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  • 論文
    高級檢索
主辦單位：煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
首頁 > 專題

《煤田地質與勘探》“煤礦機器人技術與應用” 虛擬專題

來源：煤田地質與勘探

2024年4月，國家礦山安全監察局、國家發改委等七個部門聯合發布了《關于深入推進礦山智能化建設 促進礦山安全發展的指導意見》。煤礦機器人有助于提高礦井安全和生產效率，減少事故風險，實現“機器換人”的目標。編輯部現整理出近年刊發的煤礦機器人相關的智能設備優秀成果，供大家參考學習。

行業視野

智能化

類別

52個

關鍵詞

41位

專家

11篇

論文

3330IP

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1651次

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  • 我國煤礦井下復雜地質條件下鉆探技術與裝備進展

    作者(Author)： 姚寧平, 王毅, 姚亞峰, 宋海濤, 王力, 彭濤, 孫新勝

    摘要：針對我國煤礦井下碎軟煤層、堅硬巖層、沖擊地壓地層、破碎帶、水敏性地層等復雜地質條件下鉆探技術需求和存在的問題，總結了碎軟煤層本煤層鉆進與篩管護孔、碎軟煤層梳狀鉆孔定向鉆進、復雜頂板高位鉆孔定向鉆進、全斷面硬巖穿層鉆進、沖擊地壓卸壓鉆進等技術與裝備方面的研究和應用情況。提出了碎軟煤層雙管護孔定向鉆進及碎軟煤層旋轉定向鉆進技術與裝備的研究思路，有助于提升碎軟煤層鉆進的鉆孔深度、護孔篩管直徑和鉆進效率等，而碎軟煤層定向鉆進技術與配套裝備的完善也將促進碎軟煤層瓦斯抽采模式的變革。防沖防突鉆孔機器人的研究是煤礦井下復雜地質條件下鉆探技術與裝備的發展趨勢，可為無人化礦井建設奠定基礎；除此之外，還應著力解決好局部復雜地層對鉆進的影響，更好地促進智能化鉆探技術裝備的進步，為煤礦安全高效生產提供保障。
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    煤田地質與勘探
    2020年第02期
    988
    531
  • 基于改進A*算法的煤礦救援機器人路徑規劃

    作者(Author)： 姜媛媛, 豐雪艷

    摘要：路徑規劃是煤礦救援機器人研究的重要內容之一。針對災后煤礦環境非結構化的特點，以及傳統A*算法規劃的路徑長度非最短、拐彎次數多和平滑度較差等問題，提出一種基于改進A*算法的煤礦救援機器人路徑規劃方法。對真實環境中的地圖信息進行二值化處理，構建柵格地圖；判斷當前點與目標點的相對位置，利用改進A*算法進行路徑規劃，得到一條從當前點到目標點的路徑；利用Douglas-Peucker（D?P）算法提取路徑上的關鍵節點，采用三次樣條插值函數對關鍵節點進行擬合，完成對路徑的平滑處理。改進A*算法將傳統A*算法的8鄰域搜索擴展為有目的性的13鄰域搜索，在進行路徑搜索時，先對當前點和目標點的位置關系進行判斷，從而減少路徑節點，減小路徑長度，提升路徑平滑度。Matlab仿真結果表明：與8鄰域A*算法、24鄰域A*算法、48鄰域A*算法相比，改進A*算法在路徑長度、拐彎次數、平滑度等方面有一定優化，更適用于煤礦救援機器人路徑規劃；與Fuzzy算法相比，改進A*算法路徑規劃所用時間更短，規劃的路徑長度更短，拐彎次數更少。
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    工礦自動化
    2023年第08期
    188
    45
  • 煤礦智能化關鍵技術研究與實踐

