掘进系统及掘进方法与流程

1.本发明涉及煤矿井下巷道掘进技术领域，具体而言，涉及一种掘进系统及掘进方法。


背景技术：

2.目前，在煤矿井下巷道掘进的作业过程中，定位导航系统负责测量和提供各个设备的位姿信息，实现精准定位和智能导航之后，才能实现掘锚机自主定位自动截割、定步距定循环前移、定排距锚护，后配套自动跟随，同时也是整个系统协同控制的基础。对于煤矿井下掘进设备的导航定位，目前国内外一般有下列几种方案：
3.(1)“纯惯导”或“惯导+里程计”：目前在掘进机等设备的导航方案中经常使用单纯以惯导作为导航元件，或者配合以全站仪、里程计等其他形式的传感器。
4.(2)激光雷达：目前国内比较常见的另一种技术方案，是在掘进机上加装激光雷达，激光雷达扫描巷道两个侧帮和后面预先挂置的测距板，通过重构两个侧帮和测距板的点云数据，拟合出两个侧帮的图像，进而反向求解掘进机与两个侧帮的位置关系，再进一步求解出掘进机在巷道内的姿态和位置信息。
5.然而，上述这些方案是针对类似掘进机这种单一设备的定位导航而设计，不适用于掘锚机高效快速掘进系统这种多设备配套作业的工况。对于“惯导+里程计”的方案而言，存在的最大问题是掘进机工作过程中的打滑和横向侧移无法被里程计正确的敏感到，因此在实际应用中存在较大的偏差。对于采用激光雷达的导航方式而言存在以下劣势：粉尘较大的工况，激光雷达采集不到两个侧帮和后面测距板的反光信息，造成测量失效；侧帮煤岩结构不稳定、容易掉落(俗称片帮，这种情况经常出现)的情况下，对两个侧帮的重构会出现错误，造成定位不准确；定位和姿态测量精度低。虽然激光雷达方案是目前国内比较常见的一种方案，但在井下的实用性较差。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种掘进系统及掘进方法，以解决现有技术中的掘进系统只能对单一设备进行定位导航的技术问题。
7.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种掘进系统，包括：
8.掘锚机、锚护转载破碎机和集中控制平台，掘锚机位于锚护转载破碎机的前方，集中控制平台设置在锚护转载破碎机远离掘锚机的一侧；
9.定位导航装置，定位导航装置与集中控制平台信号连接，定位导航装置包括间隔设置的第一定位组件和第二定位组件，第一定位组件用于确定锚护转载破碎机相对于集中控制平台的相对位置，第二定位组件用于确定掘锚机相对于锚护转载破碎机的相对位置；
10.其中，第一定位组件包括第一检测部和第一定位部，第一检测部设置在集中控制平台上，第一定位部设置在锚护转载破碎机上，第一检测部用于检测第一定位部的位置；第二定位组件包括第二检测部和第二定位部，第二检测部设置在锚护转载破碎机上，第二定
位部设置在掘锚机上，第二检测部用于检测第二定位部的位置。
11.进一步地，第一检测部为激光跟踪仪，第一定位部为激光标靶，激光跟踪仪设置在集中控制平台靠近锚护转载破碎机的一侧，激光标靶设置在锚护转载破碎机靠近集中控制平台的一侧，激光标靶与激光跟踪仪相对设置，激光跟踪仪用于对激光标靶的位置进行跟踪，以使激光跟踪仪发出的激光投射在激光标靶上。
12.进一步地，第二检测部为工业相机，工业相机设置在锚护转载破碎机靠近掘锚机的一侧，第二定位部为定位光源，定位光源述掘锚机靠近锚护转载破碎机的一侧。
13.进一步地，定位导航装置还包括：
14.第一姿态测量仪，设置在掘锚机上，第一姿态测量仪用于对掘锚机的航向角、掘锚机的横滚角和掘锚机的俯仰角进行测量；和/或，
15.第二姿态测量仪，设置在锚护转载破碎机上，第二姿态测量仪用于对锚护转载破碎机的航向角、锚护转载破碎机的横滚角和锚护转载破碎机的俯仰角进行测量。
16.进一步地，掘锚机上设置有第一钻臂和第二钻臂，第一钻臂设置在掘锚机的顶部，第一钻臂用于进行对巷道的顶板锚杆作业；第二钻臂设置在掘锚机的侧部的上方，第二钻臂用于对巷道的侧部的上方进行锚杆作业；
17.锚护转载破碎机上设置有第三钻臂和第四钻臂，第三钻臂设置在锚护转载破碎机的顶部，第三钻臂用于对巷道的顶板进行锚索作业；第三钻臂设置在锚护转载破碎机的下方，第三钻臂用于对巷道的侧部的下方进行锚杆作业。
18.根据本发明的另一方面，提供了一种掘进方法，采用上述提供的掘进系统，掘进方法包括：
19.利用矿井的地测数据对掘进系统的第一定位组件的第一检测部进行标定，以得到第一检测部的绝对坐标以及巷道的设计中心线绝对坐标，将第一检测部的绝对坐标和巷道的设计中心线的绝对坐标传送至掘进系统的定位导航装置；
20.利用掘进系统的第一定位组件获取掘进系统的锚护转载破碎机的相对位置坐标，并将锚护转载破碎机的相对位置坐标传送至定位导航装置；
21.利用掘进系统的第二姿态测量仪获取锚护转载破碎机的姿态信息，并将锚护转载破碎机的姿态信息传送至定位导航装置；
22.根据第一检测部的绝对坐标、锚护转载破碎机的相对位置坐标、锚护转载破碎机的姿态信息确定锚护转载破碎机的绝对坐标、锚护转载破碎机的姿态角、锚护转载破碎机相对于巷道设计中心线的左右偏离值、锚护转载破碎机相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及锚护转载破碎机与巷道设计中心线的夹角。
23.进一步地，掘进方法还包括：
24.利用掘进系统的第二定位组件获取掘进系统的掘锚机的相对位置坐标，并将掘锚机的相对位置坐标传送至定位导航装置；
25.利用掘进系统的第一姿态测量仪获取掘锚机的姿态信息，并将掘锚机的姿态信息传送至定位导航装置；
26.根据第一检测部的绝对坐标、锚护转载破碎机的相对位置坐标、掘锚机的相对位置坐标和掘锚机的姿态信息确定掘锚机的绝对坐标、掘锚机的姿态角、掘锚机相对于巷道设计中心线的左右偏离值、掘锚机相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及掘锚机与巷道
设计中心线的夹角。
27.进一步地，掘进方法还包括：
28.使掘锚机和锚护转载破碎机采用交替运动的方式进行运动，并利用掘锚机和锚护转载破碎机交替作为定位基准进行定位导航；
29.其中，当掘锚机移动时，锚护转载破碎机的机身不动，以锚护转载破碎机的机身为定位基准对掘锚机进行定位导航；
