煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术
张强
张吉雄
宗庭成
杨康
金子山
吕浩南
白雨
邓攀博
中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：固体充填开采技术已日臻成熟,但存在自主作业程度低、自适调控能力不足等瓶颈,智能化水平偏低,影响其应用效果与推广范围.煤矿大型装备机器人化是行业发展必然趋势,煤矿固体智能充填支护机器人的研究及其关键技术的突破势在必行.定义了煤矿固体智能充填支护机器人的概念并设计了其系统构成,揭示了其工序自驱作业机制与运行逻辑;构建了煤矿固体智能充填支护机器人全工况状态感知、运动学建模与控制方法;构建了全类别参数指标集,形成了全类别参数感知方法;对全工况场景类别进行了划分,建立了位姿精确表征与实时输出方法;形成了全工况场景运行状态判别与机械臂组自调控方法;构建了煤矿固体智能充填支护机器人虚拟样机仿真试验平台,设置了"俯采仰充""水平采充""仰采俯充"3种工况进行工序自驱仿真,仿真测试结果表明:充填支护机器人可精准判别干涉并解算出调控目标参数,系统整体运行及工序自驱执行等智能功能得到验证.针对煤矿固体智能充填支护机器人研发面临的关键科学问题,初步构建了煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术的研究框架、研发思路与技术路线,为深度升级充填开采技术、研发我国完全独立自主知识产权的煤矿固体智能充填支护机器人装备产品提供理论及技术支撑.
关键词：充填支护机器人位姿表征自主调控工序自驱作业联合仿真固体充填开采技术
分类号：TD823.7(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2024YFC2910600)国家自然科学基金(52174134)新疆维吾尔自治区重点研发任务专项-厅厅联动资助项目(2022B01051-3)
论文发表日期：2025-02-28
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( 1376-1392 )
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