摘要：探讨了煤矿机器人关键共性技术,包括安全防爆技术、高能量密度供电技术、自主定位技术、高性能通信技术、风险感知及评估技术。提出了有效的煤矿机器人发展策略:(1)优化系统布局。应对机器人进行多领域适应性设计,系统布局应该考虑人机协同原则。(2)落实人机协同。在机器人的设计和使用中,应注重人机交互界面的友好性和操作的便捷性。(3)完善研发体系。应将技术创新与研发理论相结合,将前沿的科技成果应用到机器人的设计和开发中,同时,注重实践应用的反馈机制,关注解决煤矿生产中的难题。

摘要：为提高煤矿机器人视觉系统在井下高粉尘、高湿度等恶劣工况下的图像采集质量,提出了一种视觉镜头自揭膜和自动清洗综合除尘方法,为视觉系统的视窗自动清洁提供了新思路。采用在视窗表面覆盖透光隔膜的防尘原理,通过巧妙的机械结构设计实现覆膜的自动揭除和镜头视窗的除尘自清洁,充分考虑揭膜装置的防爆设计要求,开展了揭膜除尘系统的虚拟样机设计,系统可根据相机曝光量和图像采集质量自动计算当前镜头的清洁度,判断是否执行揭膜除尘动作。同时考虑在揭膜除尘失效的情况下,辅以煤矿机器人镜头喷淋除尘方法,设计了自动清洗除尘系统的总体架构,机器人通过镜头污染度自动判别算法,确定镜头喷淋清洗策略,通过自主循迹、自动定位等技术,实现喷淋清洗系统与机器人镜头的对接和清洗动作。初步试验研究表明:通过对机器人视觉系统获取的图像进行在线灰度直方图分析,可实时自动判断图像劣化程度,启动视觉系统除尘清洁装置,能够有效提高机器人视觉系统图像拍摄质量,为煤矿机器人井下导航、定位、巡检作业等提供技术保障。

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续航能力和实用性,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。

摘要：针对采用蓄电池供电的煤矿机器人在井下自主快速安全充电的需求,提出了煤矿井下电能与机械能相互转换的充电方法。设计了一种煤矿机器人井下自主快速安全充电系统,系统由机器人、行走轨道及导向机构、充电站组成。机器人沿行走轨道在导向机构的引导下自主驶向充电站,通过旋转编码器及激光测距仪保证机器人与充电站的精准可靠对接,通过阻燃抗静电的改性尼龙对接公头和母座保证充电对接安全;对接成功后,充电站的电动机带动机器人的发电机为机器人的蓄电池进行大功率快速充电。试验表明在电动机额定功率2.2 kW情况下,发电机稳定输出功率大于800 W,为煤矿机器人井下自主快速安全充电提供了一种新的方法。

摘要：用于煤矿井下灾后环境探测与救援工作的煤矿机器人必须进行防爆设计,在分析国内外煤矿机器人及其防爆设计现状的基础上,介绍了用于灾后煤矿井下环境探测的履带式煤矿救灾机器人的结构,重点探讨隔爆壳体的设计与加工,可为煤矿机器人的防爆设计提供参考。

摘要：依据我国煤矿智能化的发展战略,针对煤矿机器人发展现状,阐述了煤矿机器人是煤矿机电装备的核心成员,构建煤矿智能化系统的重要力量;凝练了煤矿机器人“换人、替人、协助人,航空、航地、航水域,监测、监控、监管理,救险、救灾、救生命”的光荣使命;分析了煤矿机器人研发面临的“空间有限,地形复杂;设备众多,系统庞大;传感检测,对象多变;电磁干扰,信噪比低;环境艰险,防护严苛;持续工作,续航不足”等六大严峻挑战;指出了煤矿机器人亟待解决的“本体设计、位姿检测、自主导航、运动规划、传感检测、智能控制、通信传输、防爆防护、人机交互、健康维护”等十大关键共性技术;提出了“点-线-面贯通,水-陆-空布局,人-机-群协同,基-技-用并行”的煤矿机器人发展策略;展望了煤矿机器人发展的美好愿景。

摘要：煤矿机器人作为煤矿运营管理体系的重要组成部分,在煤炭资源生产、矿难事故、安全救援以及日常维护等方面发挥着关键性作用。为更好地发挥煤矿机器人的技术优势,文章在分析、介绍国内外煤矿机器人研究现状的基础上,梳理煤矿机器人在设计、研发过程中存在的问题,并在此基础上,探讨煤矿机器人技术发展趋势,以期为后续相关技术研发以及应用工作的开展提供参考。

摘要：(1)本体设计技术,可靠性是保障机器人长期稳定运行的关键;(2)位姿检测技术,精准完成任务的重要保障;(3)自主导航技术,包括惯性导航、视觉导航等;(4)运动规划技术,包括图表达形式、路径规划方法等;(5)传感检测技术,包括环境检测传感器、状态检测传感器等;(6)智能控制技术,实现自主作业的重要前提.

摘要：随着煤矿智能化的发展与煤矿机器人的研发应用,煤矿操作员与煤矿机器人之间的高效协作对于井下复杂任务起到至关重要的作用。为优化多工种煤矿操作员与多机器人协作的复杂运行关系,基于数字孪生理念与在XR领域的长期实践,开展面向多人-多机复杂协作任务的煤矿XR智能运维系统设计与关键技术研究。首先,针对复杂任务中2类煤矿操作员(包括集控操作员与就地操作员)与2类煤矿机器人(包括探测机器人与作业机器人)协作的典型场景,设计了系统总体架构,将系统划分为物理子系统、VR运维子系统与AR运维子系统3部分,并对各部分的内容、功能以及3部分之间的协同运行关系进行介绍;然后,对系统涉及的VR运维子系统构建、AR运维子系统构建以及通讯网络构建等关键技术进行剖析,对各关键技术对应的解决方案进行了探讨,并实现了2类煤矿操作员、2类煤矿机器人与VR/AR运维子系统的集成运行;最后,在实验室环境下模拟井下复杂环境搭建了试验场地,在试验场地中设定了任务点与具体任务,对系统的可行性与有效性进行测试验证。试验结果表明,煤矿XR智能运维系统能够在不同复杂任务对应的多人-多机协作情形中发挥作用。通过VR运维子系统与AR运维子系统的协同运行,可实现虚拟空间和物理空间的协同感知、决策与控制,能够在虚拟空间中对物理空间的复杂任务进行迭代、优化和验算,形成了人-人、人-机、机-机交互协作的智能运行模式。

摘要：介绍了国内外煤矿救援机器人研究现状,对救援机器人在煤矿井下实际应用情况进行了分析,指出了本安驱动条件下提升机器人动力性能是制约煤矿救援机器人实用化的关键,研究设计了基于液压合流的本安驱动系统,搭建了验证试验平台进行了在线测试。测试结果表明,该系统方法合理、可行,实现了本安条件下通过液压合流的方式进行功率合成,为进一步深入研究煤矿救援机器人提供了理论及参考依据。