• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

归纳煤矿掘进机器人5项关键技术

2020-06-04

  5月27日,国内外首套 “大断面矩形煤巷盾构式快速掘进机器人系统”下线,该系统是陕西煤业有限公司的重点研发项目“煤矿巷道快速掘进机器人系统研发与示范应用”的核心子项目,该装备主要应用于大型矿井长距离煤巷的智能化掘进。

  

  《煤矿机器人重点研发目录》中,规划了煤炭开采中掘进、采煤、运输、安控和救援5类、38种煤矿机器人,其中掘进类机器人有掘进工作面机器人群、掘进机器人、临时支护机器人和钻锚机器人等。

  

  因此,煤矿掘进机器人并不是单一的机器,而是一套机器群组,这套机器群组能够通过自动控制完成煤矿掘进任务。智能掘进机器人群组系统需要具备状态感知能力,并根据感知环节反馈回来的信息作出自主决策,之后,通过构建机器人化掘进群组位姿和运动关联模型精准执行动作。

  

  在最近首发于《煤炭学报》的《煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展》一文中,中国矿业大学(北京) 机器人化采矿装备研究所杨健健博士等详细分析了机器人化掘进群组的5项关键技术:

  

  (1)掘进机器人技术:包括掘进机的自主定位与自动驾驶技术、煤岩识别与自动截割技术、远程监控与故障诊断技术。

  

  (2)临时支护机器人技术:为了保证煤矿巷道的掘进安全,巷道的临时支护机器人必须具备可靠性高、自适应力强、临时支护机器人群组协同工作等特点。

  

  (3)钻锚机器人技术:目前的气压、液压钻锚技术已经趋于成熟,但是不能和掘进工作同时进行,自动化程度不高。钻锚机器人需实现钻孔、自动装载卸下锚杆、锚杆间距离定位、各单元协同工作互不干扰等功能,达到巷道快速掘进钻锚要求。

  

  (4)全断面掘进机器人技术:主要是开展全断面智能化掘进技术,主要研发集掘进、锚固、除尘、导向、排水、故障检测于一体的全断面掘进机器人。

  

  (5)辅助装载运输机器人技术:研发新型履带自驱动辅助运输车,智能化完成掘进巷道辅助运输任务。

  

  国内外较为先进的机器人化掘进装备与群组,主要包括山特维克MB670-1型掘锚机,适用于有色金属的连采。久益12CM30型掘锚机,采用集成锚固系统,可同时截割和锚固。“蛟龙号”全断面高效快速掘进机,可以实现全断面连续切割、远程控制、除尘等。中铁重工ZJM4200掘锚机,具备了掘进、防护、钻探、故障检测等功能。

  

掘进机器人装备


掘支锚联合机组虚拟样机


快速掘锚成套装备


  中国矿业大学(北京)研发的恶劣环境下无人采掘装备的截割-支护-运载集成系统,可以实现快速掘进、支护锚固。

  

  中煤科工太原研究院研发的的机器人化掘进群组协同系统将掘装功能与锚杆钻机有机结合,实现了截割、装运、锚杆支护三位一体。

  

  目前,我国正在积极开展智能化煤矿建设,研究人员总结了未来掘进机器人的研发方向:① 将可控冲击波技术应用下掘进作业中,可有效增加煤岩层的裂隙,提高掘进效率。② 研发高精度的导航系统,可以实现掘进机器人精准定位导航。③ 在掘进过程中,同步完成两帮和顶板的支护,并通过对支撑力的监测感知,自适应调节支护姿态。④ 研发钻锚一体-智能锚固新装备。


这项研究得到了国家自然科学基金及山西省科技重大专项的资金支持。


论文链接
  责任编辑:宫在芹
今日专家
亮点论文

  研究开发的激光面扫描分析技术可以在短时间内(2小时)分析 3mm×3mm区域。

今日企业

主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院出版传媒集团 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联