30.当锚护转载破碎机移动时，掘锚机的机身不动，以掘锚机的机身为定位基准对锚护转载破碎机进行定位导航。
31.进一步地，在利用掘锚机和锚护转载破碎机交替作为定位基准进行定位导航的过程中，掘进方法还包括：
32.每间隔预设时间，对锚护转载破碎机的位姿行标定；和/或，
33.在一个掘进过程结束后，掘进系统的自移机尾移动至下一预定位置时，对第一检测部的绝对坐标进行校准。
34.进一步地，掘进方法还包括：
35.在掘锚机向前移动时，定位导航装置按照预定的频率计算得到掘锚机的位置和姿态角信息，并根据掘锚机的位置和姿态角信息确定掘锚机的移动轨迹，并将掘锚机的移动轨迹与巷道的设计中心线进行对比，以巷道的设计中心线作为纠偏基准对掘锚机的移动进行纠偏。
36.进一步地，确定掘锚机的绝对坐标、掘锚机的姿态角、掘锚机相对于巷道设计中心线的左右偏离值、掘锚机相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及掘锚机与巷道设计中心线的夹角后；掘进方法还包括：
37.启动掘锚机，以通过掘锚机对当前工位进行截割作业和锚杆作业；
38.在掘锚机完成对当前工位进行截割作业和锚杆作业后，检测掘锚机与锚护转载破碎机之间的距离是否在预设距离范围内，并检测锚护转载破碎机的机身是否静止；
39.当掘锚机与锚护转载破碎机之间的距离在预设距离范围内，且锚护转载破碎机的机身静止时，控制掘锚机向前移动预设步距，以使掘锚机到达下一工位；
40.当掘锚机与锚护转载破碎机之间的距离不在预设距离范围内，和/或，锚护转载破碎机的机身静止时，先使锚护转载破碎机运动至预设距离范围内，随后控制锚护转载破碎机的机身静止，接着再控制掘锚机向前移动预设步距，以使掘锚机到达下一工位。
41.进一步地，确定锚护转载破碎机的绝对坐标、锚护转载破碎机的姿态角、锚护转载破碎机相对于巷道设计中心线的左右偏离值、锚护转载破碎机相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及锚护转载破碎机与巷道设计中心线的夹角后；掘进方法还包括：
42.启动锚护转载破碎机，以通过掘锚机对当前工位进行锚索和锚杆作业；
43.在锚护转载破碎机完成对当前工位的锚索和锚杆作业后，检测锚护转载破碎机与掘锚机之间的距离是否在预设距离范围内，并检测掘锚机的机身是否静置；
44.当锚护转载破碎机与掘锚机之间的距离在预设距离范围内，且掘锚机的机身静止时，控制锚护转载破碎机向前移动预设步距，以使锚护转载破碎机到达下一工位；
45.当锚护转载破碎机与掘锚机之间的距离不在预设距离范围内，和/或，掘锚机的机身静止时，先使掘锚机运动至预设距离范围内，随后控制掘锚机的机身静止，接着再控制锚
护转载破碎机向前移动预设步距，以使锚护转载破碎机到达下一工位。
46.进一步地，掘进系统还包括带式转载机和自移机尾，带式转载机与锚护转载破碎机连接，以通过锚护转载破碎机带动带式转载机移动；掘进方法还包括：
47.检测带式转载机和自移机尾的搭接距离是否为零；
48.当带式转载机和自移机尾的搭接距离为零时，控制掘锚机和锚护转载破碎机均停止向前移动，控制自移机尾向前移动，并根据自移机尾与带式转载机的搭接距离是否回复至初始值对自移机尾的移动距离进行控制。
49.应用本发明的技术方案，通过设置第一定位组件和第二定位组件，能够便于利用集中控制平台、锚护转载破碎机和掘锚机之间的相对位置关系进行定位，便于从整体上对各个部件之间的位置关系进行精准导航和调控，避免了单独设置一个对掘锚机的定位组件进行定位的情况，进而避免了单一的定位组件对掘锚机进行长距离定位而出现的定位不准以及定位精度较差的情况。
附图说明
50.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
51.图1示出了根据本发明的实施例提供的掘进系统的主视图；
52.图2示出了根据本发明的实施例提供的掘进系统的俯视图；
53.图3示出了根据本发明的实施例提供的掘进系统在锚护时的部分结构的主视图；
54.图4示出了根据本发明的实施例提供的掘进系统在锚护时的部分结构的俯视图；
55.图5示出了根据本发明的实施例提供的掘进系统的工作流程示意图；
56.图6示出了根据本发明的实施例提供的导航控制示意图。
57.其中，上述附图包括以下附图标记：
58.10、掘锚机；20、锚护转载破碎机；30、集中控制平台；
59.41、第一定位组件；411、第一检测部；412、第一定位部；42、第二定位组件；421、第二检测部；422、第二定位部；
60.51、第一姿态测量仪；52、第二姿态测量仪；
61.60、带式转载机；70、自移机尾；
62.81、顶板锚杆；82、侧帮锚杆；821、侧部的上方锚杆；822、侧部的下方锚杆；83、锚索。
具体实施方式
63.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
64.如图1至4所示，本发明的实施例一提供了一种掘进系统，该掘进系统包括掘锚机10、锚护转载破碎机20、集中控制平台30和定位导航装置，掘锚机10位于锚护转载破碎机20的前方，集中控制平台30设置在锚护转载破碎机20远离掘锚机10的一侧。定位导航装置与集中控制平台30信号连接，定位导航装置包括间隔设置的第一定位组件41和第二定位组件42，第一定位组件41用于确定锚护转载破碎机20相对于集中控制平台30的相对位置，第二
定位组件42用于确定掘锚机10相对于锚护转载破碎机20的相对位置。其中，第一定位组件41包括第一检测部411和第一定位部412，第一检测部411设置在集中控制平台30上，第一定位部412设置在锚护转载破碎机20上，第一检测部411用于检测第一定位部412的位置；第二定位组件42包括第二检测部421和第二定位部422，第二检测部421设置在锚护转载破碎机20上，第二定位部422设置在掘锚机10上，第二检测部421用于检测第二定位部422的位置。
