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Mobile platform of rocker-type coal mine rescue robot 被引量:3
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作者 LI Yunwang GE Shirong +2 位作者 ZHU Hua FANG Haifang GAO Jinke 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2010年第3期466-471,共6页
After a coal mine disaster,especially a gas and coal dust explosion,the space-restricted and unstructured underground terrain and explosive gas require coal mine rescue robots with good obstacle-surmounting performanc... After a coal mine disaster,especially a gas and coal dust explosion,the space-restricted and unstructured underground terrain and explosive gas require coal mine rescue robots with good obstacle-surmounting performance and explosion-proof capability. For this type of environment,we designed a mobile platform for a rocker-type coal mine rescue robot with four independent drive wheels.The composition and operational principles of the mobile platform are introduced,we discuss the flameproof design of the rocker assembly,as well as the operational principles and mechanical structure of the bevel gear differential and the main parameters are provided.Motion simulation of the differential function and condition of the robot running on virtual,uneven terrain is carried out with ADAMS.The simulation results show that the differential device can maintain the main body of the robot at an average angle between two rockers.The robot model has good operating performance.Experiments on terrain adaptability and surmounting obstacle performance of the robot prototype have been carried out.The results indicate that the prototype has good terrain adaptability and strong obstacle-surmounting performance. 展开更多
关键词 coal mine rescue robot rocker suspension DIFFERENTIAL explosion-proof design
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A novel explosion-proof walking system: Twin dual-motor drive tracked units for coal mine rescue robots 被引量:2
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作者 李雨潭 朱华 +1 位作者 李猛钢 李鹏 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第10期2570-2577,共8页
