近日，中國煤科西安研究院研發(fā)的井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人系統在河南平寶煤業(yè)完成了工業(yè)試驗。試驗中，自動(dòng)開(kāi)孔時(shí)間小于30秒，開(kāi)孔精度控制在0.1°以?xún)?試驗實(shí)現了全自動(dòng)鉆進(jìn)方式施工，無(wú)卡鉆現象;實(shí)現了自動(dòng)封孔，大大降低了勞動(dòng)強度，封孔氣密性好。
井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人施工現場(chǎng)
據悉，該機器人系統是由西安研究院牽頭的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題“井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人” 研發(fā)完成的。目前，課題已順利通過(guò)國家科技部驗收。該技術(shù)的成功應用將使煤礦井下瓦斯防治鉆孔工程從3到4人施工減少到僅由1人巡檢，從而實(shí)現施工無(wú)人化。
一直以來(lái)，我國煤礦瓦斯抽采采用的方法自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強度大，現場(chǎng)施工人員多且靠近孔口操作，一旦孔口出現突發(fā)事故極易造成人員傷亡。目前，雖有不同科研單位在瓦斯防治自動(dòng)化的領(lǐng)域進(jìn)行了不少探索，但囿于鉆孔過(guò)程中的止振以及大角度姿態(tài)調節、鉆桿的高精度識別與精確定位等問(wèn)題無(wú)法解決，使瓦斯防治無(wú)人化問(wèn)題成為智慧礦山建設的“卡脖子”問(wèn)題。
針對這些“卡脖子”問(wèn)題，西安研究院組織力量進(jìn)行攻關(guān)，先后攻克“鉆孔封孔一體化無(wú)人化技術(shù)”“基于視覺(jué)伺服的六軸鉆桿自動(dòng)裝卸技術(shù)”“封注一體式自動(dòng)封孔技術(shù)”等關(guān)鍵技術(shù)。
鉆孔機器人
該機器人系統首創(chuàng )了一種制振構件及角度調節裝置，有效抑制了振動(dòng)，降低了自動(dòng)加桿難度;利用MEMS技術(shù)，開(kāi)發(fā)了基于耦合運動(dòng)學(xué)模型的開(kāi)孔定位技術(shù)，將開(kāi)孔精度誤差控制在了±0.1°的范圍內。針對有限空間內桿倉和封孔管倉容量不足、鉆桿識別精度不高以及變工況條件下鉆桿無(wú)法全自動(dòng)自適應裝卸的問(wèn)題，首次將工業(yè)六軸機械手應用于煤礦井下，創(chuàng )新設計了位姿傳感與點(diǎn)位引導相結合的機械手動(dòng)態(tài)路徑規劃算法，開(kāi)發(fā)了基于結構光三維重建技術(shù)的視覺(jué)測量及定位系統，成功解決了系統智能化程度不高，攜桿量不夠的問(wèn)題，攜桿量達150根。創(chuàng )新設計了整體多通道封孔裝置，開(kāi)發(fā)了基于壓力控制的坐封、注漿自動(dòng)切換技術(shù)，實(shí)現了煤礦井下瓦斯防治無(wú)人化作業(yè)。
該機器人系統集智能傳感、視覺(jué)伺服、遠程控制、自主導航、鉆桿自動(dòng)裝卸、全自動(dòng)鉆進(jìn)以及自動(dòng)封孔等功能于一體，是目前國內智能化程度最高、攜桿量最大的鉆孔機器人系統。圍繞該系統，形成了8項發(fā)明專(zhuān)利，3項軟件著(zhù)作權，1項行業(yè)標準，填補了國內煤礦鉆孔無(wú)人化施工的技術(shù)空白，大幅提升了井下鉆進(jìn)施工的智能化水平。
