煤矿救灾机器人研究现状及需要重点解决的技术问题

讨论了近年来我国煤矿生产中发生的安全事故和造成的人员伤亡情况,阐述了研发煤矿救灾机器人的重要性和紧迫性,综述了国内外矿井救灾机器人的研究现状,指出了煤矿救灾机器人的研究思路和需要解决的技术问题。     

煤矿救灾机器人发展历程分析及展望

通过对美国、新西兰、俄罗斯矿难救援中使用的煤矿救灾机器人案例进行调查和分析,并对中国矿业大学和中信重工开诚智能装备有限公司的机器人进行了简要介绍,对煤矿救灾机器人的整个发展过程中出现的问题进行了总结。通过实际案例结合市场需求、法规政策及标准化、技术提升3个维度的分析,分解问题并找出具体解决问题的办法,最后提出了煤矿救灾机器人未来的一些展望。     

矿井救灾机器人的导航定位研究

介绍了矿井救灾机器人定位导航的目的及意义,结合矿井救灾机器人特殊的工作环境,对当前国内国际可用的移动机器人的定位导航方法进行了研究,对其定位导航技术进行了归类总结,指出了目前矿井救灾机器人导航定位方法研究中的难点及存在的问题,提出了今后矿井救灾机器人导航定位的发展趋势。     

煤矿救灾机器人的惯性/视觉组合导航方法研究

针对机器人在煤矿灾后进行环境探测及救援中的应用,研究了切平面捷联惯导方案、视觉导航方案、惯性/视觉组合导航方案,使救灾机器人能够实现定位和导航功能,进而完成矿井信息的采集及遇险矿工的搜寻。并且,视觉/惯性组合导航系统还能使煤矿救灾机器人的导航精度有很大的提高。     

煤矿信息化自动化新技术与发展

介绍了矿井人员定位、矿用激光甲烷监测、矿用传感器与便携仪无线传输、矿用光纤分布测温、综采工作面远程监控、矿井供电系统防越级跳闸、WIFI、3G、4G矿井移动通信、多媒体矿井救灾通信等新技术。提出了智能采煤、智能运输、煤矿大数据、煤矿物联网、矿用机器视觉、5G矿井移动通信、矿井无线电安全、矿用机器人与救灾机器人自动导航、防煤炭盗采监测、矿用可见光通信、激光一氧化碳传感器、采空区火灾监测光纤敷设间隔等急需解决的关键科学技术问题。     

煤矿救灾机器人应用探讨

为了使机器人在煤矿救灾中更好地发挥作用,在阐述国内外煤矿救灾机器人研究进展的基础上,结合某矿瓦斯煤尘爆炸事故及救援情况,对煤矿救灾机器人的应用策略进行了探讨,并阐述了煤矿救灾对救灾机器人的要求。     

煤矿救灾机器人自动充电系统的设计

为实现矿井救灾机器人长时间可靠稳定的工作,需要解决移动机器人自动充电的技术问题,对矿井救灾机器人自动充电技术进行研究,介绍了机器人自动充电定位技术的相关进展。提出了一种简单、可行的基于定位矫正功能的自动充电系统的设计方案。结果表明该方案对于机器人自动充电技术的研究具有一定的实际意义。     

煤矿救灾机器人超声波和惯性导航技术

针对煤矿救灾机器人导航系统的导航精度低的问题,结合煤矿井下非结构化环境的特点,提出一种适于煤矿井下灾后环境的超声波导航和惯性传感器的导航方法,并利用粒子滤波技术进行算法设计。结果表明,基于超声波和惯性传感器融合的导航性能满足煤矿救灾机器人的导航需求,算法的收敛速度很快,提高了煤矿救灾机器人的导航性能和应急抢险能力。     

半自主式煤矿救灾机器人的设计

煤矿发生灾难时,为了获得矿井环境信息并搜寻幸存者,设计了一种半自主式煤矿救灾机器人。它以ATmega128单片机为控制核心,利用放置无线中继模块的方法增大通信距离,采用多传感器信息融合技术及人工势场法实现精确导航和避障功能。在模拟试验中,机器人能按预定路线运动并传回传感器数据。     

煤矿救灾机器人检测与控制系统设计

煤矿救灾机器人可以代替救灾人员进入较为危险的区域实施救援,对事故现场的信息进行传输。结合无线传感技术对煤矿救灾机器人检测与控制系统进行设计,使其进行有效的救援活动,为我国煤矿工业的发展提供一定的动力。     

煤矿救灾机器人隔爆壳体的设计与加工

用于煤矿井下灾后环境探测与救援工作的煤矿机器人必须进行防爆设计,在分析国内外煤矿机器人及其防爆设计现状的基础上,介绍了用于灾后煤矿井下环境探测的履带式煤矿救灾机器人的结构,重点探讨隔爆壳体的设计与加工,可为煤矿机器人的防爆设计提供参考。     

