矿用智能机器人巡检系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿用智能机器人巡检系统和方法，其中，矿用智能机器人巡检系统包括轨道循环转动子系统、机器人感知子系统、无线充电子系统、远程控制及深度学习子系统；轨道循环转动子系统用于带动机器人感知子系统绕轨道循环转动；机器人感知子系统用于对周围环境进行检测和通信；远程控制及深度学习子系统用于接收检测到的数据，并将控制指令发送到轨道循环转动子系统和机器人感知子系统。通过本发明专利技术的技术方案，在符合煤矿防爆标准的前提下，根据对环境参数的采集，利用深度学习对未知风险进行预测，利用远程控制对机器人巡检系统进行控制，实现了自动无线充电，提高了生产安全性，保证了巡检过程的可靠性。

Intelligent robot inspection system for mine

The invention discloses a mining intelligent robot inspection system and method, in which the mining intelligent robot inspection system includes the orbit circular rotation subsystem, the robot perception subsystem, the wireless electronic charging system, the remote control and the depth learning subsystem, and the orbit circular rotation subsystem is used to drive the robot perception subsystem. The system is used to revolve around the orbit; the robot sensing subsystem is used to detect and communicate the surrounding environment; the remote control and depth learning subsystem is used to receive the detected data, and sends the control instructions to the orbit circular rotation subsystem and the robot perception subsystem. Through the technical scheme of the invention, in accordance with the coal mine explosion proof standard, according to the collection of the environment parameters, the unknown risk is predicted by the depth learning, the robot patrol system is controlled by remote control, the automatic wireless charging is realized, the safety of production is improved, and the inspection process can be ensured. It depends on sex.

【技术实现步骤摘要】
矿用智能机器人巡检系统
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种矿用智能机器人巡检系统。
技术介绍
