一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群制造技术

本发明专利技术涉及提供一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，包括智能压力测量机器人、智能液压支护机器人、智能巡查监测机器人、压力传感器、倾角传感器、陀螺仪、多线激光测量雷达、红外双目摄像头、交换机、工控机、无线通信系统、智能测算系统、防碰撞预警系统、上位机信息集成可视化系统，实现短壁开采过程中围岩压力及位移实时监测与精准支护。

【技术实现步骤摘要】
一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群
本专利技术涉及煤矿围岩稳定性
，尤其涉及围岩压力位移智能监测及支护机器人群。
技术介绍
在煤矿井工开采作业过程中，不论是巷道掘进还是综合开采，围岩稳定性都是无法回避的一个关键性问题，由于地压挤压及应力集中现象存在，已支护的巷道中围岩压力时刻变化，部分危险点因受持续挤压变形位移量不断增大，当压力值与位移量超出其所能承受的相应临界值时便会出现大面积垮塌滑落现象，极大影响井下作业人员的安全。在公开号为CN111473739A，名为“一种基于视频监控的隧道塌方区围岩变形实时监测方法”的专利申请文件中，采用激光扫描技术获得隧道塌方区三维虚拟实景模型，而后利用摄像机视频数据及三维虚拟实景模型的相对位移关系确定围岩位移值，该方法缺乏对危险点力的测量，只通过位移量无法准确确定该点所在区域是否切实需要支护；在公开号为CN111551121A，名为“一种监测巷道围岩顶板位移的装置及监测方法”的专利申请文件中，通过光程计算多点位移计不同基点锚头所对应的顶板位移，该方法仍需人工操作进行测量，危险性高且效率低，且以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，包括：/n智能压力测量机器人、智能液压支护机器人及智能巡查监测机器人；其中，所述智能压力测量机器人机械臂及机身上安装压力传感器、倾角传感器、陀螺仪及交换机；所述智能巡查监测机器人机身上安装多线激光测量雷达、红外双目摄像头及工控机系统；其中，所述交换机、工控机系统及上位机之间通过无线通信的方式进行信号传递；/n还包括智能测算系统，所述智能测算系统利用智能巡查监测机器人机身上安装的多线激光测量雷达及红外双目摄像头计算巷道三维立体图像与围岩位移量，根据多源数据融合算法确定巷道中的危险点，构建巷道坐标系来确定各机器人在巷道中的相对位置及危险点的...

【技术特征摘要】
1.一种围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，包括：
智能压力测量机器人、智能液压支护机器人及智能巡查监测机器人；其中，所述智能压力测量机器人机械臂及机身上安装压力传感器、倾角传感器、陀螺仪及交换机；所述智能巡查监测机器人机身上安装多线激光测量雷达、红外双目摄像头及工控机系统；其中，所述交换机、工控机系统及上位机之间通过无线通信的方式进行信号传递；
还包括智能测算系统，所述智能测算系统利用智能巡查监测机器人机身上安装的多线激光测量雷达及红外双目摄像头计算巷道三维立体图像与围岩位移量，根据多源数据融合算法确定巷道中的危险点，构建巷道坐标系来确定各机器人在巷道中的相对位置及危险点的坐标信息，并判断危险点是否需要支护。


2.根据权利要求1所述的围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，还包括防碰撞预警系统，所述防碰撞预警系统包括多个发射端和多个接收端，发射端设置于每一所述智能压力测量机器人、智能液压支护机器人及智能巡查监测机器人的机身上，每一接收端由工作人员佩戴；
所述智能测算系统应用路径规划SLAM算法，通过已获取的巷道环境信息进行智能压力测量机器人、智能液压支护机器人及巡查监测机器人自主避障及路径规划，在适宜条件下可脱离人工操作自适应导航至需要压力测量或精准支护的坐标点。


3.根据权利要求1所述的围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，所述智能测算系统包括：
数据采集模块，利用多线激光测量雷达通过不断扫描构建巷道三维立体图像，同时利用红外双目摄像头监测锚杆的位置信息；
围岩位移量计算模块，用于对比实时巷道三维立体图像与扫描周期中的初始时刻及上一时刻的巷道三维立体图像，得出围岩的相对位移量；同时通过红外双目摄像头监测锚杆的位置信息，经解算得出锚杆的位移及形变量，通过危险关键点信息预测解算出围岩整体位移量；
支护判断模块，利用多源数据融合算法卡尔曼滤波将多线激光测量雷达及红外双目摄像头测量所得的信息解算得出围岩实时位移量及相应危险点，结合智能压力测量机器人所测的压力数值来判断各危险点是否需要支护；
坐标标定模块，用于根据扫描所得巷道三维立体图像中已包含巷道内各机器人的相对位置信息，构建巷道坐标系来确定各机器人在巷道中的相对位置及危险点的坐标信息；
路径规划模块，利用SLAM算法，通过已获取的巷道环境信息来实现智能压力测量机器人、智能液压支护机器人及巡查监测机器人自主避障及路径规划，在适宜条件下可脱离人工操作自适应导航至需要压力测量或精准支护的坐标点。


4.根据权利要求3所述的围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，所述智能测算系统不仅使移动机器人脱离人工自主工作，而且使用遥控器通过无线通信实现人工操作，以适应各类复杂环境。


5.根据权利要求2所述的围岩稳定性智能监测及精准支护机器人群，其特征在于，所述智能压力测量机器人由底部履带行走机构、底盘蓄电池电池组、履带驱动电机、平台上端机械臂、旋转电机、倾角传感器、力传感器、陀螺仪、防碰撞预警系统发射器、交换机、无线传输控制系统组成；其中平台上端机械臂一可在平面内180°由旋转电机控制旋转，倾角传感器安装于机械臂一旋转部位底端，以垂直于机器人平台平面角度为0°位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：常映辉，冀鹏飞，贺建伟，叶竹刚，侯伟，陈宁，黄帅，张立平，马凯，代立明，白雪峰，韩雪松，周锋涛，高伟，贺捷，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14