机器人技术在煤矿中的应用及发展趋势

煤矿机器人作为煤矿运营管理体系的重要组成部分,在生产作业、矿难事故、安全救援等方面发挥着关键性作用,探讨了国内煤矿掘进机器人、采煤机器人和救援机器人的发展和研究现状,最后针对存在的问题展望了其发展趋势,为煤矿机器人技术发展提供参考。     

我国煤矿运输机器人发展趋势及关键技术

煤矿运输机器人是煤矿机器人体系的重要组成部分,可完成煤炭、煤机装备和人员的运输任务,对构建采矿智能运输系统和实现煤矿无人化开采有较强现实意义。为了系统性阐述煤矿运输机器人的未来发展趋势和关键技术,从煤矿主运输、辅助运输和露天运输3个方面综述了我国煤矿运输装备智能化发展的研究历程和产品应用现状;针对国家煤矿安全监察局提出的《煤矿机器人重点研发目录》中运输类机器人的功能要求,基于文件中初步定义的11种运输机器人,从机器人学角度采用归纳分析法提出了3类煤矿运输机器人体系:机械臂主导类机器人、清理服务机器人、自动驾驶系统与无人车,以安全为第一要素从煤矿机器人特殊性角度提出了一种通用安全目标:包括机器人主动安全系统和联动安全系统,以上述4个方面为主线全面地分析了煤矿运输机器人的未来发展趋势;最后,绕过煤矿机器人专用技术,围绕3类运输机器人共性研究,提出了几种与之相适应的关键技术:实时目标检测技术,煤矿环境定位导航与避障技术,路径规划与轨迹跟踪控制技术,汽车线控驱动技术,有人/无人系统协同技术,详细分析了各项技术在不同煤矿运输机器人中的应用,指出煤矿运输机器人的发展目标是形成"采矿智能运输系统有人,运输机器人平台无人"的人机共融状态。     

煤矿救援机器人行走机构设计与研究

通过分析现有煤矿救援机器人行走机构的特点,结合救援现场非结构复杂地形,提出了一种新型的二自由度中部摆动四履带救援机器人行走机构设计方案,并对该机构进行运动学分析,结果表明:该行走机构有较强的地面适应能力和稳定性。     

煤矿井下水仓清理机器人系统设计与应用

为解决人工清理煤矿水仓时存在的工作强度大、危险系数高、工作效率低等问题,提出了以水仓清理机器人取代人工对水仓进行清理,从而降低清仓工人的工作强度与风险的思路。研发一种水仓清理机器人系统,该系统集煤泥自主挖掘、脱水与运输于一体,实现煤矿井下水仓煤泥及时高效清理,文章详细介绍该系统组成、原理及功能,并通过使用案列分析水仓清理机器人的清仓效果。应用结果表明,该水仓清理机器人系统适合煤矿井下水仓煤泥的清理工作,对实现煤矿智能化建设具有重要意义。     

煤矿水仓清理机器人研究与设计

根据煤矿水仓工况提出一种可自由规划行走路线的清理机器人,并对其结构及液压系统进行设计。机器人及其配套系统可完成水仓清理、筛分、脱水、运输等配套工作,具有一定的实用价值。     

煤矿救援机器人系统运载车的设计与研究

煤矿救援机器人系统运载车设计是一个涉及多门学科的交叉研究领域。概述了煤矿救援机器人系统运载车设计中的关键技术要点,从运载车的车体设计、结构设计、关键部件设计、移动路径设计等方面探讨了煤矿救援机器人系统运载车的设计及应用开发前景。     

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

现阶段,高效掘进技术在采矿业中取得了长足的进步,对提高煤炭生产效率产生了积极的影响.文章介绍了煤矿高效掘进技术现状与发展趋势,可为相关研究人员提供参考.     

煤矿井下机器人结构与控制的若干问题

在分析和研究煤矿井下环境和作业的特殊性的基础上，给出了我国煤矿井下机器人应具备的主要特点，提出并着重论述了煤矿井下机器人的结构和控制等关键问题的设计原则和基本思想，特别强调了在满足作业要求的前提下，“简单、可靠、经济”等原则的现实意义和至关重要性，色画出了独具煤矿特色的工业机器人的基本框架。把我国工业机器人的研究拓展到煤矿采掘作业领域。     

煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析

当前煤矿安全生产正面临着重大技术挑战,井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫,机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发,综述了目前掘进、采煤、运输、安控、救援五大类煤矿机器人国内外的应用现状。在此基础上,就国内外仿生机器人技术在煤矿作业中的应用现状做了概述,指出了煤矿仿生机器人技术与装备发展思路和研究方向。综述了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究现状,并阐述了仿生技术较现有设备的优势及可应用场景。结合目前仿生技术与人工智能技术的发展水平,科学分析了仿生机器人的发展趋势,包括:从传统驱动器向生物肌肉驱动器的发展,从刚性结构向软体和刚柔混合结构发展,由传统材料到新型生物材料发展,从单一运动模式向高机动多栖机器人发展,从传统控制方法向生物智能控制发展,从机电系统机器人向生物系统机器人发展,从单一机器人向集群机器人发展。结合仿生机器人技术的发展趋势,展望了仿生机器人技术在煤矿无人化作业中的应用前景:新型功能材料的应用,高效行走方式的应用,智能环境感知的应用,智能化自主作业的应用,为煤矿仿生机器人的开发利用提供参考。     