65.采用本实施例提供的掘进系统，通过设置第一定位组件41和第二定位组件42，能够便于利用集中控制平台30、锚护转载破碎机20和掘锚机10之间的相对位置关系进行定位，便于从整体上对各个部件之间的位置关系进行精准导航和调控，避免了单独设置一个对掘锚机10的定位组件进行定位的情况，进而避免了单一的定位组件对掘锚机10进行长距离定位而出现的定位不准以及定位精度较差的情况。因此，采用本实施例提供的掘进系统，能够解决现有技术中的掘进系统只能对单一设备进行定位导航的技术问题。
66.在本实施例中，第一检测部411为激光跟踪仪，第一定位部412为激光标靶，激光跟踪仪设置在集中控制平台30靠近锚护转载破碎机20的一侧，激光标靶设置在锚护转载破碎机20靠近集中控制平台30的一侧，激光标靶与激光跟踪仪相对设置(只需要保证激光标靶和激光跟踪仪之间应没有物体遮挡即可)，激光跟踪仪用于对激光标靶的位置进行跟踪，以使激光跟踪仪发出的激光投射在激光标靶上。采用这样的结构设置，一方面此处的灰尘较小能够便于有效进行激光跟踪，另一方面激光跟踪仪可以为静置或运动以对激光标靶的位置进行有效跟踪。
67.具体地，本实施例中第二检测部421为工业相机，工业相机设置在锚护转载破碎机20靠近掘锚机10的一侧，第二定位部422为定位光源，定位光源述掘锚机10靠近锚护转载破碎机20的一侧。采用这样的结构设置，能够便于提高对锚护转载机和掘锚机10之间的相对位置的检测精度。具体地，本实施例中的掘锚机10和锚护转载破碎机20采用交替运动的方式。当掘锚机10在移动时，锚护转载破碎机20的机身不动，可以以锚护转载破碎机20的机身为定位基准进行定位测量；当锚护转载破碎机20的机身移动时，掘锚机10的机身不动，可以以掘锚机10的机身为定位基准进行定位测量。
68.在本实施例中，定位导航装置还包括第一姿态测量仪51，第一姿态测量仪51设置在掘锚机10上，第一姿态测量仪51用于对掘锚机10的航向角、掘锚机10的横滚角和掘锚机10的俯仰角进行测量。
69.定位导航装置还包括第二姿态测量仪52，第二姿态测量仪52设置在锚护转载破碎机20上，第二姿态测量仪52用于对锚护转载破碎机20的航向角、锚护转载破碎机20的横滚角和锚护转载破碎机20的俯仰角进行测量。
70.具体地，本实施例中的掘锚机10上设置有第一钻臂和第二钻臂，第一钻臂设置在掘锚机10的顶部，第一钻臂用于进行对巷道的顶板锚杆81作业；第二钻臂设置在掘锚机10的侧部的上方，第二钻臂用于对巷道的侧部的上方进行锚杆作业。采用这样的结构设置，当掘锚机10的机身不动时，掘锚机10的第一钻臂和第二钻臂工作，以对巷道的顶板和侧部的上方进行锚杆作业。
71.在本实施例中，锚护转载破碎机20上设置有第三钻臂和第四钻臂，第三钻臂设置在锚护转载破碎机20的顶部，第三钻臂用于对巷道的顶板进行锚索83作业；第三钻臂设置在锚护转载破碎机20的下方，第三钻臂用于对巷道的侧部的下方进行锚杆作业。采用这样
的结构设置，当锚护转载破碎机20的机身不动时，锚护转载破碎机20的第三钻臂和第四钻臂工作，以对巷道的顶板进行锚索83作业和道的侧部的下方进行锚杆作业。
72.具体地，本实施例中的锚杆包括有顶板锚杆81和侧帮锚杆82，侧帮锚杆82包括侧部的上方锚杆821和侧部的下方锚杆822。
73.在本实施例中，掘进系统由成套设备和定位导航系统测量元件组成。成套设备包括掘锚机10、锚护转载破碎机20、带式转载机60、带式输送机自移机尾70和集中控制平台30等。定位导航系统的测量元件包括掘锚机10姿态测量仪(对应第一姿态测量仪51)、掘锚机10视觉定位系统(对应第二定位组件42)、锚护转载破碎机20姿态测量仪(对应第二姿态测量仪52)、锚护转载破碎机20激光定位系统(对应第一定位组件41)。掘锚机10视觉定位系统包括工业相机、掘锚机10定位光源组成。锚护转载破碎机20激光定位系统包括激光跟踪仪、激光标靶。集中控制平台30内部包括成套设备集中控制系统和协同定位导航控制系统。
74.各个设备在巷道中的布置方式见图1和2。掘锚机10布置在掘进巷道的迎头位置，掘锚机10的运输机构后方搭接锚护转载破碎机20，锚护转载破碎机20的运输机构后方衔接带式转载机60，带式转载机60的后方搭接在带式输送机自移机尾70之上，能够前后滑动。集中控制平台30固定在带式输送机自移机尾70的上方，位于带式转载机60的后方。
75.具体地，在掘进作业时，掘锚机10采用和所掘巷道等宽的截割滚筒，负责截割煤岩、巷道断面一次成形。掘锚机10上机载4套顶板锚杆81钻臂和2套侧帮锚杆82钻臂，可同时利用巷道顶板锚杆81和位于上方的侧帮锚杆82的进行施工。掘锚机10作业流程为：启动，移动到初始作业位置——机身保持不动，开始截割作业，每次向前切割1个步距厚度(同时也是锚杆和锚索83的前后排距，一般为1m)的煤体，同时进行顶板锚杆81(一般一排为6根)和上方的侧帮锚杆82(一般左右各2根)施工——完成截割、锚杆施工作业，启动履带装置，机身向前移动1m，到达下一个作业位置——重复截割和锚杆作业。掘锚机10向前移动的过程中，锚护转载破碎机20机身保持不动，协同定位导航控制系统根据定位导航系统测量元件计算出掘锚机10位置和姿态信息，发送给成套设备集中控制系统，对掘锚机10的移动方向和位置进行纠偏，同时使其前移的距离为1m，保证所切割出来的巷道的方向准确以及锚杆施工位置的准确。
76.锚护转载破碎机20、带式转载机60负责煤岩的运输和成套设备运输系统的衔接。锚护转载破碎机20上机载3套顶板锚索83钻臂和2套侧帮锚杆82钻臂，可同时施工巷道顶板锚索83和下方侧帮锚杆82(见图3和4)。在掘锚机10切割运煤过程中，锚护转载破碎机20的受料斗需要始终和掘锚机10的运输机尾部保持搭接，其允许前后错动的范围一般为1m，从而保证煤炭顺畅的运出。锚护转载破碎机20的作业流程为：启动，移动到和掘锚机10运输机搭接的位置——同时进行顶板锚索83(一般一排为3根)和下方的侧帮锚杆82(一般左右各2根)施工——完成锚索83、锚杆施工作业，启动履带装置，机身向前移动移动1个步距(和掘锚机10一样，也为1m)，到达下一个作业位置——重复锚杆施工作业。锚护转载破碎机20向前移动的过程中，掘锚机10机身保持不动，协同定位导航控制系统根据定位导航系统测量元件计算出锚护转载破碎机20位置和姿态信息，发送给成套设备集中控制系统，对锚护转载破碎机20移动方向和位置进行纠偏，保证其机身位于巷道中心位置，同时使其前期移动的距离为1m，保证锚杆和锚索83施工位置的准确。
