煤机装备智能制造及机器人技术专题

来源:《煤炭科学技术》2017年第5期

为贯彻落实《智能制造发展规划(2016—2020年)》和《煤炭工业“十三五”装备制造发展的指导意见》,提升我国煤机装备智能化水平,推动我国煤机装备的关键核心技术攻关,加速先进科技成果产业化,我刊于2017年第5期策划了“煤机装备智能制造及机器人技术”专题,邀请行业知名专家、高级技术人才撰稿,跟踪报道国家“863计划”项目“面向煤矿灾害救援机器人研究开发与应用”,国家自然科学基金项目“基于救生舱的监测机器人数据传输与控制理论研究”以及“国家智能制造装备发展专项”等科技成果,报道了国内外危险环境下救援机器人技术、综采机器人一体化智能控制平台、液压支架机器人智能焊接生产线、采煤机煤岩界面识别技术、刮板输送机和带式输送机智能化技术、矿井数字化钻进新技术等研究成果与发展趋势。此次专题得到了行业专家学者的积极响应及大力支持,在此深表感谢!

行业视野

机电

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  • 作者(Author): 黄曾华, 南柄飞, 张科学, 冯银辉

    摘要:为提供煤矿综采装备成套解决方案,联合相关采、支、运等制造及控制厂家,集成综采工作面成套装备、技术和Ethernet/IP通信协议,设计了综采机器人一体化智能控制平台系统;研究了综采机器人控制技术,建立了三维环境复杂约束条件下的综采工作面控制模型,提出了综采工作面内"1人巡视、无人操作"的采煤模式;建立了综采一体化控制中心,设计了综采设备通信接口和协议标准方案,实现了综采机器人控制设备安全生产。最后,通过在煤矿综采过程中运行该系统平台,使基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台较好地实现了安全、高效生产。
  • 作者(Author): 葛世荣, 朱华

    摘要:阐述了当前国内外在危险灾变环境下的救援机器人发展现状,总结了救援机器人的关键技术问题,分别对消防救援机器人、地震救援机器人、矿山救援机器人、核事故救援机器人和水下救援机器人的研究现状和应用情况进行了分析,并对每种机器人技术进行了总结,归纳得出:危险环境下救援机器人的共性关键技术包括4种能力,即良好的移动性能、感知能力、通信能力与续航能力。同时,针对不同救援机器人的应用环境,指明了各自所面临的核心问题,并指出随着技术的发展,不论是哪种机器人,救援功能的集成化、救援行为的自主化、救援任务的协同化与救援装备的轻量化都将是其发展方向。
  • 作者(Author): 张建明, 曹明, 陈晓明

    摘要:在分析现有煤矿井下钻进工艺装备的基础上,从随钻测量、状态监测和钻机控制3个方面综述了井下数字化钻进关键技术的国内研究现状。探讨了煤矿井下数字化钻进技术的发展方向,提出了精确导向钻进、钻机自动控制、远程故障诊断、钻场智能管理等未来研究的重点,以及相应的实现方法与关键技术。最后指出,我国煤矿井下钻进技术与装备发展方向。
  • 作者(Author): 董刚, 马宏伟, 南源桐, 马琨

    摘要:针对刮板输送机在其弯曲区段容易发生的飘链问题,提出了一种基于卷积神经网络和支持向量机的声音信号识别模型,该模型以经过PCA白化处理的综采工作面设备声音运行声音的声谱图为输入,由深度CNN网络提取声音信号的特征,并以SVM分类器实现对声音信号的识别,最终实现对刮板输送机飘链故障的诊断。同时推导了以SVM为输出层的深度CNN网络模型在训练时误差反向传播时输出层对全连接层的敏感度函数,并通过试验发现了对输入的声音信号进行不同时长的切分作为模型输入时,对CNN-SVM模型识别率产生影响的规律,最后通过对比试验验证了此模型确实比传统的GMM-HMM模型具有更高的识别准确率。
  • 作者(Author): 曾庆良, 王刚, 江守波

    摘要:为解决刮板输送机链传动系统动力学分析中建模困难、耗时费力的问题,在ANSYS/LS-DYNA软件中,利用APDL语言建立了刮板输送机链传动系统的参数化有限元模型,并实现了参数化动力学分析,可研究各种型号的刮板输送机在不同工况下的运行情况。以某刮板输送机为例,分析了不同转速下链轮和链条的动力学响应:链窝底部存在较大的接触力,以提供链环转矩;链轮转速越大,链条振动加剧,频率增大,振幅增加,对链轮产生更大的冲击;链环与链轮啮合过程中存在接触滑移。最后根据仿真结果提出了优化改进建议。
  • 作者(Author): 陶伟忠

    摘要:为满足变频带式输送机载煤量自动匹配调速控制的要求,实现节能降耗,研发了一种基于视频的矿井带式输送机自动调速控制。该系统使用数字摄像仪,利用视频图像处理技术动态获取带式输送机上的瞬时煤量;结合矿井运输系统的拓扑结构,自动计算物料(煤)的运输长度,建立运输系统模型,获取煤流动态分布情况;在此基础上,自动调整变频器的转速,实现带式输送机速度与运输煤量匹配。在中国神华神东公司哈拉沟煤矿运行结果表明:该系统运行稳定,在满足实际生产的条件下,有效地将变频带式输送机的平均转速降至86%,达到了节能降耗、延长输送带寿命、提高经济效益的目的。
  • 作者(Author): 张强, 王海舰, 郭桐, 刘永凤

    摘要:为实现采煤机截割过程中煤岩界面的有效动态识别,测试和提取不同煤岩比例条件下截齿截割的红外热图像,分析截齿表面温度场分布规律与截割闪温特征,得到不同煤岩比例条件下截齿截割温度特征数据库,建立基于最小模糊度优化的采煤机煤岩界面动态识别模型。试验结果表明:截齿在截割不同比例煤岩试件时,齿尖均产生突兀的瞬时闪温区,岩石比例越大,其闪温值越高。该系统可实现煤岩界面的在线、精确动态识别,可为提高采煤机的截割效率和实现滚筒智能调高控制提供重要的技术手段和理论依据。
  • 作者(Author): 任怀伟

    摘要:为提升液压支架焊接加工质量和生产效率,改善工人劳动环境,研发了液压支架焊接机器人智能焊接加工生产线。攻克了分层多道焊接、激光传感、格子间变形适应等关键技术,有效改进了机器人与液压支架焊接的适应性;研制了焊接机器人外部轴、工件夹具、生产线控制、智能物流等系统及装置,实现了工件自动上下料、型号自动识别、结构件全方位焊接等功能;基于MES制造执行系统建立了车间级的智能化生产管理系统,实现了整个车间的统一管理和数字化生产。车间级的智能化生产管理系统在山能重装塔高公司工业性试验6个月,应用结果表明:焊接效率提高100%,人员减少70%,自动焊接产品质量稳定一致,满足生产智能化、流程自动化、管理信息化的发展要求。

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