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式；

步骤302、在上位机上按下“开始答题”，开始悬臂式掘进机理论知识与规范考核；

步骤303、被培训人员对上位机操作界面进行操作，按照理论学习培训作业设计表进行模拟答题操作；

步骤304、定时结束后，被培训人员在上位机操作界面上进行提交操作；

步骤305、培训考核模式下，根据被培训人员的答题操作情况评分；

步骤306、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

步骤307、一次或多次循环步骤302至步骤306，完成悬臂式掘进机理论知识与规范考核的学习过程；

步骤308、答题模式结束，通过上位机操作界面进行退出；

步骤四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习，过程如下：

步骤401、在上位机操作界面上启动虚拟拆装，上位机显示悬臂式掘进机结构的图文信息；

步骤402、通过与上位机连接的鼠标点击上位机操作界面上需要演示的悬臂式掘进机部件，上位机根据鼠标点击的位置对该部件进行虚拟拆分组装的演示；

步骤403、一次或多次循环步骤402，完成悬臂式掘进机各个部件的虚拟拆装学习过程；

步骤404、虚拟拆装学习结束，通过上位机操作界面进行退出；

步骤五、悬臂式掘进机操控训练，过程如下：

步骤501、通过上位机选择悬臂式掘进机操控训练模式：当选择自由操控训练模式时，执行步骤502；当选择规程操作训练模式时，执行步骤503；

步骤502、悬臂式掘进机自由操控训练：上位机向主控器传输自由操控训练作业设计表，并通过显示单元对上位机传送的自由操控训练作业设计表进行同步显示，被培训人员通过显示单元的提示并根据规程和预定作业设计对操作面板上的所述手动控制总成进行操作，被培训人员手动操控所述手动控制总成过程中，通过所述手动控制状态监测装置对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测，当出现错误操作时，主控器控制显示单元图文报错，主控器断开与数据存储单元的连接，自由操控训练结束，通过上位机操作界面进行退出；

步骤503、悬臂式掘进机规程操作训练：被培训人员通过上位机选择规程操作训练模式，当选择手动规程操作训练模式时，执行步骤504；当选择自动规程操作训练模式时，执行步骤505；

步骤504、悬臂式掘进机手动规程操作训练，过程如下：

步骤a、上位机向主控器传输手动规程操控训练作业设计表，主控器通过显示单元实时显示虚拟井下环境，对悬臂式掘进机初始位置以及初始状态进行初始化，将悬臂式掘进机的截割头调整至截割起始点位置；

所述截割起始点位置为虚拟井下环境中巷道起始的中心位置；

步骤b、在上位机上按下“开始培训”，开始悬臂式掘进机手动规程操作训练；

步骤c、被培训人员对所述悬臂式掘进机操控台的面板进行操作，按照规程和预定作业设计操作悬臂式掘进机进行巷道掘进工作，悬臂式掘进机巷道掘进工作包括操作机身左右转控制手柄和机身前进后退控制手柄调整掘进机位置，操作后支撑展收手柄对掘进机进行支撑，操作摇臂升降手柄调整掘进机截割头高度，操作截割头伸缩手柄和截割头高低速控制手柄模拟掘进操作，操作铲板伸缩手柄、星轮正反转手柄和一运马达正反转手柄对模拟掘进产生的碎块进行运输，通过时钟电路记录各手柄的操作时间，所述手柄控制状态监测单元检测各手柄摆动角度和方向；

步骤d、上位机与所述悬臂式掘进机操控台实时交互，通过显示单元显示出截割头截割轨迹；

步骤e、数据记录：主控器与数据存储单元实时数据传输，数据存储单元实时数据记录，当出现错误操作时，主控器控制显示单元图文报错；

步骤f、培训考核模式下，根据被培训人员的手动规程操作训练情况评分；

步骤g、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

步骤h、手动规程操作训练结束，通过上位机操作界面进行退出；

步骤505、悬臂式掘进机自动规程操作训练，过程如下：

步骤I、上位机向主控器传输自动规程操控训练作业设计表，主控器通过显示单元实时显示虚拟井下环境，对悬臂式掘进机初始位置以及初始状态进行初始化，将悬臂式掘进机的截割头手动调整至截割起始点位置；