77.掘进系统的移动分为2种工作状态。
①
掘进状态。掘锚机10与锚护转载破碎机20相
互交替前进，并且带式转载机60跟随锚护转载破碎机20同步前进。掘锚机10、锚护转载破碎机20、带式转载机60随着掘进作业的进程，逐步向前移动，而带式输送机自移机尾70为停机状态，保持不动，直至带式转载机60与带式输送机自移机尾70的搭接距离归零。
②
自移机尾70移动状态。带式输送机自移机尾70启动，其余设备(除集中控制平台30)停机，带式输送机自移机尾70和集中控制平台30同时向前移动，实现输送系统的延伸，重新恢复搭接行程。然后再次启动掘进作业，重复以上过程，从而实现整个系统的巷道断面一次成形、全断面锚杆和锚索83同步永久支护、煤炭的连续转运、带式输送机的自移向前延伸。
78.掘进作业时，集中控制平台30内部的成套设备集中控制系统和协同定位导航控制系统始终发挥作用。成套设备集中控制系统负责各个设备的远程集中操作、自动运行、状态显示，向各个设备发送控制指令。协同定位导航控制系统负责各个定位导航系统的测量元件测量到的角度、姿态和坐标信息的汇总、解耦和计算，得到各个设备的综合位姿信息，提供给成套设备集中控制系统，为设备的自动运行、定步距路径规划和行走提供决策信息，驱动设备动作。
79.定位导航系统主要有：第一姿态测量仪51、第二姿态测量仪52、掘锚机10视觉定位系统、锚护转载破碎机20激光定位系统。第一姿态测量仪51负责测量掘锚机10的姿态角：包括航向角、横滚角和俯仰角。第二姿态测量仪52负责测量锚护转载破碎机20的姿态角：包括航向角、横滚角和俯仰角。掘锚机10视觉定位系统负责测量掘锚机10相对于锚护转载破碎机20的前后、左右、上下三个维度的位置坐标信息，实现掘锚机10和锚护转载破碎机20之间的相互定位。锚护转载破碎机20激光定位系统负责测量锚护转载破碎机20相对于集中控制平台30(相当于自移机尾70)的前后、左右、上下三个维度的位置坐标信息，实现集中控制平台30(相当于自移机尾70)和锚护转载破碎机20之间的相互定位。
80.第一姿态测量仪51安装在掘锚机10机体上。第二姿态测量仪52安装在锚护转载破碎机20上。掘锚机10视觉定位系统的工业相机安装在锚护转载破碎机20机体上、其镜头朝向掘锚机10定位点光源，掘锚机10定位光源固定在掘锚机10后方的左右两侧，总共4个点，发出的红外光源能够被工业相机接收到。锚护转载破碎机20激光定位系统的激光跟踪仪安装在集中控制平台30上方、其激光射向固定在锚护转载破碎机20机体上的激光标靶。各装置在设备上的布置方式见图1。
81.掘进系统各装置的组成原理如下：
82.(1)第一姿态测量仪51由内部的寻北仪、动态倾角传感器组成。寻北仪主要负责掘锚机10航向角的测量，通过测量地球自转角速度，自主确定所附载体的真北方向值，不受外界磁场或其他环境的干扰和影响。动态倾角传感器能够在掘锚机10静止、移动或割煤作业时，负责横滚角和俯仰角的测量。
83.(2)第二姿态测量仪52内部结构和第一姿态测量仪51相同。寻北仪负责锚护转载破碎机20航向角的测量，动态倾角传感器能够在锚护转载破碎机20静止、移动或割煤作业时，负责横滚角和俯仰角的测量。
84.(3)掘锚机10视觉定位系统包括安装在锚护转载破碎机20机体上的工业相机和安装在掘锚机10后方的4个定位点光源。通过工业相机的ccd将采集到的光源点的图像传输到图像处理系统，通过图像处理定位软件计算出掘锚机10相对于锚护转载破碎机20的前后、左右、上下三个维度的位置坐标信息，即空间坐标。
85.(4)锚护转载破碎机20激光定位系统包括安装在集中控制平台30上的激光跟踪仪和安装在锚护转载破碎机20上的激光标靶。激光跟踪仪的可以静态或动态地跟踪激光标靶，同时确定激光标靶的空间坐标。即使锚护转载破碎机20处于移动状态，激光跟踪仪能够跟踪激光标靶的位置，并始终确保激光投射到激光标靶上进行持续的测量，不断的提供锚护转载破碎机20相对于集中控制平台30的空间坐标。由于远离掘锚机10，从激光跟踪仪到激光标靶之间距离其粉尘浓度较低，激光不受粉尘的影响。
86.本发明的实施例二提供了一种掘进方法，该掘进方法采用上述提供的掘进系统，如图5所示，掘进方法包括：利用矿井的地测数据对掘进系统的第一定位组件41的第一检测部411进行标定，以得到第一检测部411的绝对坐标以及巷道的设计中心线绝对坐标，将第一检测部411的绝对坐标和巷道的设计中心线的绝对坐标传送至掘进系统的定位导航装置；利用掘进系统的第一定位组件41获取掘进系统的锚护转载破碎机20的相对位置坐标，并将锚护转载破碎机20的相对位置坐标传送至定位导航装置；利用掘进系统的第二姿态测量仪52获取锚护转载破碎机20的姿态信息，并将锚护转载破碎机20的姿态信息传送至定位导航装置；根据第一检测部411的绝对坐标、锚护转载破碎机20的相对位置坐标、锚护转载破碎机20的姿态信息确定锚护转载破碎机20的绝对坐标、锚护转载破碎机20的姿态角、锚护转载破碎机20相对于巷道设计中心线的左右偏离值、锚护转载破碎机20相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及锚护转载破碎机20与巷道设计中心线的夹角。采用这样的掘进方法，能够便于有效对锚护转载破碎机20进行有效定位和导航，提高对锚护转载破碎机20的定位精准度。
87.在本实施例中，掘进方法还包括：利用掘进系统的第二定位组件42获取掘进系统的掘锚机10的相对位置坐标，并将掘锚机10的相对位置坐标传送至定位导航装置；利用掘进系统的第一姿态测量仪51获取掘锚机10的姿态信息，并将掘锚机10的姿态信息传送至定位导航装置；根据第一检测部411的绝对坐标、锚护转载破碎机20的相对位置坐标、掘锚机10的相对位置坐标和掘锚机10的姿态信息确定掘锚机10的绝对坐标、掘锚机10的姿态角、掘锚机10相对于巷道设计中心线的左右偏离值、掘锚机10相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及掘锚机10与巷道设计中心线的夹角。采用这样的掘进方法，能够便于有效对掘锚机10进行有效定位和导航，提高对掘锚机10的定位精准度。
