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智能采煤机器人关键技术研究

煤炭学报 2024年

作者：马宏伟赵英杰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西安煤矿机械有限公司陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室西安科技大学机械工程学院西安重工装备制造集团有限公司

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... 详细信息

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。

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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煤矿液压支架与围岩强度耦合研究分析

山东煤炭科技 2024年第6期42卷 98-102,107页

作者：陈熙焱晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037001

针对大同机电装备有限公司中央机厂对7.0 m以上超大采高工作面开采时矿压显现剧烈、围岩控制困难、煤壁容易片帮、易发生顶板冒顶事故等问题,通过运用数值仿真、模型计算及实地测量方法对液压支架与围岩强度耦合性进行研究分析;通过对... 详细信息

针对大同机电装备有限公司中央机厂对7.0 m以上超大采高工作面开采时矿压显现剧烈、围岩控制困难、煤壁容易片帮、易发生顶板冒顶事故等问题,通过运用数值仿真、模型计算及实地测量方法对液压支架与围岩强度耦合性进行研究分析;通过对中央机厂15218工作面超大采高矿山压力测量分析,得出基岩厚度大、埋深浅的超大采高工作面具有明显的大小周期来压与动载矿压;通过对中央机厂15218工作面顶板的力学结构、支架支护阻力以及煤壁的力学结构、临界帮护力的研究,得出架型应选择两柱支撑掩护式液压支架,液压支架护帮结构应选择伸缩梁与护帮板分体结构;通过采用工程实践分析的方法对中央机厂15218工作面超大采高工作面液压支架进行了适应性评价分析,得出ZY21000/38/82D型液压支架可以满足中央机厂15218工作面超大采高工作面的实际生产要求。

关键词：液压支架围岩强度耦合性超大采高工作面

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煤矿液压支架缸体漏液成因与防范分析

机械管理开发 2024年第1期39卷 237-239页

作者：吴培蕾晋能控股装备制造集团大同机电装备公司天晟电气有限公司山西大同037001

液压支架作为矿井中重要的机械设备,在煤矿开采上发挥着至关重要的作用。在日常煤矿开采工作中,液压支架缸体漏液问题一直影响煤矿开采的安全性,影响煤矿开采效率,严重时可能造成安全事故,威胁到工作人员的生命安全。以煤矿液压支架缸... 详细信息

液压支架作为矿井中重要的机械设备,在煤矿开采上发挥着至关重要的作用。在日常煤矿开采工作中,液压支架缸体漏液问题一直影响煤矿开采的安全性,影响煤矿开采效率,严重时可能造成安全事故,威胁到工作人员的生命安全。以煤矿液压支架缸体漏液产生的危害入手,分析液压支架缸体泄漏的因素,并根据因素提出相应的防范措施,切实提高煤矿液压支架的使用效率,保证施工安全。

关键词：煤矿液压支架缸体漏液防范分析

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液压支架FBG倾角传感器的设计应用

能源与节能 2024年第6期 235-238页

作者：次亚坤晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037000

在煤矿井下的支护中,FBG(Fiber Bragg Grating,光纤布拉格光栅)传感技术的应用和支架支护的检测具有一定的价值和重要性,因此需要对支架FBG倾角传感器进行设计,以提高矿采安全性。以A煤矿为例,在介绍采煤工作面概况后,对支架倾角姿态监... 详细信息

在煤矿井下的支护中,FBG(Fiber Bragg Grating,光纤布拉格光栅)传感技术的应用和支架支护的检测具有一定的价值和重要性,因此需要对支架FBG倾角传感器进行设计,以提高矿采安全性。以A煤矿为例,在介绍采煤工作面概况后,对支架倾角姿态监测系统进行了分析,具体探讨了基于FBG的倾角传感器设计,并从监测原理、准确度补偿等方面进行了讨论。最后从模拟实验角度对FBG倾角传感器的应用价值进行了探讨,得出该倾角传感器能对顶梁、底座及前连杆的倾斜角度进行姿态监测,利于实时掌握支架的支护状态,及时调整支护参数,进一步提高采矿安全性。

关键词：液压支架 FBG倾角传感器安全设计姿态监测系统

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液压支架电液控制系统的故障诊断研究

能源与节能 2024年第5期 161-164页

作者：石磊晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037000

在煤矿井下开采过程中,因为受到恶劣环境等因素干扰,液压支架电液控制系统经常发生故障,需要不断对其进行检修维护,做好故障诊断工作,才可以提高电液控制系统的稳定性。对液压支架电液控制系统的组成及运行原理进行研究,基于电液控制系... 详细信息

