掘进机器人装备

机器人是具有智力或感觉与识别能力的人造机器装置，煤矿掘进机器人是指能够通过自动控制自主完成煤矿掘进任务的机器群组，属于工业特种机器人。

　　掘进机器人装备有齐全的传感器来获取环境信息，根据制定的任务选择最优的规划和决策，具备钻探-掘进-支护-锚固的机器人机构并协同工作。

　　2019年1月，国家煤炭安全监察局发布了《煤矿机器人重点研发目录》公告，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，其中掘进类机器人就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。

　　为达到国家安监总局提出的“机械化换人、自动化减人”的目标，煤矿掘进机需要完成自动化、机器人化，并逐渐研发集“人工智能”于一体的智能化掘进机器人。近日，中国矿业大学（北京）机器人化采矿装备研究所葛世荣教授团队在《煤炭学报》网络优先发表了题为《煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展》（点击查看）的综述（论文第一作者杨健健博士），该综述系统总结了了悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术和掘锚一体化掘进技术三条掘进作业线的国内外发展现状，并从感知、决策、执行三个层面分析了煤矿掘进机的机器人化应具备的特征。

　　研究对比分析了国际先进机器人化掘进装备和群组，结合我国煤矿巷道掘进技术与装备的现状，提出了煤矿掘进机的机器人化技术与装备仍需攻克的关键技术以及研发方向：

　　（1）冲击致裂-快速掘进新技术。将可控冲击波技术应用于煤矿井下巷道掘进作业中，有效增加掘进工作面煤岩层的裂隙，提高掘进机器人的掘进效率。

　　（2）远程前探-精准惯导新技术。矿井突水多发生于巷道掘进工作面，采用钻孔激发极化法进行超前探水预报，排除煤矿巷道掘进隐伏水患；现有的导航技术受井下复杂的基站布局、电磁环境干扰影响，研发高精度的捷联惯性导航系统，实现掘进机器人精准定位导航。

　　（3）协同掘支-自适护顶新装备。在掘进机器人巷道掘进过程中，同步完成顶板和两帮的支护，针对煤矿巷道复杂的围岩条件，研究支架-围岩耦合监测控制系统，对围岩压力和支架支撑力的状态进行实时监测感知，自适应调节支护姿态。

　　（4）钻锚一体-智能锚固新装备。钻锚机器人应具备自主移动和远程交互控制、钻孔自动定位、钻进方位导航、钻具全自主钻进控制与运行状况监测、孔区压力分布状态智能感知等关键技术。

　　这项研究得到了国家自然科学基金面上项目、2019山西省科技重大专项的资金支持。

引用格式：杨健健,张强,王超,等.煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展[J/OL].煤炭学报:1-12[2020-02-18]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2190.TD.20200215.0149.003.html.