88.具体地，本实施例中的掘进方法还包括：使掘锚机10和锚护转载破碎机20采用交替运动的方式进行运动，并利用掘锚机10和锚护转载破碎机20交替作为定位基准进行定位导航。其中，当掘锚机10移动时，锚护转载破碎机20的机身不动，以锚护转载破碎机20的机身为定位基准对掘锚机10进行定位导航；当锚护转载破碎机20移动时，掘锚机10的机身不动，以掘锚机10的机身为定位基准对锚护转载破碎机20进行定位导航。采用这样的方法，能够便于利用第二定位组件42分别在不同的情况下一锚护转载破碎机20的机身和掘锚机10的机身作为定位基准，从而便于在锚护转载破碎机20运动时对锚护转载破碎机20进行定位和导向，便于在掘锚机10运动时对掘锚机10进行定位和导向。
89.在本实施例中，在利用掘锚机10和锚护转载破碎机20交替作为定位基准进行定位导航的过程中，掘进方法还包括：每间隔预设时间，对锚护转载破碎机20的位姿行标定。这样，以便于保证在第二定位组件42测量锚护转载破碎机20和掘锚机10之间的相对位置的定位精度准确性。
90.在利用掘锚机10和锚护转载破碎机20交替作为定位基准进行定位导航的过程中，掘进方法还包括：在一个掘进过程结束后，掘进系统的自移机尾70移动至下一预定位置时，对第一检测部411的绝对坐标进行校准。采用这样的方法，能够便于有效提高对掘锚机10和锚护转载破碎机20的后续定位精度。
91.具体地，掘进方法还包括：在掘锚机10向前移动时，定位导航装置按照预定的频率计算得到掘锚机10的位置和姿态角信息，并根据掘锚机10的位置和姿态角信息确定掘锚机10的移动轨迹，并将掘锚机10的移动轨迹与巷道的设计中心线进行对比，以巷道的设计中心线作为纠偏基准对掘锚机10的移动进行纠偏。采用这样的方法，能够便于使得掘锚机10挖掘出的巷道的实际中心线与设计中心线尽量保持一致，以确保掘锚机10的掘进精度。
92.如图6所示，在本实施例中，确定掘锚机10的绝对坐标、掘锚机10的姿态角、掘锚机10相对于巷道设计中心线的左右偏离值、掘锚机10相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及掘锚机10与巷道设计中心线的夹角后；掘进方法还包括：启动掘锚机10，以通过掘锚机10对当前工位进行截割作业和锚杆作业；在掘锚机10完成对当前工位进行截割作业和锚杆作业后，检测掘锚机10与锚护转载破碎机20之间的距离是否在预设距离范围内，并检测锚护转载破碎机20的机身是否静止；当掘锚机10与锚护转载破碎机20之间的距离在预设距离范围内，且锚护转载破碎机20的机身静止时，控制掘锚机10向前移动预设步距，以使掘锚机10到达下一工位；当掘锚机10与锚护转载破碎机20之间的距离不在预设距离范围内，和/或，锚护转载破碎机20的机身静止时，先使锚护转载破碎机20运动至预设距离范围内，随后控制锚护转载破碎机20的机身静止，接着再控制掘锚机10向前移动预设步距，以使掘锚机10到达下一工位。采用这样的方法，能够便于使得掘锚机10和锚护转载破碎机20进行协同作业，便于更好地进行掘进和锚护。
93.具体地，确定锚护转载破碎机20的绝对坐标、锚护转载破碎机20的姿态角、锚护转载破碎机20相对于巷道设计中心线的左右偏离值、锚护转载破碎机20相对于巷道设计中心线的上下偏离值以及锚护转载破碎机20与巷道设计中心线的夹角后；掘进方法还包括：启动锚护转载破碎机20，以通过掘锚机10对当前工位进行锚索83和锚杆作业；在锚护转载破碎机20完成对当前工位的锚索83和锚杆作业后，检测锚护转载破碎机20与掘锚机10之间的距离是否在预设距离范围内，并检测掘锚机10的机身是否静置；当锚护转载破碎机20与掘锚机10之间的距离在预设距离范围内，且掘锚机10的机身静止时，控制锚护转载破碎机20向前移动预设步距，以使锚护转载破碎机20到达下一工位；当锚护转载破碎机20与掘锚机10之间的距离不在预设距离范围内，和/或，掘锚机10的机身静止时，先使掘锚机10运动至预设距离范围内，随后控制掘锚机10的机身静止，接着再控制锚护转载破碎机20向前移动预设步距，以使锚护转载破碎机20到达下一工位。采用这样的方法，能够更好地使得掘锚机10和锚护转载破碎机20进行协同作业，便于更好地进行掘进和锚护。
94.在本实施例中，掘进系统还包括带式转载机60和自移机尾70，带式转载机60与锚护转载破碎机20连接，以通过锚护转载破碎机20带动带式转载机60移动；掘进方法还包括：检测带式转载机60和自移机尾70的搭接距离是否为零；当带式转载机60和自移机尾70的搭接距离为零时，控制掘锚机10和锚护转载破碎机20均停止向前移动，控制自移机尾70向前移动，并根据自移机尾70与带式转载机60的搭接距离是否回复至初始值对自移机尾70的移动距离进行控制。采用这样的方法，能够便于使得掘锚机10、锚护转载破碎机20、带式转载
机60和自移机尾70之间更好地进行协同作业，从而便于更好地进行掘进、转移和锚护。
95.如图6所示，本实施例中的掘进方法中的导航方法具体包括有：
96.在系统开始掘进作业之前，先通过人工操作将设备开动至初始作业位置，各设备静止。通过矿井的地测数据对激光跟踪仪进行标定，得到系统的绝对坐标(基准)和巷道设计中心线的位置，输入到协同定位导航控制系统。然后通过锚护转载破碎机20激光定位系统得到锚护转载破碎机20的位置坐标信息；通过第二姿态测量仪52得到锚护转载破碎机20的航向角、横滚角和俯仰角；通过掘锚机10视觉定位系统得到掘锚机10与运锚机的相对位置坐标信息；通过第一姿态测量仪51得到掘锚机10的航向角、横滚角和俯仰角；将上述数据发送到协同定位导航控制系统，得到各个设备相对于绝对坐标的位置和姿态角，以及相对于巷道设计中心线的左右、上下偏离值和夹角。
97.在掘锚机10向前移动时，协同定位导航控制系统按照一定频率计算出掘锚机10的位置和姿态角信息，并得到掘锚机10的移动轨迹，与巷道的设计中心线作对比，完成掘锚机10的导航。
