[发明专利]全自动掘进机

权利要求书

1.一种全自动掘进机，包括与掘进机相配合的驱动机构、执行机构和机械部分，其特征在于：由地测数据生成掘进机的运动轨线及航天导航定位仪实时检测掘进机在惯性空间的绝对位置坐标，对掘进机实施位置控制，实现自动寻迹功能；还包括：

上位机，存有系统管理程序；接收航天导航定位仪上传数据，通过传输接口与下位机通讯；

航天导航定位仪，由测量单元和各种传感器组成，将传感器采集到的各种信息传送到测量单元进行信号处理，将掘进机特征提取值和导航计算值通过接口传送到上位机进行数据特征融合；

下位机，以两个专用控制器为核心，作为控制部分；通过接口与航天导航定位仪与上位机的通讯，实时检测掘进机在惯性空间的绝对位置坐标，由下位机对掘进机实施位置控制，实现自动寻迹功能；专用控制器根据预存在上位机里的地测数据及航天导航定位仪所提供的本地数据及自动生成掘进机当前位置开采面的网格数据，以及掘进机和截割头的当前位置通过执行机构对掘进机和截割头进行实时控制，实现自动掘进机的自动开采。

2.按照权利要求1所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述控制部分的组成：主控制器接收总线数据，对相应的电磁阀和中间继电器进行控制，实现控制掘进机的前进、后退、星轮正反转、以及油泵电机、高速截割电机、低速截割电机、二运电机、循环泵电机的启停；

3.按照权利要求2所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述传感器包括位移传感器，安装在截割头伸缩油缸内，测量出截割头的伸缩量，来确定截割头当前位置坐标；截割臂上倾角传感器，用来测量与车体的角度，找出其空间坐标；角速度传感器和加速度传感器，与航天导航定位仪为一体结构，与测量单元的输入输出接口电路连接，其测量信息传送到上位机。

4.按照权利要求1所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述上位机中系统管理程序流程中主程序包括自检子程序流程，行驶状态及调整轨迹子程序，检查截割状态子程序流程，经实时通信接口与下位机通信，通过总线接收安装在截割臂上的倾角传感器和安装在回转台上的旋转编码器发出的数据、遥控接收器发送的信息，执行实时监控程序，对运动轨迹、车体位置、车体姿态、截割头位置进行显示。

5.按照权利要求4所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述自检子程序流程为：首先自检，然后接收下位机传输的掘进机车体轨迹以及截割头运行轨迹信息，输出当前车体坐标值以及截割头的姿态角。

6.按照权利要求4所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述行驶状态及调整轨迹子程序流程为：先将坐标偏差发给运动传感器，调整车体运动轨迹，再求出车体当前坐标与目标坐标之间的偏差，再判断车体是否达到顶点，车体没达到顶点，则返回调整车体运动轨迹步骤，否则向下执行。

7.按照权利要求4所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述检查截割状态子程序流程为：分别计算当前目标坐标点以及下一个目标坐标点经过坐标变换后的数据、计算机械臂处于当前目标点坐标点以及下一目标坐标点时的方位角、俯仰角和臂长，并通过两个目标点之间方位角、俯仰角和臂长的比较，确定当前掘进机的方向，置标志位，执行截割头的坐标位置计算，即截割头动作轨迹坐标的计算，最后载入下一个挖掘目标点，返回判断当前目标是否为空步骤。

8.按照权利要求7所述全自动掘进机，其特征在于：其中所述掘进机轨迹坐标的计算，由测量单元提供M_L及M_E数据，通过原理公式Δ＝M_E-M_L来确定掘进机和截割头需要改变的量；其中：M_E是以掘进机上的一点，即截割臂的回转中心为原点，以X_gm、Y_gm、Z_gm为由地测数据提供的惯性空间的绝对目标位置坐标数据；M_L是以地心为坐标原点，以Xn、Yn、Zn为掘进机在惯性空间的绝对位置坐标的本地测量数据。