A new explosion-proof walking system was designed for the coal mine rescue robot(CMRR) by optimizing the mechanical structure and control algorithm. The mechanical structure innovation lies mainly in the dual-motor dr... A new explosion-proof walking system was designed for the coal mine rescue robot(CMRR) by optimizing the mechanical structure and control algorithm. The mechanical structure innovation lies mainly in the dual-motor drive tracked unit used, which showed high dynamic performance compared with the conventional tracked unit. The control algorithm, developed based on decision trees and neural networking, facilitates autonomous switching between "Velocity-driven Mode" and "Torquedriven Mode". To verify the feasibility and effectiveness of the control strategy, we built a self-designed test platform and used it to debug the control program; we then made a robot prototype and conducted further experiments on single-step, ramp, and rubble terrains. The results show that the proposed walking system has excellent dynamic performance and the control strategy is very efficient, suggesting that a robot with this type of explosion-proof walking system can be successfully applied in Chinese coal mines. 展开更多
关键词 coal mine rescue robot tracked walking system EXPLOSION-PROOF control strategy
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煤矿机器人2.0阶段融合发展路径探索
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作者 王雷 《中国煤炭》 北大核心 2024年第10期57-68,共12页
随着人工智能技术的不断发展和成熟,煤矿机器人及产业发展得到了越来越广泛的关注。基于煤矿机器人发展现状,首次提出煤矿机器人进入到2.0阶段的概念,并对煤矿机器人2.0阶段如何发展进行了路径探索。将煤矿机器人发展过程进行了分阶段探... 随着人工智能技术的不断发展和成熟,煤矿机器人及产业发展得到了越来越广泛的关注。基于煤矿机器人发展现状,首次提出煤矿机器人进入到2.0阶段的概念,并对煤矿机器人2.0阶段如何发展进行了路径探索。将煤矿机器人发展过程进行了分阶段探讨,明确将矿山与机器人解耦后是其发展路径的先决条件,并对煤矿机器人1.0阶段开展了精细化的梳理与解析;对煤矿机器人2.0阶段的发展路径思考做了详细阐述,指出煤矿机器人2.0阶段应该完成的重要任务及具备的重要特征,同时对中煤科工机器人科技有限公司在煤矿机器人2.0阶段的具体研究提出了详细规划;对煤矿机器人未来发展方向进行了系统性探讨,进一步指明煤矿机器人应具身智能,实现煤矿智能化、无人化应用。 展开更多
关键词 煤矿机器人1.0 解耦 煤矿机器人2.0 产业发展 具身智能
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Research of the underground coal bunker clearing robot
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作者 SONG Zhi-an ZHAN Feng +2 位作者 LI Cheng-yin WANG Ze-le ZHANG Shan-lin 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2010年第1期104-107,共4页
With the long-term use of coal bunker, a certain amount of sticking objects will beformed on its wall, and coal mine clearing robot can replace man in clearing the bunker wall.Also, since it equip with an explosion-pr... With the long-term use of coal bunker, a certain amount of sticking objects will beformed on its wall, and coal mine clearing robot can replace man in clearing the bunker wall.Also, since it equip