本發(fā)明涉及液壓支架位姿檢測(cè)，尤其涉及一種液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、液壓支架作為井下綜采工作面的關(guān)鍵支護(hù)設(shè)備，其智能化水平直接影響著工作面的安全生產(chǎn)效率，當(dāng)前液壓支架無(wú)法根據(jù)和自身的支護(hù)姿態(tài)進(jìn)行自主位姿監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)，需要人工進(jìn)行頻繁的干預(yù)，無(wú)法滿(mǎn)足智能化開(kāi)采中液壓支架智能安全支護(hù)的要求。相關(guān)技術(shù)中，采用空間坐標(biāo)變換的方法需要基于各液壓支架結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算獲取液壓支架工作姿態(tài)，但這種計(jì)算方法會(huì)存在多解的情況，還需進(jìn)一步確定最優(yōu)解，而確定最優(yōu)解目前缺少有效方法，導(dǎo)致現(xiàn)有液壓支架支護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，用以解決傳統(tǒng)液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法基于各液壓支架結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算獲取液壓支架工作姿態(tài)，會(huì)存在多解的情況導(dǎo)致可靠性低的缺陷。

2、本發(fā)明提供一種液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，包括：

3、采集液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂坪蠖耍?/p>

4、在所述控制后端將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型，求解出液壓支架各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)；

5、通過(guò)共享內(nèi)存的方式將所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)同步至控制前端，以使所述控制前端根據(jù)所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)對(duì)液壓支架進(jìn)行支護(hù)狀態(tài)控制。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，所述采集液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括：

7、通過(guò)接觸式傳感器獲取液壓支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，以及通過(guò)非接觸式傳感器獲取液壓支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)姿態(tài)傳感數(shù)據(jù)。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，所述非接觸式傳感器為二維激光雷達(dá)，所述通過(guò)非接觸式傳感器獲取液壓支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)姿態(tài)傳感數(shù)據(jù)包括：

9、將所述二維激光雷達(dá)輸出的二維極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)，缺失維度數(shù)據(jù)用0填充；

10、對(duì)所述三維直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪濾波得到支架構(gòu)件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

11、對(duì)所述支架構(gòu)件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行多條直線(xiàn)擬合，得到支架構(gòu)件對(duì)應(yīng)的擬合直線(xiàn)，通過(guò)擬合直線(xiàn)的參數(shù)計(jì)算直線(xiàn)之間的角度，得到液壓支架的頂梁角度和掩護(hù)梁角度。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，所述液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型構(gòu)建方法，包括：

13、將三維運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行降階處理得到的平面運(yùn)動(dòng)模型，將所述平面運(yùn)動(dòng)模型作為液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，所述在所述控制后端將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型，求解出液壓支架各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)，包括：

15、根據(jù)四連桿的幾何運(yùn)動(dòng)關(guān)系，構(gòu)建關(guān)系式：

16、

17、將已獲取的掩護(hù)梁傾角和頂梁傾角輸入所述關(guān)系式推導(dǎo)求解出前連桿傾角和后連桿傾角：

18、

19、

20、其中，參數(shù)，，分別為：

21、

22、

23、

24、其中，為前連桿下銷(xiāo)軸與后連桿下銷(xiāo)軸連線(xiàn)與底座之間的夾角，為前連桿上銷(xiāo)軸與后連桿上銷(xiāo)軸連線(xiàn)長(zhǎng)度，為前連桿下銷(xiāo)軸與后連桿下銷(xiāo)軸連線(xiàn)長(zhǎng)度。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，所述在所述控制后端將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型，求解出液壓支架各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)，包括：

26、根據(jù)后連桿傾角計(jì)算掩護(hù)梁與后連桿銷(xiāo)軸中心點(diǎn)f坐標(biāo)：

27、

28、其中、、分別為坐標(biāo)原點(diǎn)到后連桿下銷(xiāo)軸中心點(diǎn)的水平距離、坐標(biāo)原點(diǎn)到后連桿下銷(xiāo)軸中心點(diǎn)的豎直距離、后連桿長(zhǎng)度；