长期以来，煤矿安全事故频发，主要包括瓦斯爆炸、塌方、渗水及如皮带、供电、通风、排水设备故障带来的事故。究其原因主要是没有按照规定进行严格的安全检查，从而导致有问题没有及时发现、处理，煤矿也没有一套稳定成熟的安全预警系统，以至造成严重后果。因此加强对煤矿的安全巡检管理已是刻不容缓的事情。目前煤矿企业安装了一些安检设备，如在线式瓦斯监控报警系统，皮带监控保护系统、风机监控系统、中央变电所保护系统、矿压监控系统及水文监控系统等，虽然起到了一定的效果，但还是存在安全隐患，首先监控点安装的位置有限，设备有可能产生故障失效，不能及时有效的避免事故的发生；其次需要人员进行井下巡检，但是由于安全巡检员的责任心问题及专业水平问题，巡而不检的做法常有发生。总之巡检对煤矿安全非常重要，但是人工巡检浪费人力，效率低下且因煤矿井下工作条件恶劣，对人身安全存在威胁，并不能实质上解决所有的安全隐患。为真正实现矿井通风、供电、供排水、供暖、压风、制氧、皮带运输及提升设备及系统的“无人值守，有人巡视”的目标，减小人为差错造成的事故概率，减少井下巡检作业人数，矿用人工智能机器人的开发使用应运而生。现有技术中，一种吊装式自动巡检机器人提出通过轨道机配带滑线机构在工字型轨道上运行，驱动装置固定于轨道机外壳内。但工字形轨道为外侧面，容易积灰形成障碍物，影响滚轮正常行走；该装置通过裸露滑触头供电，不符合煤炭安全规程，难以适用于煤矿等恶劣环境。另一种悬挂式巡检机器人装置提出通过在轨道上设置巡检车，巡检轨道上布置电力线，巡检轨道上布置齿条，与巡检车的滚轮咬合，通过驱动巡检车内部电机，带动巡检车在轨道内移动。但用电力线运行范围有限，拖动时电力线会与轨道摩擦，长时间会磨损绝缘层，会产生火花，引起煤矿事故，同时电力线也难以适用于煤矿长距离坡道等环境。现有技术中的巡检机器人装置都不具备人工智能元素，没有自然语言识别功能，没有深度学习，不具备机器视觉，这样并不能有效服务于煤矿安全生产，提高安全水平和生产效率。
技术实现思路
针对上述问题中的至少之一，本专利技术提供了一种矿用智能机器人巡检系统，通过拼接搭建循环转动的轨道，带动机器人感知子系统稳定运行于任何角度的坡道、转弯和立井提升等特殊环境中进行巡检，机器人感知子系统可完成360°转动摄像头采集图像、多参数气体监测、精确定位、声音和温度采集、信号无线传输、双向对讲等功能；机器人感知子系统通过无线充电方式充电，实现自动电量补充，提高巡检效率，具备全年无休的连续工作能力；机器人感知子系统可自动回避障碍物，根据前进路线障碍情况调整行进速度和方向；机器人感知子系统运用人工智能自然语言处理技术，可实现对所述机器人感知子系统的语音控制。巡检系统还具有深度学习的能力，通过机器人感知子系统和其它矿用信息化系统检测到的多维度数据，多维度数据作为关键特征帮助系统进一步学习，最终对矿山井下安全特性建立起完善的数学建模，达到人类专家级认知，可以发现已知、预测未知的风险。此外，巡检系统具备视觉识别功能，能够从采集到的视频图像中提取关键特征，运用偏振光学滤镜、负差复杂卷积神经网路、视觉光流法和深度学习创造的适用于井下复杂环境的机器视觉设备和算法，能够自动识别读取井下设备显示屏数据，解决掘进面和开采工作面煤雾环境下的煤岩识别，皮带运输危险异物识别与自动拾取等世界难题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种矿用智能机器人巡检系统，包括：轨道循环转动子系统、机器人感知子系统、无线充电子系统、远程控制及深度学习子系统；所述轨道循环转动子系统包括防爆电机、轨道和轨道链条，所述轨道链条设置于轨道内，所述防爆电机带动所述轨道链条在所述轨道内循环转动，所述轨道链条的链条滚轮上设置吊装件，所述机器人感知子系统固定于所述吊装件下端；所述机器人感知子系统包括中央控制器、感知模组、无线信号收发模块、电源组件，所述感知模组用于对周围环境进行检测，所述感知模组与所述中央控制器相连接，所述中央控制器与所述无线信号收发模块相连接，所述无线信号收发模块与所述远程控制及深度学习子系统实现通信连接，所述电源组件用于接收所述无线充电子系统的无线电能传输，并对相连接的所述中央控制器、所述感知模组和所述无线信号收发模块供电；所述无线充电子系统固定安装于所述轨道某一处下方所述机器人感知子系统的行程一侧，并与所述电源组件对应设置；所述远程控制及深度学习子系统用于接收所述无线信号收发模块和其它矿用信息化系统传输来的数据，并将控制指令发送到所述机器人感知子系统和所述轨道循环转动子系统。在上述技术方案中，优选地，所述机器人感知子系统还包括无线对讲模块，用于与所述远程控制及深度学习子系统进行双向语音交互；所述无线对讲模块包括自然语言处理模组、抗噪麦克风和本安型扬声器，所述自然语言处理模组通过人工智能自然语言处理技术实现对所述机器人感知子系统的语音控制；所述无线对讲模块分别与所述无线信号收发模块和所述电源组件相连。