with an explosion-proof camera, the worker can determine the operationby observing the well-head monitor.Moreover, it cannot work unless it is placed in positionand supported stably, and it has three degrees of freedom: rotating, stretching, and shovelcoal.It is driven by the hydraulic and controlled by PLC.The underground coal mine clearingrobot changs the traditional clearing methods, man does not have to enter the bunker toclear it, which ensures the production safety of coal transportation. 展开更多
关键词 underground coal bunker clearing robot coal bunker coal transport
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机器人工厂LEGO Robot Invention System 2.0
5
《新潮电子》 2002年第1期13-13,共1页
关键词 乐高玩具公司 机器人 LEGO robot INVENTION System2.0
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智能采煤机器人关键技术 被引量:5
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作者 马宏伟 赵英杰 +13 位作者 薛旭升 吴海雁 毛清华 杨会武 张旭辉 车万里 曹现刚 赵友军 王川伟 赵亦辉 王鹏 孙思雅 马柯翔 李烺 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1174-1182,共9页
采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的... 采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的“智能感知、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制、位-姿-速协同控制”五大关键技术,并给出解决方案。针对智能感知问题,提出了构建智能感知系统思路,给出了智能采煤机器人智能感知系统的架构,实现对运行状态、位姿、环境等全面感知,为智能采煤机器人安全、可靠运行提供保障;针对位姿控制问题,提出了智能PID位姿控制思路,给出了改进遗传算法的PID位姿控制方法,实现了智能采煤机器人位姿精准控制;针对速度控制问题,提出了融合“力-电”异构数据的截割载荷测量思路,给出了基于神经网络算法的截割载荷测量方法,实现了截割载荷的精准测量;提出牵引与截割速度自适应控制思路,给出了人工智能算法牵引与截割速度决策方法和滑模自抗扰控制的牵引与截割速度控制方法,实现了智能采煤机器人速度精准自适应控制;针对截割轨迹规划与跟踪控制问题,提出了截割轨迹精准规划思路,给出了融合地质数据和历史截割数据的截割轨迹规划模型,实现了截割轨迹的精准规划;提出了截割轨迹精准跟踪控制思路,给出了智能插补算法的截割轨迹跟踪控制方法,实现了智能采煤机器人截割轨迹高精度规划与精准跟踪控制;针对“位-姿-速”协同控制问题,提出了“位-姿-速”协同控制参数智能优化思路,给出了基于多系统互约束的改进粒子群“位-姿-速”协同控制参数优化方法,实现了智能采煤机器人智能高效作业。深入研究五大关键技术破解思路,有利于加快推动研发高性能、高效率、高可靠的智能采煤机器人。 展开更多
关键词 智能采煤机器人 智能感知 速度控制 截割轨迹规划与跟踪控制 协同控制
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煤矿井下掘进机器人路径规划方法研究 被引量:1
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作者 张旭辉 郑西利 +4 位作者 杨文娟 李语阳 麻兵 董征 陈鑫 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期152-163,共12页
