摘要：介紹了一種智能煤礦開(kāi)采過(guò)程中所用到的探測(cè)仿生機(jī)器人，該種機(jī)器設(shè)備外觀與蛛形綱動(dòng)物相似，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，基于此項(xiàng)機(jī)器人配備了各種檢測(cè)模塊，可以到達(dá)很多不適合工作人員探測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)，有效提高數(shù)據(jù)收集工作的效率，在保證安全的情況下進(jìn)行探測(cè)作業(yè)。

關(guān)鍵詞：仿生機(jī)器人；危險(xiǎn)區(qū)探測(cè)；STC15W408AS 單片機(jī)；三級(jí)齒輪嚙合

引言

智慧礦山就是對(duì)生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、技術(shù)和后勤保障進(jìn)行主動(dòng)感知，自動(dòng)分析、快速處理無(wú)人礦山。智慧礦山是本質(zhì)；安全礦山、高效礦山、清潔礦山、礦山的數(shù)字化、信息化是智慧礦山建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。在此背景下，礦山未知危險(xiǎn)區(qū)域的探測(cè)顯得尤為重要，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)數(shù)據(jù)的智能收集是保證礦井安全生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)。礦井的危險(xiǎn)區(qū)，包括突水區(qū)、高溫高濕區(qū)、火災(zāi)區(qū)、廢舊巷道區(qū)、巷道破壞嚴(yán)重區(qū)，由于存在安全隱患、不適宜工作人員進(jìn)入工作探測(cè)，往往不能及時(shí)獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行安全的施工操作。

1仿生機(jī)器人翻越理論介紹

礦井危險(xiǎn)區(qū)探測(cè)仿生機(jī)器人，其特征在于，包括車(chē)形主體和搭載于車(chē)形主體上的主體傳感系統(tǒng)。所述車(chē)輪采用直徑10cm 的大間隙車(chē)輪，車(chē)輪之間的主齒輪和副齒輪組成三級(jí)齒輪嚙合的形式。車(chē)形主體包括車(chē)架和安裝于車(chē)架上的四個(gè)車(chē)輪，位于車(chē)架同一側(cè)的前后兩個(gè)車(chē)輪之間設(shè)有一個(gè)主齒輪，主齒輪的兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的副齒輪，兩側(cè)的兩個(gè)主齒輪通過(guò)傳動(dòng)軸連接。當(dāng)前進(jìn)或后退遇到障礙時(shí)，外部齒輪會(huì)停止旋轉(zhuǎn)而主齒輪會(huì)旋轉(zhuǎn)，使機(jī)器人的腿部形成旋轉(zhuǎn)，達(dá)到翻越的結(jié)果。

2仿生機(jī)器人運(yùn)行模式

礦井危險(xiǎn)區(qū)探測(cè)仿生機(jī)器人包括車(chē)形主體和搭載于車(chē)形主體上的主體傳感系統(tǒng)，所述主體傳感系統(tǒng)包括STC15W408AS 單片機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛鹊腗Q2瓦斯傳感器模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)一氧化碳濃度的MQ7一氧化碳傳感器模塊，進(jìn)行大變形巷道兩幫移近和頂板下沉量的測(cè)量的超聲波測(cè)距模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)溫度、濕度參數(shù)的DHT11溫濕度傳感器模塊。還包括用于控制車(chē)形主體運(yùn)行的無(wú)線遙控器，無(wú)線遙控器的頻段采用2.4GHz。

3仿生機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)

該礦井危險(xiǎn)區(qū)探測(cè)仿生機(jī)器人的主體設(shè)備體積小，移動(dòng)靈活，行距離遠(yuǎn)，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，可以到達(dá)很多不適合工作人員探測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)，車(chē)形主體的外表面覆有防爆層。有效提高數(shù)據(jù)收集工作的效率；車(chē)形主體的外觀與蛛形綱動(dòng)物相似，四個(gè)車(chē)輪采用直徑10cm 的大間隙特殊車(chē)輪代替，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)于地面環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)；當(dāng)前的已有的各種翻越車(chē)，不能夠翻越障礙，或者一部分可翻越的車(chē)，車(chē)輪會(huì)非常的巨大，所以該仿生車(chē)是解決了該項(xiàng)問(wèn)題。通過(guò)傳感系統(tǒng)的功能擴(kuò)展，可以通過(guò)加設(shè)紅外熱像儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山高應(yīng)力區(qū)巖體應(yīng)力及變形的觀測(cè)；可以通過(guò)加設(shè)紅外感應(yīng)和自動(dòng)導(dǎo)航避障模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)自主返航等。這些感知觀測(cè)數(shù)據(jù)，將為施工設(shè)計(jì)、排除險(xiǎn)情提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]蒲欣巖.水下仿生機(jī)器人研究綜述[J].中國(guó)高新科技，2018（20）："24-25".

[2]王國(guó)彪，陳殿生，陳科位，等.仿生機(jī)器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2015，51（13）.

作者簡(jiǎn)介：劉瑞（1998-）男，漢族，山東省濟(jì)寧人，本科，山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院采礦工程專業(yè)2016級(jí)，研究方向?yàn)椴傻V工程。

（作者單位：山東科技大學(xué)）