一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置技术领域
本实用新型涉及一种操控平台，尤其是涉及一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装
置。
背景技术
悬臂式掘进机是一种能够实现截割、装载运输、自行走及喷雾除尘的联合机组。随
着回采工作面综合采煤机械化的快速发展，煤矿对巷道掘进速度要求越来越高。为了提高
采准巷道的速度，悬臂式掘进机被大力研制并逐步发展完善。由于悬臂式掘进机属于特种
设备，需要安全、有效的培训，但井下作业条件复杂，受教学条件和现场复杂环境的限制，掘
进机培训人员的实际培训和实际操作的方式、方法存在许多缺点。传统的培训方式存在着
培训效率低、周期长、理解不到位、员工安全不能完全保障等缺点。因此，结合培训的实际情
况需求，依靠虚拟现实技术，开发一种悬臂式掘进机虚拟培训平台至关重要，以便能有效提
高培训效果和效率，节约培训资金，保障培训人员的安全，具有较强的推广意义和应用价
值。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种悬臂
式掘进机虚拟培训操控装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，为被培
训人员提供操控简便的虚拟培训平台，并能对被培训人员的手动操控过程进行准确、及时
了解，能有效提高培训效果和效率，经济实用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种悬臂式掘进机虚拟培
训操控装置，其特征在于：包括上位机和由被培训人员操控的悬臂式掘进机操控台，所述悬
臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板和布设在所述操作台
柜体内的电子线路板，所述面板上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动
控制总成包括多个均安装在面板上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器、对所
述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置
和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路，所述手动控
制状态监测装置和时钟电路均与主控器连接，所述主控器与上位机连接；
所述手动控制件为摇臂升降手柄、摇臂伸缩手柄、铲板伸缩手柄、铲板展收手柄、
回转台左右旋转手柄、星轮正反转手柄、机身左侧履带控制手柄、机身右侧履带控制手柄、
运输马达正反转手柄、后支撑展收手柄、截割电机低速启动按钮、掘进机总停按钮、截割电
机高速启动按钮、掘进机总启按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、信号报警旋钮、掘进机工
作面上一视角切换按钮、掘进机工作面下一视角切换按钮或掘进机急停按钮；所述摇臂升
降手柄、摇臂伸缩手柄、铲板伸缩手柄、铲板展收手柄、回转台左右旋转手柄、星轮正反转手
柄、机身左侧履带控制手柄、机身右侧履带控制手柄、运输马达正反转手柄和后支撑展收手
柄均为能在面板进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板上；所述
截割电机低速启动按钮、掘进机总停按钮、截割电机高速启动按钮、掘进机总启按钮、电源
开关按钮、油泵启停按钮、信号报警旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘进机工作面
下一视角切换按钮和掘进机急停按钮均为手动按钮；
所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态
监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述
控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的控制状态进行实时检测的
手柄控制状态监测单元或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测
单元，所述手柄控制状态监测单元和按钮控制状态监测单元均与主控器连接；所述手柄控
制状态监测单元包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元和对
所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元，所述按钮控制状态监测单元
为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述操作台柜体为立方体
柜体，所述面板为水平台板。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述电子线路板上还设置
有按照时间先后顺序由前至后对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态和手
动控制时间进行存储的数据存储单元，所述数据存储单元与主控器连接。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述电子线路板上还设置
有对上位机传送至主控器的悬臂式掘进机培训科目进行同步显示的显示单元，所述显示单
元与主控器连接。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述主控器与上位机之间
通过局域网进行双向通信。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述面板为矩形。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述摇臂升降手柄、摇臂伸
缩手柄、铲板伸缩手柄和铲板展收手柄由左至右布设在面板的左侧上部，所述回转台左右
