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智能化矿用喷浆机器人研究及应用

中国煤炭 2024年第7期50卷 91-96页

作者：贾建龙王志鹏赵耀斌刘飞贾明超高子龙呼雨陈利剑国能榆林能源有限责任公司青龙寺煤矿分公司陕西省榆林市719400 中煤科工机器人科技有限公司广东省深圳市518057

针对现有井下传统人工喷浆存在的作业效率低、劳动强度大等问题,研究出一种智能化矿用喷浆机器人,结合巷道喷浆工艺,提出了一体化自主喷浆作业工艺完成上料、搅拌、远距离泵送及喷浆的全自动流程化作业;介绍了智能化矿用喷浆机器人的系... 详细信息

针对现有井下传统人工喷浆存在的作业效率低、劳动强度大等问题,研究出一种智能化矿用喷浆机器人,结合巷道喷浆工艺,提出了一体化自主喷浆作业工艺完成上料、搅拌、远距离泵送及喷浆的全自动流程化作业;介绍了智能化矿用喷浆机器人的系统组成,采用模块化设计方法,基于拖缆式供电、全液压驱动、多传感器布局等实现机器人样机研制;重点阐述了喷浆机械臂壁面感知与路径规划技术,实现对喷浆机械臂更加高效、稳定的喷浆作业;现场应用表明,采用智能化矿用喷浆机器人一次喷浆作业需1~2人参与,作业效率为18 min/m,对比人工作业,喷浆效率提升2倍,且喷浆作业质量得到显著改善,实现了井下巷道高效、高质量的智能化喷浆作业。

关键词：喷浆机器人喷浆作业工艺喷浆机械臂壁面感知路径规划

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喷浆机器人液压系统的节能化设计

煤矿机械 2024年第2期45卷 16-18页

作者：梁旭李鹏飞席义苗王小军王小勇司建峰张慧峰王照明陕西小保当矿业有限公司陕西榆林719302 渭南陕煤启程科技有限公司西安710100

喷浆机器人是煤矿井下巷道支护的主要机械化工具,其动力系统常采用液压系统。在智能化、节能减排的政策驱动下,以节能为目标,分析了液压系统节能的主要方法,并以现有的机型CPF-50LY为例分析了其设计中的节能因素,为井下设备液压系统的... 详细信息

喷浆机器人是煤矿井下巷道支护的主要机械化工具,其动力系统常采用液压系统。在智能化、节能减排的政策驱动下,以节能为目标,分析了液压系统节能的主要方法,并以现有的机型CPF-50LY为例分析了其设计中的节能因素,为井下设备液压系统的节能化设计提供参考。

关键词：喷浆机器人液压系统节能化设计节能方法

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改进A*算法在喷浆机器人路径规划中的研究

黑龙江工业学院学报（综合版） 2024年第1期24卷 145-150页

作者：苏畅袁泉李子强余晓帆安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

针对经典A*算法在路径规划中存在搜索节点多、安全性低、路径转折角度大等问题,提出一种改进的A*算法。通过优化评价函数,减少搜索的时间、提高搜索效率;改变子节点的选择方式,避免喷浆机器人穿过障碍物的顶点、与障碍物之间的距离过近... 详细信息

针对经典A*算法在路径规划中存在搜索节点多、安全性低、路径转折角度大等问题,提出一种改进的A*算法。通过优化评价函数,减少搜索的时间、提高搜索效率;改变子节点的选择方式,避免喷浆机器人穿过障碍物的顶点、与障碍物之间的距离过近,提高其工作的安全性;通过贝塞尔曲线对路径进行平滑优化,降低了转折角度。在不同尺寸的栅格地图上进行多次仿真实验,仿真结果表明所提算法有效减少搜索时间,增加规划路径的安全性,降低转折角度,路径更加平滑,获得较优路径。

关键词：路径规划改进A*算法喷浆机器人评价函数

D^(*)算法在喷浆机器人路径规划中的应用研究

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机械工程与自动化 2024年第1期 40-42页

作者：袁泉余晓帆李子强安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

路径规划是喷浆机器人自主行走过程中的重要环节,针对传统A^(*)算法在路径规划中的不足,研究采用实时性更强且可以躲避动态障碍的D^(*)算法。利用MATLAB建立栅格地图并进行仿真,结果表明:D^(*)算法路径规划的时间短、效率高,适用于喷浆... 详细信息

路径规划是喷浆机器人自主行走过程中的重要环节,针对传统A^(*)算法在路径规划中的不足,研究采用实时性更强且可以躲避动态障碍的D^(*)算法。利用MATLAB建立栅格地图并进行仿真,结果表明:D^(*)算法路径规划的时间短、效率高,适用于喷浆机器人在陌生环境或有动态障碍的场景中规划路径。

关键词：栅格地图路径规划 D*算法喷浆机器人

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喷浆机器人的设计与实现

机械科学与技术 2001年第2期20卷 189-190,193页

作者：李云江樊炳辉江浩荣学文李金良山东科技大学机器人研究中心济南250031

阐述了喷浆机器人的结构、动作原理 ,介绍了液压系统的设计原理、工作控制方式、采取的节能措施以及采用 CAD软件设计机器人结构的优越性。实验证明了该喷浆机器人设计方案行之有效。

