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掘進機器人裝備

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

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

　　2019年1月，國家煤炭安全監(jiān)察局發(fā)布了《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》公告，規(guī)劃了煤炭開采中掘進、采煤、運輸、安控和救援5類、38種煤礦機器人，其中掘進類機器人就有掘進工作面機器人群、掘進機器人、臨時支護機器人和鉆錨機器人等。

　　為達到國家安監(jiān)總局提出的“機械化換人、自動化減人”的目標，煤礦掘進機需要完成自動化、機器人化，并逐漸研發(fā)集“人工智能”于一體的智能化掘進機器人。近日，中國礦業(yè)大學（北京）機器人化采礦裝備研究所葛世榮教授團隊在《煤炭學報》網(wǎng)絡優(yōu)先發(fā)表了題為《煤礦掘進機的機器人化研究現(xiàn)狀與發(fā)展》（點擊查看）的綜述（論文第一作者楊健健博士），該綜述系統(tǒng)總結了了懸臂式掘進機綜掘技術、連續(xù)采煤機掘進技術和掘錨一體化掘進技術三條掘進作業(yè)線的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并從感知、決策、執(zhí)行三個層面分析了煤礦掘進機的機器人化應具備的特征。

　　研究對比分析了國際先進機器人化掘進裝備和群組，結合我國煤礦巷道掘進技術與裝備的現(xiàn)狀，提出了煤礦掘進機的機器人化技術與裝備仍需攻克的關鍵技術以及研發(fā)方向：

　　（1）沖擊致裂-快速掘進新技術。將可控沖擊波技術應用于煤礦井下巷道掘進作業(yè)中，有效增加掘進工作面煤巖層的裂隙，提高掘進機器人的掘進效率。

　　（2）遠程前探-精準慣導新技術。礦井突水多發(fā)生于巷道掘進工作面，采用鉆孔激發(fā)極化法進行超前探水預報，排除煤礦巷道掘進隱伏水患；現(xiàn)有的導航技術受井下復雜的基站布局、電磁環(huán)境干擾影響，研發(fā)高精度的捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)，實現(xiàn)掘進機器人精準定位導航。

　　（3）協(xié)同掘支-自適護頂新裝備。在掘進機器人巷道掘進過程中，同步完成頂板和兩幫的支護，針對煤礦巷道復雜的圍巖條件，研究支架-圍巖耦合監(jiān)測控制系統(tǒng)，對圍巖壓力和支架支撐力的狀態(tài)進行實時監(jiān)測感知，自適應調(diào)節(jié)支護姿態(tài)。

　　（4）鉆錨一體-智能錨固新裝備。鉆錨機器人應具備自主移動和遠程交互控制、鉆孔自動定位、鉆進方位導航、鉆具全自主鉆進控制與運行狀況監(jiān)測、孔區(qū)壓力分布狀態(tài)智能感知等關鍵技術。

　　這項研究得到了國家自然科學基金面上項目、2019山西省科技重大專項的資金支持。

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