矿井救灾机器人运动学分析及避障策略研究

为了在发生矿难时准确地获取井下环境信息和搜救被困人员,建立了救灾机器人的运动学模型,并在此基础上对其运动姿态进行了分析;对救灾机器人的避障策略进行了研究,并提出了一种判断转弯方向和转弯角度的策略;通过实验验证了这种转向策略的可行性,这使得救灾机器人能够在井下实现智能自主的避障,从而完成救援任务。     

多真体系统理论及粒群优化算法在煤矿救灾机器人中的应用探讨

为了提高煤矿救灾机器人的工作效率,在分析了国内外煤矿救灾及其机器人的研究现状的基础上,结合多真体系统理论及粒群优化算法的相关概念,设计了一个基于多真体系统理论和粒群优化的煤矿救灾机器人工作的算法。     

煤矿提升水害应急救援能力的技术途径研究

针对茂华万通源煤业9101工作面水灾害特征,从水害后的应急紧急处理、现场作业人员的自救与互救、现场应急演练三方面提出了矿井水害应急救援方案.煤矿水害应急体系和水害应急救援方案的建设能有效提升煤矿水害应急救援能力.     

基于AHP法的煤矿救灾机器人综合性能评价体系研究

针对煤矿救灾机器人研究内容广泛,性能指标错综复杂的特点,通过对其综合性能的分析和研究,把评价体系归结为4个准则13个指标,基于层次分析法建立了煤矿救灾机器人的层次结构,构造出判断矩阵,并进行了一致性检验,确定了13个重要指标的权值,验证了层次分析法在煤矿救灾机器人综合性能评价中的可行性。     

基于GIS的煤矿灾害应急救援系统的应用

为了减少煤矿事故的发生和及时有效的展开应急救援,利用对煤矿开采情况的全面了解,通过对地理信息系统(GIS)和煤矿灾害应急救援技术的研究,以GIS与VB6.0为开发平台,采用管理信息系统原理和GIS软件建立了可视化的煤矿灾害应急救援系统.研究开发表明,该系统拥有内容丰富的数据库和技术库,能将煤矿井下的危险源、工作面、避灾路线、灾害影响区域、通讯与救灾设备分布等与矿井救灾密切相关的信息都在地图上动态显示,并能实现远程互动救援.实际应用表明,该系统能够为煤矿灾害的预防和处理提供强有力的技术支持,有利于提高煤矿企业的抗灾救灾能力和应急救援能力.     

煤矿救援机器人路径规划的蚁群优化算法

煤矿救援机器人执行救援任务时,需躲避水、火、障碍物等危险区域,提升了路径规划的难度,为此提出了煤矿救援机器人路径规划的蚁群优化算法。充分考虑煤矿救援机器人运行过程中的水、火、障碍物等分布,采用栅格法建立机器人路径规划的环境模型,确定栅格环境模型内机器人路径规划问题的目标函数,采用蚁群优化算法求解机器人路径规划问题的目标函数,通过改进信息素规则、限制信息素阈值以及改进转移概率3个方面优化蚁群算法,避免蚁群算法求解全局最优解时陷入局部最优。实例分析结果表明,该算法在满足收敛速度条件下有效规划煤矿救援机器人行驶路径,所规划路径的路径长度、转角数量以及危险度均为最优,为机器人安全作业提供理论依据。     

煤矿搜救蛇形机器人MK-01控制系统设计

为用于煤矿搜救的蛇形机器人MK-01设计了一个控制系统。该系统能够利用机器人自身携带的仪器设备采集煤矿巷道内部的状态信息,通过无线网络将信息传输给地面系统,为营救人员施救提供依据。该系统对提高煤矿搜救的智能化、自动化水平,降低搜救成本、提高搜救效率具有一定的意义。     

煤矿移动机器人双机合作运动测试和分析

针对煤矿井下的恶劣环境,自主研发了移动式煤矿移动机器人,机器人采用无线遥控和超声波自主避障相结合的控制模式,可以代替作业人员进入井下巷道执行任务、环境探测和灾后遇险人员的搜救。在已模块化机器人的基础上,对2个机器人进行球铰连接,通过软件调试,对机器人的跑偏进行修正,并通过实验完成了运动控制策略的优选。为多机器人合作的运动控制策略提供参考。     

煤矿水害应急救援预案探讨

煤矿水害应急救援预案的制订对有效遏制煤矿水害事故频发和减少水害事故造成的人员伤亡和财产损失具有极其重要的意义.“预防为主、防救结合”是我国煤矿水害应急救援预案制订的“八字”基本原则.煤矿水害应急救援预案应包括水害发生前的事故预防和水害发生后的事故抢险救援两大部分.事故预防主要包括在事故发生前的扎实的基础防治水工作和透（突）水危险预兆的有效辨识两部分;而事故抢险救援主要包括在事故发生后启用预定的紧急处置程序和现场开展的自救互救方法两部分.