掘进机虚拟仿真实培训统作为一种先进的煤矿特种设备虚拟仿真实训设备，通过对掘进机真实设备操作座舱构建，配合虚拟3D显示技术，可实现煤矿特种设备的仿真教学，有效降低培训成本，增强培训效果，缩短特种作业人员成才时间，保障煤矿安全生产。
掘进机虚拟仿真实培训统主要由硬件和软件系统两部分组成。其中硬件系统包括输入输出电路板、虚拟仿真操作台、显示及后台计算机处理部分，软件系统包括掘进机操作和环境模拟、结构教学和系统UI界面。
1. 虚拟仿真操作硬件系统
虚拟仿真操作硬件系统按照真实掘进机样式制作，操作按钮、阀组和指示仪表等跟实物一致，人机互动界面、电控系统、液压系统动作反馈的控制信号和操作指令均在LED显示屏上显示，逼真模拟现场环境，
2. 掘进机虚拟仿真实培训统
掘进机虚拟仿真实培训统主要是构建了三维可视化仿真平台，通过三维动画、实景再现、虚拟实操等技术实现仿真实操训练。虚拟仿真系统主要采用图形函数库、OPENGL、Quest3D等技术研发集成。
2.1 教学演示
掘进机虚拟仿真实培训统的教学演示部分采用3D建模技术，制作逼真的3D动画展示，机电设备中的电路、气路、水路、油路等原理的表现采用FLASH动画表现形式，动态清晰的表现出各回路、管路的工作原理。设备实物由于结构限制，无法让受训者直观看到内部结构，通过3DMAX中的切片技术对设备模型进行剖开，并且将剖开过程生成动画，清晰直观地展示了复杂设备的内部结构，让受训者能容易理解将视频素材与专业配音结合起来进行后期合成，完成音画完美结合，以达到理想的培训效果。
2.2 仿真互动
掘进工作面参数化巷道和数字化破碎模型开发，采用3DMAX技术进行生产场景模型的建设，通过计算机图形实时渲染，对煤矿场景进行仿真“再现”，重现真实的煤矿生产场景，再将所建模型导入Unity3D中，实现交互式场景的虚拟构建。采用三角面片模型和BSP树结构存储对采掘中破碎物体进行建模、存储及重组，实现煤壁的实时破碎截割，截割煤量大小逼真，而不是传统的单一动画显示。虚拟现实硬件相连接并且能对外部设备进行控制，系统虚拟再现生产环境、机械设备工作状态、实现全仿真操作练习。
2.3 智能评分和考核
建立掘进机运动坐标系，然后利用3D数学中四元数，进行球面线性插值，该插值是三元运算，可以满足坐标系的三个操作数，然后再通过Unity3D射线机制，在截割头上添加射线，当截割头靠近煤壁时会计算出射线发射点与煤壁碰撞点之间的距离，以此具体计算出截割的空间体积，实现了掘进机截割头（直径1.0m）完成一排或多排截割后的空间判断和记录，对截割进行判断和记忆，实现轨迹的存储，进而识别出欠挖和超挖利用3D数学四元数进行球面线性插值，实现掘进机仿真截割空间欠挖和超挖的判断和记录。在程序设计时，编程储存了大量现场标准技术数据，受训人员的每一个操作步骤均与标准基数进行实时比对，当操作出现错误，系统即时提供错误信息和操作锁定，进行训练引导，考核时，对“违章行为”终止操作，使得操作者模拟操作控制，真正实现电脑智能评分考核。
2.4 一体化模拟操作平台
虚拟仿真操作界面提供了“训练考核”、“结构教学”、“操作培训”三大功能。
“训练考核”提供了硬煤层、松散煤层、片帮掉顶等不同条件下的掘进环境，供学员练习，并最终进行分类考核评分。
结构教学模块通过3D模型和理论讲解，帮助学员理解掘进机的工作原理和结构组成。学员可以学习到掘进机的基本理论知识，包括其主要部件和操作流程，以及如何进行故障诊断。
操作培训模块专注于提升学员的实际操作能力。系统提供了与真实掘进机操作相似的模拟环境，让学员能够进行实际操作练习，并通过反复练习熟练掌握各种操作技巧。同时，系统还强调操作过程中的安全注意事项，以提高学员的安全意识。
掘进机虚拟仿真实培训统通过仿真模拟训练，实施科学、优质、高效的安全技能培训，能够培养掘进机司机规范的操作习惯；实施综采培训系统考核，能够加强综采机电工人现场安全必知必会知识的学习，迅速提高新工人上岗的操作技能，牢固树立“安全第一”的观念。
