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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

研究阐述煤矿运输机器人未来发展5项核心功能

2020-06-09

  煤矿运输是煤炭开采的重要环节,可分为煤矿井下主运输与辅助运输、露天运输。其中辅助运输装备的机械化研究开始于20世纪70年代,经过多年发展,已经形成了轨道机车、钢丝绳牵引车、无轨胶轮车三大系列。

  

  与深井提升机、带式输送机、刮板输送机等煤矿主运输装备已达到智能化水平相比,煤矿的辅助运输发展较为缓慢。因此天地(常州)自动化股份有限公司霍振龙团队认为煤矿运输机器人的发展将以辅助运输机器人及相关领域为重点,主运输装备智能化进一步提升并趋于稳定,最终形成煤矿运输装备整体协同作业的局面。

  

  研究认为煤矿机器人属于特种机器人,其发展仍遵从机器人技术体系,现有机器人的理论和技术研究会深刻影响煤矿机器人的发展。煤炭从煤壁剥离后便进入一系列的运输流程,此流程中涉及到的机器人化设备均归为运输类机器人,主要包括搬运机器人、破碎机器人、车场推车机器人、巷道清理机器人、选矸机器人、无人运输车等。

  

  为了清晰的研究煤矿运输机器人的发展方向,天地(常州)自动化股份有限公司霍振龙团队从机器人学角度对运输类11种机器人作了分类,并初步判断机械臂、清扫机器人、自动驾驶三个方向将成为煤矿运输机器人的重点。

  

  煤矿运输机器人分类

  

  研究重点从纯粹机器人技术角度对煤矿运输机器人涉及的关键技术进行了归纳总结,主要包括4类:

  

  (1)实时目标检测。目标检测是计算机视觉和图像处理的重要分支,用于识别图像中目标的位置和确定目标分类,而实时目标检测必须能感知环境、解析场景,之后作出快速反应。

  

  (2)煤矿环境导航定位与避障。机器人通过传感器主动或者被动的确定自己在环境中各时刻的相对位置和姿态,通常采用组合定位实现。精确导航以定位为基础,规划出起始点和目标点之间不会发生碰撞的路线,导航过程中,需要时刻感知和躲避机器人周围的动态和静态障碍物。

  

  (3)路径规划与轨迹跟踪控制。路径规划是寻找从起始点到目标点的安全路径的策略,全局路径规划利用先验信息确定最优路径,局部路径规划根据传感器感知当前环境并规划出无碰撞路径,规划好的路径是一系列包含空间位置、速度、角度等信息的点,路径点与时间相关即成为轨迹。

  

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  (4)汽车线控驱动系统。线控技术使用了电子装置代替传统的机械油门、液压制动和转向系统,降低活动零部件的复杂度、减轻了整车重量、降低车辆自身能源消耗,提高井下运输车辆和露天矿卡车稳定性与安全性。

  

  (5)有人/无人系统自主协同。煤矿智能运输的最高阶段是实现“采矿智能运输系统有人,运输机器人平台无人”的目标。有人/无人系统协同有3个阶段:有人/无人遥控、有人/无人半自主协同、有人/无人自主协同。煤矿运输机器人协同的重点在于集群与编队。

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  责任编辑:宫在芹
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男,1960年生,河北定州人,博士,研究员,博士生导师,中煤科工集团首席科学...

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