井下探测机器人的应用和设计要点

  矿难作为煤矿开采过程中出现的主要安全问题之一， 不仅直接威胁着众多煤矿开采工作人员自身的生命安全， 同时也 在 一定 程 度 上 直 接 影 响到了煤 矿开 采 工作的正常 开展。然而由于煤矿开采时所使用的矿井深度过深，因此 矿井 井下的地 质情况以及安 全 情况 相 较于其 他 救 援 情况 而言更为复杂，这也为相关救援人员深入矿井开展救援工 作 造 成了极 大 的生命 威 胁。通 过 在 矿 难 救 援 过 程中应 用 井下探测机器人，不仅可以代替救援人员深入到条件恶劣 的矿井井下进行精准的探测，从而更加高效地对于矿井井 下的安 全 情况以及 地 质条 件 等 基 本信息 进 行收 集以及传 输，随着现代科学技术的不断发展井下探测机器人同样也 成为了涵盖绘图、传感以及防爆等多种功能于一体的探测 机器人，相较于矿难救援人员而言井下探测机器人可以更 加 迅 速 地 适 应 井下 环 境，并 通 过 精准 高 效 的 探 测 来为矿 难救援人员提供必要的信息基础。 1.2 保障救援人员安全

  井下探测机器人在深入井下开展探测以及数据传输工 作 都 需 要 一 套 相 对 完善的 控制系统 进 行操 作，进而 有 效 保证 井下探 测机 器可以依 靠 控制 要求 来有 效 地 进 行相 关 数据采集以及传输。这不仅要求井下探测机器人的控制器 拥有实时性以及高度的拓展性，同时在矿井的复杂条件之 下开展探测工作的消耗以及性能都是考虑的重要因素。因 此 井下探 测机 器人的 控制系统 不仅需 要 包含 最 基 本的 视 频 采集 模 块，同时环 境信息 采集 模 块以及 运 动 控制 模 块

  井下的地质情况以及气体条件等因素相对较为复杂，因此 矿难救援人员在开展救援的过程中，过于复杂的井下条件 也将时刻威胁着救援人员自身的生命安全。除此之外，煤 矿开 采 过 程中 井下的瓦 斯以及一氧化 碳 等 气体也 在 一定 程度上为矿难事故的二次发生埋下了一定的隐患，这些不 稳 定因素的 存 在 都 直 接 增 加了矿 难 救 援 的现 实 难 度。利 用井下探测机器人在深入井下以后对于井下的瓦斯以及氧 化碳等气体进行探测，将为救援人员深入矿井开展救援工 作 提 供 必 要的 参 考。这 不 仅可以有 效 地 降 低 救 援 人 员矿 难 救 援 过 程中的风 险，同时，救 援 人 员也可以依 靠 探 测机 器人所发回的矿井信息来选择所需必需的救援工具，这在 某些特定的程度上为救援人员更加高效地开展矿难救援工作打 下了坚实的基础。除此之外，由于地下矿井的地质情况相 较 于其 他 救 援 情 景而 言 更 为 复 杂，因此 有 效 地 探 知 矿 难 发生的地点以及被困人员的具置便十分必要。依靠矿 难机器人则能更加进一步对于矿难发生的具置进行排 查，并利用矿难机器人体积小以及越障能力强等优势进一 步为矿 难 救 援 人 员深 入 井下开展救 援 工作 提 供 必 要的辅 助作用。

  摘 要：随着现代科学技术的快速发展以及大范围的应用，探测机器人以其独特技术优势以及更好的安全性等因素在越来

  越多的领域得到了广泛应用。煤炭开采过程中需要相关工作人员深入到地下几百米深的矿井之中进行开采，由于地下矿井

  的情况相对较为复杂，因此具有高度的危险性以及未知性。倘若在煤矿开采的过程中发生矿难事故，人工进行救援工作

  的开展同样也要面临着诸多的困难以及危险，因此井下探测机器人便在矿难救援方面发挥着十分重要的辅助作用。基于

  参考文献 [1] 张小明,朱利民,丁汉,等.五轴加工刀具姿态球面NURBS

  由于煤矿开采过程中地下矿井高度的危险性以及情况 的复杂性，因此，矿难事故发生之后相关救援人员在开展 救援工作的过程中常常会遇到较多的困难，复杂的地质情 况也会在一定 程 度 上 对于救 援 人 员的 安 全 造 成 威 胁。煤 矿企业作为我国工业化的重要基础，但是矿难问题的不断 出现也成为了当今社会引起广泛关注的现实问题。正是在 这样的背景下，为了进一步保障救援人员安全以及煤矿开 采安全，井下机器人在煤矿开采以及矿难救援过程中的探 测以及辅助作用便显得很重要。故该文就井下探测机器 人在矿难救援中的应用实例做多元化的分析，并以此为基础探究 井下探测机器人的设计要点。

  径进行了仿真。其刀尖点最大进给率设定为30mm/s，插补 周期为2ms。

  通过仿真提方法有效地将分轴速度、分轴加速度以及 分轴加加速度限制在约束范围以内，有效地避免了机床分 轴特 性 超 差现 象，改善了加工平稳性，间接 提高了数 控 加 工精度，保证了加工质量。

  ①作者简介：刘博（1983，4—），男，山西偏关人，本科，中级职称，研究方向：电气工程及其自动化。