带式输送机故障巡检机器人系统设计

针对现有带式输送机故障检测方法劳动强度大、可靠性较差等问题,提出了一种带式输送机故障巡检机器人系统设计方案。首先分析了带式输送机常见的输送带和托辊故障类型及其原因,包括输送带横向断裂、纵向撕裂、打滑、跑偏及堆煤,托辊磨损和转动卡死等;然后针对不同故障类型,选定了系统传感器,包括激光雷达、单目相机、烟雾传感器、声音传感器和温度传感器,并提出了相应的故障检测算法;最后给出了系统上位机和下位机软件流程。     

矿用带式输送机托辊运行状态监测系统

以人工巡检和振动信号诊断为主的带式输送机托辊故障监测无法保证高可靠性和实时性,因此采用电力线载波通信方式传输带式输送机托辊运行数据;传统的电力线载波通信是侵入式的,且需要定期更换电池。针对上述问题,提出了一种基于自供电和非侵入式电力线载波通信的矿用带式输送机托辊运行状态监测系统。该系统由发送端、接收端和127V照明电力线组成。发送端安装于带式输送机托辊处,采用FPGA作为核心控制器,对托辊运行时产生的音频信号进行采集并调制成高频信号,通过电感耦合器将高频信号耦合入照明电力线中,实现非侵入式电力线载波通信;接收端安装于地面控制室,实现照明电力线中信号的解耦、解调、还原;对采集的原始音频信号和还原的音频信号进行皮尔逊相关系数分析,确认还原的音频信号的准确性后进行倒谱分析,从而判断托辊故障。实验结果表明,该系统能准确诊断带式输送机托辊故障。     

电动并联六轮足机器人的运动驱动与多模态控制方法

提出一种并联六轮足移动机器人．该机器人设有多模式Stewart型腿结构,其负载能力大,集成了轮式运动和足式运动的优点,可实现足式、轮式、轮足复合式运动．首先,阐述了机器人设计思路,对电动并联六轮足机器人的硬件系统和控制系统进行设计．其次,针对足式运动模式,设计了一套完整的足式“三角”步态和稳定行走算法,该算法可降低足端与地面之间的垂直方向冲击,防止足式运动拖腿或打滑;针对轮式运动模式,设计并介绍了6轮协同控制和轮式协同转向原理;针对轮足复合式运动模式,介绍了变高度、变支撑面、变轮距、主动隔振控制原理,重点分析了主动隔振控制和变轮距控制,可实现主动隔振及姿态平稳控制,提高了机器人在崎岖颠簸地形下的轮足复合式运动的稳定性．最后,对电动并联六轮足机器人的足式、轮式、轮足复合式运动模式进行实验,实验结果验证了本文提出的并联六轮足移动机器人设计的可行性和各运动模式下驱动与控制算法的有效性．     

井下运输系统带式输送机防打滑分析

带式输送机是煤矿井下主要的运输设备,针对某矿主斜井输送机运行时出现打滑问题,依据输送机布置以及运行情况进行分析,发现其原因主要是输送机载荷过大、驱动滚筒制动器未能及时动作、输送带与滚筒间摩擦系数降低、输送带张力过小以及输送的原煤中含水率过大等。根据输送机的打滑情况,建议在转向鼓的侧面安装制动器,并通过与原来的逆止器一起工作来增加反向力,并用液压绞盘张紧方法代替输送机原来的重量张紧方法。为了增加传送带的张紧力,更换传送带清洁剂,减少原煤的水分,在辊筒上使用陶瓷封装,并加强传送带的维护和管理,以免再次发生打滑。采取这些措施后,带式输送机后续运行未再出现打滑问题,其研究成果可为其他矿井带式输送机打滑问题处理提供一些经验借鉴。     

矿用带式输送机智能监测系统研究

针对矿用带式输送机运行过程中存在的托辊、滚筒等关键部件与输送带摩擦发热,钢丝绳芯输送带内部损伤与撕裂,运行功耗大等问题,设计了一种矿用带式输送机智能监测系统。该系统包括基于弱磁检测法的钢丝绳芯输送带损伤监测系统、基于红外热成像温度检测法的带式输送机关键部件故障诊断与预警系统和基于视觉检测法的煤流监测、异物监测、胶带撕裂监测及人员安全监测系统,详细介绍了各系统的实现原理。对钢丝绳芯输送带内部损伤识别及带式输送机关键部件故障诊断预警进行了实验验证,结果表明该系统对钢丝绳芯输送带损伤识别的准确率约为98%,且可准确识别带式输送机关键部件故障并发出预警。     

