[發(fā)明專利]一種圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110036922.8
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112720532B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常映輝;冀鵬飛;賀建偉;葉竹剛;侯偉;陳寧;黃帥;張立平;馬凱;代立明;白雪峰;韓雪松;周鋒濤;高偉;賀捷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群，其特征在于，包括：

智能壓力測量機器人、智能液壓支護機器人及智能巡查監(jiān)測機器人；其中，所述智能壓力測量機器人機械臂及機身上安裝壓力傳感器、傾角傳感器、陀螺儀及交換機；所述智能巡查監(jiān)測機器人機身上安裝多線激光測量雷達、紅外雙目攝像頭及工控機系統(tǒng)；其中，交換機、工控機系統(tǒng)及上位機之間通過無線通信的方式進行信號傳遞；

還包括智能測算系統(tǒng)，所述智能測算系統(tǒng)利用智能巡查監(jiān)測機器人機身上安裝的多線激光測量雷達及紅外雙目攝像頭計算巷道三維立體圖像與圍巖位移量，根據(jù)多源數(shù)據(jù)融合算法確定巷道中的危險點，構(gòu)建巷道坐標系來確定各機器人在巷道中的相對位置及危險點的坐標信息，結(jié)合智能壓力測量機器人所測壓力數(shù)值判斷各個危險點是否需要支護。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群，其特征在于，還包括防碰撞預警系統(tǒng)，所述防碰撞預警系統(tǒng)包括多個發(fā)射端和多個接收端，發(fā)射端設(shè)置于每一所述智能壓力測量機器人、智能液壓支護機器人及智能巡查監(jiān)測機器人的機身上，每一接收端由工作人員佩戴；

所述智能測算系統(tǒng)應用路徑規(guī)劃SLAM算法，通過已獲取的巷道環(huán)境信息進行智能壓力測量機器人、智能液壓支護機器人及巡查監(jiān)測機器人自主避障及路徑規(guī)劃，在適宜條件下可脫離人工操作自適應導航至需要壓力測量或精準支護的坐標點。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群，其特征在于，所述智能測算系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，利用多線激光測量雷達通過不斷掃描構(gòu)建巷道三維立體圖像，同時利用紅外雙目攝像頭監(jiān)測錨桿的位置信息；

圍巖位移量計算模塊，用于對比實時巷道三維立體圖像與掃描周期中的初始時刻及上一時刻的巷道三維立體圖像，得出圍巖的相對位移量；同時通過紅外雙目攝像頭監(jiān)測錨桿的位置信息，經(jīng)解算得出錨桿的位移及形變量，通過危險關(guān)鍵點信息預測解算出圍巖整體位移量；

支護判斷模塊，利用多源數(shù)據(jù)融合算法卡爾曼濾波將多線激光測量雷達及紅外雙目攝像頭測量所得的信息解算得出圍巖實時位移量及相應危險點，結(jié)合智能壓力測量機器人所測的壓力數(shù)值來判斷各危險點是否需要支護；

坐標標定模塊，用于根據(jù)掃描所得巷道三維立體圖像中已包含巷道內(nèi)各機器人的相對位置信息，構(gòu)建巷道坐標系來確定各機器人在巷道中的相對位置及危險點的坐標信息；

路徑規(guī)劃模塊，利用SLAM算法，通過已獲取的巷道環(huán)境信息來實現(xiàn)智能壓力測量機器人、智能液壓支護機器人及巡查監(jiān)測機器人自主避障及路徑規(guī)劃，在適宜條件下可脫離人工操作自適應導航至需要壓力測量或精準支護的坐標點。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群，其特征在于，所述智能測算系統(tǒng)不僅使移動機器人脫離人工自主工作，而且使用遙控器通過無線通信實現(xiàn)人工操作，以適應各類復雜環(huán)境。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圍巖穩(wěn)定性智能監(jiān)測及精準支護機器人群，其特征在于，所述智能壓力測量機器人由底部履帶行走機構(gòu)、底盤蓄電池電池組、履帶驅(qū)動電機、平臺上端機械臂、旋轉(zhuǎn)電機、傾角傳感器、力傳感器、陀螺儀、防碰撞預警系統(tǒng)發(fā)射器、交換機、無線傳輸控制系統(tǒng)組成；其中平臺上端機械臂一可在平面內(nèi)180°由旋轉(zhuǎn)電機控制旋轉(zhuǎn)，傾角傳感器安裝于機械臂一旋轉(zhuǎn)部位底端，以垂直于機器人平臺平面角度為0°位置，左側(cè)偏轉(zhuǎn)為負值，右側(cè)偏轉(zhuǎn)為正值；無線傳輸控制系統(tǒng)用于傳輸當前機械臂的絕對傾角及陀螺儀測出的機身傾角給工控機系統(tǒng)，同時接收智能測算系統(tǒng)解算得出的智能壓力測量機器人在巷道中相對于智能巡查監(jiān)測機器人的絕對位置信息及機械臂相對于巷道空間的相對傾角，自主規(guī)劃路徑SLAM算法解算得出最佳前進路徑后，智能壓力測量機器人按照系統(tǒng)指令或人工遙控器手動操作前往目標點，而后旋轉(zhuǎn)電機由傾角傳感器反饋的角度信息控制機械臂旋轉(zhuǎn)至指定位置，機械臂伸縮機構(gòu)將力傳感器推移至目標點進行測量圍巖壓力，將所測數(shù)值傳回工控機系統(tǒng)以此判斷是否需要支護。