0 引言

当前，煤炭行业对我国国民经济的健康发展有着十分重要的作用。我国现阶段的煤炭开采大多数都是井下开采，开采条件十分复杂，作业环境非常恶劣，并有可能引发一些次生灾害，导致煤矿死亡率偏高。在煤矿的某些生产环节中采用机器人技术对于提高生产效率、降低死亡率以及改善煤矿作业环境具有十分重要的意义。上世纪末期国内外都相继开展了对煤矿机器人的研究与开发，已取得一些研究成果[1]。

1 煤矿机器人国内外研究与开发现状

1.1 煤矿生产作业机器人

1.1.1 喷浆机器人

2.2.3 我国农村医疗救助资金总量不足，不能完全解决受助群众的困难。由于我国农村地区需要救助的人群比较多，而我国农村医疗救助资金总量不足，所以往往只有患大病的困难群众才能享受医疗救助，其他困难群众则得不到救助，受助群体范围较小。而且救助资金最高限额较低，对患大病的农民家庭来说是杯水车薪。

喷浆机器人支护同传统的钢梁以及木材支护相比，是一种新型的巷道支护工艺，这种工艺具有支护效果好、施工速度快以及节约钢材及木材的优点，使用喷浆机器人可以把工人从较为恶劣的作业环境中解放出来，还能够提高喷涂的质量[2]。以山东科技大学机器人研究中心为主研究的喷浆机器人能够实现到任何位置的工作空间进行运动，完成指定的喷浆作业。一般喷浆机器人具有2种控制方式：遥控控制与自动轨迹控制。有文献报道了支护机器人是基于液压支架的，增加计算机控制的顶板压力监测系统以及计算机控制的液压系统，能够实现程序化以及支架的支护、移架和推进，同时具有支护可靠性。

1.1.2 凿岩机器人

巷道掘进是目前煤矿基础设施建设中一种重要作业，其常采用的方法是钻爆法施工，微电子与液压控制技术的不断发展，已实现了凿岩循环的高度智能化及自动化。凿岩机器人就是指智能化的凿岩台车，其具备低劳动强度、高效率、高经济性、欠挖少、超挖少以及高精度等优点[3]。上个世纪70年代，较多的国家对凿岩机器人开始进行研究，国外有20多个厂商已成功开发液压凿岩机器人。研究证明，凿岩机器人除了能够改善矿井作业环境，还能够较大的提升凿岩的速度。我国首台由电脑控制的隧道凿岩钻车样机在中南大学成功开发出来，其具有自动防卡钎以及电脑导向的功能，能够实现在不复杂的作业环境下自动钻孔和孔位自动导引的功能。

1.2 煤矿救灾机器人

众所周知，煤矿作业易发事故且作业环境十分复杂，因此开发替代或部分替代能够迅速深入到矿井灾区进行搜救工作以及环境探测的救灾机器人迫在眉睫。救灾机器人在国外由于技术较为成熟，发展速度较快，很多机器人都已进入实用阶段[4]。煤矿救灾机器人一般采用激光扫描仪、红外成像装置以及摄像机进行导航与控制，通信方式采用光纤通信，隔离方式采用加压氮气，由充电电池提供电源。例如，由美国研制成功的V2煤矿救援机器人主要使用防爆电机驱动履带，同时还装置有1 个机械臂、气体探测仪、监视摄像机以及导航。我国首台用于煤矿救援的机器人由中国矿业大学研制成功，此机器人装有温度计、气体传感器以及摄像机等设备，能够实现无线网络通信及双向语音对讲的功能，并且具备实时探测并回传图像，也可以携带一些救灾的物资[5]。

1.3 煤矿服务机器人

为了适应矿井复杂的环境情况，机器人的控制系统应着重考虑开放式的控制体系。

3.3.2 控制方式

2 煤矿机器人研究与开发面临的问题

煤矿机器人主要应用在煤矿的日常生产服务、煤矿事故救援与处理以及煤矿生产作业三方面。针对煤矿机器人的研发大体上都处于试验以及理论的阶段，在煤矿救援以及事故处理等方面的应用领域研发比较多，煤矿机器人在大范围的领域进行应用还有一定的差距，煤矿机器人在研究和研发方面面临的主要问题包括以下几个方面。

