矿山智能巡检机器人的关键技术

矿区视频监控系统是矿山的一个重要系统，传统的视频监控系统中摄像机均采用固定安装方式，很难实现对矿山的全方位监控。为此提出了利用机器人技术、无线通信技术、视频压缩与传输技术、视觉技术实现矿山智能巡检机器人，利用该智能巡检机器人可实现对矿山的全面监控。     

煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析

当前煤矿安全生产正面临着重大技术挑战,井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫,机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发,综述了目前掘进、采煤、运输、安控、救援五大类煤矿机器人国内外的应用现状。在此基础上,就国内外仿生机器人技术在煤矿作业中的应用现状做了概述,指出了煤矿仿生机器人技术与装备发展思路和研究方向。综述了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究现状,并阐述了仿生技术较现有设备的优势及可应用场景。结合目前仿生技术与人工智能技术的发展水平,科学分析了仿生机器人的发展趋势,包括:从传统驱动器向生物肌肉驱动器的发展,从刚性结构向软体和刚柔混合结构发展,由传统材料到新型生物材料发展,从单一运动模式向高机动多栖机器人发展,从传统控制方法向生物智能控制发展,从机电系统机器人向生物系统机器人发展,从单一机器人向集群机器人发展。结合仿生机器人技术的发展趋势,展望了仿生机器人技术在煤矿无人化作业中的应用前景:新型功能材料的应用,高效行走方式的应用,智能环境感知的应用,智能化自主作业的应用,为煤矿仿生机器人的开发利用提供参考。     

基于大数据与AI驱动的智能煤矿目标位置服务技术

在大数据和人工智能驱动下,矿山目标与事件源位置可以提供丰富的位置服务,这些服务远超出了人员定位、装备定姿、机器人导航、无人驾驶等单个系统的范畴,宜从系统观点和全局角度进行统一设计。给出了矿山目标位置服务的框架结构,研究了其位置对象层、位置获取层、位置传输层、位置挖掘与服务层的主要构成和功能;探讨了矿山目标位置服务的3大关键技术,其中:①矿井动目标精确定位技术重点研究距离测量、距离测量优化、目标节点位置解算和定位系统研发;②矿山位置大数据技术研究大数据的获取、存储和分析策略;③矿山目标位置服务人工智能算法则主要研究感知智能、生产智能和决策智能。总结了矿山目标位置服务在应急撤离与应急救援、遥控采煤与无人采煤、矿井位置大数据应用等3大领域的研究热点,主要包括规划最佳逃生路径,确定被困人员位置与救援,事故原因分析与追责,采掘装备定位定姿与导航,多机器人协同定位与导航,矿井无人驾驶技术与装备,事件时空演化规律分析,基于轨迹的调度决策,煤矿生产过程一张图等。指出矿山目标位置服务正成为煤矿的基础设施,其发展趋势是构建融合时空属性的泛在一张网,融合位置推理的决策模型库和融合位置服务的智能矿山平台。     

矿用智能轮式巡检机器人路径跟踪及运动分析

针对煤矿安全事故频发、巡检次数多且劳动强度大等问题,以某型矿用智能轮式巡检机器人为研究对象,建立矿用智能轮式巡检机器人路径跟踪模型,运用数值计算软件MATLAB对矿用智能轮式巡检机器人路径跟踪及运动进行仿真分析。仿真结果表明:不同仿真时间下,矿用智能轮式巡检机器人路径跟踪误差不同,但跟踪路径曲线与设定路径曲线形状和变化趋势基本一致;车轮运动轨迹与设定和跟踪路径曲线变化趋势基本一致;不同仿真时间下,车轮速度不同。该研究可为矿用智能轮式巡检机器人向高精度、智能化、运动可靠等方面发展提供理论依据。     

矿井综采面无线物联网喷雾降尘系统设计

针对煤矿井下自动化降尘系统通过光缆或者信号电缆传输信号,布线和安装复杂,受井下复杂环境影响较大,无法长期使用的问题。在现有矿用无线智能技术较为成熟的基础上,设计一套矿井综采面无线物联网喷雾降尘系统。该系统全部采用无线遥控技术,实现设备间无线连接、无线通讯、智能控制的自动化喷雾系统。     

