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煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术研究
被引量:
51
1
作者
马宏伟
王鹏
+8 位作者
张旭辉
曹现刚
毛清华
王川伟
薛旭升
刘鹏
夏晶
董明
田海波
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020年第5期751-759,共9页
按照国家“加快煤矿智能化发展”的战略部署,贯彻“采掘并重,掘进先行”方针,针对煤矿巷道掘进存在地质条件复杂、工艺装备落后、作业人员偏多、操作环境恶劣、安全风险严竣、采快掘慢失衡等问题,深入总结分析国内外煤矿巷道智能掘进技...
按照国家“加快煤矿智能化发展”的战略部署,贯彻“采掘并重,掘进先行”方针,针对煤矿巷道掘进存在地质条件复杂、工艺装备落后、作业人员偏多、操作环境恶劣、安全风险严竣、采快掘慢失衡等问题,深入总结分析国内外煤矿巷道智能掘进技术的研究动态,指出存在的不足和亟待解决的问题。针对煤矿复杂地质条件下的巷道掘进难题,研发了一种全新的集截割、临时支护、钻锚和锚网运输等并行智能协同的煤矿巷道掘进机器人系统。通过研究进展分析、理论方法探索以及研发实践,提出构建煤矿巷道智能掘进机器人系统的3大关键技术问题及其研究内涵,创建解决关键技术问题的研究体系架构:煤矿巷道掘进机器人系统建模与围岩耦合机理;煤矿巷道掘进机器人系统智能协同控制技术,提出数字孪生驱动的虚拟现实远程智能控制方法;煤矿巷道快速掘进机器人系统精确定位定向和定形技术,提出机器人系统全局和局部精准定位定向及断面截割精准定形控制方法。破解复杂地质条件下的煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术难题,对于研发高质量、高可靠、高效率、高智能的煤矿巷道智能掘进机器人系统,从根本上改善掘进工作面环境,解放生产力,全面提高煤矿巷道掘进效率和质量。
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关键词
煤矿巷道
智能掘进机器人
精准定位定向
定形控制
智能
协同控制
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职称材料
基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏
被引量:
4
2
作者
张旭辉
刘博兴
+3 位作者
张超
谢楠
周创
张楷
《煤矿机械》
2021年第5期194-197,共4页
针对智能掘进机器人系统在定向掘进过程中受地质条件、路况等因素的影响导致实际机身位置偏离规划路线的问题,提出一种基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏算法,利用模糊控制规则对PID的比例系数、积分系数、微分系数进行实时在线...
针对智能掘进机器人系统在定向掘进过程中受地质条件、路况等因素的影响导致实际机身位置偏离规划路线的问题,提出一种基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏算法,利用模糊控制规则对PID的比例系数、积分系数、微分系数进行实时在线调整,实现智能掘进机器人系统轨迹纠偏。最后搭建实验平台进行实验验证,对比了传统PID算法和模糊PID算法的纠偏效果,实验表明:同传统的PID相比,模糊PID可以更快地消除横向误差来实现运动轨迹纠偏。
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关键词
智能掘进机器人
系统
模糊PID算法
轨迹纠偏
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职称材料
煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用
被引量:
32
3
作者
张超
张旭辉
+10 位作者
毛清华
马宏伟
杜昱阳
陈晓晶
夏晶
谢兵
王川伟
薛旭升
曹现刚
田海波
刘鹏
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020年第5期813-822,共10页
针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分...
针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分析了面向掘进的数字孪生系统成熟度模型,通过对智能掘进机器人系统及其组件进行数字孪生实例化设计,实现智能掘进机器人群掘-支-运平行作业协同控制。为了适应陕北地区的复杂地质条件,设计了盾体式临时支护+横轴式掘进机的智能掘进机器人并介绍了其各组成部分工作原理。设计了智能掘进机器人数字孪生系统控制架构,详细描述了其数据感知模型。并以小保当矿业有限公司智能掘进机器人系统为应用案例,展示了智能掘进机器人数字孪生系统的研究和应用情况。研究显示该系统可适应复杂地质条件下多机器人掘-支-运平行作业协同控制,结合虚拟现实有效整合多源数据,可实现多机器人掘进过程的智能感知与远程控制,有效提升巷道掘进的智能化水平,保障巷道掘进效率和成型质量。
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关键词
智能掘进机器人
掘-支-运协同控制
数字孪生
数据感知
远程控制
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职称材料
题名
煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术研究
被引量:
51
1
作者
马宏伟
王鹏
张旭辉
曹现刚
毛清华
王川伟
薛旭升
刘鹏
夏晶
董明
田海波
机构
西安科技大学机械工程学院
西安科技大学陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室
出处
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020年第5期751-759,共9页
基金
国家自然科学基金重点项目(51834006)
国家自然科学基金面上项目(51975468)。
文摘