2.1 导航技术

这里的通讯技术包括机器和机器、人与机器以及指挥人员同作业人员间的有效通讯。一般煤矿井下的通讯采取有线和无线的2种方式，有线通讯虽然可靠但是会受到导线的限制，无线通讯的信号由于会受到一定的屏蔽，信号传播的距离受限。

2.2 动力能源技术

煤矿机器人可以采用有线供电的方式，虽然小功率机器人能够克服其尺寸的限制，然而也面临着导线压降的问题，同时还必须注意煤矿井下的电网谐波给设备带来的一些干扰，这会影响到机器人的作业距离[8]。另外，煤矿机器人也能够使用电池进行供电，这个方案能够克服导线的影响，然而电池本身的性能又会影响作业时间，因此，一些较大功率的煤矿机器人需要配备一些高品质的供电设备。

2.3 可靠性技术

由于煤矿井下环境具有不可预测性以及复杂性，如果发生故障，将会造成较大的事故和损失，因此煤矿机器人的可靠性体现在以下几个方面：首先就是其结构的可靠，要求具有越障能力强、地面适应性好、机动性、抗腐蚀、防水、防潮、防尘、防爆等功能；其次是控制系统的可靠性，虽然目前在复杂控制系统的容错控制与故障诊断技术上已经获得了一定的进展，尤其是在核电系统以及空间系统的应用，但是煤矿机器人的控制系统研究仍然有限，还未见到相关的理论报道或实际产品。

2.4 通讯技术

煤矿机器人等智能移动机器人的关键技术之一就是导航技术，其主要包括采用一些检测方法能够获得移动机器人在空间中所处环境的信息、方向及位置，并采用特定的算法对获取的数据进行分析处理，建立相应的环境虚拟并指导规划行进路线[7]。目前，机器人的精确定位技术已经相当完善，而对煤矿的复杂环境进行探测，行进路线规划、避障以及准确定位等技术，还需要进一步的研发。

3 煤矿机器人的开发策略

3.1 机器人移动结构的开发

机器人控制系统的设计主要包括3个方面，包括机器人控制系统，操作端控制系统和通信系统。这3大系统是机器人控制系统的重要组成部分，它们主要的功能是负责机器人的信息采集及导航路径的规划等。机器人探测到的信息通过操作端控制系统传送上来，通过软件对数据进行分析和显示，由操作员对机器人进行指令反馈。而这2个系统之间数据的传输需要通信系统来完成，由通信系统提供数据链路，完成信息之间的传送。

3.2 防爆壳体的设计

防爆壳体是机器人的移动底盘，同时，它还需要有足够的空间为机器人各个设备提供安装的空间，因此要求是一个足够大的腔体；其次，机器人的防爆壳体应该具有很好的保护能力，要求其要有一定的强度，满足相关标准的要求。隔爆壳体一般设计成整体式结构，在隔爆壳体的两侧边各设计一个凸出的中空凸台，以充分增大壳体的有效空间，通过这样的方式可以充分地利用机器人主履带两履带轮间的空间，满足有效安装空间的需求。

3.3 机器人控制系统设计

所谓的煤矿服务机器人主要是指能够具有绘制矿图、日常巡检以及设备日常维护等功能的机器人[6]。其中煤矿服务机器人最具代表性的是由美国卡内基梅隆大学研制的机器人Groundhog，这种机器人能够对废弃矿井进行精确的测绘，利用装配的夜视摄像机、气体探测仪、激光测距仪、嵌入式计算机等，把传感器获取的二维数据变成矿井实际的立体模型，现已多次成功的完成井下测绘工作。目前，我国对于煤矿服务机器人的研发处于起步阶段，针对于煤矿井下可能的冲击地压以及瓦斯突出的事故，研究证明利用移动式的检测机器人，并配备特制的传感器对采矿状态进行连续的监测，可以达到提前预知事故的发生。还有研究证明采用视频传送及无线电通信技术能够实现巡检机器人对矿山的全方位监控。

目前，机器人主要采用分布式控制的方式，其主要模型是慎思/反应复合式体系结构。控制系统的开放性对机器人的控制非常重要，开放性的控制系统主要是基于开放式的计算机平台来开发硬软件资源，同时采用标准的操作系统和控制语言及总线结构，并实现网络通信，这对机器人的系统化、精确化控制具有很大作用。