步骤II、在上位机上按下“开始培训”，开始悬臂式掘进机手动规程操作训练；

步骤III、被培训人员按照规程和预定作业设计对所述悬臂式掘进机操控台的面板进行操作；

步骤IV、在上位机上进行故障扰动，手动操作所述手动控制总成，记录被培训人员应对操作及操作时间；

步骤V、数据记录：主控器与数据存储单元实时数据传输，被培训人员操作情况自动保存在数据存储单元中，当出现错误操作时，主控器控制显示单元图文报错；

步骤VI、培训考核模式下，根据被培训人员的自动规程操作训练情况评分；

步骤VII、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

步骤VIII、自动规程操作训练结束，通过上位机操作界面进行退出。

上述的一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，其特征在于：所述主控器与上位机之间通过有线或无线方式的网络通信进行实时的数据交换。

上述的一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，其特征在于：步骤502、步骤e和步骤V中主控制设置有操作误差阈值，当主控器检测到被培训人员操作情况不在该误差阈值范围内时，控制显示单元图文报错。

上述的一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，其特征在于：所述电子线路板上还设置有用于采集数字量、模拟量和开关量的多通道数据采集卡，所述手动控制总成中各手动控制件均与所述多通道数据采集卡连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明可通过模拟答题模式理论学习，反复对掘进机理论知识学习进行考核，通过评分标准判定被培训人员理论学习是否合格；可通过虚拟拆装学习对掘进机的构造以及连接关系做全面的了解；同时还可以虚拟井下环境，通过手动规程操作训练或自动规程操作训练对掘进机在井下的操作进行培训，功能完备，便于推广使用。

2、本发明的悬臂式掘进机规程操作训练模式下，采用记录个各手柄的操作过程以及对应的操作时间，记录截割头的截割轨迹，通过显示单元可显示巷道断面大小形状；采用主控器设置各手柄操作阈值，当掘进机出现超挖或欠挖时，通过显示单元图文报错，使用效果好。

3、本发明的悬臂式掘进机自动规程操作训练模式下，通过上位机随机的向主控器进行故障扰动，手动操作所述手动控制总成，记录被培训人员应对操作及操作时间，考核被培训人员对于突发情况的处理结果是否正确，对于突发情况的应变时间是否及时，对掘进机的操作是否熟练，在此过程中，若被培训人员操作有误或操作不到位时，显示单元均会图文报错，并对错误位置进行提示显示。

4、本发明采用的培训方法培训效率高、周期短、学习理解直观、操作安全，投入成本低。

综上所述，本发明功能完备，培训效率高、学习理解直观、操作安全，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明采用的悬臂式掘进机虚拟培训系统的电路原理框图。

图2为本发明采用的悬臂式掘进机虚拟培训系统中面板上手动控制总成的布设位置示意图。

图3为本发明培训方法的方法流程框图。

附图标记说明:

1—上位机； 2—面板； 3-1—摇臂升降手柄；

3-2—截割头伸缩手柄； 3-3—铲板伸缩手柄；

3-4—截割头启停手柄； 3-5—截割头高低速控制手柄；

3-6—星轮正反转手柄； 3-7—机身左右转控制手柄；

3-8—机身前进后退控制手柄； 3-9—一运马达正反转手柄；

3-10—后支撑展收手柄； 3-11—电机启停按钮；

3-12—掘进机总启停按钮； 3-13—前后灯开关按钮；

3-14—警铃启停按钮； 3-15—电源开关按钮；

3-16—油泵启停按钮； 3-17—手动自动控制切换旋钮；

3-18—掘进机工作面上一视角切换按钮；

3-19—掘进机工作面下一视角切换按钮；

3-20—掘进机急停按钮； 4—主控器； 5—时钟电路；

6—手柄控制状态监测单元； 6-1—摆动角度检测单元；

6-2—摆动方向检测单元； 7—按钮控制状态监测单元；

8—数据存储单元； 9—显示单元。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，所述悬臂式掘进机虚拟培训系统包括：

悬臂式掘进机操控台，用于监测被培训人员操控培训内容；

上位机1，用于通过人机界面设置完成被培训人员的培训科目，包括理论学习、虚拟拆装、操控训练、故障扰动、培训考核和数据查询；

所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板2和布设在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板2上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板2上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器4、数据存储单元8和显示单元9，以及对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路5，数据存储单元8、显示单元9、所述手动控制状态监测装置和时钟电路5均与主控器4连接，所述主控器4与上位机1连接；