98.掘锚机10和锚护转载破碎机20采用交替运动的方式，即锚护转载破碎机20运动时，掘锚机10要保持静止或支护锚杆状态(机身不动)；掘锚机10向前移动时，锚护转载破碎机20保持静止或支护锚杆状态(机身不动)。在正常掘进过程中，掘锚机10和锚护转载破碎机20可采用互为基准的导航定位，不需要每次移动都启动锚护转载破碎机20激光定位系统，即：当掘锚机10向前掘进、锚护转载破碎机20不动时，对掘锚机10进行定位导航；当掘锚机10不动、锚护转载破碎机20前进时，以掘锚机10为基准，可以反向对锚护转载破碎机20进行定位导航。
99.掘锚机10与锚护转载破碎机20的初始定位信息是以锚护转载破碎机20为基础的，给出的坐标是相对坐标。虽然能够满足二者之间的相互协同作业，但当锚护转载破碎机20长时间没有与绝对坐标建立联系，随着测量误差会导致定位偏差越来越大，需要每隔一段时间对锚护转载破碎机20的位姿进行标定。
100.集中控制平台30在掘锚机10掘进的一个工作流程内静止不动，可以作为该工作区域的绝对坐标原点来使用。在集中控制平台30上方增设了激光跟踪仪，在系统初次启动时(以及在一个掘进过程结束，自移机尾70移动到下个位置之后)对激光跟踪仪的坐标进行校准(采用矿井地测部门提供的数据)。锚护转载破碎机20每向前掘进10m或1h(且当锚护转载破碎机20处于静止或锚杆支护作业时)通过锚护转载破碎机20激光定位系统对锚护转载破碎机20的位置坐标进行一次测量，保证锚护转载破碎机20的位置准确度，进而保证掘锚机10定位导航的准确度。
101.如图1所示，准备掘进作业，先通过人工操作将设备开到初始位置：掘锚机10布置在掘进巷道的迎头位置，截割滚筒刚好顶住前方的煤壁，掘锚机10上机载的钻机对准要施工顶板锚杆81和侧帮锚杆82的位置，掘锚机10的运输机构后方搭接锚护转载破碎机20，锚护转载破碎机20上机载的钻机对准要施工顶板锚索83和侧帮锚杆82的位置。锚护转载破碎机20的运输机构后方衔接带式转载机60，带式转载机60的后方搭接在带式输送机自移机尾70之上，且自移机尾70布置尽量靠近锚护转载破碎机20，使带式转载机60和自移机尾70的搭接距离处于设计最大值(一般为35m)。集中控制平台30固定在带式输送机自移机尾70的上方，位于带式转载机60的后方。
102.各设备保持静止。通过矿井的地测数据对集中控制平台30上的激光跟踪仪进行标定，得到系统的绝对坐标(基准位置)和巷道设计中心线的位置，输入到协同定位导航控制系统。协同定位导航控制系统根据绝对坐标及各个测量仪器的数据得到各个设备相对于绝对坐标的位置和姿态角，以及相对于巷道设计中心线的左右、上下偏离值和夹角。
103.开始掘进作业，首先依次启动带式输送机、带式转载机60、掘锚机10和锚护转载破碎机20的运输机构。掘锚机10开始截割煤岩，其采用和所掘巷道等宽的截割滚筒，使巷道断面一次成形。掘锚机10截割时机身不动，此时可同步进行锚杆施工作业。掘锚机10上机载4套顶板锚杆81钻臂和2套侧帮锚杆82钻臂，同时施工巷道顶板锚杆81和位于上方的侧帮锚杆82。其掘锚机10作业流程为：启动，移动到初始作业位置——机身保持不动，开始截割作业，每次向前切割1个步距厚度(同时也是锚杆和锚索83的前后排距，一般为1m)的煤体，同时进行顶板锚杆81(一般一排为6根)和上方的侧帮锚杆82(一般左右各2根)施工——完成截割、锚杆施工作业，启动履带装置，机身向前移动1m，到达下一个作业位置——重复截割和锚杆作业。掘锚机10截割煤岩时，掘锚机10的运输机构、锚护转载破碎机20的运输机构、带式转载机60和带式输送机依次搭接将掘锚机10截割下的煤岩运出工作面。在掘锚机10切割运煤过程中，锚护转载破碎机20的受料斗需要始终和掘锚机10的运输机尾部保持搭接，其允许前后错动的范围为1m，从而保证煤炭顺畅的运出。
104.掘锚机10作业时，锚护转载破碎机20可以同步在后方机载3套顶板锚索83钻臂和2套侧帮锚杆82钻臂，同时施工巷道顶板锚索83和下方侧帮锚杆82(见图3)。锚护转载破碎机20的作业流程为：启动，移动到和掘锚机10运输机搭接的位置——同时进行顶板锚索83(一般一排为3根)和下方的侧帮锚杆82(一般左右各2根)施工——完成锚索83、锚杆施工作业，启动履带装置，机身向前移动移动1个步距(和掘锚机10一样，也为1m)，到达下一个作业位置——重复锚杆施工作业。
105.掘锚机10向前移动的过程中，锚护转载破碎机20机身保持不动，协同定位导航控制系统根据定位导航系统测量元件的信息，按照一定频率计算出掘锚机10的位置和姿态角信息，并得到掘锚机10的移动轨迹，与巷道的设计中心线作对比，对掘锚机10的移动方向和位置进行纠偏，完成掘锚机10的导航。同时使其前移的距离为1m，保证所切割出来的巷道的方向准确以及锚杆施工位置的准确。
106.锚护转载破碎机20向前移动的过程中，掘锚机10机身保持不动，协同定位导航控制系统根据定位导航系统测量元件计算出锚护转载破碎机20位置和姿态信息，发送给成套设备集中控制系统，对锚护转载破碎机20移动方向和位置进行纠偏，保证其机身位于巷道中心位置，同时使其前期移动的距离为1m，保证锚杆和锚索83施工位置的准确。
107.锚护转载破碎机20每向前掘进10m或1h，且当锚护转载破碎机20处于静止或锚杆支护作业时，通过锚护转载破碎机20激光定位系统对锚护转载破碎机20的位置坐标进行一次测量，保证锚护转载破碎机20的位置准确度，进而保证掘锚机10定位导航的准确度。
108.当带式转载机60和自移机尾70的搭接距离消耗完毕归零时，带式输送机自移机尾70启动，其余设备(除集中控制平台30)停机，带式输送机自移机尾70和集中控制平台30同时向前移动，实现输送系统的延伸，重新恢复搭接行程。然后开始下一个掘进循环。
109.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：1)通过采用新型后配套设备和布置方式，实现多排锚杆锚索同时支护，解决掘锚机锚杆支护工作量
大、锚杆支护时间长、不能实现掘锚平行作业、整体掘进效率低的问题。2)解决带式输送机机尾没有自移的功能，需要给料破碎机或履带式转载破碎机的向前牵引，工作顺序复杂，劳动强度较大的问题。3)通过采用新的定位导航技术，解决现有煤矿井下设备定位导航存在的下述问题，实现解决掘锚机和后配套设备的精确定位定姿：采用惯导技术测量距离及姿态数据误差累计、漂移发散。设备机载激光雷达定位不准、不适应高浓度粉尘环境。现有全站仪、激光指示仪等设备的激光穿透粉尘能力差、需要频繁移机。后配套设备会遮挡激光指向仪发射的激光，无法从基准位置直接指向掘锚机。一般的激光指示仪只能定向发射激光，测量目标遇到巷道底板上下起伏、侧斜，激光会脱靶，不能持续定位跟踪。4)解决成套设备集中控制自动运行的问题。
