煤矿机器人技术专题（来源：《煤炭科学技术》）

煤矿机械化、自动化、信息化和智能化是安全高效绿色现代化煤矿的发展方向。煤矿井下机器人是减少煤矿井下作业人员的有效措施。为指导和促进煤矿机器人发展，国家煤矿安全监察局于2019年1月2日发布了«煤矿机器人重点研发目录»，包括掘进、采煤、运输、安控和救援 5大类，共38种。本专题聚焦于救援机器人、机器人电气安全、机器人智能焊接、巡检机器人、探测机器人、高空轨道盘煤机器人等的研究。

行业视野: 智能化
类别; 51个
关键词; 51位
专家; 12篇
论文; 23399IP
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智能化煤矿分类、分级评价指标体系

作者(Author)：王国法, 庞义辉, 刘峰, 刘见中, 范京道, 吴群英, 孟祥军, 徐亚军, 任怀伟, 杜毅博, 赵国瑞, 李明忠, 马英, 张金虎

摘要：针对我国智能化煤矿尚没有统一标准，无法对煤矿智能化建设和发展水平进行科学合理定量评价的问题，开展了智能化煤矿生产技术条件分类与智能化程度分级评价指标体系研究，提出了煤矿智能化程度的定义及量化指标，结合不同区域、不同开采条件智能化煤矿建设实际，制定了智能化煤矿分类、分级评价指标体系与评价方法，开发了智能化煤矿分类、分级评价软件系统。首先以煤矿所在区域、地质条件为基本指标，以矿井开采技术参数、开采效率、安全水平、建设基础为参考要素，建立智能化煤矿分类评价指标体系，将煤矿分类评价条件分为良好、中等、复杂3类；然后，根据煤矿分类评价结果，对不同类别煤矿进行智能化程度的分级评价。基于智能化煤矿开拓、生产、运营等主要流程，将智能化煤矿巨系统细分为信息基础设施、智能地质保障系统、智能综采系统、智能掘进系统、智能主煤流运输系统、智能辅助运输系统、智能综合保障系统、智能安全监控系统、智能分选系统、智能经营管理系统等10个主要智能化系统，提出了智能化煤矿10个主系统及相关子系统智能化程度评价指标体系。针对不同生产技术条件分类的煤矿，采用与之相适应的智能化评价指标体系，就可以对煤矿智能化程度进行定量评价。按照综合评价结果，将智能化煤矿划分为甲、乙、丙和不合格4个等级。以陕北某矿智能化建设工程为例证，进行了矿井生产技术条件分类与智能化程度分级评价分析，验证了评价指标体系与评价方法的科学性与可靠性，评价结果不仅可以反映该矿井的智能化建设水平，也可以为新建智能化煤矿和生产煤矿的智能化建设与升级改造提供依据。

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煤炭科学技术

2020年第03期

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煤矿机器人智能安全充电系统设计

作者(Author)：胡而已, 吕东翰, 王春涛, 孙益壮, 李梦雅

摘要：煤矿机器人工作在井下危险气体环境下，特别是对于井下移动式巡检井下机器人，其动力系统的能源供给方式主要以锂电池供电为主，目前《煤矿安全规程》对锂电池的井下使用有着严格的限制条件，其充电必须要求在专用的充电硐室中进行。为提高煤矿机器人的巡航能力和实用性，研究一种煤矿机器人智能安全充电系统，提出煤矿机器人专用充电硐室构想，设计煤矿机器人井下智能岔轨及硐室内充电技术，系统由煤矿机器人、煤矿机器人移动轨道、煤矿机器人转向用智能岔轨以及硐室内充电桩组成，通过井下巡检机器人专用充电硐室和智能岔轨技术的设计，可实现巡检类机器人井下在轨充电，有利于煤矿机器人井下不间断智能巡检作业。

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煤炭科学技术

2020年第02期

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煤矿综采工作面巡检机器人系统研究

作者(Author)：张树生, 马静雅, 岑强, 朱宇昌

摘要：针对煤矿井下综采工作面生产安全、设备运行状况监测等问题，设计了一种柔性轨道式综采工作面巡检机器人系统。重点介绍了该机器人系统的组成结构，分别论述了巡检机器人本体、基站和远程工作站的设计方法，阐述了适用于工作面狭小空间、多弯曲度的柔性轨道组成和结构设计，最后介绍了包括多机器人协作方法等巡检机器人系统的控制软件设计方法。研究表明：该巡检机器人系统监测功能齐全、适应能力强，解决了在煤矿井下工作面有限空间内、复杂工况下的生产监控问题。