在上述技术方案中，优选地，所述机器人感知子系统的感知模组具体包括：防碰撞模块、激光多环境参数传感模块、精确定位模块、云台夜视摄像头；所述防碰撞模块使用一体化电扫相控雷达对障碍物进行测距定位，所述激光多环境参数传感模块使用光谱分析技术对瓦斯浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、温度、湿度及烟雾浓度进行检测，所述精确定位模块使用超宽带技术对所述机器人感知子系统进行所在位置分米级定位，所述云台夜视摄像头用于井下特殊环境的图像采集。在上述技术方案中，优选地，所述云台夜视摄像头电路设计本质安全，任意二点短路产生的能量小于8W；所述云台夜视摄像头自带红外测距测温装置，对图像采集区域进行测距、测温；所述云台夜视摄像头自带可更换5000次的镜头膜更换装置，镜头膜更换装置自动根据镜头膜污损情况更换新镜头膜，带煤灰和水珠的污损镜头膜收纳于装置中的废膜箱内；所述云台夜视摄像头自带光学偏振滤镜，用于检测大气光的偏振成分，通过物理差分同一场景不同大气光强度的偏振成分，得到去除掉煤灰和水雾的清晰视频图像。在上述技术方案中，优选地，所述机器人感知子系统的电源组件包括充电模块、充放电保护管理电路、电池和稳压电路，所述充电模块用于接收所述无线充电子系统的无线电能传输，所述充电模块与所述充放电保护管理电路相连，所述充放电保护管理电路分别与所述电池和所述稳压电路相连，所述稳压电路分别与所述中央控制器、所述感知模组、所述无线信号收发模块和所述无线对讲模块相连；所述充放电保护管理电路包含双重防爆本质安全栓，当机器人感知子系统任意两点短路时，防爆本质安全栓保证短路电流不超过3A，整体功率不超过15W，所产生的能量不足以点燃瓦斯气体，双重是为了保证单一防爆本质安全栓失效时的防爆安全性能。在上述技术方案中，优选地，所述轨道循环转动子系统的轨道包括直轨、水平弯轨和升降弯轨，所述轨道组合连接为循环封闭结构，所述轨道的水平段设置有张紧装置，所述张紧装置通过弹簧压缩或吊拉方式使所述轨道链条处于紧绷状态；所述轨道为开口向下的C型槽结构，所述轨道的下槽口的内表面铺设赛钢卡条，所述下槽口的外表面设置密封胶条，所述赛钢卡条和所述密封胶条通过沉头螺钉和夹板固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，包括：轨道循环转动子系统、机器人感知子系统、无线充电子系统、远程控制及深度学习子系统；所述轨道循环转动子系统包括防爆电机、轨道和轨道链条，所述轨道链条设置于轨道内，所述防爆电机带动所述轨道链条在所述轨道内循环转动，所述轨道链条的链条滚轮上设置吊装件，所述机器人感知子系统固定于所述吊装件下端；所述机器人感知子系统包括中央控制器、感知模组、无线信号收发模块、电源组件，所述感知模组用于对周围环境进行检测，所述感知模组与所述中央控制器相连接，所述中央控制器与所述无线信号收发模块相连接，所述无线信号收发模块与所述远程控制及深度学习子系统实现通信连接，所述电源组件用于接收所述无线充电子系统的无线电能传输，并对相连接的所述中央控制器、所述感知模组和所述无线信号收发模块供电；所述无线充电子系统固定安装于所述轨道某一处下方所述机器人感知子系统的行程一侧，并与所述电源组件对应设置；所述远程控制及深度学习子系统用于接收所述无线信号收发模块传输来的数据，并将控制指令发送到所述机器人感知子系统和所述轨道循环转动子系统。

【技术特征摘要】
1.一种矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，包括：轨道循环转动子系统、机器人感知子系统、无线充电子系统、远程控制及深度学习子系统；所述轨道循环转动子系统包括防爆电机、轨道和轨道链条，所述轨道链条设置于轨道内，所述防爆电机带动所述轨道链条在所述轨道内循环转动，所述轨道链条的链条滚轮上设置吊装件，所述机器人感知子系统固定于所述吊装件下端；所述机器人感知子系统包括中央控制器、感知模组、无线信号收发模块、电源组件，所述感知模组用于对周围环境进行检测，所述感知模组与所述中央控制器相连接，所述中央控制器与所述无线信号收发模块相连接，所述无线信号收发模块与所述远程控制及深度学习子系统实现通信连接，所述电源组件用于接收所述无线充电子系统的无线电能传输，并对相连接的所述中央控制器、所述感知模组和所述无线信号收发模块供电；所述无线充电子系统固定安装于所述轨道某一处下方所述机器人感知子系统的行程一侧，并与所述电源组件对应设置；所述远程控制及深度学习子系统用于接收所述无线信号收发模块传输来的数据，并将控制指令发送到所述机器人感知子系统和所述轨道循环转动子系统。