旋转手柄、机身左侧履带控制手柄和运输马达正反转手柄由左至右布设在面板的左侧中
部，所述星轮正反转手柄、机身右侧履带控制手柄和后支撑展收手柄由左至右布设在面板
的左侧下部；
所述截割电机低速启动按钮、掘进机总停按钮、截割电机高速启动按钮、掘进机总
启按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、信号报警旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘
进机工作面下一视角切换按钮和掘进机急停按钮均布设在面板的右侧。
上述一种悬臂式掘进机虚拟培训操控装置，其特征是：所述截割电机低速启动按
钮、掘进机总停按钮、截割电机高速启动按钮、掘进机总启按钮、电源开关按钮和油泵启停
按钮分两排布设在后支撑展收手柄右侧，所述截割电机低速启动按钮、截割电机高速启动
按钮和油泵启停按钮由左至右布设在同一排上，所述掘进机总停按钮、掘进机总启按钮和
电源开关按钮分别布设在截割电机低速启动按钮、截割电机高速启动按钮和油泵启停按钮
的正下方；
所述信号报警旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮和掘进机工作面下一视角切
换按钮由左至右布设在运输马达正反转手柄右侧，所述掘进机急停按钮布设在铲板展收手
柄右侧。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低。
2、所采用的悬臂式掘进机操控台结构简单且加工制作简便、使用效果好，该悬臂
式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板和布设在操作台柜体内
的电子线路板，面板上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，电子线路板上设置有
主控器、手动控制状态监测装置和时钟电路。其中，手动控制总成中包括悬臂式挖掘机操作
过程中需要人为操控的所有手动控制件，因而能完成悬臂式挖掘机的各培训科目的操控过
程。
3、使用操作简便且使用效果好，培训人员通过上位机将悬臂式掘进机培训科目传
送至主控器，并通过显示单元对上位机传送的培训科目进行同步显示；被培训人员根据显
示单元所显示的培训科目，并通过手动操控所述手动控制总成达到对悬臂式挖掘机进行虚
拟操控的目的；被培训人员手动操控手动控制总成过程中，通过手动控制状态监测装置对
手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测，并通过时钟电路对被培训人
员的手动操控信息进行记录；培训人员根据主控器同步传送的手动操控信息，能对该被培
训人员的手动操控过程进行及时、准确且详细了解，并达到对被培训人员进行悬臂式挖掘
机虚拟培训的目的。因而，采用本实用新型能帮助煤矿掘进机操作人员提高其操作熟练程
度，避免培训操作人员实地培训时存在的培训效率低、危险程度高等缺点，且成本低、安全
高效，具有很大的应用价值。
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，为被培
训人员提供操控简便的虚拟培训平台，并能对被培训人员的手动操控过程进行准确、及时
了解，能有效提高培训效果和效率，经济实用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型面板上手动控制总成的布设位置示意图。
附图标记说明:
1—上位机； 2—面板； 3-1—摇臂升降手柄；
3-2—摇臂伸缩手柄； 3-3—铲板伸缩手柄； 3-4—铲板展收手柄；
3-5—回转台左右旋转手柄； 3-6—星轮正反转手柄；
3-7—机身左侧履带控制手柄；
3-8—机身右侧履带控制手柄；
3-9—运输马达正反转手柄； 3-10—后支撑展收手柄；
3-11—截割电机低速启动按钮；
3-12—掘进机总停按钮； 3-13—截割电机高速启动按钮；
3-14—掘进机总启按钮； 3-15—电源开关按钮；
3-16—油泵启停按钮； 3-17—信号报警旋钮；
3-18—掘进机工作面上一视角切换按钮；
3-19—掘进机工作面下一视角切换按钮；
3-20—掘进机急停按钮； 4—主控器； 5—时钟电路；
6—手柄控制状态监测单元；
6-1—摆动角度检测单元； 6-2—摆动方向检测单元；
7—按钮控制状态监测单元； 8—数据存储单元； 9—显示单元。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括上位机1和由被培训人员操控的悬臂式掘进机操
控台，所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板2和布设
在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板2上装有由被培训人员手动控制的手动控制
总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板2上的手动控制件；所述电子线路板上设置
有主控器4、对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控
制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟
电路5，所述手动控制状态监测装置和时钟电路5均与主控器4连接，所述主控器4与上位机1
连接；
所述手动控制件为摇臂升降手柄3-1、摇臂伸缩手柄3-2、铲板伸缩手柄3-3、铲板
展收手柄3-4、回转台左右旋转手柄3-5、星轮正反转手柄3-6、机身左侧履带控制手柄3-7、
机身右侧履带控制手柄3-8、运输马达正反转手柄3-9、后支撑展收手柄3-10、截割电机低速
启动按钮3-11、掘进机总停按钮3-12、截割电机高速启动按钮3-13、掘进机总启按钮3-14、
电源开关按钮3-15、油泵启停按钮3-16、信号报警旋钮3-17、掘进机工作面上一视角切换按
钮3-18、掘进机工作面下一视角切换按钮3-19或掘进机急停按钮3-20；所述摇臂升降手柄