针对煤矿非全断面巷道条件下掘进机器人移机难度大、效率低下等问题,分析了煤矿井下非结构化环境特征及掘进机器人运动特性,提出了基于深度强化学习的掘进机器人机身路径规划方法。利用深度相机将巷道环境实时重建,在虚拟环境中建立掘... 针对煤矿非全断面巷道条件下掘进机器人移机难度大、效率低下等问题,分析了煤矿井下非结构化环境特征及掘进机器人运动特性,提出了基于深度强化学习的掘进机器人机身路径规划方法。利用深度相机将巷道环境实时重建,在虚拟环境中建立掘进机器人与巷道环境的碰撞检测模型,并使用层次包围盒法进行虚拟环境碰撞检测,形成巷道边界受限下的避障策略。考虑到掘进机器人形体大小且路径规划过程目标单一,在传统SAC算法的基础上引入后见经验回放技术,提出HER-SAC算法,该算法通过环境初始目标得到的轨迹扩展目标子集,以增加训练样本、提高训练速度。在此基础上,基于奖惩机制建立智能体,根据掘进机器人运动特性定义其状态空间与动作空间,在同一场景下分别使用3种算法对智能体进行训练,综合平均奖励值、最高奖励值、达到最高奖励值的步数以及鲁棒性4项性能指标进行对比分析。为进一步验证所提方法的可靠性,采用虚实结合的方式,通过调整目标位置设置2种实验场景进行掘进机器人的路径规划,并将传统SAC算法和HER-SAC算法的路径结果进行对比。结果表明:相较于PPO算法和SAC算法,HER-SAC算法收敛速度更快、综合性能达到最优;在2种实验场景下,HER-SAC算法相比传统SAC算法规划出的路径更加平滑、路径长度更短、路径终点与目标位置的误差在3.53 cm以内,能够有效地完成移机路径规划任务。该方法为煤矿掘进机器人的自主移机控制奠定了理论基础,为煤矿掘进设备自动化提供了新方法。 展开更多
关键词 掘进机器人 路径规划 深度强化学习 智能体 虚实结合 改进SAC算法 煤矿
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基于RobotStudio的煤矸石视觉分拣系统仿真
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作者 魏亮 马慧娟 《山东煤炭科技》 2023年第8期201-203,共3页
为了提高视觉机器人系统在传统煤矸石分拣中的应用效率,提出一种基于RobotStudio的仿真方法,可以在离线状态下对不同的机器人运动算法、运行程序和执行轨迹进行仿真验证。结果表明,使用该仿真方法可以优化机器人运动节拍,减少现场调试... 为了提高视觉机器人系统在传统煤矸石分拣中的应用效率,提出一种基于RobotStudio的仿真方法,可以在离线状态下对不同的机器人运动算法、运行程序和执行轨迹进行仿真验证。结果表明,使用该仿真方法可以优化机器人运动节拍,减少现场调试作业时间,提高整体生产效率。 展开更多
关键词 煤矸石分拣 工业机器人 仿真 robotStudio
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全自动煤炭采制样系统的设计研究 被引量:1
9
作者 马飞跃 《煤炭加工与综合利用》 CAS 2024年第2期71-75,79,共6页
钢铁企业的入厂煤炭具有品种繁多、煤质差异大、检测项目多的特点,其质量检验重点关注如何在煤炭的采样、制样和化验环节避免样品污染和黏附。通过对破碎、缩分设备的优化,设计了一种全自动煤炭采制样系统。结果表明:该系统实现了在线... 钢铁企业的入厂煤炭具有品种繁多、煤质差异大、检测项目多的特点,其质量检验重点关注如何在煤炭的采样、制样和化验环节避免样品污染和黏附。通过对破碎、缩分设备的优化,设计了一种全自动煤炭采制样系统。结果表明:该系统实现了在线粒度分析、全水分检测、一般分析试验煤样和存查煤样的封装标识,是目前钢铁企业煤炭采制样系统进料品种复杂、自动化程度较高的设计方案之一。 展开更多
关键词 钢铁企业 煤炭 采制样系统 全自动 工业机器人 优化设计
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改进的ORB-FLANN煤矸石图像高效匹配方法
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作者 马宏伟 周文剑 +4 位作者 王鹏 张烨 赵英杰 王赛赛 李烺 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期288-296,共9页
针对煤矸石分拣机器人分拣煤矸石时,带式输送机输送带打滑、跑偏以及带速波动造成的目标煤矸石位姿变化,从而导致抓取失败或空抓漏抓等问题,提出了一种改进的ORB-FLANN (Oriented FAST and Rotated BRIEF-Fast Library for Approximate ... 针对煤矸石分拣机器人分拣煤矸石时,带式输送机输送带打滑、跑偏以及带速波动造成的目标煤矸石位姿变化,从而导致抓取失败或空抓漏抓等问题,提出了一种改进的ORB-FLANN (Oriented FAST and Rotated BRIEF-Fast Library for Approximate Nearest Neighbors)煤矸石识别图像与分拣图像高效匹配方法。提出改进ORB的特征点检测方法对煤矸石识别图像与分拣图像进行特征点检测,实现快速检测图像特征点;提出改进FLANN匹配算法对图像特征点进行匹配,实现煤矸石识别图像与分拣图像高效匹配。针对传统ORB方法对煤矸石图像特征检测时间长、重复率低问题,提出了改进ORB特征检测方法,提高了图像特征点检测速度和重复率;针对传统FLANN匹配方法对煤矸石图像匹配精确率低问题,提出了融合PROSAC算法的改进FLANN匹配方法,剔除错误特征匹配点对,提高了图像匹配的精确率。在自主研发的双机械臂桁架式煤矸石分拣机器人试验平台上应用文中方法、SURF特征匹配方法、HU不变矩匹配方法、SIFT特征匹配方法和ORB特征匹配方法分别进行了不同带速、尺度、旋转角度条件下的煤矸石匹配试验,结果表明:本方法的匹配率为98.2%,匹配时间为141 ms,具有匹配率高、实时性好以及鲁棒性强等特点,能够满足煤矸石识别图像与分拣图像高效精准匹配的要求。 展开更多
关键词 煤矸石分拣机器人 煤矸石识别图像 煤矸石分拣图像 特征检测 特征匹配
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煤矸石智能分拣机器人运动规划技术的研究进展
