面向多人-多机复杂协作任务的煤矿XR智能运维系统
王学文1
刘曙光2
王雪松3
谢嘉成1
刘京铨2
王禧龙2
1.太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原 030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 030024;智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 0300322.太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原 030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 0300243.煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 030024;智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032
摘要：随着煤矿智能化的发展与煤矿机器人的研发应用,煤矿操作员与煤矿机器人之间的高效协作对于井下复杂任务起到至关重要的作用.为优化多工种煤矿操作员与多机器人协作的复杂运行关系,基于数字孪生理念与在XR领域的长期实践,开展面向多人-多机复杂协作任务的煤矿XR智能运维系统设计与关键技术研究.首先,针对复杂任务中2类煤矿操作员(包括集控操作员与就地操作员)与2类煤矿机器人(包括探测机器人与作业机器人)协作的典型场景,设计了系统总体架构,将系统划分为物理子系统、VR运维子系统与AR运维子系统3部分,并对各部分的内容、功能以及3部分之间的协同运行关系进行介绍;然后,对系统涉及的VR运维子系统构建、AR运维子系统构建以及通讯网络构建等关键技术进行剖析,对各关键技术对应的解决方案进行了探讨,并实现了 2类煤矿操作员、2类煤矿机器人与VR/AR运维子系统的集成运行;最后,在实验室环境下模拟井下复杂环境搭建了试验场地,在试验场地中设定了任务点与具体任务,对系统的可行性与有效性进行测试验证.试验结果表明,煤矿XR智能运维系统能够在不同复杂任务对应的多人-多机协作情形中发挥作用.通过VR运维子系统与AR运维子系统的协同运行,可实现虚拟空间和物理空间的协同感知、决策与控制,能够在虚拟空间中对物理空间的复杂任务进行迭代、优化和验算,形成了人-人、人-机、机-机交互协作的智能运行模式.
关键词：煤矿智能化煤矿机器人煤矿操作员人机协作XR智能运维数字孪生
分类号：TD67(矿山电工)TP242(自动化技术及设备)
资助基金：中央引导地方科技发展资金资助项目(YDZJSX2022A014)山西省留学人员科技活动择优重点资助项目(20230008)山西省回国留学人员科研资助项目(2023-71)
论文发表日期：2024-04-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 2124-2140 )
英文信息