[发明专利]一种用于隧道掘进的掘进机器人及远程移动终端指挥系统

权利要求书

1.一种用于隧道掘进的掘进机器人，其特征在于，包括：掘进机器人的本体掘进机、设置在所述掘进机上的感知单元、智能决策单元和控制单元，其中，所述感知单元与所述智能决策单元通信连接，所述智能决策单元与所述控制单元通信连接，其中，

所述感知单元，用于实时感知在当前周期，所述掘进机根据设定掘进参数信息进行掘进作业时的掘进作业数据，所述掘进作业数据包括隧道围岩状态信息、隧道地质预报信息、精细勘探信息、精准衬砌信息、实时掘进效果信息指标和实时掘进参数信息，所述隧道围岩状态信息包括掘进参数信息，所述掘进参数信息包括单刀推力、单刀扭矩、刀盘转速、推进速度和掘进导向，其中，通过下述方式确定所述实时掘进效果信息指标：根据预设采集频率采集N次当前周期内掘进方向规划数据与掘进机掘进导向系统掘进方向的实际测量数据的N个相对误差，计算所述N个相对误差的第一误差平均值；计算第二误差平均值的掘进参数信息包括单刀推力、单刀扭矩、刀盘转速和推进速度，根据预设采集频率采集N组当前周期内所述掘进机的设定掘进参数信息和实时的掘进参数信息，计算所述N组设定掘进参数信息和实时的掘进参数信息中各组掘进参数信息中的各个参数的相对误差，以获取误差集合，根据所述误差集合中的所述各个参数对应的N个相对误差计算所述各个参数的第二误差平均值；对所述第一误差平均值和所述第二误差平均值进行数字平均运算以获取平均值，根据下述公式确定所述实时掘进效果信息指标，所述公式的表达式为：

其中，为实时掘进效果信息指标，为平均值，N为大于1的正整数；

所述智能决策单元，用于接收所述感知单元发送的所述掘进作业数据，并根据预设预测算法、所述掘进作业数据和期望掘进效果预测生成下一周期的所述设定掘进参数信息；

所述控制单元，用于接收所述设定掘进参数信息并根据所述设定掘进参数信息控制所述掘进机进行下一个周期的掘进作业。

2.根据权利要求1所述的掘进机器人，其特征在于，

所述隧道围岩状态信息还包括岩石单轴饱和抗压强度、单位岩体体积的节理数、围岩等级。

3.根据权利要求1所述的掘进机器人，其特征在于，所述感知单元，包括超前地质探测子单元，

所述超前地质探测子单元，用于以水平超长钻孔技术探测得到所述隧道地质预报信息。

4.根据权利要求1所述的掘进机器人，其特征在于，所述预设预测算法包括以神经网络结构为核心的掘进参数预测算法；

所述智能决策单元，还用于根据历史掘进作业数据训练生成所述掘进参数预测算法。

5.根据权利要求1所述的掘进机器人，其特征在于，所述控制单元包括电气控制子单元，其中，所述电气控制子单元由多个PLC建立，所述多个PLC互相通过网络通信接口通信连接；

所述电气控制子单元，用于通过所述多个PLC控制所述掘进机中的对应掘进装置根据所述设定掘进参数信息执行掘进动作。

6.根据权利要求5所述的掘进机器人，其特征在于，所述电气控制子单元包括A/D转换功能模块、PLC控制程序模块和D/A转换功能模块，所述A/D转换功能模块和所述D/A转换功能模块均与所述PLC控制程序模块通信连接，当所述设定掘进参数信息包括单刀推力时，

所述A/D转换功能模块，用于根据与所述单刀推力对应的电压值输出的与所述电压值对应的目标推力值；

所述PLC控制程序模块，用于计算数量值与操作盘的推力档位的当前推力值，计算所述目标推力值与所述当前推力值的推力差值，并根据预设算法和所述推力差值得到推力控制数字值；

所述D/A转换功能模块，用于将所述推力控制数字值转换为推力控制模拟值；

所述控制单元，具体用于根据所述推力控制模拟值控制为所述操作盘提供推力的液压伺服系统及液压比例阀，以使得所述操作盘的单刀推力达到所述目标推力值。