(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110377263.4 (22)申请日 2021.04.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113128109 A (43)申请公布日 2021.07.16 (73)专利权人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 谢嘉成　崔涛　王学文　李素华　 王振威　董梦瑶　郝梓翔　 (74)专利代理 机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 14110 专利代理师 王军 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01)(56)对比文件 CN 107066313 A,2017.08.18 CN 111140231 A,2020.0 5.12 CN 109214076 A,2019.01.15 CN 111208759 A,2020.0 5.29 CN 112392485 A,2021.02.23 CN 109989751 A,2019.07.09 CN 1024786 68 A,2012.0 5.30 CN 109448484 A,2019.0 3.08 CN 111173510 A,2020.0 5.19 CN 105447230 A,2016.0 3.30 US 20190 03304 A1,2019.01.0 3 谢嘉成等.基 于数字孪生的综采工作面 生产 系统设计与运行模式. 《计算机集成制造系统》 .2019,第25卷(第6期), 李帅帅等.综采工作面 “三机”设备位姿测量 技术研究现状与展望. 《煤炭科 学技术》 .2020,第 48卷(第9期), (续) 审查员 唐嘉 (54)发明名称 一种面向智能化综采机器人生产系统的测 试与评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向智能化综采机器人 生产系统的测试与评估方法， 以特定工作面地 质、 装备运行的实际运行数据为基础， 根据综采 装备与煤层运动学关系， 建立运动学模型， 构建 综采工作面虚拟离线运行系统， 复现工作面虚拟 运行开采情况， 确定仿真初始数据和虚拟场景运 行数据， 构建AI机器人分析系统， 将装备及地质 探测手段按照未来智能化发展运行的参数进行 输入， 构建综采工作面运行评价体系， 对未来的 综采机器人运行进行模拟， 确定发展趋势， 测试 机器人运行性能。 实现基于实际运行数据与运行 参数的综采工作面复现， 对智能化当前的水平以 及一些局部的或者某一小方面的技术进步对于 工作面整体运行的推进作用进行分析评估， 为煤矿智能化发展指明方向。 [转续页] 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 113128109 B 2022.11.29 CN 113128109 B (56)对比文件 Jiacheng Xie等.A Test and Evaluati on Method for Smar t Fully Mechanized Mining Robot Producti on System. 《DOI: ht tps:// doi.org/10.2120 3/rs.3.rs-480264/v1》 .2021, Suhua Li等.Virtual straighten ing of scraper co nveyor based o n the positi on and attitude so lution of industrial robot model. 《I nt J Coal Sci Tec hnol》 .2021,第8卷 (第5期), Jiacheng Xie等.A virtual test and evaluati on method for ful ly mechanized mining producti on system w ith diferent smart levels. 《I nternati onal Journal of Coal Science & Tec hnology》 .202 2,2/2 页 2[接上页] CN 113128109 B1.一种面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法， 其特 征在于， 包括： 以特定工作面地质、 装备运行的实 际运行数据为基础， 根据综采装备与煤层运动学关 系， 建立装备之间以及装备与煤层之间的运动学模型， 根据所建运动学模型构建综采工作 面虚拟离线运行系统， 复现工作面虚拟运行开采情况； 对当前使用设备传感器、 执行元件的误差分析， 确定仿真初始数据和虚拟场景运行数 据， 基于虚拟装备的深度强化学习模型， 构建AI机器人分析系统； 基于传感误差分析、 执行误差的误差分析， 将装备及地质探测手段按照未来智能化发 展运行的参数进行输入， 构建考虑 截割轨迹、 直线度、 工作空间和 动态煤层的综采工作面运 行评价体系， 对未来的综采机器人运行进行模拟， 确定发展趋势， 测试机器人运行性能； 所述未来智能化发展运行参数包括对倾角传感器、 行程传感器、 惯导系统、 煤岩识别方 法、 地质勘测、 摄像头、 图像处理、 刮板输送机直线度检测、 液压支架直线度检测、 无人机探 测扫描的装备位姿感知元件可靠性及精度的标定， 根据标定结果进行虚拟场景优化迭代与 虚拟预演； 所述综采工作面虚拟离线运行系统包括数据优化处理系统和综采装备虚拟运行监测 系统； 其中， 数据优化处理系统基于装备之间以及装备与煤层之间的运动学模型通过预设 算法将实际运行数据与 虚拟仿真数据进行融合， 将处理后的数据输入综采装备虚拟运行监 测系统， 驱动虚拟装备运行； 所述数据优化处理系统包括采煤机定位模块、 采煤机与刮板输送机耦合模块， 刮板输 送机与液压支架耦合模块、 截割轨迹与煤层顶底板耦合模块及截割轨迹预测模块， 通过滤 波、 数据融合， 进行基于深度学习的优化计算， 将实际运行数据与虚拟运行数据进行融合， 得出包括采煤机运行轨迹、 截割轨迹、 预测截割轨迹以及刮板输送机形态与液压支架位姿 的装备运行 数据。 2.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法， 其特征在 于， 所述特定工作面地质、 装备运行 的实际运行数据包括采煤机数据、 刮板输送机数据、 液 压支架数据以及部分煤层信息； 其中， 采煤机数据包括： 采煤机截割序号、 工艺段标号、 日期、 采煤机位置、 采煤机速度、 左滚筒高度、 右滚筒高度、 机身偏航角、 横滚角、 俯仰角、 左右截割电流、 左右牵引电流； 刮板输送机数据是通过LASC系统反演出来的轨 迹； 液压支架数据包括： 支架支护高度、 支架顶梁倾角、 支架俯仰角、 支架倾斜角、 支架推溜 行程、 支架立柱压力、 工艺段 标号、 工作面推进序号与矿压； 煤层信息包括： 工作面两巷的揭露数据， 绝对地质标高和五个钻孔 点的离散数据。 3.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法， 其特征在 于， 所述装备之 间以及装备与煤层之间的运动学模 型， 包括采煤机与刮板输送机耦合模型， 刮板输送机与液压支架耦合模型、 截割轨迹与煤层顶底板耦合模型、 刮板输送机与煤层底 板耦合模型、 液压支 架与煤层耦合模型与截割轨 迹预测模型。 4.如权利要求1所述的面向智能化综采机器人生产系统的测试与评估方法， 其特征在 于， 所述综采装备虚拟运行监测系统根据综采装备二 维图纸以及综采装备初始 运行数据进 行综采装备以及固有煤层三维参数化建模， 经过3dmax格式转换， 导入Unity3D中建立初始 综采工作面虚拟运行场景； 根据数据优化处理系统提供 的数据， 更新综采装备虚拟运行监权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113128109 B 3