数字孪生驱动的悬臂式掘进机虚拟操控技术
来源：计算机集成制造系统杂志2021年第6期北京时间：
作者：张旭辉,张超,王妙云,王岩,杜昱阳,毛清华,吕欣媛
单位：1.西安科技大学机械工程学院2.陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室
摘要：针对悬臂式掘进机智能控制时面临的远程操控问题,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,提出面向煤矿井下装备智能控制的“人—信息—物理系统”(HCPS)交互机制,实现掘进工作面物理空间与掘进信息虚拟空间的深度融合与交互;结合悬臂式掘进机模型,提出数字孪生驱动的悬臂式掘进机智能操控系统,从工况数据感知、数字孪生体构建、人—机—环交互3个方面实现地面虚拟掘进与井下实际掘进的深度融合;搭建悬臂式掘进机远程虚拟操控实验平台,以验证孪生数据驱动下的虚实同步等功能,截割轨迹跟踪测试表明,系统可实现掘进机虚实同步控制,截割头位置精度偏差小于40 mm,满足煤矿开采中巷道开拓的质量控制要求。基于数字孪生驱动和虚拟现实呈现的井下设备智能操控方法,在煤矿巷道可视化掘进系统和智能掘进机器人系统中应用效果良好,为煤矿井下综采综掘工作面设备的远程智能监测与控制提供了全新的思路,对促进工作面智能化系统发展重要的借鉴意义。
关键词：数字孪生,人&mdash,信息&mdash,物理系统,虚拟操控,悬臂式掘进机,远程控制
基金资助：国家自然科学基金资助项目(51974228);国家绿色制造系统集成资助项目(工信部节函［2017］327号);陕西省创新能力支撑计划资助项目(2018TD-032)。