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作者 高琳 梁朝辉 +2 位作者 董红娟 于鹏伟 张志远 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6567-6575,共9页
运动规划是煤矸石智能分拣机器人研究过程中必不可少的一环,但是目前仍有一些问题待解决。首先介绍煤矸石分选现状,其次分析煤矸石智能分拣机器人运动规划的关键技术,主要包括如何追踪动态煤矸石、如何规划轨迹以减少冲击和如何针对障... 运动规划是煤矸石智能分拣机器人研究过程中必不可少的一环,但是目前仍有一些问题待解决。首先介绍煤矸石分选现状,其次分析煤矸石智能分拣机器人运动规划的关键技术,主要包括如何追踪动态煤矸石、如何规划轨迹以减少冲击和如何针对障碍物进行避障。最后得出今后煤矸石智能分拣机器人运动规划的研究方向,包括基于轨迹优化的分拣策略、拣矸机械臂末端抓取位姿和协作空间下多机械臂拣矸的轨迹规划。 展开更多
关键词 煤矸石 智能 分拣 机器人 运动规划
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基于改进人工势场算法的煤矿井下机器人路径规划
12
作者 薛光辉 王梓杰 +2 位作者 王一凡 李亚男 刘文海 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期6-13,共8页
路径规划是煤矿机器人在煤矿井下狭小巷道空间中应用亟待解决的关键技术之一。针对传统人工势场(APF)算法在狭小巷道环境中规划出的路径可能离巷道边界过近,以及在障碍物附近易出现目标不可达和路径振荡等问题,提出了一种基于改进APF算... 路径规划是煤矿机器人在煤矿井下狭小巷道空间中应用亟待解决的关键技术之一。针对传统人工势场(APF)算法在狭小巷道环境中规划出的路径可能离巷道边界过近,以及在障碍物附近易出现目标不可达和路径振荡等问题,提出了一种基于改进APF算法的煤矿机器人路径规划方法。参考《煤矿安全规程》有关规定建立了巷道两帮边界势场,将机器人行驶路径尽量规划在巷道中间,以提高机器人行驶安全性;在障碍物斥力势场中引入调节因子,以解决目标不可达问题;引入转角限制系数以平滑规划出的路径,减少振荡,提高规划效率,保证规划路径的安全性。仿真结果表明:当目标点离障碍物很近时,改进APF算法可成功规划出能够抵达目标点的路径;改进APF算法规划周期数较传统算法平均减少了14.48%,转向角度变化累计值平均减少了87.41%,曲率绝对值之和平均减少了78.09%,表明改进APF算法规划的路径更加平滑,路径长度更短,规划效率和安全性更高。 展开更多
关键词 煤矿机器人 路径规划 人工势场法 目标不可达 路径振荡 斥力势场修正 转角限制系数
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基于改进ORB的复杂场景煤矸石匹配算法
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作者 曹现刚 王虎生 +3 位作者 王鹏 吴旭东 向敬芳 李虎 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期189-195,共7页
在煤矸石分拣过程中,传统方法通过视觉识别与胶带速度预测煤矸石实时位姿,然而,由于煤矸石随胶带高速长距离运输过程中常发生打滑和跑偏现象,预测位姿与分拣区域实际位姿不一致,导致机械臂空抓、误抓,影响分拣效率。针对这一问题,提出... 在煤矸石分拣过程中,传统方法通过视觉识别与胶带速度预测煤矸石实时位姿,然而,由于煤矸石随胶带高速长距离运输过程中常发生打滑和跑偏现象,预测位姿与分拣区域实际位姿不一致,导致机械臂空抓、误抓,影响分拣效率。针对这一问题,提出了一种改进的ORB匹配算法用于煤矸石在分拣区域的二次定位,首先引入局部自适应伽马校正的oFAST特征检测,提高低光照下的匹配准确率;此外,针对矸石在高速移动中由于动态干扰产生的较多误匹配点,结合BEBLID描述子和GMS算法进行快速特征匹配,并运用随机抽样一致性算法优化匹配点选择,增强算法鲁棒性;最终,通过得到的匹配点计算最小外接矩形完成位姿获取。实验结果显示,所提算法相较于传统ORB算法在尺度、光照、视角变化下煤矸石匹配正确率分别提升了16.7%、36%和22%,平均误差为1.29 mm,平均匹配耗时在40 ms以内,适用于复杂场景下煤矸石的匹配定位。 展开更多
关键词 图像处理 特征匹配 煤矸分拣机器人 BEBLID 网格运动统计 ORB
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采煤机滚筒齿座焊接定位机器人系统的设计
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作者 王永清 史振国 梁宝英 《晋控科学技术》 2024年第5期9-13,共5页
针对目前采煤机螺旋滚筒齿座焊接定位精度和工作效率较低等问题,提出采用机器人系统进行齿座焊接定位,该系统主要由四台机器人、一台变位机和一套智能控制系统等组成,利用PQArt仿真软件编写齿座焊接定位工作程序,使机器人和变位机协同工... 针对目前采煤机螺旋滚筒齿座焊接定位精度和工作效率较低等问题,提出采用机器人系统进行齿座焊接定位,该系统主要由四台机器人、一台变位机和一套智能控制系统等组成,利用PQArt仿真软件编写齿座焊接定位工作程序,使机器人和变位机协同工作,从而完成齿座焊接定位的智能化作业,并进行了工业性试验,试验结果表明:该系统提高了齿座焊接定位的智能化程度,提高了齿座焊接定位的精度和工作效率,经济和社会效益显著。 展开更多
