随着我国科技的快速发展与能源生产、消费理念的转型升级,煤炭开采方式不断向绿色智能方向发展,采煤机与刮板输送机都是综采工作面的重要设备,且两者具有紧密的协同运动关系,实现采煤机与刮板输送机位姿的实时准确监测是保证采煤机与刮板输送机能安全高效生产的重要条件。当前采煤机与刮板输送机的监测主要针对单机的姿态与位置研究,将采煤机和刮板输送机进行有效的协同监测的研究很少,且已有研究主要还是集中在理想的水平工作面条件下,没有考虑复杂工况下底板不平整的井下实际情况,对刮板输送机形态的研究忽略了地形条件的情况。本文分析了采煤机与刮板输送机的协同运动关系,建立采煤机与刮板输送机协同监测方法,利用捷联惯导系统建立采煤机与刮板输送机协同监测的物理传感体系,对采煤机在刮板输送机上运动时的形态耦合关系进行分析,建立了基于采煤机运行路径中姿态与位置信息的刮板输送机三维空间形态计算方法,并搭建了采煤机与刮板输送机协同试验平台进行试验验证,利用滚动预测方法与两种机器学习算法结合对刮板输送机的工作形态进行预测。主要研究内容和成果如下:(1)对采煤机与刮板输送机协同运动时的原理、接触关系进行了研究,利用采煤机上搭载的捷联惯导系统解算得到了采煤机在刮板输送机上运动时的俯仰角、航向角与采煤机在刮板输送机上的位置。(2)分析采煤机与刮板输送机中部槽的实时形状耦合关系,建立了基于采煤机运行轨迹的刮板输送机竖直面形态计算模型,通过检测刮板输送机部分中部槽的俯仰角作为先验信息,滚动计算出采煤机运行过程中所经过各节中部槽的俯仰角,得到刮板输送机在竖直工作面的形态。可实时准确地掌握刮板输送机竖直面的工作形态,通过调节滚筒高度控制刮板输送机形态,使其保持正常工作状态,使采煤机可以在刮板输送机上正常行走。(3)构建了刮板输送机水平面形态计算方法,可计算出刮板输送机各中部槽的航向角,得到水平面刮板输送机的工作形态,与竖直面刮板输送机形态计算法结合,可得到三维空间刮板输送机形态。实时得到刮板输送机水平面形态,可为液压支架的推移机构的推移距离提供依据,保证综采工作面的直线度。(4)通过使用基于滚动预测方法的支持向量机与极限学习机模型进行刮板输送机形态的预测,并对两者的预测结果进行比较。刮板输送机的竖直面形态由采煤机下滚筒截割形成的底板决定,预测出刮板输送机形态可为采煤机下滚筒截割路径的规划提供位置依据,保证刮板输送机在竖直面有适宜的工作形态。