煤矿机器人技术新进展及新方向

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的必经之路,煤矿机器人研发应用推动煤矿智能化迈向高水平,同时智能化的全面建设和发展又给机器人的大面积推广应用提供了广阔的工业应用场景。本文研究提出了完整的煤矿机器人技术体系框架,精确定义了煤矿机器人的技术底座和产品外沿,广义煤矿机器人包括单体机器人、机器人化装备、机器人集群和无人化系统等。科学阐明了煤矿机器人研发的共性关键技术支撑,提出了通过与5G、工业互联网、大数据、人工智能、数字孪生等新技术交叉融合,大幅提升煤矿机器人的自主化和智能化应用水平,通过建立科学完备的煤矿机器人行业标准规范体系,实现各类机器人的定制化研发和标准化生产。具体分析了煤矿机器人的防爆设计、机械系统创新、动力驱动、智能传感、定位导航、井下通信等共性关键技术研究进展,综述了当前我国各类煤矿机器人的研发应用现状。提出了未来煤矿机器人研发的新方向：研发变胞机器人,通过机构创新,提高井下地形适应能力;推广机器人化采掘系统,提升采矿装备的整体智能化水平和开采作业效率;发展人机环共融机器人,提高煤矿机器人自主化和协作水平;加快全矿井机器人系统数字孪生,提高煤矿机器人常态化运行水平。     

履带式煤矿救援机器人行走机构研究

通过分析现有煤矿救援机器人履带行走机构的特点,结合履带行走机构越障基本条件,提出一种多节履带救援机人行走机构的设计方案,并对该机构在越障临界状态进行受力和稳定性分析,结果表明该行走机构可翻越较高障碍高度,环境适应能力强。     

煤矿机器人视觉系统除尘方法研究

为提高煤矿机器人视觉系统在井下高粉尘、高湿度等恶劣工况下的图像采集质量,提出了一种视觉镜头自揭膜和自动清洗综合除尘方法,为视觉系统的视窗自动清洁提供了新思路。采用在视窗表面覆盖透光隔膜的防尘原理,通过巧妙的机械结构设计实现覆膜的自动揭除和镜头视窗的除尘自清洁,充分考虑揭膜装置的防爆设计要求,开展了揭膜除尘系统的虚拟样机设计,系统可根据相机曝光量和图像采集质量自动计算当前镜头的清洁度,判断是否执行揭膜除尘动作。同时考虑在揭膜除尘失效的情况下,辅以煤矿机器人镜头喷淋除尘方法,设计了自动清洗除尘系统的总体架构,机器人通过镜头污染度自动判别算法,确定镜头喷淋清洗策略,通过自主循迹、自动定位等技术,实现喷淋清洗系统与机器人镜头的对接和清洗动作。初步试验研究表明:通过对机器人视觉系统获取的图像进行在线灰度直方图分析,可实时自动判断图像劣化程度,启动视觉系统除尘清洁装置,能够有效提高机器人视觉系统图像拍摄质量,为煤矿机器人井下导航、定位、巡检作业等提供技术保障。     

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

作为世界上储存量最多,分布最广的能源,煤矿资源被广泛应用于电力、化工、供热等领域,成为现代社会能源市场不可缺少的部分。在这样的背景下,对于煤矿挖掘工作就有了更高的要求。如何科学利用当下煤矿掘进技术,将煤矿产量最大化成为了相关技术工作者们研究的核心问题。     

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

煤矿资源在世界的范围内都属于重要的资源,不但生产工作中需要,在生活当中也离不开.我国开采煤矿资源已经有特别悠久的历史,由于开采的数量逐年增加,现有煤矿数量也在逐渐增多,现在大部分的煤矿资源都需要在地下进行开采.目前我国科技水平处于不断实现创新的突破阶段,对于资源的开采不仅是在数量上还是在施工上都有了更加严苛的要求.为此...     

煤矿环境探测机器人航位研究

为了提高煤矿环境探测机器人的导航和定位性能,结合煤矿特殊的环境条件,采用惯性测量单元、电子罗盘和履带轴角编码器组合的导航方式,并通过对航向角、俯仰角和横滚角的修正,提高了机器人的定位和导航性能。     

我国煤矿矿井水处理的研究现状和发展趋势

分析了我国煤矿矿井水的水质特征,对不同类型矿井水的处理技术进行了总结和分析,确定了技术的特征和存在的问题。在此基础上,阐明了我国煤矿矿井水处理的发展趋势,对相关应用案例进行了分析,以期对我国煤矿矿井水处理研究和应用起到借鉴作用。     

煤矿井下搜救探测机器人结构设计

根据煤矿井下的环境特点,结合现有机器人结构组成,设计用于煤矿井下搜救探测机器人。该机器人由履带、摆臂复合式结构构成,分3段,具有良好的越障能力、地面适应能力和机械性能。其传感器支撑臂具有2个自由度,可以实现传感器的空间姿态调整。对其结构组成、运动原理、传动特点等进行了介绍和总结。为后续的动力学仿真、控制系统搭建和传感器选择等提供了工作平台。     

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

介绍了我国煤矿巷道高效掘进与支护技术的现状,针对不同煤、岩类型的巷道掘进技术进行了详细介绍,分析了我国煤矿主要掘进设备与国外技术存在的差距,指出了煤矿巷道高效掘进技术的发展趋势。