关键词 采煤机 齿座 焊接定位 机器人系统
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煤矿用钻孔机器人钻臂定位误差补偿研究 被引量:1
15
作者 梁春苗 姚宁平 +1 位作者 姚亚峰 彭涛 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期153-163,共11页
目前钻孔机器人位姿调节多采用手动遥控调节与人工复测结合,未实现全自动调节,开环控制精度低、自动化能力低、无法实现煤矿用探放水、防突和防冲钻孔机器人精确开孔定位与孔群全自动施工。通过分析钻孔机器人钻臂结构和动作,建立了钻... 目前钻孔机器人位姿调节多采用手动遥控调节与人工复测结合,未实现全自动调节,开环控制精度低、自动化能力低、无法实现煤矿用探放水、防突和防冲钻孔机器人精确开孔定位与孔群全自动施工。通过分析钻孔机器人钻臂结构和动作,建立了钻臂运动学模型;通过对加工误差、机身变形、装配间隙等影响因素分析,发现采用回转减速器蜗轮蜗杆结构间隙会引起倾角和方位角误差放大,并在机身平时会引起倾角和方位角误差最大达0.85°;为消除误差,首先采用传统钻臂运动学误差补偿方法建立了钻臂静、动态误差补偿模型,利用全站仪测试关节间隙和变形量,基于补偿模型和RBF神经网络法求逆解得到误差补偿量,钻臂期望位姿与实际位姿误差的x方向平均误差为9.6 mm,y方向平均误差为18.2 mm,z方向平均误差为16 mm,满足工程应用要求;其次为解决传统全站仪试验测量的方法的复杂性和非实时性问题,提出了一种通过激光测距仪和高精度开孔定向仪组合获得位姿误差检测的方法,通过测距实时计算实际和理论倾角、方位角差值,作为误差补偿后的新倾角和方位角的控制输入量,对钻臂进行实时误差检测与补偿;最后利用传统全站仪精度检测方法对激光测距组合位姿误差补偿模型进行验证。试验表明:激光测距组合定位误差检测法最大误差差值在±0.5°以内,方位角最大误差在±0.5°以内,比未采用误差补偿前分别提高了41.1%和37.5%,满足了钻孔机器人开孔定位误差要求。在煤炭行业开展了钻孔机器人钻臂在线精确定位与误差补偿研究,对钻孔机器人精确自动开孔定位及孔群全自动施工具有重要的借鉴和指导意义。 展开更多
关键词 钻孔机器人 钻臂定位 运动学模型 位姿误差检测 误差补偿模型 煤矿
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基于改进A^(*)算法的矿用机器人救援路径规划及仿真分析 被引量:3
16
作者 段碧英 柴肇云 +5 位作者 辛子朋 闫珂 肖畅 刘向御 李天宇 刘新雨 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期231-241,共11页
【目的】煤矿井下灾后现场情况复杂,针对传统A^(*)算法的煤矿机器人救援路径规划存在路径不安全、效率低等问题,结合栅格地图及救援机器人可沿任意方向移动的特点,多方面对传统A^(*)算法进行改进。【方法】首先,引入了机器人尺寸叠加到... 【目的】煤矿井下灾后现场情况复杂,针对传统A^(*)算法的煤矿机器人救援路径规划存在路径不安全、效率低等问题,结合栅格地图及救援机器人可沿任意方向移动的特点,多方面对传统A^(*)算法进行改进。【方法】首先,引入了机器人尺寸叠加到障碍物的概念,以确保路径的安全性。其次,通过优化启发函数,降低偏离最佳路径节点的扩展数量,减少冗余节点与路径转折,降低了计算复杂度。最后,采用动态调整算法将路径转折角圆弧化,对所得路径平滑处理,提高了路径的可操作性。最终获得路径代价更小、耗时更短、转弯次数更少的优化路径。基于改进的A^(*)算法,利用MATLAB开展了不同尺寸及不同障碍物覆盖率下救援机器人路径规划的仿真模拟试验。【结果】结果表明:相较于传统A^(*)算法,在崎岖环境地图中改进的A^(*)算法使搜索节点降低了26.51%、计算时长减少了80.42%、路径长度缩短了31.85%、转向次数减少了44.44%,提高了路径的搜索效率和平滑程度。【结论】改进的A^(*)算法为复杂工况环境下煤矿机器人的救援工作提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 A^(*)算法优化 煤矿救援机器人 路径规划 启发函数 动态调整算法
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软硬交错倾斜煤层下煤矿钻孔机器人钻杆系统振动特性研究
17
作者 康明霞 王忠宾 +2 位作者 刘新华 魏东 赵啦啦 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期128-134,146,共8页