    作者(Author)： 王海軍, 曹云, 王洪磊

    摘要：煤礦智能化是煤炭行業實現可持續發展的重要途徑,為煤礦企業減人增效、安全生產提供有效保障,大數據、機器人、人工智能等新一代信息技術有力支撐了煤礦智能化建設。首先闡述了智慧礦山的設計思路,提出了智能化建設總體技術體系。然后,分析了通用異構型控制和數據處理平臺、礦用巡檢機器人技術、人工智能技術、故障診斷技術和智能穿戴等煤礦智能化關鍵技術的發展現狀與趨勢,梳理了智能化建設應用過程中存在的關鍵難題,并針對瓶頸問題提出了解決方法與未來發展趨勢。研究基于模塊化開發的通用異構型控制和數據處理平臺,實現了底層終端的可重構和底層通信協議的統一,解決了數據孤島問題;研究巡檢機器人驅動模塊監測、運動控制與精確定位等關鍵技術,基于多傳感器融合技術實現機器人精確定位;研究人工智能技術在煤礦場景應用中缺少典型數據和與場景知識結合的問題,提出小樣本學習技術有望推動人工智能技術在煤礦智能化領域的進一步落地應用;研究煤礦設備故障診斷技術,提出構建基于數據和知識混合驅動的設備故障診斷模型將有效解決過度維修和欠維修的問題;智能穿戴技術是解決井下關鍵崗位作業人員防護問題的關鍵,提出了由呼吸系統、傳感監測系統、人機交互系統、語音顯示系統組成的智能穿戴系統設計方案。最后,闡述了內蒙古神東天隆集團霍洛灣煤礦與內蒙古神東天隆集團武家塔露天煤礦智能化建設實踐經驗與階段成果,為不同類型煤礦的智能化建設提供參考。
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    煤田地質與勘探
    2023年第01期
    167
    199
  • 基于圖像融合和改進閾值的管道機器人探測圖像增強方法

    作者(Author)： 袁明道, 譚 彩, 李陽, 徐云乾, 張旭輝, 楊靜學

    摘要：管道機器人探測能快速、準確和直觀地識別管道結構性和功能性隱患，受管道內環境限制，探測的圖像存在光照不均、對比度低和細節模糊等問題。為此，提出了一種管道機器人探測圖像的增強技術。首先采用限制對比度自適應直方圖均化(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization，CLAHE)和同態濾波(Homomorphic Filtering，HF)處理光照不均勻和對比度低的問題，并將2種方法結果進行融合。而后將融合的圖像進行非下采樣輪廓波變換(Nonsubsampled Contourlet Transform，NSCT)，并采用改進的Bayes-Shrink閾值對高頻系數進行噪聲去除。最后采用非線性映射函數對細節進行增強，并進行NSCT逆變換得到最終增強圖像。選取5幅典型管道機器人探測圖像進行增強處理，并與4種常見的圖像增強技術進行對比。結果表明，基于圖像融合和改進閾值的管道機器人探測圖像增強技術可有效提高圖像的整體和局部對比度，并有效增強圖像的細節，能有效解決管道機器人探測圖像存在的主要問題。
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    煤田地質與勘探
    2019年第04期
    452
    153
  • 煤礦井下鉆機變幅機構的發展現狀與展望

    作者(Author)： 姚亞峰, 姚寧平, 彭濤

    摘要：鉆機變幅機構用于調節鉆孔的開孔參數，即方位角、傾角和高度。針對不同種類鉆機變幅機構的結構差異性及煤礦井下鉆孔的施工特點，總結了煤礦井下鉆機變幅機構對開孔參數的調整要求，提出了煤礦井下鉆機變幅機構的研究目標，即能夠快速準確地調節鉆孔開孔參數及保障鉆機施工的穩定性?？偨Y出煤礦井下鉆機變幅機構具有外形尺寸小、參數調節范圍較大、施工時需要穩固可靠、調節過程自動化程度高的總體特點。對目前煤礦井下鉆機幾種常見變幅機構的結構特點、輔助穩固方式、控制方法、適用范圍及存在的優缺點進行分析，提出了煤礦井下鉆機向鉆孔機器人發展過程中變幅機構在結構和控制方法方面的研究方向，建議重點從關節自動鎖緊裝置開發、變幅機構結構適應自動加卸鉆桿模式的需求、鉆孔開孔參數智能調節、開孔參數與底盤調平及機身穩固的協調控制等方面開展研究工作。研究成果為煤礦井下鉆機裝備智能化提供了研究思路。
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    煤炭科學技術
    2020年第02期
    622
    399
  • 鉆錨機器人鉆臂軌跡規劃方法研究　

