机器人在煤矿行业的应用分析与开发策略

机器人在煤矿行业的应用分析与开发策略

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（1陕西麟北煤业开发有限责任公司陕西省宝鸡市721599；2陕西金源招贤矿业有限公司陕西省宝鸡市721599）

摘要：随着经济的快速发展，煤矿行业也得到了全面的进步，一些先进技术也逐渐应用到煤矿行业中，例如机器人，所以本文主要分析的就是煤矿行业中机器人的应用，分析其开发策略，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。

关键词：机器人；应用；开发策略；分析

引言：现阶段我国国民经济发展过程中发挥着重要作用的就是煤炭行业，大多数煤炭在开采的过程中都是进行井下开采，由于开采条件相对来说比较复杂，并且作业环境十分恶劣，所以随时都能出现一些次生灾害，进一步加大了煤矿死亡率。对煤矿某些环节中合理的运用机器人技术，不仅能促进生产效率，与此同时还能对死亡率进行降低，对煤矿作业环境积极改善，具有着重要意义，对煤矿行业中机器人技术的运用进行分析与开发是目前需要重点解决的问题。

1.机器人在煤矿行业中的应用现状

1.1煤矿救灾机器人

井下煤矿在作业的过程中极易出现事故，再加上作业环境存在复杂性，所以对煤矿救灾机器人进行研发，全部或者部分替代作业人员对矿井灾区进行深入，实施搜救工作，对环境进行相应的探测是十分必要的。这种机器人技术在国外已经具备较多研究，在一定程度上通过利用机房扫描装置以及红外成像装置等进行导航与有效控制，在光纤通信的利用下，使用充电电池提供电源。当前全球煤矿救灾机器人只能得到初步的使用，效果不是很理想，只能对有限的巷道实施探测与救灾，但是这种救灾机器人对预防二次灾害发挥着不可忽视的价值。

1.2煤矿服务机器人

通常状况下具备绘制框图以及巡检、做好日常维护，能够对框图实施精确地绘制，并且将作业进行完成，但我国对该类机器人的研发依然处于起步阶段。

2.煤矿机器人研究以及开发的问题分析

2.1导航技术分析

对于煤矿机器人等智能的移动机器人关键技术，便是为导航系统，其中也包括了采用一些检测方法可以获得机器人在空间中的信息和方向以及位置，采取特定的算法对其获得的数据做出分析，建立起相应的虚拟环境指导路线的规划。现如今机器人的精准定位技术也是较为完善，然而因为煤矿的环境复杂，在进行线路规划以及定位的过程中还需要进一步的研究。

2.2动力能源的技术分析

对于煤矿机器人而言，可以采用有线供电的形式，虽然是小功率的机器可以克服尺寸方面的限制，但也面临着导线压降的问题，并且也需要注意保护煤矿井下的电网谐波对设备所带来的干扰，这样对于机器人的作业距离有着直接的影响。煤矿机器人也可采用电池供电的方式，这样可以有效的克服导线所带来的影响，但是电池自身的性能会对作业时间带来影响，所以一些大功率的煤矿机器人需要配备高质量的供电设施。

2.3可靠性的技术分析

在煤矿井下中，其环境有着不可预测性以及复杂性的特点，假如出现了故障问题，将会带来比较大的损失，所以煤矿机器人的可靠性必须要体现在以下的几个方面中：一是保证结构的可靠，要求其具有着比较强的越障能力和地面适应能力，同时也需要有着防潮以及防尘和防爆等功能。二是保证系统控制的可靠性，虽然现今在复杂控制系统的错口控制值以及故障诊断技术得到了不断的优化，特别是在核心系统以及空间系统上得到广泛应用，但是煤矿机器人的控制系统研究依然存在一定的限制，并且也没有出现一些相关的理论报道和实际的产品。

3.煤矿机器人的开发策略分析

3.1机器人移动结构的开发分析

对于机器人的移动结构而言，是机器人的重要组成内容，对于机器人的功能发挥具有着重要的作用，移动结构的设计需要充分的去考虑移动速度和稳定性，现今发展的移动结构主要包括了腿式、履带式以及轮式等等，各种结构具有各自不同的特点，其中轮式移动结构比较简单，速度很快，灵活性方面很突出。腿式机器人具有比较强的仿生学能力，移动的过程中比较平稳，受到环境的影响很小，但是负载小，速度效率对比与其他结构比较弱。轮腿式则是兼顾了轮子以及腿的优点，结构相对复杂，难以进行控制。总而言之移动结构的设计必须要对各个方面的优缺点综合考虑，根据实际情况去开发合理结构。

3.2防爆式壳体设计分析

对于防爆壳体而言，主要是作为机器人的底盘，同时也需要具有足够的空间可以为机器人的每个设备提供出相应的安装控件，所以要求其具有着足够大的腔体。除此机器人的防爆壳体也要具备比较好的保护能力，并且要求其具有相应强度，可以满足标准要求。隔爆壳体通常情况下为整体式的设计结构，在两侧边设计比较突出的中控凸台，使其可以提高壳体的有效空间，采取这种方式可以充分的去利用机器人主履带两履带轮间的空间，同时也可满足安装空间方面的实际要求。

3.3机器人的控制系统设计为了能够满足其矿井下比较复杂的情况，机器人的控制系统必须要重点的去考虑开放式的控制设计。

3.3.1关于控制系统

在对机器人的控制系统进行设计的过程中，其中主要是包括以下的几个方面：一是为控制系统；二是操作端的控制系统；三是为通信端的控制系统。对于这几个系统而言，是作为机器人控制系统的主要内容，其功能主要是负责机器人的信息采集以及导航路径规划等内容。在机器人进行探测的过程中，将其所探测的信息通过操作端的控制系统进行传送，之后通过软件对数据进行分析，操作人员对机器人下发相应的指令。

3.3.2控制方式分析

目前机器人主要是采用了分布式的控制方式，其中主要为模型慎思式反应复合式的体系结构，在控制系统中，其开放性对于机器人的控制十分重要，开放性的控制系统根据其开放式的计算机平台去完成相应的硬件资源，并且也是采用标准的操作系统以及控制语言，这样可以实现网络通信，同时对于机器人的系统化以及精确化控制方面具有很大的作用。

3.3.3控制总线分析

对于开放式的控制系统而言，其控制总线也经历了从RS232总线到RS484的总线，最后发展成为了现如今的CAN总线，对于这种总线而言，具有上述两种总线并不具备的特点，也是能够满足国家标准的总线，在设计的过程中比较独特，灵活性很强，在应用中具有着很高的可靠性，十分适合应用到分布式的控制系统中。

总结：通过上述分析得出，目前很多的信息技术已经被广泛的应用到了煤矿机器人研究之中，从而促进了煤矿机器人的快速发展，同时取得了一定的研究进展，但是煤矿机器人在控制以及通讯和导航技术等方面依然需要进行完善和改进，随着通信系统网络技术和码垛机器人的快速发展，研究出高效率和高精度的煤矿机器人是现如今煤矿企业发展的重要所在，也是安全生产的保障。

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