110.通过采用新型后配套设备和布置方式，同时施工更多的锚杆、锚索，实现了多排锚杆锚索同时支护，提高了整体掘进效率。通过采用自移机尾，简化了作业工序，提高了带式输送机延伸的效率，降低了人工操作设备的劳动强度，提高了整体掘进效率。本定位导航方法适用于基于掘锚机的多个设备协同作业的场景，通过采用掘锚机和锚护转载破碎机互为基准定位技术，实现了掘锚机和后配套设备的定位定向定姿作业，有效地解决了常规激光指示技术的粉尘影响、设备遮挡问题，提升了掘进自动化、智能化水平。整套设备的定位采用统一的基准，掘进过程中不需要与外部信息和其它设备进行交互，实现了独立自主定位导航。采用激光跟踪仪对设备进行长距离定位，保证激光始终定位在标靶上，防止在巷道出现起伏时激光脱靶、信号丢失，提高了对井下地质条件的适应性。定位导航所需的仪器全部机载，不需要人工搬运、吊挂，降低了劳动强度。
111.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
112.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
113.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
114.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位
之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
115.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
116.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种掘进系统，其特征在于，包括：掘锚机(10)、锚护转载破碎机(20)和集中控制平台(30)，所述掘锚机(10)位于所述锚护转载破碎机(20)的前方，所述集中控制平台(30)设置在所述锚护转载破碎机(20)远离所述掘锚机(10)的一侧；定位导航装置，所述定位导航装置与所述集中控制平台(30)信号连接，所述定位导航装置包括间隔设置的第一定位组件(41)和第二定位组件(42)，所述第一定位组件(41)用于确定所述锚护转载破碎机(20)相对于所述集中控制平台(30)的相对位置，所述第二定位组件(42)用于确定所述掘锚机(10)相对于所述锚护转载破碎机(20)的相对位置；其中，所述第一定位组件(41)包括第一检测部(411)和第一定位部(412)，所述第一检测部(411)设置在所述集中控制平台(30)上，所述第一定位部(412)设置在所述锚护转载破碎机(20)上，所述第一检测部(411)用于检测所述第一定位部(412)的位置；所述第二定位组件(42)包括第二检测部(421)和第二定位部(422)，所述第二检测部(421)设置在所述锚护转载破碎机(20)上，所述第二定位部(422)设置在所述掘锚机(10)上，所述第二检测部(421)用于检测所述第二定位部(422)的位置。2.根据权利要求1所述的掘进系统，其特征在于，所述第一检测部(411)为激光跟踪仪，所述第一定位部(412)为激光标靶，所述激光跟踪仪设置在所述集中控制平台(30)靠近所述锚护转载破碎机(20)的一侧，所述激光标靶设置在所述锚护转载破碎机(20)靠近所述集中控制平台(30)的一侧，所述激光标靶与所述激光跟踪仪相对设置，所述激光跟踪仪用于对所述激光标靶的位置进行跟踪，以使所述激光跟踪仪发出的激光投射在所述激光标靶上。3.根据权利要求1所述的掘进系统，其特征在于，所述第二检测部(421)为工业相机，所述工业相机设置在所述锚护转载破碎机(20)靠近所述掘锚机(10)的一侧，所述第二定位部(422)为定位光源，所述定位光源述掘锚机(10)靠近所述锚护转载破碎机(20)的一侧。4.根据权利要求1所述的掘进系统，其特征在于，所述定位导航装置还包括：第一姿态测量仪(51)，设置在所述掘锚机(10)上，所述第一姿态测量仪(51)用于对所述掘锚机(10)的航向角、所述掘锚机(10)的横滚角和所述掘锚机(10)的俯仰角进行测量；和/或，第二姿态测量仪(52)，设置在所述锚护转载破碎机(20)上，所述第二姿态测量仪(52)用于对所述锚护转载破碎机(20)的航向角、所述锚护转载破碎机(20)的横滚角和所述锚护转载破碎机(20)的俯仰角进行测量。5.根据权利要求1所述的掘进系统，其特征在于，所述掘锚机(10)上设置有第一钻臂和第二钻臂，所述第一钻臂设置在所述掘锚机(10)的顶部，所述第一钻臂用于进行对巷道的顶板锚杆作业；所述第二钻臂设置在所述掘锚机(10)的侧部的上方，所述第二钻臂用于对所述巷道的侧部的上方进行锚杆作业；所述锚护转载破碎机(20)上设置有第三钻臂和第四钻臂，所述第三钻臂设置在所述锚护转载破碎机(20)的顶部，所述第三钻臂用于对所述巷道的顶板进行锚索作业；所述第三钻臂设置在所述锚护转载破碎机(20)的下方，所述第三钻臂用于对所述巷道的侧部的下方进行锚杆作业。6.一种掘进方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的掘进系统，所述掘进
