煤矿带式输送机巡检机器人关键技术研究

针对带式输送机巡检机器人在煤矿井下的环境适应性、自主快速安全充电、基于音视频分析的带式输送机异常工况智能识别等关键技术问题,阐述了煤矿带式输送机巡检机器人系统总体设计;设计了一种模块化、两节车厢挂载式巡检机器人本体及吊挂单轨式、滚轮与链轮链条混合驱动的巡检机器人行走机构,可适应煤矿井下输送带运输复杂环境;提出了煤矿井下电—机—电能量转换充电方法,设计了基于鼓形齿的充电自动对接机构,可实现巡检机器人在煤矿井下自主快速安全充电,满足井下远距离巡检需求;提出了基于托辊运转的声压1/3倍频程谱及声品质尖锐度特征指标的托辊故障识别方法,针对井下多粉尘、浓雾气、低照度场景下视频质量差导致视频识别难的问题,提出了自适应图像增强算法框架,增强图像质量,在此基础上,基于目标轮廓先验知识,构建深度神经网络模型,实现煤矿井下人员、煤流、带面异物、带面损伤等特征不显著目标的视频智能识别,提高带式输送机巡检机器人智能化水平。对带式输送机巡检机器人样机及带式输送机异常工况音视频样本进行了验证测试,结果表明：巡检机器人最小转弯半径1 m,在负重220 kg、巡检速度0.4 m/s的情况下,可在角度为20°的坡道上平...     

煤矿机器人智能安全充电系统设计

煤矿机器人工作在井下危险气体环境下,特别是对于井下移动式巡检机器人,其动力系统的能源供给方式主要以锂电池供电为主,目前《煤矿安全规程》对锂电池的井下使用有着严格的限制条件,其充电必须要求在专用的充电硐室中进行。为提高煤矿机器人的续航能力和实用性,研究一种煤矿机器人智能安全充电系统,提出煤矿机器人专用充电硐室构想,设计煤矿机器人井下智能岔轨及硐室内充电技术,系统由煤矿机器人、煤矿机器人移动轨道、煤矿机器人转向用智能岔轨以及硐室内充电桩组成,通过井下巡检机器人专用充电硐室和智能岔轨技术的设计,可实现巡检类机器人井下在轨充电,有利于煤矿机器人井下不间断智能巡检作业。     

钢丝绳牵引式巡检机器人研究与应用

为了解决煤矿井下巡检机器人电池充电的问题,设计研发了一种钢丝绳牵引式巡检机器人,详细论述了该机器人系统的组成及实现方法,介绍了机器人本体自发电装置的组成和工作原理。应用结果表明,该巡检机器人系统可以实现对煤矿井下带式输送机巷道的自动巡检,实现无人值守的目标。     

煤矿巡检机器人系统设计

针对煤矿带式输送机人工巡检效率低、质量差、劳动强度大等问题，设计了一套挂轨式巡检机器人系统，系统由巡检机器人、充电站、巡检轨道、通信网络和远程管控平台组成。分别介绍了各组成部分的原理、结构和功能，重点描述了巡检机器人的巡检逻辑和充电过程。现场应用表明，该系统实现了带式输送机的无人智能化巡检，提高了巡检效率和质量，减少了煤矿井下作业人数，降低了矿井安全风险，提升了煤矿企业安全管理水平，推动了煤矿智能化技术发展。     

矿井智能巡检机器人系统模型构建

煤矿井下工作环境复杂多变,基于巡检过程数据信息、生产状态信息的整合,智能巡检机器人系统是实现设备信息化、智能化的第1步。采用集机器人本体、各种防爆模块、无线基站、充电装置于一体的机械硬件设备和远程控制平台聚合方法,以实现变电所巡检过程中信息的高效、准确。然后根据任务信号,在远程控制服务器上解析信息块,在此基础上,建立井下智能巡检机器人模型。将该系统模型应用到煤矿井下变电所的实际电气设备巡检排查中,通过对各种防爆模块控制参数信息的分析,实现对现有工作环境适应性的判断和实际使用过程情况的统计。     