带式输送机张紧系统自适应控制策略研究

科技的进步导致对能源需求量增长,长距离、大运量带式输送机的增量越来越大。张紧系统是带式输送机的重要组成部分,输送带保持合理的张力范围是保证煤矿安全生产和带式输送机稳定运行的关键。通过对输送带驱动系统建立力学模型,得到输送带驱动不打滑最小张力,并通过与保持托辊间输送带合理下垂张力比对,得到输送带最小张力计算方法;并根据带式输送机运行过程分析,得出输送带张紧系统自适应控制策略工作环境及其控制方法,建立了基于模糊PID控制的输送带张力控制模型;通过Simulink对张紧系统自适应控制模型仿真,得到不同载荷下张紧力响应曲线。所建立张紧系统自适应控制方法响应快、超调小,能够满足输送带时变载荷自适应调节的使用需求。     

带式输送机双机驱动控制系统设计

针对现有带式输送机双机驱动系统采用液力偶合器、液体黏性传动装置等驱动方法导致效率低,且难以保证双电动机速度同步、功率平衡等问题,提出了一种基于直接转矩控制策略的带式输送机双机驱动控制系统的设计方案。该系统采用一整流、两逆变组合式变频器驱动带式输送机,为主从控制方式,主机依据2台电动机额定输出功率比调整输出转矩,从而使系统可以给定转速稳定运行。仿真结果表明,该系统实现了带式输送机双机转速、转矩的同步控制,且功率平衡,具有良好的动静态性能。     

架空线移动机器人行走越障特点

面向电力巡检及维护作业任务需求,以电力输电线路为对象,分析了架空线移动机器人运动环境的特点,对典型架空线移动机器人行走越障过程的特点以及质心调节的影响情况进行了分析,探讨了机器人质心调节方法.提出了一种新型双臂四轮机器人结构以及被动适应的手臂方案,并提出了一种主被动结合的运动协调控制方法.提出的方法在巡检机器人系统中得到了实际应用,实验室模拟线路及实际线路的运行情况表明了机器人系统设计的合理性以及所提出方法的有效性.     

管道机器人三轴差动式驱动单元的设计研究

设计了由三轴差速机构、管径适应机构组成的管道机器人三轴差动式驱动单元,对驱动单元在直管、弯管的差速特性与力学特性进行了理论分析．三轴差动式驱动单元在直管中运动时差速机构不起作用;在弯管运动时,根据管道拓扑环境实现自主差速,且行走轮运动状态为纯滚动,无寄生功率产生．所设计的管道机器人三轴差动式驱动单元为机械自适应型差动式管道机器人的理论研究奠定了基础．     

煤矿带式输送机轴承监测诊断系统及其应用

针对煤矿现有带式输送机轴承故障诊断存在的问题,提出了一种新型的煤矿带式输送机轴承监测诊断系统的设计方案。该系统以矿用本安型振动监测分析仪与矿用本安型振动加速度传感器为核心,结合数据库服务器与组态王上位机软件,实现了煤矿带式输送机轴承的振动、温度信号采集与处理、故障实时分析与智能诊断、趋势分析、报告生成等功能。实际应用表明,该系统可实时监测煤矿带式输送机轴承的运行状态并进行故障诊断,满足了煤矿带式输送机运行状态监测与在线诊断的实时性和准确性要求。     

矿用带式输送机扩音电话系统研制

针对现有矿用带式输送机监控系统的语音报警声音在胶带沿线不能扩音播放的问题,研制了一种矿用带式输送机扩音电话系统。该系统具有语音报警、半双工通话和打点联络功能,声音清晰度好且音量高达100dB,能够满足煤矿复杂环境的使用要求。     

带式输送机控制系统硬件在环仿真测试系统

带式输送机控制系统研发过程中需要模拟煤矿现场环境进行性能验证,而在实验室建设与煤矿现场环境完全一致的物理环境,投入巨大。针对该问题,设计了一种带式输送机控制系统硬件在环仿真测试系统。带式输送机控制系统通过采集硬件平台模拟的带式输送机运行状态、现场环境参数及运输工况,并结合输入的带式输送机驱动方式、驱动设备等配置参数执行相应的控制策略。带式输送机运动学模型根据带式输送机控制系统的控制输入进行带式输送机运行状态迭代,迭代结果通过硬件平台反馈至带式输送机控制系统,从而完成闭环反馈控制,实现对带式输送机控制系统性能的验证。仿真测试结果验证了该系统的有效性。     

一种移动机器人轮子打滑的实验校核方法

提出一种机器人不受磁场干扰情况下,利用编码器和电磁罗盘校核轮子打滑的方法．该方法定义机器人轮子打滑的模型,利用该模型能够判断轮子是否发生滑动．当机器人轮子打滑时,提出一种算法来判断哪个驱动轮打滑并校核轮对应的方向误差和位置误差．试验结果表明了本文算法的有效性．     

轨道式煤矿巡检机器人在察哈素煤矿的应用与研究

随着察哈素煤矿井下原煤开采工作进程的不断深入,当前察哈素煤矿的井下原煤运输皮带数量正不断增多,且由于复杂的井下环境,这些皮带的布局呈现出了数量多、倾角大、距离长等特点,导致传统的人工巡检面临着较大的安全事故隐患,并且在井下环境中巡检精度越发难以保障.因此,察哈素煤矿通过招标,引进了高度智能化的矿用轨道式巡检机器人系统,...     