方法包括：利用矿井的地测数据对所述掘进系统的第一定位组件的第一检测部进行标定，以得到所述第一检测部的绝对坐标以及巷道的设计中心线绝对坐标，将所述第一检测部的绝对坐标和所述巷道的设计中心线的绝对坐标传送至所述掘进系统的定位导航装置；利用所述掘进系统的第一定位组件获取所述掘进系统的锚护转载破碎机的相对位置坐标，并将所述锚护转载破碎机的相对位置坐标传送至所述定位导航装置；利用所述掘进系统的第二姿态测量仪获取所述锚护转载破碎机的姿态信息，并将所述锚护转载破碎机的姿态信息传送至所述定位导航装置；根据所述第一检测部的绝对坐标、所述锚护转载破碎机的相对位置坐标、所述锚护转载破碎机的姿态信息确定所述锚护转载破碎机的绝对坐标、所述锚护转载破碎机的姿态角、所述锚护转载破碎机相对于所述巷道设计中心线的左右偏离值、所述锚护转载破碎机相对于所述巷道设计中心线的上下偏离值以及所述锚护转载破碎机与所述巷道设计中心线的夹角。7.根据权利要求6所述的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法还包括：利用所述掘进系统的第二定位组件获取所述掘进系统的掘锚机的相对位置坐标，并将所述掘锚机的相对位置坐标传送至所述定位导航装置；利用所述掘进系统的第一姿态测量仪获取所述掘锚机的姿态信息，并将所述掘锚机的姿态信息传送至所述定位导航装置；根据所述第一检测部的绝对坐标、所述锚护转载破碎机的相对位置坐标、所述掘锚机的相对位置坐标和所述掘锚机的姿态信息确定所述掘锚机的绝对坐标、所述掘锚机的姿态角、所述掘锚机相对于所述巷道设计中心线的左右偏离值、所述掘锚机相对于所述巷道设计中心线的上下偏离值以及所述掘锚机与所述巷道设计中心线的夹角。8.根据权利要求7所述的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法还包括：使所述掘锚机和所述锚护转载破碎机采用交替运动的方式进行运动，并利用所述掘锚机和所述锚护转载破碎机交替作为定位基准进行定位导航；其中，当所述掘锚机移动时，所述锚护转载破碎机的机身不动，以所述锚护转载破碎机的机身为定位基准对所述掘锚机进行定位导航；当所述锚护转载破碎机移动时，所述掘锚机的机身不动，以所述掘锚机的机身为定位基准对所述锚护转载破碎机进行定位导航。9.根据权利要求8所述的掘进方法，其特征在于，在利用所述掘锚机和所述锚护转载破碎机交替作为定位基准进行定位导航的过程中，所述掘进方法还包括：每间隔预设时间，对所述锚护转载破碎机的位姿行标定；和/或，在一个掘进过程结束后，掘进系统的自移机尾移动至下一预定位置时，对所述第一检测部的绝对坐标进行校准。10.根据权利要求7所述的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法还包括：在所述掘锚机向前移动时，所述定位导航装置按照预定的频率计算得到掘锚机的位置和姿态角信息，并根据所述掘锚机的位置和姿态角信息确定所述掘锚机的移动轨迹，并将所述掘锚机的移动轨迹与所述巷道的设计中心线进行对比，以所述巷道的设计中心线作为纠偏基准对所述掘锚机的移动进行纠偏。
11.根据权利要求7所述的掘进方法，其特征在于，确定所述掘锚机的绝对坐标、所述掘锚机的姿态角、所述掘锚机相对于所述巷道设计中心线的左右偏离值、所述掘锚机相对于所述巷道设计中心线的上下偏离值以及所述掘锚机与所述巷道设计中心线的夹角后；所述掘进方法还包括：启动所述掘锚机，以通过所述掘锚机对当前工位进行截割作业和锚杆作业；在所述掘锚机完成对当前工位进行截割作业和锚杆作业后，检测所述掘锚机与所述锚护转载破碎机之间的距离是否在预设距离范围内，并检测所述锚护转载破碎机的机身是否静止；当所述掘锚机与所述锚护转载破碎机之间的距离在所述预设距离范围内，且所述锚护转载破碎机的机身静止时，控制所述掘锚机向前移动预设步距，以使所述掘锚机到达下一工位；当所述掘锚机与所述锚护转载破碎机之间的距离不在所述预设距离范围内，和/或，所述锚护转载破碎机的机身静止时，先使所述锚护转载破碎机运动至所述预设距离范围内，随后控制所述锚护转载破碎机的机身静止，接着再控制所述掘锚机向前移动预设步距，以使所述掘锚机到达下一工位。12.根据权利要求11所述的掘进方法，其特征在于，确定所述锚护转载破碎机的绝对坐标、所述锚护转载破碎机的姿态角、所述锚护转载破碎机相对于所述巷道设计中心线的左右偏离值、所述锚护转载破碎机相对于所述巷道设计中心线的上下偏离值以及所述锚护转载破碎机与所述巷道设计中心线的夹角后；所述掘进方法还包括：启动所述锚护转载破碎机，以通过所述掘锚机对当前工位进行锚索和锚杆作业；在所述锚护转载破碎机完成对当前工位的锚索和锚杆作业后，检测所述锚护转载破碎机与所述掘锚机之间的距离是否在所述预设距离范围内，并检测所述掘锚机的机身是否静置；当所述锚护转载破碎机与所述掘锚机之间的距离在所述预设距离范围内，且所述掘锚机的机身静止时，控制所述锚护转载破碎机向前移动预设步距，以使所述锚护转载破碎机到达下一工位；当所述锚护转载破碎机与所述掘锚机之间的距离不在所述预设距离范围内，和/或，所述掘锚机的机身静止时，先使所述掘锚机运动至所述预设距离范围内，随后控制所述掘锚机的机身静止，接着再控制所述锚护转载破碎机向前移动预设步距，以使所述锚护转载破碎机到达下一工位。13.根据权利要求12所述的掘进方法，其特征在于，所述掘进系统还包括带式转载机和自移机尾，所述带式转载机与所述锚护转载破碎机连接，以通过所述锚护转载破碎机带动所述带式转载机移动；所述掘进方法还包括：检测所述带式转载机和所述自移机尾的搭接距离是否为零；当所述带式转载机和所述自移机尾的搭接距离为零时，控制所述掘锚机和所述锚护转载破碎机均停止向前移动，控制所述自移机尾向前移动，并根据所述自移机尾与所述带式转载机的搭接距离是否回复至初始值对所述自移机尾的移动距离进行控制。

技术总结
本发明提供了一种掘进系统及掘进方法，包括：掘锚机、锚护转载破碎机和集中控制平台，掘锚机位于锚护转载破碎机的前方，集中控制平台设置在锚护转载破碎机远离掘锚机的一侧；第一定位组件用于确定锚护转载破碎机相对于集中控制平台的相对位置，第二定位组件用于确定掘锚机相对于锚护转载破碎机的相对位置；其中，第一定位组件包括第一检测部和第一定位部，第一检测部设置在集中控制平台上，第一定位部设置在锚护转载破碎机上；第二定位组件包括第二检测部和第二定位部，第二检测部设置在锚护转载破碎机上，第二定位部设置在掘锚机上。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的掘进系统只能对单一设备进行定位导航的技术问题。问题。问题。


技术研发人员：原长锁 朱锋 王庆雄 王斌 田原
受保护的技术使用者：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/1