29、通過(guò)所述f坐標(biāo)計(jì)算頂梁和掩護(hù)梁連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)i的坐標(biāo)：

30、

31、其中為掩護(hù)梁上銷(xiāo)軸與掩護(hù)梁下銷(xiāo)軸連線(xiàn)的長(zhǎng)度；

32、通過(guò)i點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算后立柱與頂梁連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)k的坐標(biāo)：

33、

34、其中、分別為前立柱上銷(xiāo)軸與后立柱上銷(xiāo)軸連線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)與掩護(hù)梁上銷(xiāo)軸的豎直距離、掩護(hù)梁上銷(xiāo)軸在立柱銷(xiāo)軸連接線(xiàn)上的豎直投影點(diǎn)與后立柱的距離；

35、通過(guò)k點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算前立柱與頂梁連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)l的坐標(biāo)：

36、

37、其中為前立柱上銷(xiāo)軸與后立柱上銷(xiāo)軸的距離；

38、前立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)a的坐標(biāo)和后立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)b的坐標(biāo)分別為：

39、

40、其中，、、分別為坐標(biāo)原點(diǎn)到前立柱下銷(xiāo)軸的水平距離、坐標(biāo)原點(diǎn)到后立柱下銷(xiāo)軸的水平距離、坐標(biāo)原點(diǎn)到前立柱下銷(xiāo)軸的豎直距離。

41、根據(jù)前后立柱的上下銷(xiāo)軸的位置計(jì)算前立柱的傾角與后立柱的傾角，其計(jì)算表達(dá)式為：

42、

43、

44、將前立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)a的坐標(biāo)和后立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)b的坐標(biāo)作為姿態(tài)變化前參數(shù)，獲取前立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)a的坐標(biāo)和后立柱與底座連接銷(xiāo)軸中心點(diǎn)b的坐標(biāo)變化后的參數(shù)、、、，則計(jì)算前后立柱的伸長(zhǎng)量與為：

45、

46、。

47、根據(jù)本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法，還包括：

48、設(shè)計(jì)液壓支架虛實(shí)交互界面，所述液壓支架虛實(shí)交互界面用于實(shí)時(shí)顯示液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及接收虛擬控制指令；

49、在獲取各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)后，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)生成下一動(dòng)作虛擬控制指令，根據(jù)所述下一動(dòng)作虛擬控制指令控制所述液壓支架下一動(dòng)作。

50、本發(fā)明還提供一種液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控裝置，包括：

51、采集模塊，用于采集液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂坪蠖耍?/p>

52、求解模塊，用于在所述控制后端將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型，求解出液壓支架各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)；

53、控制模塊，用于通過(guò)共享內(nèi)存的方式將所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)同步至控制前端，以使所述控制前端根據(jù)所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)對(duì)液壓支架進(jìn)行支護(hù)狀態(tài)控制。

54、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一項(xiàng)所述的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法。

55、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法。

56、本發(fā)明提供的液壓支架支護(hù)狀態(tài)調(diào)控方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)采集液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂坪蠖?；在所述控制后端將所述液壓支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型，求解出液壓支架各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)；通過(guò)共享內(nèi)存的方式將所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)同步至控制前端，以使所述控制前端根據(jù)所述各個(gè)構(gòu)件的推演姿態(tài)對(duì)液壓支架進(jìn)行支護(hù)狀態(tài)控制，通過(guò)液壓支架參數(shù)化表達(dá)模型能夠降低支架內(nèi)部姿態(tài)解算難度，得到液壓支架運(yùn)動(dòng)的唯一解，且可在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)無(wú)法直接獲得的前提下，從知識(shí)驅(qū)動(dòng)層面實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架支護(hù)狀態(tài)的推演與調(diào)控。