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作者：肖耀猛;张坤;郑灿广;蒋洋;余铜柱;刘亚;张恒;杜明超;
单位：兖矿能源集团;山东科技大学山东省机器人与智能技术重点实验室;北斗天地股份有限公司;
摘要：针对当前悬臂式掘进机位姿监测系统普遍依赖人工与传感器协作、精度受限的问题，设计了一种适用于井下巷道环境的组合定位终端及通信系统，以提升监测的自动化水平与精度。系统采用TMS320F280049微控制器作为主控核心，集成光电传感器接口及模数转换电路，实现高效的数据采集与处理；同时引入MX6UL-S微控制器作为副控核心，负责数据的协同处理与任务调度。考虑到井下作业环境中通信条件复杂，系统进一步集成了LORA无线通信模块与CAN总线模块，增强了通信的稳定性。在软件系统设计方面，构建了完整的位姿监测流程，并基于Java开发上位机交互界面，实现远程可视化控制与数据管理功能。最后，通过掘进机实地实验验证系统性能，采用多传感器融合技术对关键参数进行测试。结果表明，系统横向偏移检测误差最大为3.2 mm,最小为0.33 mm,平均为1.112 mm,控制在3 mm内；行进距离误差最大23 mm,最小6 mm,平均12.067 mm,控制在20 mm内。所设计系统具备良好的稳定性和检测精度，满足井下悬臂式掘进机运动状态监测的工程应用需求，具有较高的推广价值和实用性。
关键词：掘进机;;位姿监测系统;;硬件设计;;软件设计;;实验验证
基金资助：山东省高等学校青创科技支持计划(2023KG304);; 第七届青托工程项目(2021QNRC001);; 山东省重大科技创新工程项目(2022CXGC020204);; 泰山产业领军人才工程专项经费资助