2.根据权利要求1所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人感知子系统还包括无线对讲模块，用于与所述远程控制及深度学习子系统进行双向语音交互，所述无线对讲模块包括自然语言处理模组、抗噪麦克风和本安型扬声器，所述自然语言处理模组通过人工智能自然语言处理技术实现对所述机器人感知子系统的语音控制；所述无线对讲模块分别与所述无线信号收发模块和所述电源组件相连。3.根据权利要求1所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人感知子系统的感知模组具体包括：防碰撞模块、激光多环境参数传感模块、精确定位模块、云台夜视摄像头；所述防碰撞模块使用一体化电扫相控雷达对障碍物进行测距定位，所述激光多环境参数传感模块使用光谱分析技术对瓦斯浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、温度、湿度及烟雾浓度进行检测，所述精确定位模块使用超宽带技术对所述机器人感知子系统所在位置进行分米级定位，所述云台夜视摄像头用于井下特殊环境的图像采集。4.根据权利要求3所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，所述云台夜视摄像头电路设计本质安全，任意二点短路产生的能量小于8W；所述云台夜视摄像头自带红外测距测温装置，对图像采集区域进行测距、测温；所述云台夜视摄像头自带可更换5000次的镜头膜更换装置，镜头膜更换装置自动根据镜头膜污损情况更换新镜头膜，带煤灰和水珠的污损镜头膜收纳于废膜箱中；所述云台夜视摄像头自带光学偏振滤镜，用于检测大气光的偏振成分，通过物理差分同一场景不同大气光强度的偏振成分，得到去除掉煤灰和水雾的清晰视频图像。5.根据权利要求2所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人感知子系统的电源组件包括充电模块、充放电保护管理电路、电池和稳压电路，所述充电模块用于接收所述无线充电子系统的无线电能传输，所述充电模块与所述充放电保护管理电路相连，所述充放电保护管理电路分别与所述电池和所述稳压电路相连，所述稳压电路分别与所述中央控制器、所述感知模组、所述无线信号收发模块和所述无线对讲模块相连；所述充放电保护管理电路包含双重防爆本质安全栓，当机器人感知子系统任意两点短路时，防爆本质安全栓保证短路电流不超过3A，整体功率不超过15W，所产生的能量不足以点燃瓦斯气体，双重是为了保证单一防爆本质安全栓失效时的防爆安全性能。6.根据权利要求1所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于：所述轨道循环转动子系统的轨道包括直轨、水平弯轨和升降弯轨，所述轨道组合连接为循环封闭结构，所述轨道的水平段设置有张紧装置，所述张紧装置通过弹簧压缩或吊拉方式使所述轨道链条处于紧绷状态；所述轨道为开口向下的C型槽结构，所述轨道的下槽口的内表面铺设赛钢卡条，所述下槽口的外表面设置密封胶条，所述赛钢卡条和所述密封胶条通过沉头螺钉和夹板固定；所述下槽口两侧的密封胶条于槽口下方交叉密封，所述吊装件穿过所述轨道的下方槽开口，所述吊装件靠近所述下槽口的侧面包覆绝缘胶皮，并在所述轨道链条带动所述吊装件运动时所述密封胶条与所述吊装件的绝缘胶皮相对摩擦；所述轨道链条包括赛钢材质的链条滚轮，所述链条滚轮内嵌设平面轴承，所述链条滚轮的轮体分设于所述平面轴承两侧，两侧的轮体分别于所述下槽口两侧的赛钢卡条上滚动。7.根据权利要求1所述的矿用智能机器人巡检系统，其特征在于，所述无线充电子系统包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊杰，杨成龙，张杰，方堃，
申请(专利权)人：神华宁夏煤业集团有限责任公司，武汉七环电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42