[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

本發明公開了一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，包括導航導向系統、狀態感知系統、虛擬現實系統、環境監測系統、協同控制系統以及并行控制系統；機掘進器人系統啟動后，通過電液控制平臺啟動各系統，并使所有機器人處于待工作狀態，確定周圍工作環境安全后，控制子機器人系統之間協同作業和并行作業，并實時采集設備及環境狀態信息，建立伺服閉環控制系統，實現掘進機器人系統的智能掘進。本發明在提高煤礦設備機械化、智能化同時，減少井下綜采工作面人員數量，結合人工干預的方式遙控或遠程操控掘進機器人系統，能夠真正實現各子機器人系統之間協同作業、并行作業以及快速高效開采的目標。

技術領域

本發明涉及機器人智能控制領域，具體涉及一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統。

背景技術

煤礦巷道智能掘進機器人系統是近年發展起來的一種煤礦快速開采方法，目前，現有的掘進系統中依然采用人工操作的方式利用機器人完成相應的作業，由此造成的工人勞動強度大、工作環境對人影響嚴重以及工作效率低的缺點日益嚴重。

傳統的掘進工藝一般由截割落煤、刮板運煤、臨時支護、錨網運輸、永久支護等工藝組成，且截割和支護通常以串行的方式進行，各工序之間往往需要多人協同作業，因此耗時較長，掘支工作壓力大，而且自動化程度低，具有較大的施工危險性。

針對上述缺點，提出一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，協同控制各子機器人系統之間有序進行掘、支、錨等作業，并且同時使機器人之間在不干涉的前提下并行作業，提高掘進效率的同時大大減少了對人員的勞動強度，改善了井下設備操作的規范性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種煤礦巷道智能掘進機器人控制系統，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(AHRS、IMU)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、位置信息等的虛實同步，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金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。