礦井危險區(qū)探測仿生機器人

摘要：介紹了一種智能煤礦開采過程中所用到的探測仿生機器人，該種機器設(shè)備外觀與蛛形綱動物相似，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，基于此項機器人配備了各種檢測模塊，可以到達很多不適合工作人員探測的危險區(qū)，有效提高數(shù)據(jù)收集工作的效率，在保證安全的情況下進行探測作業(yè)。

關(guān)鍵詞：仿生機器人；危險區(qū)探測；STC15W408AS 單片機；三級齒輪嚙合

引言

智慧礦山就是對生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、技術(shù)和后勤保障進行主動感知，自動分析、快速處理無人礦山。智慧礦山是本質(zhì)；安全礦山、高效礦山、清潔礦山、礦山的數(shù)字化、信息化是智慧礦山建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。在此背景下，礦山未知危險區(qū)域的探測顯得尤為重要，對危險區(qū)數(shù)據(jù)的智能收集是保證礦井安全生產(chǎn)關(guān)鍵點。礦井的危險區(qū)，包括突水區(qū)、高溫高濕區(qū)、火災(zāi)區(qū)、廢舊巷道區(qū)、巷道破壞嚴重區(qū)，由于存在安全隱患、不適宜工作人員進入工作探測，往往不能及時獲得數(shù)據(jù)，進行安全的施工操作。

1仿生機器人翻越理論介紹

礦井危險區(qū)探測仿生機器人，其特征在于，包括車形主體和搭載于車形主體上的主體傳感系統(tǒng)。所述車輪采用直徑10cm 的大間隙車輪，車輪之間的主齒輪和副齒輪組成三級齒輪嚙合的形式。車形主體包括車架和安裝于車架上的四個車輪，位于車架同一側(cè)的前后兩個車輪之間設(shè)有一個主齒輪，主齒輪的兩側(cè)分別設(shè)有兩個聯(lián)動的副齒輪，兩側(cè)的兩個主齒輪通過傳動軸連接。當前進或后退遇到障礙時，外部齒輪會停止旋轉(zhuǎn)而主齒輪會旋轉(zhuǎn)，使機器人的腿部形成旋轉(zhuǎn)，達到翻越的結(jié)果。

2仿生機器人運行模式

礦井危險區(qū)探測仿生機器人包括車形主體和搭載于車形主體上的主體傳感系統(tǒng)，所述主體傳感系統(tǒng)包括STC15W408AS 單片機，遠程監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊腗Q2瓦斯傳感器模塊，遠程監(jiān)測一氧化碳濃度的MQ7一氧化碳傳感器模塊，進行大變形巷道兩幫移近和頂板下沉量的測量的超聲波測距模塊，遠程監(jiān)測溫度、濕度參數(shù)的DHT11溫濕度傳感器模塊。還包括用于控制車形主體運行的無線遙控器，無線遙控器的頻段采用2.4GHz。

3仿生機器人優(yōu)點

該礦井危險區(qū)探測仿生機器人的主體設(shè)備體積小，移動靈活，行距離遠，續(xù)航時間長，可以到達很多不適合工作人員探測的危險區(qū)，車形主體的外表面覆有防爆層。有效提高數(shù)據(jù)收集工作的效率；車形主體的外觀與蛛形綱動物相似，四個車輪采用直徑10cm 的大間隙特殊車輪代替，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，結(jié)構(gòu)緊湊，對于地面環(huán)境的適應(yīng)性強；當前的已有的各種翻越車，不能夠翻越障礙，或者一部分可翻越的車，車輪會非常的巨大，所以該仿生車是解決了該項問題。通過傳感系統(tǒng)的功能擴展，可以通過加設(shè)紅外熱像儀來實現(xiàn)對礦山高應(yīng)力區(qū)巖體應(yīng)力及變形的觀測；可以通過加設(shè)紅外感應(yīng)和自動導(dǎo)航避障模塊來實現(xiàn)自主返航等。這些感知觀測數(shù)據(jù)，將為施工設(shè)計、排除險情提供參考。

參考文獻

[1]蒲欣巖.水下仿生機器人研究綜述[J].中國高新科技，2018（20）："24-25".

[2]王國彪，陳殿生，陳科位，等.仿生機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機械工程學(xué)報，2015，51（13）.

作者簡介：劉瑞（1998-）男，漢族，山東省濟寧人，本科，山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院采礦工程專業(yè)2016級，研究方向為采礦工程。

（作者單位：山東科技大學(xué)）