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掘進(jìn)機(jī)器人裝備

機(jī)器人是具有智力或感覺與識(shí)別能力的人造機(jī)器裝置，煤礦掘進(jìn)機(jī)器人是指能夠通過自動(dòng)控制自主完成煤礦掘進(jìn)任務(wù)的機(jī)器群組，屬于工業(yè)特種機(jī)器人。

　　掘進(jìn)機(jī)器人裝備有齊全的傳感器來獲取環(huán)境信息，根據(jù)制定的任務(wù)選擇最優(yōu)的規(guī)劃和決策，具備鉆探-掘進(jìn)-支護(hù)-錨固的機(jī)器人機(jī)構(gòu)并協(xié)同工作。

　　2019年1月，國(guó)家煤炭安全監(jiān)察局發(fā)布了《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》公告，規(guī)劃了煤炭開采中掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、安控和救援5類、38種煤礦機(jī)器人，其中掘進(jìn)類機(jī)器人就有掘進(jìn)工作面機(jī)器人群、掘進(jìn)機(jī)器人、臨時(shí)支護(hù)機(jī)器人和鉆錨機(jī)器人等。

　　為達(dá)到國(guó)家安監(jiān)總局提出的“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的目標(biāo)，煤礦掘進(jìn)機(jī)需要完成自動(dòng)化、機(jī)器人化，并逐漸研發(fā)集“人工智能”于一體的智能化掘進(jìn)機(jī)器人。近日，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）機(jī)器人化采礦裝備研究所葛世榮教授團(tuán)隊(duì)在《煤炭學(xué)報(bào)》網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先發(fā)表了題為《煤礦掘進(jìn)機(jī)的機(jī)器人化研究現(xiàn)狀與發(fā)展》（點(diǎn)擊查看）的綜述（論文第一作者楊健健博士），該綜述系統(tǒng)總結(jié)了了懸臂式掘進(jìn)機(jī)綜掘技術(shù)、連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)技術(shù)和掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)三條掘進(jìn)作業(yè)線的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并從感知、決策、執(zhí)行三個(gè)層面分析了煤礦掘進(jìn)機(jī)的機(jī)器人化應(yīng)具備的特征。

　　研究對(duì)比分析了國(guó)際先進(jìn)機(jī)器人化掘進(jìn)裝備和群組，結(jié)合我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀，提出了煤礦掘進(jìn)機(jī)的機(jī)器人化技術(shù)與裝備仍需攻克的關(guān)鍵技術(shù)以及研發(fā)方向：

　　（1）沖擊致裂-快速掘進(jìn)新技術(shù)。將可控沖擊波技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下巷道掘進(jìn)作業(yè)中，有效增加掘進(jìn)工作面煤巖層的裂隙，提高掘進(jìn)機(jī)器人的掘進(jìn)效率。

　　（2）遠(yuǎn)程前探-精準(zhǔn)慣導(dǎo)新技術(shù)。礦井突水多發(fā)生于巷道掘進(jìn)工作面，采用鉆孔激發(fā)極化法進(jìn)行超前探水預(yù)報(bào)，排除煤礦巷道掘進(jìn)隱伏水患；現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)受井下復(fù)雜的基站布局、電磁環(huán)境干擾影響，研發(fā)高精度的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)器人精準(zhǔn)定位導(dǎo)航。

　　（3）協(xié)同掘支-自適護(hù)頂新裝備。在掘進(jìn)機(jī)器人巷道掘進(jìn)過程中，同步完成頂板和兩幫的支護(hù)，針對(duì)煤礦巷道復(fù)雜的圍巖條件，研究支架-圍巖耦合監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，對(duì)圍巖壓力和支架支撐力的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感知，自適應(yīng)調(diào)節(jié)支護(hù)姿態(tài)。

　　（4）鉆錨一體-智能錨固新裝備。鉆錨機(jī)器人應(yīng)具備自主移動(dòng)和遠(yuǎn)程交互控制、鉆孔自動(dòng)定位、鉆進(jìn)方位導(dǎo)航、鉆具全自主鉆進(jìn)控制與運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)、孔區(qū)壓力分布狀態(tài)智能感知等關(guān)鍵技術(shù)。

　　這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、2019山西省科技重大專項(xiàng)的資金支持。

引用格式：楊健健,張強(qiáng),王超,等.煤礦掘進(jìn)機(jī)的機(jī)器人化研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J/OL].煤炭學(xué)報(bào):1-12[2020-02-18]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2190.TD.20200215.0149.003.html.