煤矿巡检机器人自主导航轨迹纠偏控制研究

针对煤矿巡检机器人在井下运行中位置不准、导航轨迹偏差大和易受外部干扰等问题,通过分析煤矿巡检机器人的运动情况,结合巡检机器人的运动学和动力学模型,提出一种基于RBF神经网络的煤矿巡检机器人自主导航轨迹纠偏控制器,提高煤矿巡检机器人轨迹纠偏精度和自调节能力,提升自主导航运行控制的实时快速响应性。实验仿真表明,与传统PID控制器进行对比,所提出的控制系统具有实时性和有效性,有益于提高煤矿井下巡检机器人的工作效率,提升智能化程度。     

煤矿井下瓦斯智能巡检机器人系统的研究与设计

针对当前煤矿井下瓦斯巡检作业依赖人员操作和固定探头感知存在的自动化程度低和灵活机动性差等问题,设计了一种煤矿井下瓦斯智能巡检机器人系统(以下简称机器人系统),介绍了机器人系统的总体设计,并对机器人系统的本体机构设计、控制系统设计以及信息与通信系统设计进行了详细的介绍。测试结果表明,该机器人系统能够满足复杂巡检工况地形的越障要求,能够完成煤矿井下环境中瓦斯的实时精准监测。     

煤矿机器人井下自主快速安全充电方法研究

针对采用蓄电池供电的煤矿机器人在井下自主快速安全充电的需求,提出了煤矿井下电能与机械能相互转换的充电方法。设计了一种煤矿机器人井下自主快速安全充电系统,系统由机器人、行走轨道及导向机构、充电站组成。机器人沿行走轨道在导向机构的引导下自主驶向充电站,通过旋转编码器及激光测距仪保证机器人与充电站的精准可靠对接,通过阻燃抗静电的改性尼龙对接公头和母座保证充电对接安全;对接成功后,充电站的电动机带动机器人的发电机为机器人的蓄电池进行大功率快速充电。试验表明在电动机额定功率2.2 kW情况下,发电机稳定输出功率大于800 W,为煤矿机器人井下自主快速安全充电提供了一种新的方法。     

煤矿井下泵房智能巡检机器人的研究

针对煤矿井下泵房人工巡检存在的问题,研究一种井下泵房巡检机器人系统,重点介绍了巡检机器人系统的原理、组成和实现功能,论述了巡检机器人装置的硬件设计、数据采集和软件实现方法,该系统可代替人工巡检,及时发现问题,为井下泵房安全运行提供可靠保障。     

煤矿水泵房巡检机器人开发与试验研究

煤矿水泵房作为保障井下安全生产的重要组成,其巡检效率和效果直接决定着煤矿开采活动能否安全、有序推进。为此,基于栅格建图方法,结合传感器预处理数据,介绍粒子滤波器全局定位算法和覆盖栅格建图算法,并根据已确定煤矿水泵房巡检机器人巡检点位置和机器人位姿,通过巡检路径算法和巡检路径及障碍规避算法,规划水泵房巡检机器人全局路径,控制机器人实施路径跟踪及障碍规避。为检验相关算法可行性,构建煤矿水泵房巡检机器人样机硬件平台与监控软件,从基本功能测试、巡检误差分析等角度实施煤矿水泵房巡检机器人测试,进而确认煤矿水泵房巡检机器人运行轨迹与规划路径基本一致,实际位置误差和姿态误差分别控制在10 cm和0.1 rad以内,可满足设计预期。     

矿井复杂危险环境侦测机器人研究应用

针对煤矿井下信息采集手段有限,风声事故后给救援工作带来困难的问题,结合防爆技术和机器人技术,研究设计了一款煤矿巡检侦察机器人,详细论述了煤矿巡检侦察机器人系统组成和工作原理,介绍了机器人软件系统设计方法,并在煤矿井下进行了相关试验。实际应用表明,该机器人负载能力大,越障能力强,适应复杂环境和地形,可代替人工进行煤矿探查,作业效率高。     

无人开采工作面巡检机器人机械臂优化设计

基于大同煤矿集团无人开采工作面的背景,为了使煤矿井下工作面彻底达到"无人化",设计了一款巡检机器人检修臂。在井下装备出现故障的时候,能够稳定、快速地解决故障,对检修臂进行了驱动系统设计优化,并运用系统分析和仿真的方法。使电机尺寸进一步减小,驱动系统性能指标得到优化,检修机器人的性能进一步得到提升,工作面的"无人化"越来越完善。机器人机械臂优化结果对大同煤矿(集团)煤矿井下无人开采工作面巡检新工作具有指导意义,可为同类煤矿井下类似工作提供借鉴。     

