基本信息
- 项目名称：
- 煤矿安全生产探测机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 煤矿生产过程中探明生产区域的安全情况是安全生产的先决条件，煤矿安全生产探测机器人可以到达危险或人员不易靠近的区域，探明井下的情况，从而保证煤矿生产的安全。 但我国目前在该领域应用方面仍处于空白，研制用于煤矿井下安全探测的机器人已然成为一项非常紧迫的任务。煤矿井下安全探测机器人的研制，对于我们这个能源型发展中国家尤其具有广阔的应用前景与非凡的实际意义。
- 详细介绍：
- 煤矿安全探测机器人在减少人员伤亡和财产损失方面的独特优势是毋庸质疑的。针对我国煤矿安全事故频发的现状和安全探测技术水平落后的突出矛盾，迫切需要煤矿井下安全探测机器人这类先进设备。试验研制煤矿井下安全探测机器人具有重要的现实意义，是满足当前我国能源安全的一项战略性紧迫任务。 本作品的研究目标是突破自主适应井下特殊环境的移动机器人本体设计与控制、机器人在井下复杂环境中的定位与导航、大容量数据实时远程传输等关键技术，使煤矿井下安全探测机器人达到先进水平。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品是以提高煤矿生产安全性为目的，具体的研究思路及技术方法如下： 1.机器人本体部分：由于井下空间狭窄，对于前方障碍，机器人只能以越、避障为主，另外巷道地面条件复杂，故采用履带-轮轨复合移动机构，能够实现井下复杂环境的较强适应。 2.在自主环境适应方面：采用遥控、红外视频图像相结合的障碍物参数估计及人工干预技术，以此为基础，实现机器人自主与人工干预相结合进行越障、避障，以适应井下复杂的工况环境。 3.在通讯方面：采用无线远传方式传送数据，无线距离控制在井下80-100m范围，保证在强回波条件下无线通讯的实现。 4.在井下定位和导航方面：构建以距离传感技术为基础推算机器人在井下的行进位置，参照机器人传回的现场的图像信息，确定行进中遇到的有限自然路标推算出的机器人实际位置，在人工干预的前提下修正机器人航迹，实现机器人精确定位。 5.在友好人-机交互技术方面：利用机器人不断回传的图像、温度、瓦斯等有害气体浓度、机器人位置和姿态等信息，在控制端界面上实时显示机器人所处环境的视频图像、瓦斯等有害气体浓度、温度等信息，为煤矿安全生产提供有效的技术支持。 6.示范应用方面：针对高含硫矿层煤矿因发生“火点”而被封闭的巷道，利用研制的机器人携带的检测仪器进入封闭巷道检测是否符合人员作业条件；针对井下盲巷采用机器人先导进入盲巷探测区域探知现场情况，为快速制定正确的方案提供技术支撑。
科学性、先进性
- 与其它类似探测器相比，本作品有以下优点： 1.采用先进的旋转防爆，防水技术进行结构设计。 2.机器人行走机构使用步进电机驱动，有利于对机器人行走过程的控制；容易实现正反转和启停控制，启停时间短；输出转角的精度高，无累计误差；步进电机能提供较大的低速转矩，一般可达5倍于相同尺寸的直流伺服电机的连续转矩。 3.信号的收发采用隔爆式无线网络技术。 4.多种防爆式气体检测装置。 5.质量较轻，便于携带。 6.适用于煤矿内多种复杂地形。
获奖情况及鉴定结果
- 省教育厅资助科研项目
作品所处阶段
- 目前正处于试制收尾阶段。
技术转让方式
- 技术合作方式，或技术入股方式。
作品可展示的形式
- 实物、产品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 与其它类似探测器相比，本作品具有先进的机器人防爆、防水装置，多种气体检测装置，较轻的质量，数据、图像实时远传功能，适用于煤矿内危险区域环境的检测，复合履带机构能够满足在井下复杂地形条件下运行。在煤矿安全探测方面，本作品具有其他类似探测器无法比拟的优势。 煤矿盲巷安全探测机器人在创新性、先进性、科学性方面都是处于领先地位的，在现实意义以及科研价值和应用价值方面更具前景。 对于我们这个能源型发展中国家，尤其对于我们山西省这样一个煤矿矿井数量众多的省份，这个项目必然会具有广阔的市场前景和良好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 国外对煤矿安全设备的研究比较多，但对于煤矿井下危险区域探测机器人的研究技术比较缺乏。美国智能系统和机器人中心开发的RATLER矿井探索机器人，用于灾难后的现场侦察工作，采用电传遥控方式，有主动红外摄像机、无线射频信号收发器、陀螺仪和危险气体传感器等设备，无线遥控距离可达76米。 在国内，研究机器人的工作相对较晚。中国矿业大学可靠性工程与救灾机器人研究所成功研制了我国第一台用于煤矿救援的CUMT-1型矿井救援机器人。能够探测灾害环境；具有双向语音对讲功能，能够使救灾指挥人员与受害者进行快速联络，指挥受伤人员选择最佳的逃生路线；具有无线网络通讯功能；同时携带有食品、水、药物等救助物资，使受害者能够开展自救。
