在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，黑龍江科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一款煤礦智能協(xié)作式巡檢機(jī)器人，它正引領(lǐng)著礦山安全巡檢領(lǐng)域的一場(chǎng)深刻變革。這款機(jī)器人憑借其卓越的技術(shù)創(chuàng)新、出色的性能表現(xiàn)以及強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力，有望徹底革新傳統(tǒng)煤礦巡檢模式，為礦山安全筑牢堅(jiān)實(shí)防線(xiàn)。目前，該項(xiàng)目已引起多家煤礦企業(yè)的密切關(guān)注，成果轉(zhuǎn)化前景十分樂(lè)觀。
　　
　　技術(shù)創(chuàng)新：多技術(shù)融合打造智能巡檢利器
　　
　　多源融合導(dǎo)航技術(shù)
　　
　　煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變，GPS信號(hào)的缺失使得傳統(tǒng)的定位導(dǎo)航技術(shù)難以為繼。為攻克這一難題，該機(jī)器人創(chuàng)新性地融合了激光雷達(dá)、視覺(jué)相機(jī)與慣性測(cè)量單元（IMU），構(gòu)建起一套先進(jìn)的激光雷達(dá)慣性視覺(jué)里程測(cè)量系統(tǒng)（LIVO）。在實(shí)際工作中，激光雷達(dá)負(fù)責(zé)對(duì)周?chē)�環(huán)境進(jìn)行高精度掃描，生成大量精確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，勾勒出礦井內(nèi)的三維輪廓；視覺(jué)相機(jī)則敏銳地捕捉環(huán)境中的紋理信息，為機(jī)器人的視覺(jué)識(shí)別和特征提取提供豐富的細(xì)節(jié)支持；而慣性測(cè)量單元（IMU）則實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)器人的姿態(tài)和加速度變化，確保機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。機(jī)器人首先對(duì)激光雷達(dá)掃描中的運(yùn)動(dòng)失真進(jìn)行精細(xì)補(bǔ)償，巧妙地計(jì)算幀-映射點(diǎn)-平面殘差，精準(zhǔn)地感知自身與周?chē)�環(huán)境的相對(duì)位置關(guān)系。
　　
　　5G+VPN通信技術(shù)
　　
　　在礦井下，通信信號(hào)的微弱與不穩(wěn)定一直是困擾巡檢工作的難題。為確保機(jī)器人能夠與地面控制中心保持實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，該機(jī)器人采用了5G+VPN的通信方案。5G網(wǎng)絡(luò)憑借其超高的帶寬、極低的延遲以及卓越的可靠性，為機(jī)器人搭建起一條高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道，讓大量高清圖像、視頻以及傳感器數(shù)據(jù)能夠瞬間傳輸至地面控制中心，實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)礙流通。 　　VR+數(shù)字孿生技術(shù)
　　
　　為了給操作人員提供一個(gè)直觀、便捷且沉浸式的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作體驗(yàn)，機(jī)器人配備了先進(jìn)的VR+數(shù)字孿生技術(shù)。通過(guò)在VR平臺(tái)下精心構(gòu)建礦井的數(shù)字孿生模型，操作人員仿佛置身于礦井之中，親身體驗(yàn)機(jī)器人的巡檢過(guò)程。在這個(gè)高度逼真的虛擬環(huán)境中，操作人員可以360度無(wú)死角地觀察礦井的每一個(gè)細(xì)節(jié)，實(shí)時(shí)獲取機(jī)器人的位置、姿態(tài)、傳感器數(shù)據(jù)等豐富信息，精準(zhǔn)掌握機(jī)器人的工作狀態(tài)。操作人員只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)頭部、點(diǎn)擊按鈕，就能如同在真實(shí)礦井中一樣，輕松自如地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)控制，指揮它在巷道中穿梭、在設(shè)備間巡檢、在危險(xiǎn)區(qū)域停留檢測(cè)。
　　
　　創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：集群協(xié)作提升巡檢效能 　　空地協(xié)同，廣泛覆蓋
　　
