护盾式临时支护机器人是适应夹矸与片帮共存的大断面巷道智能掘进机器人系统的重要组成部分，其主要功能是为实现“掘支并行”作业提供安全可靠的工作空间。目前，国内外对临时支护行进途中巷道顶板进行有效临时支护的研究主要集中于综采工作面液压支架，为研究护盾式临时支护机器人带压行驶提供了一定的依据，但护盾式临时支护机器人与液压支架的运行工况、围岩耦合力学特性等方面均有差异，需进一步研究护盾式临时支护机器人“带压行驶，减压不离顶”的控制方法，保证护盾式临时支护机器人在满足围岩稳定的前提下，特别是在安全、可靠、稳定行驶时，精准控制其行驶位移和支护力，以实现临时支护机器人在行驶过程中的安全支护。

       护盾式临时支护机器人系统主要由临时支护机器人Ⅰ、Ⅱ组成，2个机器人之间通过4个推移油缸连接，整机行驶依靠推移油缸的推、拉完成。2个机器人均由上下盾体组成，通过支撑油缸实现对巷道顶板的支护。

       护盾式临时支护机器人有3种工况：静态支护工况、带压推移工况（机器人Ⅱ推机器人Ⅰ）、带压拉移工况（机器人Ⅰ拉机器人Ⅱ）。3种工况交替变换，实现临时支护机器人稳步前移，且保持机器人Ⅰ、Ⅱ支撑油缸的输出合力大于对顶板的最小支护力，保证对顶板的稳定可靠支护。

       根据护盾式临时支护机器人工作原理，建立其带压行驶过程中机器人Ⅱ推机器人Ⅰ、机器人Ⅰ拉机器人Ⅱ时的受力模型。

       基于护盾式临时支护机器人带压行驶过程中支护力与推移量的控制要求，确定液压控制方式为闭环控制。护盾式临时支护机器人带压行驶液压系统主要由支护液压系统、行驶液压系统组成。

       根据护盾式临时支护机器人带压行驶工况特征，以支撑油缸输出力与推移油缸推移量的误差与误差率为模糊条件，构建基于模糊PID的带压行驶控制方法。临时支护机器人在运行过程中，通过实时监测支护力偏差量、推移量偏差量并实时修正控制参数，以适应不同时刻的控制要求，实现带压行驶过程中支护力和推移量的可靠控制。

       随着支护力的变化，支撑油缸输出位移未发生改变，支撑油缸与负载油缸时刻处于挤压状态，未发生脱离，且支撑油缸支护力持续输出，验证了支撑油缸在带压行驶的过程中能够实现“减压不离顶”。

       阶跃加载下，相较于传统PID控制，模糊PID控制下相对误差仅为0.56%，误差更小，趋势更平稳。

       斜坡加载下，传统PID控制和模糊PID控制都可较好地跟踪给定信号，但模糊控制效果更优，误差更小，最大相对误差仅为0.95%。

       由上盾体与挤压生成的摩擦力充当推移油缸的负载，连接器将推移油缸和临时支护机器人连接，推移油缸输出位移。可看出相较于传统PID控制，模糊PID控制有效提高了系统响应特性。

      马宏伟，西安科技大学原副校长，教授，博导。现任陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室主任。主要研究方向为智能检测与控制、工业机器人及机电一体化技术、煤矿机电设备及其自动化、智能化等。先后主持国家级、省部级以及企业委托重大科研项目10余项，省部级科技进步奖10余项，陕西省教学成果奖10余项，授权专利60余项，发表学术论文200余篇，其中被SCI/EI收录100余篇。培养博硕士研究生150余名，建成省级重点实验室和科技创新团队各1个。

      通信作者：薛旭升（1987—），男，陕西兴平人，副教授，博士，硕士研究生导师，研究方向为智能检测与控制、煤矿机器人技术等，E-mail：xuexsh@xust.edu.cn。

马宏伟，李烺，薛旭升，等. 护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统研究[J]. 工矿自动化，2024，50（7）：21-31.

MA Hongwei, LI Lang, XUE Xusheng, et al. Research on hydraulic control system for shield type temporary support robot driving under pressure[J]. Journal of Mine Automation，2024，50（7）：21-31.