基于特征深度融合的变电站巡检机器人障碍自动化检测算法

以全部目标跟踪为计算量，无法支撑变电站实时数据变化，巡检机器人障碍检测结果存在偏差，只能预估出障碍的大体位置。该文采用双目深度估计的基本思路，生成变电站巡检机器人检测策略，匹配变电站的实时运行数据；按照决策边界定义数据最大处理边缘，划分巡检机器人行进路线中障碍特征；基于特征深度融合技术构建检测模型，对变电站巡检机器人的障碍目标进行定位；通过卡尔曼滤波计算障碍目标中心，完成巡检机器人的障碍自动化检测。以变电站内较狭窄空间为测试环境，在巡检机器人行进路线中，连续设定8个障碍点，进行测试，结果显示，该方法可以检测出全部障碍点，且位置参数匹配成功，横轴与纵轴位置误差在1 mm左右，但两组传统算法会存在障碍点未被检测到的情况，且位置匹配误差超过10 mm。     

长距离带式输送机三点驱动控制系统研究

针对目前带式输送机驱动控制研究忽略了输送带的黏弹性对启动过程的影响、不能较好地模拟带式输送机启动过程的问题,分析了输送带的力学特性及黏弹性模型,并选用Voigt模型对输送带进行建模;利用Simulink与AMESim联合仿真平台,分别对带式输送机的机械部分和电动机控制部分进行建模。根据直接转矩控制原理和协同控制思想设计了长距离带式输送机三点驱动控制系统。该系统采用主从控制策略,以头部驱动电动机为主驱动,其余为从驱动,控制带式输送机头部、中部、尾部3个驱动的输出转速和转矩,使得带式输送机以预设速度曲线平稳启动并运行。仿真结果表明,由于输送带的黏弹性作用及带式输送机加速度不断变化,导致带式输送机的负载转矩不断变化,但带式输送机头部、中部、尾部3个驱动均能很好地跟踪预设的启动速度,说明三点驱动控制系统能够很好地控制带式输送机的启动和运行过程。     

矩形布置滑板输送机内饰线动力学仿真分析

针对滑板输送机容易出现主驱动摩擦轮打滑即驱动力不足的问题,采用脚本语言建模方法,自动完成滑板输送机内饰线动力学仿真模型的建立和分析条件的设定,并将输送线上的阻力条件转化为滚动摩擦摩阻力偶施加至仿真模型中,获得内饰线在连续输送条件下突然启动时所需最大摩擦驱动力和连续工作时所需稳定摩擦驱动力的大小.通过验证,摩擦轮弹簧压紧力满足设计要求.分析结果可为滑板输送机的整体设计和摩擦驱动轮的详细设计提供参考.     

多节链式移动机器人单元模块研究与设计

为满足多节链式输电线巡检机器人质量轻、驱动元件少的应用需求,利用柔索驱动质量轻的特点,提出一种新型单电机柔索驱动的单元模块,并给出其支撑端切换方法．然后,设计机器人单元模块具体结构及原理样机,并建立单元机构运动模型．通过单元俯仰运动实验及支撑端切换实验,得出单元俯仰角度与仿真结果一致,且支撑端切换过程平稳．实验结果表明单电机柔索驱动方案能减少驱动电机数量、实现支撑端切换、满足机器人的越障需求．     

四足机器人行走系统研究综述

<正>四足机器人及其衍生而来的四轮足机器人,凭借其卓越的非结构化地形适应性和机动性,在工业巡检等领域得到广泛应用。本文首先对国内外具有代表性的四足机器人行走系统进行结构和构型分析,对不同构型机器人的优缺点及其环境适应能力进行分类对比阐述。其次,针对四足机器人机动性不足的问题,进一步分析了衍生的四轮足机器人,并阐述了不同轮足配置方式对运动的优缺点。最后,介绍了目前四足机器人典型的控制方法,并指出了四足机器人行走系统未来的发展方向和面临的挑战。     

大柳塔煤矿智能化建设实践

针对智能矿山建设要求,详细介绍了大柳塔煤矿多年来智能化建设成果,主要包括：(1)基础条件建设。亿吨级煤矿生产指挥系统、海量数据综合管控平台、煤矿一体化矿图协同管理平台、煤矿安全监控系统数字化升级改造、信息基础与网络建设。(2)示范工程技术应用成果。中厚煤层智能综采工作面、厚煤层智能综采工作面、连续采远程控制技术、两臂组合式智能锚杆钻车、矿用智能巡检机器人、无人值守带式输送机、采掘工作面智能化远程控制技术、智能喷浆机器人。