　　傳統(tǒng)的單一功能巡檢機(jī)器人在面對(duì)煤礦井下復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境時(shí)，往往力不從心。為了解決這一問(wèn)題，該機(jī)器人創(chuàng)新性地采用了空地協(xié)同工作模式，打造了一個(gè)功能強(qiáng)大、覆蓋面廣的智能巡檢機(jī)器人集群。集群中包括履帶式巡檢機(jī)器人、變胞式空地兩棲巡檢機(jī)器人和工作協(xié)助機(jī)器人等多種類(lèi)型，它們各司其職、相互協(xié)作，共同完成礦井巡檢任務(wù)。履帶式機(jī)器人配備多種高精度傳感器，能夠在狹窄崎嶇的巷道中穩(wěn)健前行，對(duì)井下設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行近距離、全方位的檢測(cè)。它的履帶設(shè)計(jì)使其具備強(qiáng)大的越障能力，無(wú)論是碎石、泥濘還是水坑，都能輕松跨越，確保巡檢任務(wù)不受地形限制。
　　
　　變胞設(shè)計(jì)，靈活適應(yīng)
　　
　　變胞式空地兩棲機(jī)器人的獨(dú)特設(shè)計(jì)是該機(jī)器人集群的亮點(diǎn)之一，它具備強(qiáng)大的適應(yīng)性，能夠輕松應(yīng)對(duì)煤礦井下多變的環(huán)境條件。其模態(tài)切換系統(tǒng)采用了高精度數(shù)字舵機(jī)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，這種先進(jìn)的技術(shù)組合確保了飛行與陸地模式之間的快速、可靠切換。在飛行模式下，機(jī)器人利用螺旋槳產(chǎn)生的強(qiáng)大升力在空中飛行，能夠有效避開(kāi)地面的復(fù)雜障礙物，如支架、管道、積水等，快速抵達(dá)指定位置，對(duì)礦井頂部、通風(fēng)口、高處設(shè)備等難以觸及的區(qū)域進(jìn)行全面檢測(cè)；在陸地模式下，機(jī)器人則切換至輪式行駛，通過(guò)定制的外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、快速的地面移動(dòng)，對(duì)巷道內(nèi)的地面設(shè)備、電纜、軌道等進(jìn)行細(xì)致巡檢。此外，機(jī)器人的機(jī)臂采用了T700碳纖維管和3K斜紋碳纖維材質(zhì)輪轂的組合，既保證了結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度和高剛性，又大幅減輕了自重，使機(jī)器人具備了出色的機(jī)動(dòng)性和續(xù)航能力。在面對(duì)不同形狀和尺寸的障礙物時(shí)，機(jī)器人可以靈活地調(diào)整機(jī)身姿態(tài)，輕松跨越或避開(kāi)障礙物，繼續(xù)執(zhí)行巡檢任務(wù)。這種變胞設(shè)計(jì)讓機(jī)器人在礦井內(nèi)的各種復(fù)雜環(huán)境中如魚(yú)得水，無(wú)論是蜿蜒曲折的巷道、陡峭的斜坡，還是狹窄的通道、低矮的頂板，都能穩(wěn)健前行，確保巡檢工作的連續(xù)性和完整性。
　　
　　性能卓越：穩(wěn)定可靠的礦山安全衛(wèi)士
　　
　　自定位精度高
　　
　　精準(zhǔn)的自定位能力是確保機(jī)器人能夠按照預(yù)設(shè)路徑穩(wěn)定行駛、準(zhǔn)確執(zhí)行巡檢任務(wù)的關(guān)鍵。該機(jī)器人的陸地機(jī)器人自定位誤差控制在驚人的0.01m-0.05m范圍內(nèi)，這一精度水平在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。在礦井下，機(jī)器人依靠其先進(jìn)的多源融合導(dǎo)航技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)感知自身位置與周?chē)�環(huán)境的關(guān)系，精準(zhǔn)地識(shí)別巷道的轉(zhuǎn)彎、分支和設(shè)備位置等關(guān)鍵信息。無(wú)論是在狹窄曲折的巷道中，還是在設(shè)備林立的作業(yè)區(qū)域，機(jī)器人都能沿著預(yù)設(shè)的巡檢路線(xiàn)穩(wěn)健前行，避免因定位誤差導(dǎo)致的巡檢遺漏或重復(fù)。 　　飛行與陸地模式性能優(yōu)異
　　
　　變胞式空地兩棲無(wú)人機(jī)在飛行模式下展現(xiàn)出了驚人的性能表現(xiàn)。即使在無(wú)GPS信號(hào)且負(fù)載2kg的復(fù)雜環(huán)境下，它依然能夠?qū)崿F(xiàn)位置漂移僅±3cm的穩(wěn)定懸停，這一精度水平在全球范圍內(nèi)都處于領(lǐng)先地位。其最大飛行速度可達(dá)10.2m/s，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速飛越礦井內(nèi)的長(zhǎng)距離巷道和復(fù)雜區(qū)域，大大提高了巡檢效率。單次續(xù)航時(shí)間達(dá)到10分鐘，足以滿(mǎn)足礦井內(nèi)大部分巡檢任務(wù)的需求。在陸地模式下，機(jī)器人在平坦地面的行駛速度可達(dá)1m/s，能夠穩(wěn)健地行駛在巷道內(nèi)，靈活躲避障礙物。其具備跨越5cm臺(tái)階的越障能力，可以輕松跨越礦井內(nèi)的小型障礙物，如軌道、管道等，確保巡檢任務(wù)的連續(xù)性。
