摘要：介绍了我国巷道修复机的研究现状,归纳总结了巷道修复机的特性、特殊功能要求和设计要点。对巷道修复机的常用作业属具进行了分类总结,在介绍巷道修复机基本组成的基础上,分析了目前研究中的难点、关键技术和发展趋势,论述了巷道修复机器人作为巷道修复机的发展趋势和目标,归纳总结了其实现道路上的关键技术和难点。

摘要：提出并设计了一款基于组合激光结构光的新型多功能单目视觉传感器,介绍了其研究开发思路和结构设计过程.基于单目视觉和单幅图像处理,可实现焊接坡口截面尺寸、焊枪高度和空间位姿检测等功能.传感器的标定充分利用了其内部固有参数,在焊枪空间位姿发生变化时,不需要进行重新标定,有效提高了其应用于复杂结构件焊接时的适应能力.组合激光结构光的应用,有效解决了常规单目视觉存在的深度方向信息丢失问题.针对V形坡口的截面尺寸和焊枪高度检测,推导了检测算法并进行了试验验证.试验结果表明,最大检测误差不超过2.1%.

摘要：针对箱型钢结构施工安装现场的环缝焊接问题,设计了一种直-弧组合轨道式焊接机器人系统。对该系统进行了基于标准D-H模型和Craig修正模型的运动学对比分析,总结了各模型的运动学建模和求解过程的区别及适用性。针对箱型钢结构环缝焊接的焊枪运动轨迹规划,提出综合轨迹规划法(CTPM)。该方法使机器人以最少的自由度在箱型钢结构环缝焊接时实现焊枪任意空间位姿调整功能,使得针对箱型钢结构直角焊接的轨迹规划更加简便高效。计算和仿真结果表明:所设计的机器人系统能够满足箱型钢结构环缝焊接的功能要求,综合轨迹规划法能够实现在箱型钢结构环缝焊接时对焊枪空间位姿的有效调整。

摘要：针对箱型钢结构现场焊接施工中的自动化程度低、高空作业和接头质量稳定性不足等问题,设计了一款新型箱型钢结构全位置焊接机器人系统.在介绍机器人系统的结构设计方案和原理的基础上,根据箱型钢结构的结构特征,对其直拐角的焊接运动过程进行了详细的探讨,对其各种运动状态进行了基于Craig D-H模型的运动学建模和分析.针对焊接机器人在过渡运动过程中存在连杆偏距和关节角变量的问题,提出了一种额外引入中间坐标系的正运动学求解方法.结果表明,机器人系统的结构设计和参数选择合理,系统运动学建模及求解正确.

摘要：针对所设计的新型箱型钢结构现场全位置焊接机器人存在欠自由度和自由度耦合等问题，导出了一种基于实际焊接工艺需求的机器人逆运动学数值解法，解决了采用传统解析法求解机器人逆运动学问题时存在的困难。在数值解的基础上，进一步提出了一种基于递推算法的机器人运动轨迹规划和焊枪空间位姿调整方法，实现了机器人在焊接箱型钢结构直角转角过程中的焊枪空间位姿的平滑过渡和调整。该方法不仅实现了箱型钢全位置焊接的轨迹规划功能，有利于计算机自动求解，而且可有效适应不同型号尺寸的箱型钢结构。

摘要：基于激光结构光的视觉传感器广泛应用于焊接领域的坡口检测和焊缝跟踪。该文提出了一种基于组合激光结构光的新型视觉传感器,独特的光路结构设计避免了传感器应用于不同焊接位姿时繁琐的外参数标定,仅依靠传感器内部固有参数(应用前需校准)和焊接坡口图像的特征点坐标值,即可实现焊接坡口参数的在线检测,有效增强了传感器的适应性。通过对不同图像处理算法的改进和合理组合,对图像处理流程进行了优化。动态感兴趣区(region of interest,ROI)区域提取算法可快速寻获有价值的激光线和特征点所在区域,有效提升了后续图像处理速度;顶帽变换与自适应二值化组合,在将激光线灰度值均匀化的同时,实现了激光线与背景图像的有效区分。运用基于LOG(Laplacian of Gaussian)算子的边缘识别算法,可提取出激光线的单像素边缘;采用最小二乘法对所求得的激光中心线离散点进行直线拟合,通过联立直线方程求交点的方式,实现了对焊接坡口特征点图像坐标值的准确识别。借助Visual Studio平台,运用改进的图像处理算法、优化的图像处理流程和检测算法,对特征参数不同的V形焊接坡口进行检测试验,检测误差均在±4%以内,验证了所提出视觉传感器及其检测算法和图像处理流程的合理性和适用性。

