综采巡检机器人关键技术研究

智能化综采工作面安装了大量固定传感器,但依然存在监控盲区和监控滞后的问题。引入巡检机器人技术,对综采工作面的全覆盖和实时监控,是智能化开采的必要技术手段。从国家宏观政策和智能开采技术2个层面,分析了智能开采对综采巡检机器人的迫切需求,根据综采工作面巡检机器人的发展现状,总结了综采工作面应用机器人需要解决的柔性轨道、移动通信无缝漫游、远程控制和自主操作等技术难题。通过研究用于综采巡检机器人的跨式柔性轨道、行走控制、移动通信、移动精确定位、惯性导航、动态图像采集和控制采煤机调高等7项关键技术,提出了建立巡检机器人的感知理论技术装备体系、研究井下机器人动力供应技术、建立高性能的无缝漫游移动通信系统、开发超高清热成像和毫米波对综采生产时的三维实景呈现技术、研制集成视觉雷达和煤层探测的超前探测机载装置等5个重点研究方向。在薄煤层综采工作面进行了工业试验,研制的巡检机器人搭载三维激光雷达和惯性导航系统,沿采煤机电缆槽上铺设的轨道边行走边检测,达到了60 m/min的最大巡检速度,实现了双频WiFi零切换的无缝漫游高速通信,根据机载激光雷达扫描和惯性导航系统建立了综采工作面三维截割地质模型,进行了巡...     

综采工作面巡检机器人实验平台设计研究

以综采工作面巡检机器人实验平台设计为例,介绍了综采工作面巡检机器人实验平台总体设计、控制器设计和通信设计等,并对巡检机器人实验平台功能及性能和技术指标进行了阐述说明。在巡检机器人应用的基础上对巡检机器人轨道进行了研究与选择。     

综采工作面自动巡检机器人系统设计

为解决综采工作面巡视作业空间狭小、设备间配合动作复杂、作业环境恶劣导致的人工巡检困难,巡检人员安全无法保障的问题,设计了一种占用空间小,适应三大设备相互动作,可以实现自动化巡检,集视频监控、数据融合、数据上传、温度异常报警等功能为一体的综采工作面巡检机器人系统。自动巡检机器人系统包括自动巡检系统、机器人本体、电气控制系统、通信网络系统和集控室集控系统。其自动巡检系统采用吊缆机构与悬轨支撑机构相结合的方式实现了综采工作面液压支架拉架动作后机器人巡检路径轨道的自适应;机器人本体上装载的可见光相机和红外热成像仪采集的工作面作业数据可通过通信网络系统实现与控制主机间的双向信息交互,采集的作业数据通过集控室集控系统实现可见光和红外数据的实时融合,为进一步通过智能分析算法实现更高级识别奠定基础;集控室系统可以对采集数据进行可视化处理,对巡检机器人工作状态进行实时智能控制,并在综采设备工作异常时报警。自动巡检机器人在中煤张家口煤矿机械有限责任公司综采工作面实验室进行了试验性研究,研究结果表明:在综采工作面的狭小设备空间中,液压支架经常性会进行拉架操作,现有的固定轨道的巡检机器人无法进行巡检,自适应轨...     

煤矿综采智能化工作面关键技术研究

在实际开展煤矿综采工作的过程中,运用智能化技术能够有效实现无人化生产的情景,这对于保障整个生产安全有着非常重要的作用.本文对煤矿综采智能化工作面关键技术进行研究,以供参考.     

综采工作面巡检机器人柔性轨道设计与运动学仿真

煤矿井下综采工作面空间狭小、设备动作频繁,位置关系复杂等问题,导致常规巡检机器人难以直接在工作面运行,自动化监测难度大。根据工况需求,结合环境及设备群动作特点,提出工作面巡检轨道设计要求,采用模块化设计、仿真模拟和样机试验的方法,设计一种新型跨座式巡检机器人柔性轨道,实现在工作面环境的安装调节及当安装设备发生动作变形时轨道自身的自适应补偿。首先设计了巡检机器人柔性轨道的机械结构并确定安装运行方式。其次,以轨道跨接在刮板输送机线缆槽一侧为例,分析刮板输送机在平直、弯曲和起伏3种工况下的弯曲和俯仰变形量,并对柔性轨道进行运动学仿真。在3种工况下,该轨道可随工作面设备完成水平弯曲0～5.4°、竖直倾斜0～6°、伸缩变形0～120 mm,满足实际工况要求。巡检机器人通过柔性轨道时,其主运动方向始终保持匀速直线运动,水平或竖直方向在柔性过度段存在波动,波动幅值均在安全允许范围内。最后搭建柔性轨道物理样机及工作面试验平台,对工作面巡检机器人柔性轨道进行性能验证。结果表明：新型跨座式巡检机器人柔性轨道结构设计合理,可以适应工作面巡检的不同工况,对实现煤矿井下综采工作面机器人巡检具有重要意义。     

薄煤层工作面智能化成套装备关键技术研究

为了有效解决薄煤层开采存在的诸多问题,开发一套链牵引薄煤层采煤、运输、支护、集中控制为一体的成套装备,通过智能自移设备列车、地面井下智能集中控制中心及双滚筒采煤机,完成等高切割、地面远程控制、工作面智能巡检等功能,完成割煤、牵引、运输、移架、推溜、动力设备列车协同循环控制,实现了薄煤层无人化开采。     