矿用智能巡检机器人设计

为保证生产顺利进行和保障工作人员的安全,需对矿井设备以及矿井的工作环境进行实时巡检。而传统的人工巡检劳动强度大、危险系数较高、巡检过程困难、不适用于现在煤矿的巡检要求,因此研发了一种矿用智能巡检机器人。针对矿井特殊的工作环境,从机器人的移动性能、视觉定位与导航技术、图像识别技术、井下通信等方面详细地阐述了矿用智能巡检机器人所要解决的关键技术,为机器人的研发提供参考。     

西湾露天煤矿110t大型矿山卡车无人驾驶系统关键技术

为了实现露天煤矿大型矿用卡车无人驾驶的目标,神华西湾露天煤矿设计一套集云、管、端的智能化矿山卡车无人驾驶系统,包含智能感知、智能避障、机器人驾驶系统、通讯网络平台与集群卡车调度5大关键技术,基于多系统异构数据的融合,初步实现了矿山卡车自主装卸,自主寻迹驾驶,智能避障等,实现地面调度指挥中心远程控制露天煤矿作业区车队"无人化"开采,树立了我国煤矿行业无人驾驶的新标杆。     

加拿大矿山自动化的进展:数字化矿山迈向全矿自动化(一)

本文回顾了加拿大露天和地下矿山的自动化，主要涉及：通信方面的进展、视线内遥控的机器远距离操作的初始开发以及自动化领域。遥控机器人和全矿机器人采矿的最终任务尚未解决。矿山各部分取得的进步和采用的手段不同。信息技术的最新进展使数字化矿山成为可能；和全部开采过程相关联的倍息尽管分散，由于采用新通信技术支持系统，使这些信息集成在一起。数字化矿山将提供信息的基础框架，作为全矿自动化的基础。本文在结束时评述了将决定实施能否成功的一些课题，这些课题从属于开采过程设计、机器设计、机器智能和矿山计划及控制。     

3-RRRT搬运机器人位置正解研究

目前国外机器人技术在矿山机械设备研制领域的应用已逐步深入，如在恶劣、有毒等环境下的应用，以及矿山机械设备的机器人化改造等等，而且已经创造了良好的市场和经济效益。国内在这一领域才刚刚起步，因此研发适用于数十亿吨矿岩开采、加工和运输任务的机器人是具有长远和现实意义的。本文所研究的是适用于矿山开采、机械加工、装配等高速搬运场合的一种3-RRRT型并联机器人，如图1所示。     

我国露天煤矿无人驾驶及新能源卡车发展现状与关键技术

针对我国露天煤矿受外包运营模式影响而存在的由半连续、连续工艺向间断工艺倒退、由大型化设备向小型化设备倒退的趋势,提出采用无人驾驶矿用卡车、新能源卡车可以实现露天煤矿安全高效、节能环保运输。鉴于我国无人驾驶矿用卡车正处于试验测试阶段,适应恶劣天气及矿山恶劣环境能力差,以及我国新能源矿用卡车研发处在产业化前期,受电池重量、循环寿命、充电速度及电池性能等因素制约的现状,认为,无人驾驶矿用卡车应注重研发非结构化道路无人驾驶感知融合技术、规模化运营智能调度技术及智能协同控制技术、露天矿山时变场景匹配关键技术、高可靠性、高算力无人驾驶计算平台、大型矿用卡车关键部件、基于数字孪生的设备健康管理技术等;大型矿用新能源卡车应致力于高电量、大功率、长寿命动力电池研发关键技术、极端天气下纯电动矿用卡车研发及应用关键技术、载重100 t以上纯电动矿用卡车研发关键技术等。     

智能机器人技术在燃煤智慧电厂的功能设计与应用

针对燃煤火力发电站,分析智能机器人技术在升压站、锅炉、汽轮房、输煤廊道和热网管道巡检,采样和存储样、无人化验和无人盘煤等应用场景下的功能需求、硬件和软件平台、工作原理和效益,揭示了智能机器人在燃煤火力发电生产现场应用有助于实现"无人运行,少人管理"的智慧电厂建设目标。结果表明,推荐在燃煤电厂生产现场部署13款智能机器人,可搭载的传感器23种,至少具有15种支撑性基础性能,实现26种功能。智能巡检和测量机器人具有工作标准化、全天候、全方位、全自主的智能安全监控与预警的特点,每年可发现各种故障百余次,减少损失100万元以上。     

基于Internet机器人遥操作系统的实现

借助于Internet资源的诸多便利条件，为建立基于Internet的机器人遥操作系统实验平台，构建了双向力反馈遥操作机器人系统的框架结构，系统设计着重考虑了客户端、WEB服务器、机器人服务器等之间的接口和实现方法，给出了各个模块的具体实现方法，实现了系统的遥操作．对所设计的系统进行了多项测试，测试结果表明系统达到了设计的要求．图3，参8．     

