煤矿巷道冲尘机器人关键技术研究_中国煤炭行业知识服务平台

煤矿巷道冲尘机器人关键技术研究

作者

李世军任怀伟张德生马梓焱周杰赵叔吉杜明
单位

煤炭科学研究总院中煤科工开采研究院有限公司
摘要

巷道冲尘机器人可有效解决煤矿巷道积尘问题，但目前尚未有相对成熟的产品能够实现“积尘自动监测-自主/半自主移动-自适应冲尘作业”。分析了国内外研发的轮轨式巷道冲尘装置、防爆洒水车、整车底盘外加液压机械臂的隧道冲尘车3种冲尘装备的研究现状，指出轮轨式巷道冲尘装置不含动力系统，巷壁积尘的冲尘效果受到限制；防爆洒水车自带动力，能够实现无轨长巷道全断面粉尘降尘，但喷水面较广，无法处理巷壁及管线等局部积尘严重区域；隧道冲尘车可解决长距离隧道积尘问题，但仍需人工驾驶及操作，且无法实现隧道积尘监测及自适应冲尘。通过上述分析，指出巷道冲尘机器人为了实现“积尘自动监测-自主/半自主移动-自适应冲尘作业”，需要从积尘监测、冲尘装置结构设计与控制、冲尘模式优化策略等方面进行研究。并指出上述研究面临的主要技术难题不仅包括防爆安全设计、井下精确定位、长距离无线通信等煤矿机器人共性难题，还包含积尘监测、自适应冲尘、车臂协同作业等巷道冲尘机器人特性难题。针对巷道冲尘机器人特性难题，提出了相应的关键技术：(1)研发基于称重法、激光法、图像法相结合的多传感器融合的巷道积尘监测技术，实现煤矿巷道积尘长期监测及冲尘效果动态评估。(2)开发基于防爆机械臂和“风-水-刷”联动冲尘装置的冲尘结构，实现自适应冲尘。(3)建立车辆底盘和机械臂的统一工作空间，研发基于力矩控制的巷道冲尘机器人小偏差自动补偿和柔性避障技术，实现动态场景下的巷道冲尘机器人的车臂协同。
关键词

巷道冲尘机器人轮轨式巷道冲尘装置防爆洒水车巷道积尘监测自适应冲尘车臂协同作业
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目(2022YFB4703603)；山东省重点研发计划项目(2020CXGC011502)；天地科技开采设计事业部科技创新基金项目(KJ-2021-KCMS-04)；
文章目录

0 引言
1 巷道冲尘装备研究现状
2 巷道冲尘机器人技术难题
2.1 煤矿机器人共性难题
2.2 巷道冲尘机器人特性难题
3 巷道冲尘机器人架构
4 巷道冲尘机器人关键技术
4.1 基于多传感器融合的巷道积尘监测技术
4.2 自适应冲尘结构设计与冲尘优化策略
4.3 动态场景下的车臂协同技术
5 结论
引用格式

李世军,任怀伟,张德生,马梓焱,周杰,赵叔吉,杜明.煤矿巷道冲尘机器人关键技术研究[J].工矿自动化,2022,48(12):86-92.DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2022100076.