    作者(Author)： 雷孟宇, 張旭輝, 楊文娟, 董征, 萬繼成, 張超, 杜昱陽

    摘要：為提高煤礦巷道支護效率，改善掘進工作面自動化智能化程度，設計了一種集成懸臂式掘進機和六自由度機械臂的鉆錨機器人，研究了鉆錨孔孔序規劃策略及鉆臂軌跡規劃方法。首先，基于改進的DH方法建立機械臂結構的運動學模型，分析其運動學正解和逆解，解算鉆機空間位姿及對應的關節變量值；其次，基于蒙特卡羅隨機數方法分析機械臂運動空間，求解雙機械臂運動范圍；基于鉆錨作業工藝要求提出一種鉆錨孔孔序規劃策略，在不同條件下兩機械臂按照一定錨固順序完成頂板錨固作業任務；最后，基于五次多項式插值方法完成機械臂軌跡規劃，以實現鉆臂快速平穩達到目標位置。仿真結果表明，鉆錨機器人能滿足寬×高為6 000 mm×4 500 mm范圍內的巷道支護要求，基于該孔序規劃策略和鉆臂軌跡規劃方法，兩鉆機在進行頂板錨固作業任務時能有效避免干涉，實現準確、平穩運動至錨固點，完成錨固任務。研究結果為發展自動支護和智能掘進提供了一種思路和方法。
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    煤田地質與勘探
    2023年第10期
    182
    85
  • 基于響應曲面法井下機器人焊修疲勞試驗研究

    作者(Author)： 曲芳, 沈斌, 頓國強, 苑鵬濤

    摘要：對井下探測機器人主車體用鑄件在焊接修理工藝中,影響其使用壽命的幾個重要因素,如加壓處理壓強、熱處理時間、冷卻時間和拋光時間作出系統的疲勞試驗研究,并運用響應曲面法對重要因素和試驗結果進行分析,對擬合數學模型進行詳細闡述,最終確定了井下探測機器人主車體用鑄件使用壽命的最大值以及各因素的取值條件,即當加壓處理壓強為8 MPa、熱處理時間為15 h、冷卻時間為5.1 h、拋光時間為48 s時,使用壽命最大值達到106.95 h。
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    煤田地質與勘探
    2016年第04期
    178
    99
  • 煤礦井下掘進機器人路徑規劃方法研究

    作者(Author)： 張旭輝, 鄭西利, 楊文娟, 李語陽, 麻兵, 董征, 陳鑫

    摘要：針對煤礦非全斷面巷道條件下掘進機器人移機難度大、效率低下等問題，分析了煤礦井下非結構化環境特征及掘進機器人運動特性，提出了基于深度強化學習的掘進機器人機身路徑規劃方法。利用深度相機將巷道環境實時重建，在虛擬環境中建立掘進機器人與巷道環境的碰撞檢測模型，并使用層次包圍盒法進行虛擬環境碰撞檢測，形成巷道邊界受限下的避障策略?？紤]到掘進機器人形體大小且路徑規劃過程目標單一，在傳統SAC算法的基礎上引入后見經驗回放技術，提出HER-SAC算法，該算法通過環境初始目標得到的軌跡擴展目標子集，以增加訓練樣本、提高訓練速度。在此基礎上，基于獎懲機制建立智能體，根據掘進機器人運動特性定義其狀態空間與動作空間，在同一場景下分別使用3種算法對智能體進行訓練，綜合平均獎勵值、最高獎勵值、達到最高獎勵值的步數以及魯棒性4項性能指標進行對比分析。為進一步驗證所提方法的可靠性，采用虛實結合的方式，通過調整目標位置設置2種實驗場景進行掘進機器人的路徑規劃，并將傳統SAC算法和HER-SAC算法的路徑結果進行對比。結果表明：相較于PPO算法和SAC算法，HER-SAC算法收斂速度更快、綜合性能達到最優；在2種實驗場景下，HER-SAC算法相比傳統SAC算法規劃出的路徑更加平滑、路徑長度更短、路徑終點與目標位置的誤差在3.53 cm以內，能夠有效地完成移機路徑規劃任務。該方法為煤礦掘進機器人的自主移機控制奠定了理論基礎，為煤礦掘進設備自動化提供了新方法。
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    煤田地質與勘探
    2024年第04期
    93
    11
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