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基本信息
- 項目名稱：
- 煤礦安全生產(chǎn)探測機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 煤礦生產(chǎn)過程中探明生產(chǎn)區(qū)域的安全情況是安全生產(chǎn)的先決條件，煤礦安全生產(chǎn)探測機器人可以到達危險或人員不易靠近的區(qū)域，探明井下的情況，從而保證煤礦生產(chǎn)的安全。 但我國目前在該領(lǐng)域應(yīng)用方面仍處于空白，研制用于煤礦井下安全探測的機器人已然成為一項非常緊迫的任務(wù)。煤礦井下安全探測機器人的研制，對于我們這個能源型發(fā)展中國家尤其具有廣闊的應(yīng)用前景與非凡的實際意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 煤礦安全探測機器人在減少人員傷亡和財產(chǎn)損失方面的獨特優(yōu)勢是毋庸質(zhì)疑的。針對我國煤礦安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀和安全探測技術(shù)水平落后的突出矛盾，迫切需要煤礦井下安全探測機器人這類先進設(shè)備。試驗研制煤礦井下安全探測機器人具有重要的現(xiàn)實意義，是滿足當(dāng)前我國能源安全的一項戰(zhàn)略性緊迫任務(wù)。 本作品的研究目標(biāo)是突破自主適應(yīng)井下特殊環(huán)境的移動機器人本體設(shè)計與控制、機器人在井下復(fù)雜環(huán)境中的定位與導(dǎo)航、大容量數(shù)據(jù)實時遠(yuǎn)程傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，使煤礦井下安全探測機器人達到先進水平。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品是以提高煤礦生產(chǎn)安全性為目的，具體的研究思路及技術(shù)方法如下： 1.機器人本體部分：由于井下空間狹窄，對于前方障礙，機器人只能以越、避障為主，另外巷道地面條件復(fù)雜，故采用履帶-輪軌復(fù)合移動機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)井下復(fù)雜環(huán)境的較強適應(yīng)。 2.在自主環(huán)境適應(yīng)方面：采用遙控、紅外視頻圖像相結(jié)合的障礙物參數(shù)估計及人工干預(yù)技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，實現(xiàn)機器人自主與人工干預(yù)相結(jié)合進行越障、避障，以適應(yīng)井下復(fù)雜的工況環(huán)境。 3.在通訊方面：采用無線遠(yuǎn)傳方式傳送數(shù)據(jù)，無線距離控制在井下80-100m范圍，保證在強回波條件下無線通訊的實現(xiàn)。 4.在井下定位和導(dǎo)航方面：構(gòu)建以距離傳感技術(shù)為基礎(chǔ)推算機器人在井下的行進位置，參照機器人傳回的現(xiàn)場的圖像信息，確定行進中遇到的有限自然路標(biāo)推算出的機器人實際位置，在人工干預(yù)的前提下修正機器人航跡，實現(xiàn)機器人精確定位。 5.在友好人-機交互技術(shù)方面：利用機器人不斷回傳的圖像、溫度、瓦斯等有害氣體濃度、機器人位置和姿態(tài)等信息，在控制端界面上實時顯示機器人所處環(huán)境的視頻圖像、瓦斯等有害氣體濃度、溫度等信息，為煤礦安全生產(chǎn)提供有效的技術(shù)支持。 6.示范應(yīng)用方面：針對高含硫礦層煤礦因發(fā)生“火點”而被封閉的巷道，利用研制的機器人攜帶的檢測儀器進入封閉巷道檢測是否符合人員作業(yè)條件；針對井下盲巷采用機器人先導(dǎo)進入盲巷探測區(qū)域探知現(xiàn)場情況，為快速制定正確的方案提供技術(shù)支撐。
科學(xué)性、先進性
- 與其它類似探測器相比，本作品有以下優(yōu)點： 1.采用先進的旋轉(zhuǎn)防爆，防水技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2.機器人行走機構(gòu)使用步進電機驅(qū)動，有利于對機器人行走過程的控制；容易實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和啟?？刂?，啟停時間短；輸出轉(zhuǎn)角的精度高，無累計誤差；步進電機能提供較大的低速轉(zhuǎn)矩，一般可達5倍于相同尺寸的直流伺服電機的連續(xù)轉(zhuǎn)矩。 3.信號的收發(fā)采用隔爆式無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 4.多種防爆式氣體檢測裝置。 5.質(zhì)量較輕，便于攜帶。 6.適用于煤礦內(nèi)多種復(fù)雜地形。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 省教育廳資助科研項目
作品所處階段
- 目前正處于試制收尾階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作方式，或技術(shù)入股方式。
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 與其它類似探測器相比，本作品具有先進的機器人防爆、防水裝置，多種氣體檢測裝置，較輕的質(zhì)量，數(shù)據(jù)、圖像實時遠(yuǎn)傳功能，適用于煤礦內(nèi)危險區(qū)域環(huán)境的檢測，復(fù)合履帶機構(gòu)能夠滿足在井下復(fù)雜地形條件下運行。在煤礦安全探測方面，本作品具有其他類似探測器無法比擬的優(yōu)勢。 煤礦盲巷安全探測機器人在創(chuàng)新性、先進性、科學(xué)性方面都是處于領(lǐng)先地位的，在現(xiàn)實意義以及科研價值和應(yīng)用價值方面更具前景。 對于我們這個能源型發(fā)展中國家，尤其對于我們山西省這樣一個煤礦礦井?dāng)?shù)量眾多的省份，這個項目必然會具有廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 國外對煤礦安全設(shè)備的研究比較多，但對于煤礦井下危險區(qū)域探測機器人的研究技術(shù)比較缺乏。美國智能系統(tǒng)和機器人中心開發(fā)的RATLER礦井探索機器人，用于災(zāi)難后的現(xiàn)場偵察工作，采用電傳遙控方式，有主動紅外攝像機、無線射頻信號收發(fā)器、陀螺儀和危險氣體傳感器等設(shè)備，無線遙控距離可達76米。 在國內(nèi)，研究機器人的工作相對較晚。中國礦業(yè)大學(xué)可靠性工程與救災(zāi)機器人研究所成功研制了我國第一臺用于煤礦救援的CUMT-1型礦井救援機器人。能夠探測災(zāi)害環(huán)境；具有雙向語音對講功能，能夠使救災(zāi)指揮人員與受害者進行快速聯(lián)絡(luò)，指揮受傷人員選擇最佳的逃生路線；具有無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能；同時攜帶有食品、水、藥物等救助物資，使受害者能夠開展自救。
