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行業(yè)動態(tài)

礦大成果推介 | 煤礦鉆孔機(jī)器人定位導(dǎo)航與全自主鉆進(jìn)技術(shù)

2024-01-22 ?133 分享

沖擊地壓是我國深部煤礦開采中最嚴(yán)重的動力災(zāi)害之一。隨著我國煤礦開采深度和強(qiáng)度的加大,沖擊地壓發(fā)生頻次和破壞強(qiáng)度也不斷增大。鉆孔卸壓是防治沖擊地壓的重要方法,然而由于沖擊地壓發(fā)生的突然性和巨大破壞性,導(dǎo)致卸壓防沖鉆孔作業(yè)存在巨大風(fēng)險。目前,卸壓作業(yè)需要人員進(jìn)入危險區(qū)域,卸壓過程中容易誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害,對施工人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅。因此,迫切需要研發(fā)面向沖擊地壓礦井的防沖鉆孔機(jī)器人,實現(xiàn)卸壓區(qū)域無人化作業(yè),而首要解決的關(guān)鍵難題便是鉆孔機(jī)器人的定位導(dǎo)航與全自主鉆進(jìn)技術(shù)。


針對以上情況,中國礦業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊研發(fā)了礦鉆孔機(jī)器人定位導(dǎo)航與全自主鉆進(jìn)技術(shù),具備以下創(chuàng)新點(diǎn):

研發(fā)了多模態(tài)融合的感知定位與自主導(dǎo)航系統(tǒng),實現(xiàn)了煤礦井下時變大場景惡劣工況條件下的鉆孔機(jī)器人可靠自主導(dǎo)航。


研發(fā)了由慣導(dǎo)、雷達(dá)、位移、壓力、轉(zhuǎn)速、振動等組成的傳感系統(tǒng),開發(fā)了機(jī)器人數(shù)字孿生模型信息感知、傳輸及數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)了機(jī)器人工作狀態(tài)的真實再現(xiàn)。


搭建了由MESH無線網(wǎng)絡(luò)和井下監(jiān)控環(huán)網(wǎng)構(gòu)成的信息傳輸平臺,保障了信息可靠遠(yuǎn)程傳輸;研發(fā)了鉆孔機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。


研究了激光雷達(dá)、IMU等多傳感融合的鉆進(jìn)區(qū)域三維場景重建方法,設(shè)計了基于冗余MU的鉆進(jìn)姿態(tài)感知算法,研發(fā)了基于視覺反饋控制的鉆孔精確定位系統(tǒng),為鉆孔機(jī)器人的全自主智能鉆進(jìn)提供了保障。


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研發(fā)了可正反轉(zhuǎn)的無線電磁傳輸智能鉆具,可同時實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)大扭矩傳遞和鉆進(jìn)軌跡無線隨鉆實時監(jiān)測,有效解決了卡鉆和鉆孔軌跡嚴(yán)重偏斜導(dǎo)致卸壓效果不好的問題。

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