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煤炭科学技术

2019年第10期

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封闭储煤场高空轨道盘煤机器人系统设计

作者(Author)：黎少辉, 顾军, 钱建生, 蔡利梅, 吉智

摘要：针对目前储煤场高效盘煤的无人机自动盘煤系统存在拍照抖动、定位精度不稳定、封闭空间盘煤适应性差的问题，结合封闭储煤场大棚结构特点，设计一款封闭储煤场高空轨道行走机器人自动盘煤系统。该系统主要由地面操作系统、轨道系统、行走机器人系统构成。地面系统实现应急手动操作控制、数据接收与处理，由手控遥控器及操作箱构成；轨道系统包含棚顶轨道系统与机器人升降轨道系统，棚顶轨道及轨道上设置的位置感应器实现机器人的行走轨迹及位置信息确定，升降轨道系统设置有固定开关及行程位置开关，保障机器人的机体固定，升降轨道与棚顶轨道有效结合，实现行走机器人的安全提升、行走与下降；行走机器人系统包括动力模块、数据采集模块、控制模块3个部分，动力模块为机器人在轨道上行走提供动力源，包括电池与行走机构，数据采集模块实现图像采集与位置信息融合，PLC控制系统实现机器人远距离遥控、行走控制及高清图像采集与传输。试验证明，该系统保留了无人机盘煤系统的高效数据采集分析的优点，解决了无人机盘煤系统的不足。轨道机器人自动盘煤系统虽然前期整体投入较高，但使用成本低、易操作。

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煤炭科学技术

2019年第09期

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煤矿机器人电气安全技术研究

作者(Author)：孙继平

摘要：研究了煤矿机器人必须要解决的动力、蓄电池防爆及充电安全等问题，并提出解决方案。提出通过限制蓄电池容量，增加防止过充、过放、过载、过热等保护，可以将免维护铅酸蓄电池放置在隔爆外壳内，用于煤矿井下爆炸性环境。提出煤矿机器人蓄电池宜采用隔爆型防爆型式。提出采用隔爆型防爆型式的锂离子蓄电池，应限制隔爆外壳内蓄电池容量，并根据隔爆外壳内锂离子蓄电池容量，提高隔爆外壳的耐爆和不传爆性能。提出难以建设机器人专用充电硐室的矿井，可设置机器人充电舱；煤矿机器人充电舱宜采用钢材制成，设置在进风巷和机器人作业区域内；机器人充电舱内必须设置灭火器材和甲烷传感器。提出煤矿机器人蓄电池有线充电宜采用隔爆型充电装置；隔爆裂充电装置和隔爆蓄电池，在对接、充电和分离状态均应保证形成独立的隔爆腔；在对接、充电和分离状态均有独立的安全闭锁机构，确保充电接口未可靠连接和充电隔爆腔未形成前，机器人及其充电装置的充电接口不带电。提出煤矿机器人蓄电池井下无线充电，会在周边金属物体上感生电动势，引爆电雷管，较高的感生电动势将会放电，会引起瓦斯爆炸和火灾；单点小功率、多点分散无线充电，不但要考核单一充电点的本质安全防爆性能，还要考核邻近多点的功率和能量叠加；提出不得将较大功率定向充电天线正对固定岗位操作工。

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煤炭科学技术

2019年第04期

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基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台设计

作者(Author)：黄曾华, 南柄飞, 张科学, 冯银辉

摘要：为提供煤矿综采装备成套解决方案,联合相关采、支、运等制造及控制厂家,集成综采工作面成套装备、技术和Ethernet/IP通信协议,设计了综采机器人一体化智能控制平台系统;研究了综采机器人控制技术,建立了三维环境复杂约束条件下的综采工作面控制模型,提出了综采工作面内"1人巡视、无人操作"的采煤模式;建立了综采一体化控制中心,设计了综采设备通信接口和协议标准方案,实现了综采机器人控制设备安全生产。最后,通过在煤矿综采过程中运行该系统平台,使基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台较好地实现了安全、高效生产。

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煤炭科学技术

2017年第05期

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基于虚拟现实的煤矿救援机器人远程控制技术

作者(Author)：张旭辉, 董润霖, 马宏伟, 杜昱阳, 毛清华, 王川伟, 薛旭升, 马琨

摘要：针对当前煤矿井下救援机器人自主导航效率低下,难以满足矿难时效性的救援要求,提出了一种基于虚拟现实(VR)的煤矿救援机器人远程控制方案,以虚拟仿真技术、智能检测与控制、远程通信、环境动态建模等技术为基础,以煤矿救援机器人的远程控制为目标,建立了煤矿救援机器人虚拟仿真模型以及井下工作环境场景,对传感器数据进行解析动态建模,完成机器人井下的以巷道为基础的局部定位,并实时更新煤矿救援机器人井下作业场景,为机器人自主控制增加了判据。此方案定位于复杂工况下有效的人工远程干预,借助VR技术充分融合人、机和环境信息,可有效提升井下矿难救援效率。

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煤炭科学技术

2017年第05期

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液压支架机器人智能焊接生产线研发与应用

作者(Author)：任怀伟

摘要：为提升液压支架焊接加工质量和生产效率,改善工人劳动环境,研发了液压支架焊接机器人智能焊接加工生产线。攻克了分层多道焊接、激光传感、格子间变形适应等关键技术,有效改进了机器人与液压支架焊接的适应性;研制了焊接机器人外部轴、工件夹具、生产线控制、智能物流等系统及装置,实现了工件自动上下料、型号自动识别、结构件全方位焊接等功能;基于MES制造执行系统建立了车间级的智能化生产管理系统,实现了整个车间的统一管理和数字化生产。车间级的智能化生产管理系统在山能重装塔高公司工业性试验6个月,应用结果表明:焊接效率提高100%,人员减少70%,自动焊接产品质量稳定一致,满足生产智能化、流程自动化、管理信息化的发展要求。

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煤炭科学技术

2017年第05期

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