2.结构模因复制。模因(meme)是Ricard Dawkins 于20世纪70年代在其《自私的基因》(T he Sel f ish Gene)一书中提出的概念(模因的译名采用何自然、何雪林的说法)。并把模因定义为文化传播的单位,或模仿的单位。在语言学领域,那些不断得到复制、模仿和传播的词语、句段、篇章都可以成为语言模因。②一些网络新词，在网民中广为流传，被网民所喜爱和接受，因而成为模因。由此复制仿造大量相关的词语和句子并广泛传播。典型的有：

机器人的移动结构是机器人的重要组成部分，对机器人功能的发挥有着重要作用。移动结构的设计必须考虑其移动速度、稳定性、精准度，以及对环境的适应能力。目前，发展起来的移动结构主要有轮式、腿式、轮腿式、履带式和以蛇形机器人等几种类型，各种结构各有特点，其中轮式移动机构结构简单，速度快，灵活性突出，但跨越壕沟、台阶的能力稍微弱一些；腿式机器人具有很强的仿生学特点，移动灵活平稳，受环境的影响小，但负载小，速度效率相对其他结构小；轮腿式兼具轮子和腿的优点，其结构复杂，使得其难以控制。总之，移动机构的设计要综合考虑优缺点，根据实际情况开发合理的结构。

乔-彼得·威特金的作品离不开一道程序——对场景的精心布置。在这道程序中，一幅内心的图画、一幅幻象，找到对外表达的形式。那些著名的绘画大师的作品，其出发点往往与威特金的艺术创作一样：追溯着神话传说、童话故事与西方艺术史的传统。

为了保证工程建设进度及2018年的春季灌溉，2017年冬天，平罗县水务局制订了详细可行的冬季工程施工方案，采用整体暖棚进行保温施工。施工期间，数万名参建者压茬推进、争分夺秒，即使在北方这样的“施工禁区”也昼夜不停。春灌之前请专业人士对机电设备进行仔细认真地检查调试，对每一台机组进行了空载试运行试验，详细记录分析了每一组数据，以确保工程运行万无一失。

3.3.1 控制系统

3.3.3 控制总线

开放式控制系统的控制总线经历了由RS232总线，到RS484总线，最后发展成为当今的CAN总线， CAN总线具备前两者所不具有的特点，是符合国际标准的总线，CAN总线设计独特，灵活性强，并且具有很高的可靠性，适合分布式控制系统的应用。

1.学生明确体育训练目的，形成正确的体育训练动机。体育训练的目的与体育训练的动机是紧密联系的。教师应重视加强体育训练目的和意义的教育，启发引导，注意培养学生的内在动力，才能培养学生体育训练的兴趣。只有使学生形成正确的体育训练动机，才能发挥学生的主体作用。

4 结论

当前，许多信息化技术已经被运用到煤矿机器人的研究中，极大地促进了煤矿机器人的发展，也取得了一些研究进展。然而煤矿机器人在控制和通讯、导航技术、能源供给技术以及可靠性技术等方面仍需要完善及改进。伴随着通信系统网络化技术、多机器人技术以及传感器信息融合技术等的不断发展，研制高精度、高效率、高适应度的煤矿机器人是煤矿行业当前发展的内在需要，是安全生产的保障，煤矿机器人在煤矿行业的应用具有十分广阔的前景。

用水效率标识 用水效率标识是加贴在用水器具上的一种信息标签，是市场经济条件下引导消费者选择效率更高产品的制度安排。

参考文献

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[2] 李贻斌,苏学成.煤矿机器人研究现状及今后的主攻方向[C]//中国机器人学术会议论文集：1997.

[3] 王国庆,许红盛,王恺睿.煤矿机器人研究现状与发展趋势[J].煤炭科学技术,2014,42(2)：73-77.

[4] 韩莉芬,梁胜龙.煤矿矿井移动机器人的设计与研究[J].煤矿机械,2013,34(1)：19-21.

[5] 代鹏程.机器人在煤矿生产中应用的重要性探讨[J].中小企业管理与科技,2014(20):93.

[6] 秦玉鑫.煤矿灾害信息探测机器人的设计与实现[J].煤矿机械,2015,36(1):18-21.

[7] 马宏伟,王川伟.煤矿救援探测机器人转向及避障机理研究[J].制造业自动化,2014(4):55-58.

[8] 杨玉平,路国庆.救援机器人在煤矿事故中的应用研究[J].煤矿机械,2014,35(2):166-167.