矿用巡检机器人及其控制管理系统的设计研究

针对煤矿开采井下设备运行状态和环境各参数的监测问题,设计了一套用于煤矿井下工作过程的巡检机器人及其控制管理系统。给出了巡检机器人的整体设计方案和配套的控制管理系统的设计。利用该巡检机器人搭载的矿井环境检测传感器和视频相机可以定时定点进行矿井环境监测,有效提高了煤矿井下工作过程的安全度。     

矿用巡检机器人系统设计与研究

针对现有煤矿井下轨道式带式输送机巡检机器人续航里程短、爬坡困难等问题,设计了一种轨道和钢丝绳牵引结合的行走机构。首先根据巡检机器人技术要求,对巡检机器人进行了总体方案研究,然后设计了巡检机器人结构、行走机构、轨道安装和数据采集模块。在ADAMS软件中建立了巡检机器人虚拟样机模型,并对其在水平和倾斜两种运动状态的位移变化进行了仿真。该机器人在水平沿轨道方向能够稳定运行|在竖直方向和水平侧摆方向有轻微的波动,但均满足要求|最后搭建了数据采集与传输模块,并对室内环境信息采集测试。结果表明：数据采集与传输模块能够稳定正常工作。因此,该机器人能够为煤矿井下设备运行状态监测提供参考。     

基于MPC的煤矿巡检机器人轨迹跟踪技术研究

针对履带式煤矿巡检机器人在井下自动行走过程中与实际轨迹偏差大且易受外部环境干扰等问题,通过分析履带式煤矿巡检机器人的运动学和误差模型,设计了基于模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪控制器。仿真结果表明,与传统PID控制器相比,所提出的控制系统具有更好的实时性和有效性,提高了轨迹跟踪精度和纠偏调节能力,保证了机器人能够准确快速地到达预定位置。从而有利于提升煤矿巡检机器人的工作效率,推进煤矿智能开采水平。     

轨道式巡检机器人系统设计与应用

详细介绍了轨道式巡检机器人系统的硬件组成,讨论了巡检机器人数据采集系统的功能与结构,介绍了控制系统的软件设计方法。叙述了一种巡检机器人用充电器闭锁装置,它可以对井下机器人进行充电,延长工作时间。该机器人系统可以取代人工检测、能及时发现故障,为带式输送机和其他设备的安全运行提供了可靠的保障。     

煤矿5G智能化应用实践关键技术研究

基于山西新元煤矿5G技术智能化应用背景，通过剖析当前煤矿智能化对于4G与WiFi通信技术各项性能的发展需求，提出了煤矿5G智能化应用场景及设计内容；从智能化建设顶层设计体系出发，搭建矿用5G网络、部署组织架构，研究提出适用于井下精准协调控制、综采工作面设备智能监测与集中控制、系统运行状态回传和井下透明可视化巡检的技术方案，以实现井上井下协同作业、综采工作面智能化和机器人智能巡检。研究成果在新元煤矿31004和3411工作面进行应用，应用结果表明，技术方案的实施显著提高了煤矿经济效益，有助于推动实现煤矿井下少(无)人化作业。     

机器人技术在煤矿自动化中的应用

介绍机器人与煤矿自动化的关系,以及特殊煤层采掘机器人、凿岩机器人、井下喷浆机器人、巡检机器人和抢险救灾机器人等在煤矿自动化中的应用。     

矿用巡检机器人关键技术分析

依据井下的特殊环境和巡检机器人的研究及应用现状,探讨了矿用巡检机器人移动平台、自主导航与定位、智能控制、自主充电、后台管理及在线故障诊断等关键技术,讨论了矿用巡检机器人未来的发展趋势,指明智能化、小型化及模块化的发展方向,为矿用巡检机器人的进一步发展提供有力参考依据。     

矿用悬线式巡检机器人的设计及动力学分析

针对煤矿井下巷道地面环境的复杂性和空间的狭小性等问题,设计了一款不受巷道地面因素和空间布局影响的矿用悬线式巡检机器人。基于设计的机器人驱动机构及工作特性,推导出巡检机器人在不同工况下驱动扭矩的动力学模型,利用ADAMS软件建立巡检机器人虚拟样机,仿真分析巡检机器人在水平行走、上坡、下坡及越障时电机的驱动扭矩,为矿用悬线式巡检机器人的驱动扭矩优化输出及行走轮与钢丝绳摩擦力合理设置提供理论依据。