一种掘进机器人数字孪生交互方法及系统与流程

本发明属于数字孪生，尤其涉及一种掘进机器人数字孪生交互方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前国内外部分比较先进的悬臂式掘进机能够在机身坐标固定、姿态不变的情况下进行自动截割，但由于掘进机在掘进过程中受巷道拐弯、变坡及岩石冲击扰动，机身坐标及姿态不断变化，所以在现场无法真正实现自动截割。部分厂家通过摄像机、红外摄像机、热成像仪来实时监测断面情况辅助工人进行远程遥控操作，虽然掘进机已经能够实现远程控制，但由于未能实现地下空间的自主测量和定位，无法建立掘进机自身位姿和巷道之间的位置关系，无法自动感知和定位周围环境，因此只能依靠视频进行作业，无法实现自动精确开采。同时由于现场粉尘、水汽比较大，造成摄像机、热成像、乃至激光技术在截割过程中仍然不能透视，工作效率低。因此，掘进机远程控制时掘进工作面不可见、不透明、掘进机及截割头的空间位置和姿态难以获取是需要解决的问题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种掘进机器人数字孪生交互方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种掘进机器人数字孪生交互方法，包括：

4、获取全站仪的零位以及棱镜在大地坐标系下的坐标；

5、根据获取的坐标数据，将掘进机的坐标和巷道断面的坐标统一到大地坐标系；

6、应用数字孪生技术，将掘进机以及巷道断面的三维动态模型进行实时展示；

7、对掘进机的位置、姿态信息以及掘进机的运行状态信息进行实时解算和分析，结合三维动态巷道模型，对掘进机的运行进行闭环控制。

8、本发明第二方面提供了一种掘进机器人数字孪生交互系统，包括：

9、坐标获取模块，被配置为：获取全站仪的零位以及棱镜在大地坐标系下的坐标；

10、坐标转换模块，被配置为：根据获取的坐标数据，将掘进机的坐标和巷道断面的坐标统一到大地坐标系；

11、三维模型建立模块，被配置为：应用数字孪生技术，模拟掘进机、截割头的空间位置及断面的变化情况，将掘进机以及的巷道断面的三维动态模型进行实时展示；

12、闭环控制模块，被配置为：对掘进机的位置、姿态信息以及掘进机的运行状态信息进行实时解算和分析，结合三维动态巷道模型，对掘进机的运行进行闭环控制。

13、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法中的步骤。

14、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法中的步骤。

15、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

16、本发明能够实现掘进机在巷道内的数字孪生，解决了目前掘进机远程控制时掘进工作面现场情况不可视、掘进机及截割头的空间位置难以获取的问题，为掘进机的智能控制奠定了基础；

17、本发明附加方面的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，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，所述的获取全站仪的零位以及棱镜在大地坐标系下的坐标，包括：

3.如权利要求1所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，所述的根据获取的坐标数据，将掘进机的坐标统一到大地坐标系，包括：

4.如权利要求1所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，所述的将巷道断面的坐标统一到大地坐标系，包括：

5.如权利要求4所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，所述获取煤层顶板的几何参数，包括：获取巷道的净宽，煤层顶板向下净高，每个循环截割深度，中线方位角以及偏中线与右帮垂直距离。

6.如权利要求1所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，所述应用数字孪生技术，将掘进机以及巷道断面的三维动态模型进行实时展示，包括：

7.如权利要求6所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法，其特征在于，对掘进机进行三维实体建模，包括：结合掘进机运动方式、姿态控制以及零部件关联关系，分别对掘进机的零部件进行精细参数化自动建模；

8.一种掘进机器人数字孪生交互系统，其特征在于：包括：

9.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法中的步骤。

10.电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种掘进机器人数字孪生交互方法中的步骤。

技术总结
本发明提出了一种掘进机器人数字孪生交互方法及系统，该方法，包括：获取全站仪的零位以及棱镜在大地坐标系下的坐标；根据获取的坐标数据，将掘进机的坐标和巷道断面的坐标统一到大地坐标系；应用数字孪生技术，将掘进机以及巷道断面的三维动态模型进行实时展示；对掘进机的位置、姿态信息以及掘进机的运行状态信息进行实时解算和分析，结合三维动态巷道模型，对掘进机的运行进行闭环控制。本发明能够实现掘进机在巷道内的数字孪生，解决了目前掘进机远程控制时掘进工作面现场情况不可视、掘进机及截割头的空间位置难以获取的问题，为掘进机的智能控制奠定了基础。

技术研发人员：魏民,石泉,孙常军,郑洪涛,牛聪,赵峰,宋本杨
受保护的技术使用者：山东新矿信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12