3-1、摇臂伸缩手柄3-2、铲板伸缩手柄3-3、铲板展收手柄3-4、回转台左右旋转手柄3-5、星
轮正反转手柄3-6、机身左侧履带控制手柄3-7、机身右侧履带控制手柄3-8、运输马达正反
转手柄3-9和后支撑展收手柄3-10均为能在面板2进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄
以铰接方式安装在面板2上；所述截割电机低速启动按钮3-11、掘进机总停按钮3-12、截割
电机高速启动按钮3-13、掘进机总启按钮3-14、电源开关按钮3-15、油泵启停按钮3-16、信
号报警旋钮3-17、掘进机工作面上一视角切换按钮3-18、掘进机工作面下一视角切换按钮
3-19和掘进机急停按钮3-20均为手动按钮；
所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态
监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述
控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的控制状态进行实时检测的
手柄控制状态监测单元6或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测
单元7，所述手柄控制状态监测单元6和按钮控制状态监测单元7均与主控器4连接；所述手
柄控制状态监测单元6包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元
6-1和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元6-2，所述按钮控制状
态监测单元7为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元。
本实施例中，所述操作台柜体为立方体柜体，所述面板2为水平台板。
实际使用时，所述操作台柜体也可以采用其它形状的柜体。
本实施例中，所述电子线路板上还设置有按照时间先后顺序由前至后对所述手动
控制总成中各手动控制件的手动控制状态和手动控制时间进行存储的数据存储单元8，所
述数据存储单元8与主控器4连接。
并且，所述数据存储单元8内按照时间先后顺序由前至后存储的所述手动控制总
成中各手动控制件的手动控制状态和手动控制时间为被培训人员的手动操控信息。实际使
用时，所述主控器4将被培训人员的手动操控信息同步传送至上位机1。这样，培训人员根据
主控器4同步传送的被培训人员的手动操控信息，能对该被培训人员的手动操控过程进行
及时、准确且详细了解。
本实施例中，所述电子线路板上还设置有对上位机1传送至主控器4的悬臂式掘进
机培训科目进行同步显示的显示单元9，所述显示单元9与主控器4连接。
并且，所述主控器4与上位机1之间通过局域网进行双向通信。
本实施例中，所述面板2为矩形。
为操作简便，所述摇臂升降手柄3-1、摇臂伸缩手柄3-2、铲板伸缩手柄3-3和铲板
展收手柄3-4由左至右布设在面板2的左侧上部，所述回转台左右旋转手柄3-5、机身左侧履
带控制手柄3-7和运输马达正反转手柄3-9由左至右布设在面板2的左侧中部，所述星轮正
反转手柄3-6、机身右侧履带控制手柄3-8和后支撑展收手柄3-10由左至右布设在面板2的
左侧下部；
所述截割电机低速启动按钮3-11、掘进机总停按钮3-12、截割电机高速启动按钮
3-13、掘进机总启按钮3-14、电源开关按钮3-15、油泵启停按钮3-16、信号报警旋钮3-17、掘
进机工作面上一视角切换按钮3-18、掘进机工作面下一视角切换按钮3-19和掘进机急停按
钮3-20均布设在面板2的右侧。
本实施例中，所述截割电机低速启动按钮3-11、掘进机总停按钮3-12、截割电机高
速启动按钮3-13、掘进机总启按钮3-14、电源开关按钮3-15和油泵启停按钮3-16分两排布
设在后支撑展收手柄3-10右侧，所述截割电机低速启动按钮3-11、截割电机高速启动按钮
3-13和油泵启停按钮3-16由左至右布设在同一排上，所述掘进机总停按钮3-12、掘进机总
启按钮3-14和电源开关按钮3-15分别布设在截割电机低速启动按钮3-11、截割电机高速启
动按钮3-13和油泵启停按钮3-16的正下方；
所述信号报警旋钮3-17、掘进机工作面上一视角切换按钮3-18和掘进机工作面下
一视角切换按钮3-19由左至右布设在运输马达正反转手柄3-9右侧，所述掘进机急停按钮
3-20布设在铲板展收手柄3-4右侧。
实际使用时，所述面板2上设置有手动控制总成，所述手动控制总成中包括悬臂式
挖掘机操作过程中需要人为操控的所有手动控制件。
实际进行培训时，培训人员先通过上位机1将悬臂式掘进机培训科目传送至主控
器4，并通过显示单元9对上位机1传送的培训科目进行同步显示；之后，被培训人员根据显
示单元9所显示的培训科目，并通过手动操控所述手动控制总成达到对悬臂式挖掘机进行
虚拟操控的目的；被培训人员手动操控所述手动控制总成过程中，通过所述手动控制状态
监测装置对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测，并通过时钟
电路5对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录，同时采用数据存储
单元8按照时间先后顺序由前至后对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态和
手动控制时间进行存储并生成被培训人员的手动操控信息；与此同时，所述主控器4将被培
训人员的手动操控信息同步传送至上位机1，培训人员根据主控器4同步传送的手动操控信
息，能对该被培训人员的手动操控过程进行及时、准确且详细了解，从而详细了解该被培训
人员的手动操控过程是否符合培训科目的操控要求，并达到对被培训人员进行悬臂式挖掘
机虚拟培训的目的。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根
据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍
属于本实用新型技术方案的保护范围内。