所述手动控制件为摇臂升降手柄3-1、截割头伸缩手柄3-2、铲板伸缩手柄3-3、截割头启停手柄3-4、截割头高低速控制手柄3-5、星轮正反转手柄3-6、机身左右转控制手柄3-7、机身前进后退控制手柄3-8、一运马达正反转手柄3-9、后支撑展收手柄3-10、电机启停按钮3-11、掘进机总启停按钮3-12、前后灯开关按钮3-13、警铃启停按钮3-14、电源开关按钮3-15、油泵启停按钮3-16、手动自动控制切换旋钮3-17、掘进机工作面上一视角切换按钮3-18、掘进机工作面下一视角切换按钮3-19和掘进机急停按钮3-20；所述摇臂升降手柄3-1、截割头伸缩手柄3-2、铲板伸缩手柄3-3、截割头启停手柄3-4、截割头高低速控制手柄3-5、星轮正反转手柄3-6、机身左右转控制手柄3-7、机身前进后退控制手柄3-8、一运马达正反转手柄3-9和后支撑展收手柄3-10均为能在面板2进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板2上；所述电机启停按钮3-11、掘进机总启停按钮3-12、前后灯开关按钮3-13、警铃启停按钮3-14、电源开关按钮3-15、油泵启停按钮3-16、手动自动控制切换旋钮3-17、掘进机工作面上一视角切换按钮3-18、掘进机工作面下一视角切换按钮3-19和掘进机急停按钮3-20均为手动按钮；

所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的手动控制状态进行实时检测的手柄控制状态监测单元6或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测单元7，所述手柄控制状态监测单元6和按钮控制状态监测单元7均与主控器4连接；所述手柄控制状态监测单元6包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元6-1和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元6-2，所述按钮控制状态监测单元7为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元；

该培训方法包括以下步骤：

步骤一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；

实际使用中，所述手动控制总成中电源开关按钮3-15、掘进机总启停按钮3-12、电机启停按钮3-11、前后灯开关按钮3-13、油泵启停按钮3-16均保持开启状态，为培训训练做好预热准备；

本实施例中，悬臂式掘进机虚拟培训系统是在Solid Works软件中根据实物按照一定比例建立，导入到3DS MAX软件中，对掘进机和掘进场景的三维模型进行贴图、渲染、调整零部件的位置，分模块导入Quest 3D软件。

步骤二、在上位机上选择被培训人员的培训科目：当被培训人员进行理论学习时，执行步骤三；当被培训人员进行悬臂式掘进机虚拟拆装学习时，执行步骤四；当被培训人员进行悬臂式掘进机操控训练时，执行步骤五；

根据不同被培训人员的不同需求设置不同的培训科目，当被培训人员处于初级阶段，则选择理论学习；当被培训人员对掘进机的构造不清楚时，则选择虚拟拆装学习；当被培训人员有一定的理论基础且对掘进机的基本结构了解时，则选择悬臂式掘进机操控训练，被培训人员理论学习培训、悬臂式掘进机虚拟拆装学习和悬臂式掘进机操控训练各自独立，可根据实际需要单一的选择培训科目。

步骤三、被培训人员理论学习培训，过程如下：

步骤301、在上位机上输入理论学习培训作业设计表，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式；

将理论学习培训作业设计表输入进上位机，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式，掘进机理论知识与规范考核是以选择题、填空题、判断题的形式对被培训人员的理论学习进行考核，采用倒计时的模式，在规定的时间内完成各模拟试题，答错或没有答均不计分。

步骤302、在上位机上按下“开始答题”，开始悬臂式掘进机理论知识与规范考核；

步骤303、被培训人员对上位机操作界面进行操作，按照理论学习培训作业设计表进行模拟答题操作；

步骤304、定时结束后，被培训人员在上位机操作界面上进行提交操作；

步骤305、培训考核模式下，根据被培训人员的答题操作情况评分；

步骤306、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机1会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

