运输系统：带式输送机自动化巡检

随着煤矿生产相关技术的不断进步，各个环节机器人代替人类工作的需求日益增加，使得人工智能在煤矿的研究和应用得到了快速发展。

《中国制造2025》发展规划中指出了未来煤矿将实现生产设备网络化和生产现场无人化；《能源技术革命创新行动计划》中明确了要提升煤炭开发效率和智能化水平，重点煤矿区基本实现工作面无人化。

运输系统作为煤矿生产的重要环节，带式输送机作为其主要设备，目前正向着高带速、长运距、大运量方向发展，势必会带来的巡检人员劳动强度和安全隐患的增加。

1带式输送机自动化巡检的必要性

在带式输送机运量要求相同的情况下，提高带速要比增加带宽有利的多，带速增高后，输送带最大张力可下降，输送带强度等级也可随之下降，可节省设备投资费用。但是随着带式输送机高速化的发展，对沿线巡检人员带来了诸多不便，主要体现在:

1) 带速提高，输送原煤过程中的扬尘情况会随之严重，煤尘浓度的升高，污染巡检人员巡检环境；

2) 带速提高，在人行巷道侧宽度一定的情况下，对巡检人员的安全威胁增大。

除此之外，长运距的带式输送机靠人来往返巡检，劳动强度大，且一旦发生安全事故后，人员撤离时间增加，而且一次巡检时间较长，巡检速度慢，实时性难以保证。

随着近些年智能化、自动化、信息化技术在煤矿领域的飞速发展，设计和研发自动化的带式输送机沿线巡检机器人，代替人工在带式输送机沿线的巡检工作是十分必要的。

2运输巷道巡检机器人整体设计方案

巡检机器人主要由移动底盘、控制单元、信息采集模块组成。

2.1硬件组成

主要包含移动平台(带隔爆腔体)，照明设施，控制按钮、气体浓度传感器模块，摄像头、红外热像仪以及布置在隔爆腔体内的电源模块、控制单元、驱动单元等组成，如图1所示。

图1 巡检机器人外形结构图

2.2电控系统组成

巡检机器人由电池供电，电池有一个开关控制板和电源开关。电池供电和充电线接入总电控系统。总电控系统内部实现数据采集、分析，运动控制，灯光控制，喇叭控制，电源管理功能。各种具体功能模块接入总电控系统，如图2所示。

图2 电控系统组成图

3运输巷道巡检机器人移动底盘结构组成

本文选取的实验场地为济宁三号煤矿七采东部边界带式输送机沿线人行侧，空间有限，为了避免掉入水沟和触碰带式输送机机架，可供巡检机器人行走的路面宽度在0.85～1.5m之间，如图3所示(其中:A区域为水沟，B区域为巷道路面，C区域为固定设备)，巡检机器人行走时两侧还需尽量留有一定的安全距离，所以机器人整体尺寸受到了限制，故放弃了笨重宽大的履带式移动底盘，选择了四轮式移动底盘，通过悬挂系统提高移动底盘的通过性。

图3 巡检机器人行走巷道条件

为了提高移动底盘在井下恶劣工作环境的工作稳定性，采用了带有中空空洞的非充气橡胶轮胎，配合金属轮毂，即满足了平台对轮胎支持力的要求，又保证了行驶过程中的平稳性，底盘结构型式如图4所示。

图4 巡检机器人底盘结构图

煤矿井下运输巷道的无轨自动巡检机器人关键技术，集自动化、多传感器、网络通信技术为一体，可在一定程度上代替人工的日常巡检，为下一步实现煤矿井下运输巷道无人化巡检打下基础。