煤炭科学技术

作者：谢嘉成, 马凯, 王学文, 乔晓军, 王雪松, 郑子盈, 李素华,

关键词：综采装备, 浮动连接机构, 虚实融合, 复杂底板, 激光雷达, 位姿重构,

针对综采工作面装备群位姿数据存在信息部分缺失、传感数据可靠性低、浮动连接机构位姿和底板形态难以求解等问题，提出了一种综采面装备群与底板系统状态精准虚拟感知与重构技术，结合激光雷达和虚实融合技术，构建装备群位姿重构和底板曲面重构双向求解方法。首先在物理空间的采煤机机身和液压支架立柱部位分别安装三维激光雷达和二维激光雷达获取装备群点云数据，对整体装备位姿信息进行增强；然后在集成了物理引擎和关节限制的虚拟场景中获取虚拟点云，并与经过深度学习算法处理的物理特征点云进行虚实点云配准得到平移旋转矩阵，用于驱动液压支架位姿重构；将采煤机运行轨迹转换为驱动数据，驱动采煤机虚拟模型同步运动；同时基于二维点云与采煤机滑靴轨迹拟合平面反演刮板输送机位姿，进而结合液压支架双向推算浮动连接机构位姿，完成装备群的整体位姿重构；最后基于底板与装备的耦合关系，结合采煤机运行轨迹与摇臂滚筒数据构建煤层曲面，并借助装备位姿信息和物理引擎实现工作面曲面重构与反向验证。在煤矿综采成套装备试验系统上模拟井下环境进行试验，结果表明：重构后的装备位置误差在0.05 m以内，姿态误差在1°以内，底板反向验证后的刮板输送机姿态误差在0.8°以内，整体精度较高，为工作面的整体的精准虚拟重构和常态化自主截割提供技术支撑。

来源：2026年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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