按照国家“加快煤矿智能化发展”的战略部署,贯彻“采掘并重,掘进先行”方针,针对煤矿巷道掘进存在地质条件复杂、工艺装备落后、作业人员偏多、操作环境恶劣、安全风险严竣、采快掘慢失衡等问题,深入总结分析国内外煤矿巷道智能掘进技术的研究动态,指出存在的不足和亟待解决的问题。针对煤矿复杂地质条件下的巷道掘进难题,研发了一种全新的集截割、临时支护、钻锚和锚网运输等并行智能协同的煤矿巷道掘进机器人系统。通过研究进展分析、理论方法探索以及研发实践,提出构建煤矿巷道智能掘进机器人系统的3大关键技术问题及其研究内涵,创建解决关键技术问题的研究体系架构:煤矿巷道掘进机器人系统建模与围岩耦合机理;煤矿巷道掘进机器人系统智能协同控制技术,提出数字孪生驱动的虚拟现实远程智能控制方法;煤矿巷道快速掘进机器人系统精确定位定向和定形技术,提出机器人系统全局和局部精准定位定向及断面截割精准定形控制方法。破解复杂地质条件下的煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术难题,对于研发高质量、高可靠、高效率、高智能的煤矿巷道智能掘进机器人系统,从根本上改善掘进工作面环境,解放生产力,全面提高煤矿巷道掘进效率和质量。
关键词
煤矿巷道
智能掘进机器人
精准定位定向
定形控制
智能
协同控制
Keywords
coal mine roadway
intelligent tunneling robots
precise positioning and orientation
shaping control
intelligent collaborative control
分类号
TD421 [矿业工程—矿山机电]
下载PDF
职称材料
题名
基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏
被引量:
4
2
作者
张旭辉
刘博兴
张超
谢楠
周创
张楷
机构
西安科技大学机械工程学院
陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室
出处
《煤矿机械》
2021年第5期194-197,共4页
基金
国家自然科学基金项目(51974228)
陕西省创新能力支撑计划项目(2018TD-032)
陕西省重点研发计划项目(2018ZDCXL-GY-06-04)。
文摘
针对智能掘进机器人系统在定向掘进过程中受地质条件、路况等因素的影响导致实际机身位置偏离规划路线的问题,提出一种基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏算法,利用模糊控制规则对PID的比例系数、积分系数、微分系数进行实时在线调整,实现智能掘进机器人系统轨迹纠偏。最后搭建实验平台进行实验验证,对比了传统PID算法和模糊PID算法的纠偏效果,实验表明:同传统的PID相比,模糊PID可以更快地消除横向误差来实现运动轨迹纠偏。
关键词
智能掘进机器人
系统
模糊PID算法
轨迹纠偏
Keywords
intelligent tunneling robot system
fuzzy PID algorithm
trajectory correction
分类号
TD421.5 [矿业工程—矿山机电]
下载PDF
职称材料
题名
煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用
被引量:
32
3
作者
张超
张旭辉
毛清华
马宏伟
杜昱阳
陈晓晶
夏晶
谢兵
王川伟
薛旭升
曹现刚
田海波
刘鹏
机构
西安科技大学机械工程学院
西安科技大学陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室
中煤科工集团常州研究院有限公司
出处
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020年第5期813-822,共10页
基金
国家自然科学基金重点项目(51834006)
国家自然科学基金项目(51974228)
+2 种基金
煤矿机电设备智能检测与控制创新团队(2018TD-032)
陕西省重点研发计划项目(2018ZDCXL-GY-06-04)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JLZ-08)。
文摘
针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分析了面向掘进的数字孪生系统成熟度模型,通过对智能掘进机器人系统及其组件进行数字孪生实例化设计,实现智能掘进机器人群掘-支-运平行作业协同控制。为了适应陕北地区的复杂地质条件,设计了盾体式临时支护+横轴式掘进机的智能掘进机器人并介绍了其各组成部分工作原理。设计了智能掘进机器人数字孪生系统控制架构,详细描述了其数据感知模型。并以小保当矿业有限公司智能掘进机器人系统为应用案例,展示了智能掘进机器人数字孪生系统的研究和应用情况。研究显示该系统可适应复杂地质条件下多机器人掘-支-运平行作业协同控制,结合虚拟现实有效整合多源数据,可实现多机器人掘进过程的智能感知与远程控制,有效提升巷道掘进的智能化水平,保障巷道掘进效率和成型质量。
关键词
智能掘进机器人
掘-支-运协同控制
数字孪生
数据感知
远程控制
Keywords
intelligent tunneling robot
parallel operation
digital twin
data sensing
remote control
分类号
TD421 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术研究
马宏伟
王鹏
张旭辉
曹现刚
毛清华
王川伟
薛旭升
刘鹏
夏晶
董明
田海波
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020
51
下载PDF
职称材料
2
基于模糊PID的智能掘进机器人系统轨迹纠偏
张旭辉
刘博兴
张超
谢楠
周创
张楷
《煤矿机械》
2021
4
下载PDF
职称材料
3
煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用
张超
张旭辉
毛清华
马宏伟
杜昱阳
陈晓晶
夏晶
谢兵
王川伟
薛旭升
曹现刚
田海波
刘鹏
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2020
32
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职称材料
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