[實(shí)用新型]煤礦救援用多級(jí)機(jī)器人系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020546315.3
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN201763384U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬宏偉;魏娟;于洋
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F11/00
• 分類號(hào): E21F11/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種煤礦救援用機(jī)器人，尤其是涉及一種煤礦救援用多級(jí)機(jī)器人系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

煤炭是我國主要的一次能源，長期以來煤炭在我國一次能源生產(chǎn)的消費(fèi)構(gòu)成中一直占2/3以上，據(jù)中國可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略研究報(bào)告，預(yù)計(jì)到2050年中國一次能源消費(fèi)中煤炭的比重仍然占50％左右。因而可以斷定，在今后較長時(shí)期內(nèi)煤炭仍將是支撐我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但是，眾所周知煤炭的開采又是一個(gè)高危行業(yè)，煤炭事故屢見不鮮，我國尤為突出，以煤炭產(chǎn)量和礦難死亡人數(shù)相比較，中國的煤礦百萬噸死亡率是世界平均水平的100多倍。因此有必要研制一種用于井下發(fā)生瓦斯、粉塵爆炸、塌方等事故后，能夠代替人及時(shí)進(jìn)入事故現(xiàn)場，獲取事故現(xiàn)場場景以及瓦斯、粉塵濃度、溫度、濕度等參數(shù)的具有自主移動(dòng)、智能控制的煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，利用機(jī)器人采集的事故現(xiàn)場信息，及時(shí)、準(zhǔn)確地為地面救援人員提供事故現(xiàn)場的第一手資料，既可為有效地進(jìn)行煤礦應(yīng)急救援，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失提供可靠信息，又可為科學(xué)地分析瓦斯爆炸災(zāi)變時(shí)期火災(zāi)性混合氣體的蔓延規(guī)律、多種災(zāi)害耦合條件下災(zāi)害事故的轉(zhuǎn)化及擴(kuò)大的條件及因素等方面的研究提供原始數(shù)據(jù)。?

現(xiàn)如今，國內(nèi)外研究領(lǐng)域均已對(duì)煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)作了大量的深入研究，但由于煤礦救援機(jī)器人是一個(gè)交叉的研究領(lǐng)域，其涉及機(jī)械、控制、傳感檢測、信息信號(hào)處理、模式識(shí)別、人工智能和計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科和技術(shù)。煤礦救援機(jī)器人應(yīng)能深入事故現(xiàn)場，在結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中連續(xù)運(yùn)動(dòng)，煤礦事故的種類有多種，應(yīng)根據(jù)事故種類的不同，開展研究。以煤?礦發(fā)生的四種主要事故之一的瓦斯爆炸事故為例，其多發(fā)生在距井口較遠(yuǎn)的工作面，煤礦事故發(fā)生后要求機(jī)器人必須快速、及時(shí)、準(zhǔn)確地到達(dá)事故現(xiàn)場。目前國內(nèi)外煤礦救援機(jī)器人尚無應(yīng)用于實(shí)際救援的相關(guān)報(bào)道，其研究主要集中在輪式或履帶式單機(jī)器人的方面，其中輪式機(jī)器人均為膠帶式車輪，并不適用于發(fā)生爆炸后的高溫有火的實(shí)際現(xiàn)狀；履帶式移動(dòng)機(jī)器人適應(yīng)地形情況較強(qiáng)，但其運(yùn)行速度較慢，功耗較大，其移動(dòng)機(jī)構(gòu)及自備的電源都不適用于從井口快速運(yùn)動(dòng)到事故現(xiàn)場，并安全返回的救援需求。?

隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，多機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)引起了學(xué)者們的普遍重視，而構(gòu)造多機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)重要的因素是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)橄到y(tǒng)性能的優(yōu)劣很大程度上取決于結(jié)構(gòu)是否合理。個(gè)體機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)是多機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成單位，因此，研究個(gè)體機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)是研究多機(jī)器人很重要的研究方向。將多機(jī)器人系統(tǒng)作為一個(gè)整體考慮，多機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為集中式和分散式，而分散式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分為分層式和分布式兩種。多機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)就是研究如何根據(jù)任務(wù)類型，機(jī)器人個(gè)體能力等確定機(jī)器人群體模型以及恰當(dāng)?shù)南嗷リP(guān)系；并且救援機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)應(yīng)重點(diǎn)研究機(jī)器人系統(tǒng)中各組成部分之間的相互關(guān)系和功能分配，確定機(jī)器人系統(tǒng)的信息流通關(guān)系和邏輯上的計(jì)算結(jié)構(gòu)，亦即機(jī)器人系統(tǒng)中信息處理和控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，此為煤礦救援機(jī)器人能得到實(shí)際有效應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。?

煤礦事故以井下事故居多，大中型煤礦的平均開采深度已達(dá)到400米以上，開采條件復(fù)雜。在這些礦井中從采煤工作面的下順槽直至井底車場均使用不同方式的軌道運(yùn)輸，軌道運(yùn)輸能充分適應(yīng)運(yùn)輸距離的變化和巷道的彎曲，適用范圍廣，既能用于水平巷道，也能用于傾斜巷道。隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展和開采強(qiáng)度的加大，新的井下運(yùn)輸方式不斷出現(xiàn)，但軌道運(yùn)輸在礦井運(yùn)輸中仍然大量存在，一是因?yàn)檐壍肋\(yùn)輸是礦井水平運(yùn)輸巷道的主要運(yùn)輸方式之一；二是因?yàn)榧幢闶窃谌渴褂眠\(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)牟蓞^(qū)內(nèi)，材料及設(shè)備的運(yùn)輸仍需要使用軌道運(yùn)輸，因此軌道運(yùn)輸目前仍是煤礦井下?運(yùn)輸?shù)闹饕绞剑壍肋\(yùn)輸?shù)拇嬖谝矠楸緦?shí)用新型的運(yùn)載機(jī)器人在井下的運(yùn)行提供了基本條件。?

近年來，我國煤礦事故頻發(fā)，煤礦救援水平相對(duì)落后，各種救援工作仍然以人工為主。盡管許多單位開展了各種用于煤礦事故救援的機(jī)器人，研制了各種樣機(jī)，但均未見過應(yīng)用于實(shí)際的報(bào)道，其主要原因是煤礦救援機(jī)器人的上述關(guān)鍵技術(shù)仍未得到較好的解決。另外，煤礦井下條件惡劣，事故發(fā)生地距井口較遠(yuǎn)，也是制約機(jī)器人在井下應(yīng)用的重要因素之一。在煤礦井下發(fā)生爆炸事故后，井下軌道會(huì)受到不同程度的影響，軌道線路中的各種確定性不平順、非確定性不平順和動(dòng)力不平順等因素都會(huì)不同程度地加劇輪軌間的相互作用力，影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能。因此，要求運(yùn)載機(jī)器人應(yīng)具有一定的移動(dòng)性、穩(wěn)定性和曲線通過能力。?

實(shí)用新型內(nèi)容