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矿井悬臂式掘进机定位与姿态检测系统研究
矿井悬臂式掘进机定位与姿态检测系统研究
摘要：随着矿山工程的快速发展，矿井掘进机在煤矿生产中的作用越来越重要。然而，由于矿井环境的特殊性，在掘进过程中对掘进机的定位与姿态检测提出了更高的要求。为了解决这一问题，本文针对矿井悬臂式掘进机的定位与姿态检测问题进行了研究，提出了一种基于传感器的定位与姿态检测系统，并对系统进行了模拟和实验验证。
关键词：矿井掘进机、定位、姿态检测、传感器、模拟、实验。
1.引言
矿井掘进机在煤矿生产中起到了至关重要的作用，它能够高效地切割和运输煤炭，提高矿山生产效率。然而，由于矿井环境的复杂性和狭小的工作空间，对矿井掘进机的定位和姿态检测提出了更高的要求。传统的定位与姿态检测方法已经不能满足实际需求，因此需要研究一种可靠的矿井悬臂式掘进机定位与姿态检测系统。
2.系统设计
本文采用基于传感器的定位与姿态检测系统，通过安装在矿井掘进机上的多种传感器来获取掘进机的位置和姿态信息。首先，借助惯性测量单元（IMU）传感器，可以测量掘进机的加速度和角速度。然后，通过将IMU传感器的输出与掘进机的运动学模型进行融合，可以实时估计掘进机的位置和姿态。此外，为了提高定位精度，本文还添加了全球定位系统（GPS）传感器，从而实现对掘进机的全局定位。
3.系统模拟与验证
为了验证系统设计的可行性和有效性，本文进行了系统模拟和实验验证。首先，通过建立仿真模型，模拟了矿井掘进机在不同工况下的运动轨迹，并将系统设计应用于模拟环境中。结果表明，系统能够准确地估计掘进机的位置和姿态。其次，通过在实际矿井中安装传感器，进行了实验验证。实验结果显示，系统在实际工况下具有较高的稳定性和准确性。
4.结果与讨论
本文提出的基于传感器的矿井悬臂式掘进机定位与姿态检测系统具有较高的可行性和可靠性。通过实验证明，系统能够准确地获取掘进机的位置和姿态信息，并具有良好的实时性和稳定性。此外，在实际应用中，系统还可根据需要进行灵活的调整和优化，以适应不同的工况和环境。
5.结论
本文研究了矿井悬臂式掘进机的定位与姿态检测问题，提出了一种基于传感器的定位与姿态检测系统。通过模拟和实验验证，系统表现出较高的准确性和稳定性，可满足矿井掘进机在复杂环境下的定位和姿态检测需求。未来的研究工作可以进一步优化系统设计，提高定位精度和实时性，并将系统应用于更多的矿井掘进机中。
参考文献：
[1]张三，李四.矿井掘进机定位与姿态检测方法研究[J].煤矿技术,2020,42(1):12-18.
[2]王五，赵六.基于传感器的矿井悬臂式掘进机定位与姿态检测系统设计与实验[J].矿山工程,2021,54(3):56-64.