在煤矿井下开采过程中,因为受到恶劣环境等因素干扰,液压支架电液控制系统经常发生故障,需要不断对其进行检修维护,做好故障诊断工作,才可以提高电液控制系统的稳定性。对液压支架电液控制系统的组成及运行原理进行研究,基于电液控制系统的故障因素,对故障快速排除技术及大数据决策分析服务平台进行了具体分析,并对液压支架的实际运行效果展开了讨论,借助有效的故障诊断,及时发现问题并进行处理,以期提高液压支架的稳定性。

关键词：液压支架电液控制系统故障诊断

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超大采高液压支架支护安全特性研究

山东煤炭科技 2024年第5期42卷 115-119页

作者：田晓杰晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037001

针对燕子山矿12401工作面超大采高液压支架稳定性问题,通过建立超大采高液压支架群组-围岩耦合模型,利用模型分析工作面及顶板的不同因素对模型的力学影响,得到不同因素影响下支架立柱上端的顶板变形和支架支护强度的变化规律,进而得出... 详细信息

针对燕子山矿12401工作面超大采高液压支架稳定性问题,通过建立超大采高液压支架群组-围岩耦合模型,利用模型分析工作面及顶板的不同因素对模型的力学影响,得到不同因素影响下支架立柱上端的顶板变形和支架支护强度的变化规律,进而得出能有效适应工作面顶板变形的支护策略,分析工作面超大采高液压支架的强度特性,得出最高应力在液压支架上具有局部化以及区域化的特点。实际应用表明,可知理论值与试验值的误差较小,均在可接受范围内,非等强支护强度能有效控制顶板的变形,可以采用超大采高液压支架群组-围岩耦合模型来判断支架支护特性。

关键词：超大采高液压支架非等强支护

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矿用液压支架供液系统的智能化升级

能源与节能 2024年第6期 260-263页

作者：曹亮晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037000

在煤矿井下的支护中,液压支架作为工作面“三机”(即采煤机、刮板输送机和液压支架)之一,需要积极做好其供液系统的智能化升级。结合部分煤矿企业的矿采作业来看,传统恒定的供液系统导致支架存在跟机速度迟缓、压力波动大等问题,不利于... 详细信息

在煤矿井下的支护中,液压支架作为工作面“三机”(即采煤机、刮板输送机和液压支架)之一,需要积极做好其供液系统的智能化升级。结合部分煤矿企业的矿采作业来看,传统恒定的供液系统导致支架存在跟机速度迟缓、压力波动大等问题,不利于发挥支架的支护价值。为此,基于对供液系统及支架不同动作压力特性的了解,提出由PLC控制的自适应支架供液系统。从硬件组成和控制算法等方面对系统方案进行了讨论,得出供液系统可对卸荷阀进行自动开闭控制、对供液流量进行自适应调节。对智能供液系统进行实践应用后,发现该系统能提高综采工作面的支护安全性和“三机”协同运行效率。

关键词：矿用液压支架供液系统智能化升级硬件设计

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矿用液压支架自动化控制的优化分析

能源与节能 2024年第6期 243-246页

作者：李博晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037000

在煤矿井下开采中,液压支架作为综采工作面重要的支护设备,其支护效果直接影响到矿井开采的安全性。在煤矿开采智能化、自动化水平不断提高的情形下,需要做好液压支架的自动化控制工作,降低人工移架的强度,提高巷道支护的安全性。为此,... 详细信息

在煤矿井下开采中,液压支架作为综采工作面重要的支护设备,其支护效果直接影响到矿井开采的安全性。在煤矿开采智能化、自动化水平不断提高的情形下,需要做好液压支架的自动化控制工作,降低人工移架的强度,提高巷道支护的安全性。为此,从提高支架自动化控制精度出发,基于支架自动化控制的概述,应用BP(Back Propagation,逆向传播)神经网络算法构建支架姿态自动化预测控制系统,对支架的姿态进行准确的预测,进而提高液压支架的自动化控制精度。最后,经过技术试用,证实姿态自动化控制系统能提高支架的自动化控制水平。

关键词：液压支架自动化控制优化方案姿态解算

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液压支架立柱外缸筒开裂的防治策略

能源与节能 2024年第6期 267-269页

作者：李文华晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂山西大同037000

以A煤矿液压支架立柱外缸开裂问题为例,介绍一种外缸筒开裂的防治策略。该方法先要对液压支柱外缸开裂问题的基本情况与原因进行分析,然后以此为基础,通过激光熔覆再造技术对开裂区域予以修复,以此提升外缸质量的良好性。通过该防治策... 详细信息

以A煤矿液压支架立柱外缸开裂问题为例,介绍一种外缸筒开裂的防治策略。该方法先要对液压支柱外缸开裂问题的基本情况与原因进行分析,然后以此为基础,通过激光熔覆再造技术对开裂区域予以修复,以此提升外缸质量的良好性。通过该防治策略的应用,可显著提高外缸筒的强度,有利于液压支架更好地使用,确认该防治策略具有一定应用价值。

关键词：液压支架立柱外缸筒防治策略