煤矿钻孔机器人钻杆系统振动特性的研究是钻进轨迹预测及控制的重要前提。考虑水平钻进过程中钻杆系统与煤层交互约束的复杂机制,搭建煤矿钻孔机器人钻进实验平台及振动监测系统,开展不同软硬煤层及煤层倾斜角度下的水平钻进实验;采用... 煤矿钻孔机器人钻杆系统振动特性的研究是钻进轨迹预测及控制的重要前提。考虑水平钻进过程中钻杆系统与煤层交互约束的复杂机制,搭建煤矿钻孔机器人钻进实验平台及振动监测系统,开展不同软硬煤层及煤层倾斜角度下的水平钻进实验;采用经验模态分解方法对采集数据进行分解、滤波和重构处理,以消除噪声干扰,进而研究软硬交错倾斜煤层下钻孔机器人钻杆系统振动特性。研究结果表明:钻孔机器人无论是在硬→中硬→软煤层还是软→中硬→硬煤层中钻进,钻杆系统的纵向、横向、扭转振动幅度均随煤层倾斜角度的增大而增大;同一煤层倾斜角度下,钻孔机器人在软→中硬→硬煤层中钻进较在硬→中硬→软煤层中钻进时,钻杆系统的纵向、横向及扭转振动幅度更大;煤层倾斜角度较小时,软硬交错煤层对钻杆系统振动特性的影响较大,煤层倾斜角度较大时,煤层倾斜角度对振动特性的影响大于软硬交错煤层的影响;较大的砂石对钻杆系统振动产生一定影响。 展开更多
关键词 煤矿钻孔机器人 软硬交错煤层 倾斜煤层 水平钻进 钻杆系统 振动特性
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基于扩展卡尔曼滤波的清仓机器人位姿识别方法
18
作者 李贵虎 高贵军 +1 位作者 李军霞 贾雪峰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期99-106,共8页
煤矿水仓巷道光照强度不均匀且结构化特征明显,传统基于视觉的机器人位姿识别方法识别不准确,而单一的机器人定位技术如自适应蒙特卡洛(AMCL)方法随着清仓机器人的长时间运行,输出的位姿信息存在较大累计误差,易出现煤泥清理不干净、与... 煤矿水仓巷道光照强度不均匀且结构化特征明显,传统基于视觉的机器人位姿识别方法识别不准确,而单一的机器人定位技术如自适应蒙特卡洛(AMCL)方法随着清仓机器人的长时间运行,输出的位姿信息存在较大累计误差,易出现煤泥清理不干净、与两侧巷道发生碰撞的情况。针对上述问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的多传感器融合清仓机器人位姿识别方法。首先搭建多传感器融合算法框架,建立里程计、惯性测量装置、激光雷达数据采集模型;其次基于扩展卡尔曼滤波原理,以惯性测量装置角度信息建立观测方程,结合里程计位姿信息,得到第1次融合的清仓机器人位姿矩阵,利用激光雷达的位置信息与之前的位姿矩阵进行迭代,得到第2次融合的清仓机器人位姿矩阵;最后采用互补滤波算法对融合后的清仓机器人位姿矩阵进行处理,输出最终的清仓机器人位姿矩阵。实验结果表明:在直线位姿识别中2次的最大位置误差为0.04 m,最大姿态角误差为0.05 rad;在模拟巷道实验中的最大位置误差为0.1 m,最大姿态角误差为0.085 rad;与AMCL方法相比,基于扩展卡尔曼滤波的清仓机器人位姿识别方法在减少清仓机器人运行过程中的累计误差方面表现出显著的有效性。 展开更多
关键词 煤矿水仓清理 清仓机器人 机器人位姿识别 多传感器融合 扩展卡尔曼滤波 煤泥自主清理
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煤矿井下移动机器人同步定位关键技术研究 被引量:1
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作者 赵亚东 马腾飞 +1 位作者 思旺斗 王猛 《煤矿机械》 2024年第2期48-51,共4页
同步定位是实现智能矿山设备自动化的关键技术,然而由于煤矿复杂的工况环境使得激光雷达的同步定位容易退化,导致移动机器人定位和测绘失败。基于此,提出了一种鲁棒的激光雷达同步定位方法。该方法通过集成激光雷达和惯性测量单元(IMU)... 同步定位是实现智能矿山设备自动化的关键技术,然而由于煤矿复杂的工况环境使得激光雷达的同步定位容易退化,导致移动机器人定位和测绘失败。基于此,提出了一种鲁棒的激光雷达同步定位方法。该方法通过集成激光雷达和惯性测量单元(IMU)数据来检测和补偿退化的场景。利用扰动模型检测由于线、面特征约束不足而导致退化的方向和程度,从而获得退化的因子和矢量。将IMU预积分得到的位姿投影到平面特征上,用于局部地图匹配,实现两步退化补偿。最后通过因子图优化实现了全局一致的激光雷达同步定位。 展开更多
关键词 煤矿井下机器人 同步定位 激光雷达 惯性测量单元
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煤矿机器人技术产业痛点及智能化分级标准 被引量:2
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作者 王雷 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期208-215,共8页
探讨了我国煤矿机器人行业的发展现状、痛点以及未来趋势。在“机器人+”大时代背景下,从机器人企业数量、地域分布、产业园区建设、优势赛道、国家政策等层面阐述了我国机器人产业发展情况,并阐述国内互联网和制造业大厂入局机器人带... 探讨了我国煤矿机器人行业的发展现状、痛点以及未来趋势。在“机器人+”大时代背景下,从机器人企业数量、地域分布、产业园区建设、优势赛道、国家政策等层面阐述了我国机器人产业发展情况,并阐述国内互联网和制造业大厂入局机器人带来的变革与挑战;重点分析了煤矿机器人技术及产业痛点,指出了煤矿机器人实现智能化应具备的3大能力;提出了应加强其供应链、标准体系等方面建设;详细介绍了煤矿机器人L_(0)~L_(5)的分级标准。 展开更多
关键词 煤矿机器人 特种机器人 关键核心技术 标准体系 智能化分级 巡检机器人 辅助机器人 救援机器人
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