[發明專利]一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統

有效

• 申請號: 202010690931.4
• 申請日: 2020-07-16
• 公開（公告）號: CN112012756B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王世斌;石增武;車萬里;馬宏偉;黃永安;傅磊;張旭輝;趙炳文;趙亦輝;毛清華;謝永利;陳真;田江偉;夏晶
• 申請（專利權）人: 西安煤礦機械有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/093;E21D11/40;E21D20/00
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

1.一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，其特征在于：包括：

導航導向系統，由數字全站儀+慣性測量單元組成，首先利用慣性測量單元采集機器人系統位移信息及方向角的變化，實現基于航跡推理算法的相對定位，然后結合數字全站儀采集機器人系統位姿信息，對慣性測量單元所采集數據進行修正，將最終結果傳輸至電液控制平臺并顯示，以實時確定機器人系統位姿；

狀態感知系統，用于實現掘進機器人系統工作狀態檢測和故障預測；

虛擬現實系統，用于實現掘進機器人系統掘進信息、姿態信息、位置信息的虛實同步，并將巷道成巷情況、截割路線顯示到遠程監控系統截面，實現機器人工作運動狀態的可視化監控；

環境監控系統，用于實現掘進機器人系統周圍環境信息的實時采集；

協同控制系統，用于實現掘進機器人系統各子系統的協同作業、互不干涉，各子機器人系統的控制器均通過can總線連接到電液控平臺，由電液控平臺負責各機器人信息的接收和任務的協調，電液控平臺首先通過總線通知臨時支護機器人進行支護，然后通知截割機器人開始控制截割臂自主截割并實時接收各機器人的工作狀態，檢測機器人工作進度以及異常；各子機器人系統之間通過總線通訊，當截割機器人和鉆機器人工作時，使推進系統只起到支撐不推進的作用，截割工作完成后，推進系統方可開始推進，即形成相互約束的功能；當鉆錨機器人正在進行做毛作業時，控制錨網運輸機器人停止取網機械臂工作，待鉆錨結束后，方可開始運輸錨網；鉆錨作業由頂板鉆機和側幫鉆機完成，按照工藝，控制各鉆機之間協同工作，避免干涉及碰撞；當監測到截割一個截距完成且復位時，通知臨時支護機器人開始推進與姿態調整，并監測各機器人的狀態，工作進度以及異常；

并行控制系統，用于實現掘進機器人系統部分子系統的并行作業，電液控平臺首先通過總線通知臨時支護機器人進行支護，同時控制截割機器人與鉆錨機器人開始作業，并檢測截割機器人是否完成一個截距的掘進任務和鉆錨機器人是否完成一個截距的鉆錨任務；鉆錨時，按照工藝要求，在鉆機互不干涉情況下，同時控制側幫鉆機和頂板鉆機進行鉆錨作業，提高掘進機器人系統工作效率。

2.如權利要求1所述的一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，其特征在于：所述狀態感知系統通過傳感器對機器人工作安全參數信息進行檢測，利用過壓、過流手段保護設備運行安全；通過傳感器檢測設備的工作狀態及運行參數信息，回傳至電液控平臺并顯示，建立閉環控制系統，提高設備健康生命周期，避免井下危險事故的發生。

3.如權利要求1所述的一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，其特征在于：所述虛擬現實系統包括地面監控設備、井下檢測系統、通訊系統，通過電液控制平臺控制掘進機器人系統的井下檢測系統采集機器人系統相關位姿及狀態信息，通過通訊系統采用有線+無線的方式將傳感系統采集信息傳輸到地面監控設備，模擬井下巷道掘進情況，保證機器人工作運動狀態的可視化監控。

4.如權利要求1所述的一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，其特征在于：所述環境監控系統包括氣體檢測系統、風量檢測系統和圖像檢測系統，氣體檢測系統包括氣體傳感器，避免有害氣體濃度過高造成事故；風量檢測系統用于實現工作面風量、出風口和進風口風量的檢測，改善工作面環境；圖像檢測系統通過攝像頭監視巷道情況、掘進姿態及軌跡、鉆機運行狀態、錨網儲存情況，保證掘進工作快速高效的進行。