摘要：锚杆支护施工装备是煤巷锚杆支护成套技术的重要组成部分,直接影响锚杆支护速度与质量。经过长期发展,我国煤矿开发出多种形式的锚杆支护施工装备,包括单体锚杆钻机、锚杆钻车、掘锚机、掘锚一体机、锚杆转载机及跨骑式锚杆钻车等。系统分析了6类锚杆支护施工装备的发展历程、技术性能、技术参数、适用条件及最新进展。单体锚杆钻机轻便、灵活、技术成熟,形成系列化产品,得到广泛应用。机载锚杆钻臂可集成于不同平台,形成各种集成化施工装备:锚杆钻车形成了从两臂到九臂的多种机型,可紧跟掘进装备、与掘进装备交替作业,多臂协同、多臂平行作业完成锚杆支护施工;将机载锚杆钻臂配置于悬臂式掘进机上,开发出多种形式的掘锚机,实现了掘进与锚杆支护施工2个功能;掘锚一体机实现了国产化,研制出支护平台前移的掘锚一体机、护盾式掘锚一体机及钻锚一体化掘锚一体机;研制出从两臂到七臂的锚杆转载机、十臂跨骑式锚杆钻车,实现了锚杆支护与掘进、运输分区作业。介绍了钻锚一体化锚杆支护技术与装备,包括钻锚一体化锚杆、泵注锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统锚杆施工6道工序简化为1道连续工序,实现了“一键打锚杆”自动化作业,显著提高了锚杆支护速度和自动化程度。指出了煤巷锚杆支护施工装备发展趋势:数智化锚杆钻臂;锚杆钻臂定位、位姿自主调节及多钻臂协同控制技术;锚杆(索)结构与材料优化、锚注材料升级及施工设备完善;环境动态感知及随掘围岩稳定性判别;锚杆支护施工装备故障诊断技术;巷道围岩变形与支护体受力在线监测;建立大数据平台,实现锚杆支护自动化、智能化。

摘要：根据煤矿机载液压锚杆钻机的作业需求,设计了一种锚杆转机的控制系统。系统以液压压力传感器为系统唯一传感器,简化硬件系统,在煤矿井下恶劣工作环境下具有更高的可靠性。系统以可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)为控制器,通过压强判断锚杆钻机工作状态,可实现液压锚杆钻机的自动化施工。煤矿试验结果表明,控制系统可实现锚杆钻机的自动化运行,具有较高的可靠性。

摘要：当前我国煤巷整体成巷速度慢,造成采掘失调。针对煤巷快速成巷,国内外在掘进装备、临时支护、永久支护等方面研发了多种形式的掘支装备。现有煤巷掘支装备主要包括:悬臂式掘进机、连采机、掘锚机及全断面掘进机;临时支护主要包括:自移式支架、掘进机液压顶棚、护盾式临时支护机构等,永久支护包括:钻锚一体化锚杆、掘锚一体机、锚杆钻车及其他集成化液压锚杆支护装备。现场实践发现,现有技术中掘进装备较为成熟,能够基本满足煤巷截割破岩的需求,但临时支护强度不足、不能顶帮全覆盖及时支护,难以满足我国大多数煤巷临时支护的要求。永久支护工艺复杂,提速效果有限。整体上看,现有装备尚难满足我国一般及复杂地质条件下煤巷快速成巷的需求,且在短期内难以实现较大突破。实现我国煤巷快速成巷除了需要针对我国煤矿具体的条件开展针对性研发外,还应建立针对我国各类围岩条件的快速成巷技术评价方法,最大程度利用现有装备提升煤巷成巷速度。影响煤巷快速掘进的主要因素包括:围岩地质力学条件、工程条件、掘进与支护装备条件等。快掘系统的效果评价应在确定影响巷道快速成巷主要因素的基础上,分析各因素对巷道掘进的影响程度并按影响程度排序,进而对比确定适用于相应条件的巷道快速成巷装备,为快速成巷装备的选型提供依据。

摘要：介绍了一种新型遥控巡航救援器,并给出了其总体结构、工作原理和结构特点。该方案中救援器可以实现自动稳定和姿态静止、精确定位巡航、抱紧被困对象及机构负重自锁等功能。经结构设计、理论计算、Solidworks运动仿真分析证明了该设计方案的可行性。