上位机1根据考核报告查看该被培训人员的学习情况与存在的不足。

步骤307、一次或多次循环步骤302至步骤306，完成悬臂式掘进机理论知识与规范考核的学习过程；

实际操作中，可在上位机内输入不同的题库，供被培训人员调取学习，可反复多次模拟答题操作，成本低，效率高。

步骤308、答题模式结束，通过上位机操作界面进行退出；

掘进机理论知识学习模块是在非综掘工作面场景处添加一个物体square，在其正前方添加虚拟相机，被培训人员通过点击进入掘进机理论知识学习时触发此相机，系统开始播放学习内容，square物体作为掘进机理论知识教学的播放屏幕，在逻辑程序控制下顺序播放理论教学所需的文档、图片或音频。

步骤四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习，过程如下：

步骤401、在上位机操作界面上启动虚拟拆装，上位机显示悬臂式掘进机结构的图文信息；

使用文档、图片和多媒体手段进行掘进机内部结构、工作原理和操作规程的虚拟拆装，方便教学，通过建立掘进机关键部位的虚拟样机，实现掘进机的内部结构和关键部位的虚拟拆装。

步骤402、通过与上位机连接的鼠标点击上位机操作界面上需要演示的悬臂式掘进机部件，上位机根据鼠标点击的位置对该部件进行虚拟拆分组装的演示；

步骤403、一次或多次循环步骤402，完成悬臂式掘进机各个部件的虚拟拆装学习过程；

实际操作中，可在上位机内输入掘进机的内部结构和关键部位的虚拟拆装，根据对应位置，采用鼠标点击选取对象，可反复多次对关键部位虚拟拆装学习，显示直观。

步骤404、虚拟拆装学习结束，通过上位机操作界面进行退出；

按照掘进机的操作规程，在Quest 3D虚拟平台的ChannelGraph模式下，通过if、trigger等逻辑命令来触发掘进机各部件动作命令，在进入掘进机关键部位虚拟拆装、组合的演示模块，通过鼠标点击屏幕上需要演示的部件，系统内部会利用Detect Mouse Collision命令来检测鼠标点击的位置，选择需要触发命令的序号，进而完成掘进机关键部位虚拟拆装、组合的演示，可使得被培训人员对掘进机进行全方位的观察了解。

步骤五、悬臂式掘进机操控训练，过程如下：

步骤501、通过上位机选择悬臂式掘进机操控训练模式：当选择自由操控训练模式时，执行步骤502；当选择规程操作训练模式时，执行步骤503；

步骤502、悬臂式掘进机自由操控训练：上位机1向主控器4传输自由操控训练作业设计表，并通过显示单元9对上位机1传送的自由操控训练作业设计表进行同步显示，被培训人员通过显示单元9的提示并根据规程和预定作业设计对操作面板2上的所述手动控制总成进行操作，被培训人员手动操控所述手动控制总成过程中，通过所述手动控制状态监测装置对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测，当出现错误操作时，主控器4控制显示单元9图文报错，主控器4断开与数据存储单元8的连接，自由操控训练结束，通过上位机操作界面进行退出；

本实施例中，步骤502中主控器4设置有操作误差阈值，当主控器4检测到被培训人员操作情况不在该误差阈值范围内时，控制显示单元9图文报错，还可开启警铃启停按钮3-14对错误操作时，图文报错。

悬臂式掘进机自由操控训练作为操控训练的教学演示工具，可根据被培训人员时间随机的模拟培训，随时跳出操控训练，实现灵活便捷。

步骤503、悬臂式掘进机规程操作训练：被培训人员通过上位机1选择规程操作训练模式，当选择手动规程操作训练模式时，执行步骤504；当选择自动规程操作训练模式时，执行步骤505；

步骤504、悬臂式掘进机手动规程操作训练，过程如下：

步骤a、上位机1向主控器4传输手动规程操控训练作业设计表，主控器4通过显示单元9实时显示虚拟井下环境，对悬臂式掘进机初始位置以及初始状态进行初始化，将悬臂式掘进机的截割头调整至截割起始点位置；

在预先搭建的煤矿巷道虚拟环境中，使用悬臂式掘进机操控台手动操控掘进机，将截割头调整至截割起始点位置，设置截割起始点位置六个自由度方向的误差阈值，自主规划截割轨迹，操控掘进机进行巷道掘进工作，截割头轨迹会实时进行存储。