一种喷浆机器人的设计与实现

阐述了一种喷浆机器人的整体结构、动作原理 ,并介绍了机器人液压系统的设计、电控系统的总体设计。实践证明 ,该喷浆机器人具有很高的可靠性和稳定性 ,实用性强 ,完全能够满足实际工程应用的需要。     

煤矿救援机器人运动控制的研究

在分析一种腿轮式煤矿救援机器人运动原理的基础上,建立了机器人的动力学模型并讨论了目标跟踪控制问题。提出采用线性反馈控制率来进行目标跟踪控制,并证明其指数渐进稳定性,实验结果证明所提出控制方法的有效性。     

煤矿水仓清理机器人研究与设计

根据煤矿水仓工况提出一种可自由规划行走路线的清理机器人,并对其结构及液压系统进行设计。机器人及其配套系统可完成水仓清理、筛分、脱水、运输等配套工作,具有一定的实用价值。     

选矿摇床智能巡检机器人开发与应用

摇床受处理量、给矿浓细度等条件变化影响,床面各条矿带的颜色、位置、宽度时常改变,需要人工及时调整接矿板的位置以达到合格的精矿品位,工人劳动强度大。为了实现摇床作业的自动巡检和操作,通过计算机视觉技术采集摇床矿带照片,研究了矿带图像识别算法,并在此基础上开发了摇床智能巡检机器人。工业试验表明,摇床智能巡检机器人实现了对一组多张摇床矿带的自动采图,图像识别算法实现了对矿带宽度、边界和颜色特征的数字化识别解析,实现了自动调节接矿板至目标位置,达到了替代人工、提升选矿指标的目的。     

变电站智能巡检机器人的拓展应用研究

如今的智能巡检机器人基本上以双视手段完成巡检为主,巡检方式较为单一。基于此,在智能巡检机器人中添加了组式系统,使其能够具备感应危险区域及测量变电站各设备电场强度的功能,赋予了智能巡检机器人多样化的特点。通过实验方式对组式系统的测量性能、报警性能、通信性能进行了检验。其中,在对组式系统进行测量实验时,对测量区域的温度、气温等环境条件进行了测定,为测量实验的开展做足了准备。而后以变电站智能巡检机器人为载体,进行了实地测量研究,通过与常规测量仪器的比较,发现组式系统量仪器测量结果与之接近,误差值<10%,肯定了组式系统测量仪器的测量性能。而在报警性能与通信性能的实验中,为降低实验的难度,设定了比仿真值小的报警电场值,即4.6 kV/m,而后进行了实验,准确识别3号、6号、8号测试点的过限行为,并进行了实时性的报警与反馈。综上实验（增加对实验情况（实验准备、具体措施和过程及结果）的详细描述）结果表明:组式系统的测量性能、报警性能、系统通信性能均较为良好,能准确地判断测试点的状态。将组式系统应用到智能巡检机器人当中,能够有效地降低变电站中危险区域对人体造成的伤害,同时也使智能巡检机器赋予了巡检多样化的特点,提高变电站巡检工作的效率与精度,降低变电站巡检的危险性。     

基于OpenGL的工业机器人设计三维实体专用软件开发

根据文献[1]提出的理论和算法,开发一种用于工业机器人本体设计的专用软件Robot-Manipulator。Robot-Manipulator为工业机器人的原始创新设计提供了一种快捷的工具。软件以VC++作为开发平台,以OpenGL为图形内核。主要介绍该软件的基本界面开发、建立工业机器人手臂和关节的三维模型、机器人的组装方法、以及机器人模型的基本运动的动画实现。     

经济型喷漆机器人的设计与仿真分析

设计了一种新型的经济型喷漆机器人,重点介绍了喷漆机器人的总体方案设计,并运用Inventor对直接影响整个机器人的工作性能的大臂进行了强度校核。仿真结果表明:应力的总体分布规律是从大臂前端向大臂后端逐渐增大,大臂与机器人腰部相连的回转关节处应力最大,其值为14.57 MPa,小于材料的抗拉强度,最大变形量为6.312×105μm,满足刚度要求。     

一种教学机器人控制系统设计及仿真研究

为满足开放式教学的要求,设计了一种教学机器人,提出了控制系统的总体结构,分析了单元节电机控制模型,仿真获得了较好的控制参数,为实际机器人的控制打下了一定的理论基础。