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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 煤礦安全生產(chǎn)探測(cè)機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 煤礦生產(chǎn)過程中探明生產(chǎn)區(qū)域的安全情況是安全生產(chǎn)的先決條件，煤礦安全生產(chǎn)探測(cè)機(jī)器人可以到達(dá)危險(xiǎn)或人員不易靠近的區(qū)域，探明井下的情況，從而保證煤礦生產(chǎn)的安全。 但我國(guó)目前在該領(lǐng)域應(yīng)用方面仍處于空白，研制用于煤礦井下安全探測(cè)的機(jī)器人已然成為一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)。煤礦井下安全探測(cè)機(jī)器人的研制，對(duì)于我們這個(gè)能源型發(fā)展中國(guó)家尤其具有廣闊的應(yīng)用前景與非凡的實(shí)際意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 煤礦安全探測(cè)機(jī)器人在減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是毋庸質(zhì)疑的。針對(duì)我國(guó)煤礦安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀和安全探測(cè)技術(shù)水平落后的突出矛盾，迫切需要煤礦井下安全探測(cè)機(jī)器人這類先進(jìn)設(shè)備。試驗(yàn)研制煤礦井下安全探測(cè)機(jī)器人具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是滿足當(dāng)前我國(guó)能源安全的一項(xiàng)戰(zhàn)略性緊迫任務(wù)。 本作品的研究目標(biāo)是突破自主適應(yīng)井下特殊環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)與控制、機(jī)器人在井下復(fù)雜環(huán)境中的定位與導(dǎo)航、大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，使煤礦井下安全探測(cè)機(jī)器人達(dá)到先進(jìn)水平。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品是以提高煤礦生產(chǎn)安全性為目的，具體的研究思路及技術(shù)方法如下： 1.機(jī)器人本體部分：由于井下空間狹窄，對(duì)于前方障礙，機(jī)器人只能以越、避障為主，另外巷道地面條件復(fù)雜，故采用履帶-輪軌復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)井下復(fù)雜環(huán)境的較強(qiáng)適應(yīng)。 2.在自主環(huán)境適應(yīng)方面：采用遙控、紅外視頻圖像相結(jié)合的障礙物參數(shù)估計(jì)及人工干預(yù)技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主與人工干預(yù)相結(jié)合進(jìn)行越障、避障，以適應(yīng)井下復(fù)雜的工況環(huán)境。 3.在通訊方面：采用無線遠(yuǎn)傳方式傳送數(shù)據(jù)，無線距離控制在井下80-100m范圍，保證在強(qiáng)回波條件下無線通訊的實(shí)現(xiàn)。 4.在井下定位和導(dǎo)航方面：構(gòu)建以距離傳感技術(shù)為基礎(chǔ)推算機(jī)器人在井下的行進(jìn)位置，參照機(jī)器人傳回的現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息，確定行進(jìn)中遇到的有限自然路標(biāo)推算出的機(jī)器人實(shí)際位置，在人工干預(yù)的前提下修正機(jī)器人航跡，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確定位。 5.在友好人-機(jī)交互技術(shù)方面：利用機(jī)器人不斷回傳的圖像、溫度、瓦斯等有害氣體濃度、機(jī)器人位置和姿態(tài)等信息，在控制端界面上實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人所處環(huán)境的視頻圖像、瓦斯等有害氣體濃度、溫度等信息，為煤礦安全生產(chǎn)提供有效的技術(shù)支持。 6.示范應(yīng)用方面：針對(duì)高含硫礦層煤礦因發(fā)生“火點(diǎn)”而被封閉的巷道，利用研制的機(jī)器人攜帶的檢測(cè)儀器進(jìn)入封閉巷道檢測(cè)是否符合人員作業(yè)條件；針對(duì)井下盲巷采用機(jī)器人先導(dǎo)進(jìn)入盲巷探測(cè)區(qū)域探知現(xiàn)場(chǎng)情況，為快速制定正確的方案提供技術(shù)支撐。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與其它類似探測(cè)器相比，本作品有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.采用先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)防爆，防水技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有利于對(duì)機(jī)器人行走過程的控制；容易實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和啟?？刂?，啟停時(shí)間短；輸出轉(zhuǎn)角的精度高，無累計(jì)誤差；步進(jìn)電機(jī)能提供較大的低速轉(zhuǎn)矩，一般可達(dá)5倍于相同尺寸的直流伺服電機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)矩。 3.信號(hào)的收發(fā)采用隔爆式無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 4.多種防爆式氣體檢測(cè)裝置。 5.質(zhì)量較輕，便于攜帶。 6.適用于煤礦內(nèi)多種復(fù)雜地形。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 省教育廳資助科研項(xiàng)目
作品所處階段
- 目前正處于試制收尾階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作方式，或技術(shù)入股方式。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 與其它類似探測(cè)器相比，本作品具有先進(jìn)的機(jī)器人防爆、防水裝置，多種氣體檢測(cè)裝置，較輕的質(zhì)量，數(shù)據(jù)、圖像實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳功能，適用于煤礦內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)域環(huán)境的檢測(cè)，復(fù)合履帶機(jī)構(gòu)能夠滿足在井下復(fù)雜地形條件下運(yùn)行。在煤礦安全探測(cè)方面，本作品具有其他類似探測(cè)器無法比擬的優(yōu)勢(shì)。 煤礦盲巷安全探測(cè)機(jī)器人在創(chuàng)新性、先進(jìn)性、科學(xué)性方面都是處于領(lǐng)先地位的，在現(xiàn)實(shí)意義以及科研價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值方面更具前景。 對(duì)于我們這個(gè)能源型發(fā)展中國(guó)家，尤其對(duì)于我們山西省這樣一個(gè)煤礦礦井?dāng)?shù)量眾多的省份，這個(gè)項(xiàng)目必然會(huì)具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外對(duì)煤礦安全設(shè)備的研究比較多，但對(duì)于煤礦井下危險(xiǎn)區(qū)域探測(cè)機(jī)器人的研究技術(shù)比較缺乏。美國(guó)智能系統(tǒng)和機(jī)器人中心開發(fā)的RATLER礦井探索機(jī)器人，用于災(zāi)難后的現(xiàn)場(chǎng)偵察工作，采用電傳遙控方式，有主動(dòng)紅外攝像機(jī)、無線射頻信號(hào)收發(fā)器、陀螺儀和危險(xiǎn)氣體傳感器等設(shè)備，無線遙控距離可達(dá)76米。 在國(guó)內(nèi)，研究機(jī)器人的工作相對(duì)較晚。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)可靠性工程與救災(zāi)機(jī)器人研究所成功研制了我國(guó)第一臺(tái)用于煤礦救援的CUMT-1型礦井救援機(jī)器人。能夠探測(cè)災(zāi)害環(huán)境；具有雙向語音對(duì)講功能，能夠使救災(zāi)指揮人員與受害者進(jìn)行快速聯(lián)絡(luò)，指揮受傷人員選擇最佳的逃生路線；具有無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能；同時(shí)攜帶有食品、水、藥物等救助物資，使受害者能夠開展自救。