关键词：喷浆机器人结构设计 CAD 喷射混凝土

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喷浆机器人自适应喷涂路径规划研究

隧道建设（中英文） 2022年第11期42卷 1963-1971页

作者：徐剑安贾连辉荆留杰李光朋任月晓李开放中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

为解决目前喷涂作业过程中环境精确感知难、喷涂效果评价难、喷涂路径规划复杂等问题,针对感知识别与路径规划技术进行研究。由于传统喷浆设备喷涂误差累计及不确定性,造成每环喷涂质量参差不齐及回弹量、剥落量居高不下,采用基于轴线... 详细信息

为解决目前喷涂作业过程中环境精确感知难、喷涂效果评价难、喷涂路径规划复杂等问题,针对感知识别与路径规划技术进行研究。由于传统喷浆设备喷涂误差累计及不确定性,造成每环喷涂质量参差不齐及回弹量、剥落量居高不下,采用基于轴线归一法的隧道模型构建和多工序扫描策略,实现隧道环境识别、车体定位和喷涂质量感知,提高喷浆机器人外部环境感知能力;针对传统喷浆设备对多变复杂异构隧道适应能力差,导致无法灵活调整喷涂轨迹问题,提出多工况感知识别及路径规划策略,研究设计最优喷涂路径规划、减少直喷拱架的连续喷涂路径规划方法,降低喷浆机器人与隧道开挖工法的耦合性。在郭达山隧道、任家沟隧道等项目应用,感知识别断面拱架准确率达93%,定位精度、臂姿解算补偿误差控制在50 mm以内,验收质量合格情况下综合回弹率降低至11.9%。

关键词：喷浆机器人智能感知智能识别自适应喷涂路径规划

PJR-X小型喷浆机器人滑模变结构控制系统

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煤炭学报 2007年第5期32卷 548-551页

作者：王传江苏学成樊炳辉孙秀娟山东科技大学信息与电气工程学院山东青岛266510

由于PJR-X小型喷浆机器人具有系统参数变化、随机干扰和负载扰动等特点,数学模型难以精确确定,因而采用传统的PID控制方法很难得到良好的控制效果,系统性能得不到保证.为了消除这些因素对机器人系统性能的影响,采用无抖动滑模变结构控... 详细信息

由于PJR-X小型喷浆机器人具有系统参数变化、随机干扰和负载扰动等特点,数学模型难以精确确定,因而采用传统的PID控制方法很难得到良好的控制效果,系统性能得不到保证.为了消除这些因素对机器人系统性能的影响,采用无抖动滑模变结构控制技术对机器人控制系统进行设计.应用Matlab仿真软件对所设计的滑模变结构控制器进行实验仿真,并且还对施加于机器人不同负载的情况进行了仿真.通过对仿真结果的分析比较,可知采用此滑模变结构控制技术所设计的喷浆机器人控制系统能够较好地减轻由于负载变化等干扰因素对系统控制性能的影响,消除了传统变结构控制器所固有的抖振现象,系统性能指标明显提高,具有良好的动态性能和稳定鲁棒性.

关键词：喷浆机器人滑模控制变结构控制鲁棒性抖动

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喷浆机器人的研发与产业化

工程机械 2002年第5期33卷 7-9页

作者：苏学成朱苏宁张志献樊炳辉山东科技大学

1 引言喷浆也称喷混凝土或喷砼,是在修建矿山巷道、地铁、水工隧洞以及军用与民用地下建筑等施工中广泛采用的一种建筑和支护方法.然而在人工喷浆时,回弹的沙石使工人不敢睁眼、抬头,往往无法达到喷枪与受喷面垂直、喷枪口与受喷面保持... 详细信息

1 引言喷浆也称喷混凝土或喷砼,是在修建矿山巷道、地铁、水工隧洞以及军用与民用地下建筑等施工中广泛采用的一种建筑和支护方法.然而在人工喷浆时,回弹的沙石使工人不敢睁眼、抬头,往往无法达到喷枪与受喷面垂直、喷枪口与受喷面保持最佳距离的喷浆工艺要求.主要缺陷表现在混凝土的回弹率高达30%～50%,物料浪费严重;施工现场空气中的粉尘含量严重超标,工人健康严重受损;混凝土中的骨料回弹相对更多,比例失调,强度降低,工程隐患巨大.

关键词：喷浆机器人研发产业化

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喷浆机器人液压系统的设计与研究

机床与液压 1999年第6期27卷 7-8页

作者：李云江樊炳辉苏学成荣学文山东矿业学院机器人研究中心济南市250031

阐述了喷浆机器人液压系统的工作原理，并对枪杆旋转关节所采用的液压位置伺服控制进行了设计分析。实验证明，该设计方案行之有效。

关键词：机器人液压系统伺服控制喷浆机器人