所述截割起始点位置为虚拟井下环境中巷道起始的中心位置；

步骤b、在上位机1上按下“开始培训”，开始悬臂式掘进机手动规程操作训练；

步骤c、被培训人员对所述悬臂式掘进机操控台的面板2进行操作，按照规程和预定作业设计操作悬臂式掘进机进行巷道掘进工作，悬臂式掘进机巷道掘进工作包括操作机身左右转控制手柄3-7和机身前进后退控制手柄3-8调整掘进机位置，操作后支撑展收手柄3-10对掘进机进行支撑，操作摇臂升降手柄3-1调整掘进机截割头高度，操作截割头伸缩手柄3-2和截割头高低速控制手柄3-5模拟掘进操作，操作铲板伸缩手柄3-3、星轮正反转手柄3-6和一运马达正反转手柄3-9对模拟掘进产生的碎块进行运输，通过时钟电路5记录各手柄的操作时间，所述手柄控制状态监测单元6检测各手柄摆动角度和方向；

步骤d、上位机1与所述悬臂式掘进机操控台实时交互，通过显示单元9显示出截割头截割轨迹；

悬臂式掘进机手动规程操作训练是根据随机出现的不同煤矿煤层赋予情况与断面大小形状，被培训人员根据巷道规格在系统的标记、说明文字等提示和掘进机操控流程提示下，根据截割头控制方法使得截割头调整至截割起始点位置，再按照预定截割路线手动操控掘进机进行巷道掘进工作。

步骤e、数据记录：主控器4与数据存储单元8实时数据传输，数据存储单元8实时数据记录，当出现错误操作时，主控器4控制显示单元9图文报错；

本实施例中，步骤e中主控器4设置有操作误差阈值，当主控器4检测到被培训人员操作情况不在该误差阈值范围内时，控制显示单元9图文报错，还可开启警铃启停按钮3-14对错误操作时，图文报错。

步骤f、培训考核模式下，根据被培训人员的手动规程操作训练情况评分；

步骤g、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机1会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

上位机1根据考核报告查看该被培训人员的手动规程操作训练情况与存在的不足。

步骤h、手动规程操作训练结束，通过上位机操作界面进行退出；

步骤505、悬臂式掘进机自动规程操作训练，过程如下：

步骤I、上位机1向主控器4传输自动规程操控训练作业设计表，主控器4通过显示单元9实时显示虚拟井下环境，对悬臂式掘进机初始位置以及初始状态进行初始化，将悬臂式掘进机的截割头手动调整至截割起始点位置；

步骤II、在上位机1上按下“开始培训”，开始悬臂式掘进机手动规程操作训练；

步骤III、被培训人员按照规程和预定作业设计对所述悬臂式掘进机操控台的面板2进行操作；

步骤IV、在上位机1上进行故障扰动，手动操作所述手动控制总成，记录被培训人员应对操作及操作时间；

通过上位机1随机的向主控器4进行故障扰动，被培训人员应首先操作手动自动控制切换旋钮3-17，手动操作所述手动控制总成，记录被培训人员应对操作及操作时间，考核被培训人员对于突发情况的处理结果是否正确，对于突发情况的应变时间是否及时，对掘进机的操作是否熟练，在此过程中，若被培训人员操作有误或操作不到位时，显示单元均会图文报错，并对错误位置进行提示显示。

步骤V、数据记录：主控器4与数据存储单元8实时数据传输，被培训人员操作情况自动保存在数据存储单元8中，当出现错误操作时，主控器4控制显示单元9图文报错；

本实施例中，步骤V中主控器4设置有操作误差阈值，当主控器4检测到被培训人员操作情况不在该误差阈值范围内时，控制显示单元9图文报错，还可开启警铃启停按钮3-14对错误操作时，图文报错。

步骤VI、培训考核模式下，根据被培训人员的自动规程操作训练情况评分；

步骤VII、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机1会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；

上位机1根据考核报告查看该被培训人员的自动规程操作训练情况与存在的不足。

步骤VIII、自动规程操作训练结束，通过上位机操作界面进行退出。

本实施例中，所述主控器4与上位机1之间通过有线或无线方式的网络通信进行实时的数据交换。

本实施例中，所述电子线路板上还设置有用于采集数字量、模拟量和开关量的多通道数据采集卡，所述手动控制总成中各手动控制件均与所述多通道数据采集卡连接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。