综采工作面智能感知与智能控制关键技术与应用

"十三五"期间,我国煤矿开采开始进入了智能化模式,但处于智能开采的初级阶段。首先,对国内外智能开采技术进展进行了分析,重点介绍了澳大利亚的智能煤矿建设和北京天地玛珂电液控制系统有限公司的无人化综采工作面技术进展。其次,按照智能感知和智能控制2个环节总结了国内智能开采行业的顶层设计。对于智能感知关键技术,建立了智能感知技术体系,攻克了综采装备全方位感知技术和工作面自动找直技术,解决了惯性导航长时间坐标漂移的累积误差增大问题;以物联网推动了围岩透明感知技术,基于多信息融合的煤岩界面识别和超宽带雷达精细测量,具备了一定的超前探测能力和适应煤层地质条件变化能力,高精度三维动态地质模型的动态修正技术;将机器人技术引入到综采工作面感知体系中,通过巡检机器人实现综采工作面生产的快速无缝实时感知;通过对传统VR的建模技术升级,建立了工作面三维实景模型。对于智能控制关键技术,建立了智能控制技术体系,研究了远程监督型控制技术和自主控制技术,利用巡检机器人超前对煤岩界面自动检测和滚筒截割状态的实时识别,实现了智能调高控制、俯仰采控制和推进方向的平滑阶梯多级调整控制,开发了巡检机器人模式下的智能割煤工艺;通过对5G通信系统的协议改进,实现了工作面移动传输上行带宽超过300 Mbps和传输延时小于20 ms的视频传输性能。保证了综采远程控制的实时性和可靠性。通过智能感知与智能控制的关键技术应用,进行了远程干预型智能控制综采生产、视觉测量煤岩分界、直线度自动测量调直、超宽带雷达探测、真实场景综采工作面三维建模和巡检机器人自主采煤等应用实践。最后提出了尚待解决的理论和关键技术问题:深度超前精确探测理论体系、综采全工艺流程无人化控制理论体系、全矿井无缝覆盖通信定位体系、复杂环境下的目标识别、上窜下滑控制和超前自动移架技术等。     

综采工作面连续开采的几点做法

介绍了复杂地质条件下综采工作面凸凹型布置，旋转布置和过渡布置等布置形式，及其设计原则和主要技术措施。     

综采工作面智能化开采技术分析

近年来,我国煤矿开采技术不断发展,对于综采工作面的智能化开采技术研究也不断深入,为现代煤矿开采事业带来了全新的发展方向,为了能够全面推进煤矿智能化开采技术水平,必须了解煤矿智能化开采中存在的问题和优势,积极探索未来智能化煤矿开采的发展方向,满足现代煤矿事业的可持续发展需求.     

提高综采工作面单产的途径

建立高产高效队，配之以高素质的技术人才，以合理的工序安排，良好的劳动组织作保证，借助科学的管理方法，是提高综采工作面单产的最佳途径。     

综采工作面智能化采煤的关键技术

综采工作面智能化采煤,可在一定程度上保障煤炭资源被高效使用,避免因客观作业因素大量消耗煤炭资源。围绕综采工作面智能化采煤,分析其在不同阶段所应用智能化采煤关键技术的细节,结合不同技术类型,提出了高效采煤的建议,希望能全面提高煤炭资源开采效率与利用率。     

综采工作面智能化开采技术发展现状及展望

分析了国内外综采工作面智能开采技术发展过程及现状,分析总结了国内外智能化发展技术及装备发展过程,总结了我国综采智能化经历的4个实践应用阶段,认为：(1)国外从2000年开始着手研究自动化综采关键技术,致力于提高工作面设备的可靠性、健康与安全功能,并取得了显著性的成果,建立了以自动化、信息化、数字化为基础的先进的智能化连续开采的新型生产模式。(2)美国、德国、澳大利亚等国开采技术发展仍处于领先位置,工作面设备可靠性得到了极大提升,部分单机设备可靠性达到98%以上,为无人化操作工作面奠定了基础,在2050年实现无人化矿山。(3)与国外相比,我国井工煤矿综采开采技术整体上经历了消化吸收国外技术与装备,依据我国煤层赋存条件进行开采技术与装备的创新与实践的发展过程,近10 a来,我国煤矿综采智能化围绕采煤装备智能化及开采工艺智能化取得了快速发展,从跟跑、并跑,实现了领跑。(4)针对我国煤层赋存条件多样、智能化建设基础存在较大差异的实际情况,建立了科学的智能化工作面分类、分级评价指标体系与评价方法。(5)我国智能化开采阶段的发展实践经历了可视化远程干预、工作面自动找直、智能化决策管控、机器人化及透...     

综采工作面智能化开采技术研究

基于综采工作面智能化开采的发展现状与要求,系统阐述智能化煤矿的基本构架、智能化开采的技术特征以及智能化放顶煤的关键性技术,包括液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、振动法自动放煤以及记忆模式自动放煤等智能化开采技术.针对当前智能化工作面开采技术难题,提出采煤机智能调高、液压支...     

综采工作面装备机器人化技术研究

针对综采智能化系统存在的问题,介绍了智能机器人技术及其结构体系,提出了综采群组机器人协同作业的技术思路,构建了综采装备机器人化的设计方案。通过液压支架推移控制和工作面直线度控制,详细描述了以局部精确控制、全局坐标定位的综采装备机器人化控制系统,提出了构建装备、工艺、生产等多维度构建神经网络系统,赋以综采机器人机器学习的能力,实现综采装备的智能化。     

薄煤层综采工作面巡检机器人摆臂动力学分析

针对薄煤层综采工作面日常巡检,设计了一种关节式履带机器人,其主要特点是结构紧凑、越障能力强、便于携带。介绍了巡检机器人的机械结构,对越障姿态进行了规划,并对自撑起和越障过程中的摆臂机构进行了动力学建模,得到了摆臂电机输出转矩与机身倾角和摆臂转角的关系,为摆臂电机选型提供了理论依据,进一步提高了巡检机器人的环境适应能力。