　　
　　團(tuán)隊(duì)實(shí)力：科研精英匯聚，創(chuàng)新成果頻出
　　
　　專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)教師引領(lǐng)
　　
　　該項(xiàng)目能夠取得如此顯著的成果，離不開(kāi)黑龍江科技大學(xué)資深教授的悉心指導(dǎo)。這些指導(dǎo)教師在機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化控制、人工智能、機(jī)械工程等多個(gè)領(lǐng)域擁有深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富的科研經(jīng)驗(yàn)。他們長(zhǎng)期活躍在科研一線(xiàn)，參與了眾多國(guó)家級(jí)和省部級(jí)科研項(xiàng)目，發(fā)表了大量高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文，擁有多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，是各自領(lǐng)域的權(quán)威專(zhuān)家。在項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中，指導(dǎo)教師們?nèi)�程參與，為團(tuán)隊(duì)提供了全方位的技術(shù)指導(dǎo)和支持。從項(xiàng)目的選題、方案設(shè)計(jì)，到技術(shù)實(shí)現(xiàn)、測(cè)試優(yōu)化，每一個(gè)環(huán)節(jié)都凝聚著他們的智慧和心血。 　　科研成果豐碩
　　
　　團(tuán)隊(duì)自成立以來(lái)，在各類(lèi)科技創(chuàng)新競(jìng)賽中屢獲佳績(jī)，先后榮獲國(guó)家級(jí)和省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)多項(xiàng)，充分展示了團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新實(shí)力和科研水平。在2024年的中國(guó)機(jī)器人及人工智能大賽中，團(tuán)隊(duì)?wèi){借煤礦智能協(xié)作式巡檢機(jī)器人的出色表現(xiàn)，一舉奪得國(guó)家一等獎(jiǎng)，這一榮譽(yù)不僅是對(duì)團(tuán)隊(duì)過(guò)往努力的肯定，更是對(duì)項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)性和創(chuàng)新性的權(quán)威認(rèn)可。此外，團(tuán)隊(duì)還在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生科技作品競(jìng)賽等重量級(jí)賽事中多次獲獎(jiǎng)，累計(jì)獲得國(guó)家級(jí)和省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)62項(xiàng)，這些榮譽(yù)見(jiàn)證了團(tuán)隊(duì)在科技創(chuàng)新道路上的成長(zhǎng)與進(jìn)步。 　　成果轉(zhuǎn)化：助力煤礦企業(yè)降本增效與安全提升
　　
　　未來(lái)展望：引領(lǐng)礦山巡檢智能化發(fā)展潮流
　　
　　黑龍江科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)的煤礦智能協(xié)作式巡檢機(jī)器人，為礦山安全巡檢開(kāi)辟了一條智能化、高效化、可靠化的新路徑，具有廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的行業(yè)意義。在未來(lái)的發(fā)展中，隨著技術(shù)的不斷成熟和完善，煤礦智能協(xié)作巡檢機(jī)器人將在更多煤礦企業(yè)中得到推廣應(yīng)用，為我國(guó)煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)和智能化發(fā)展注入源源不斷的強(qiáng)大動(dòng)力。可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，這些智能機(jī)器人將成為煤礦巡檢工作的主力軍，承擔(dān)起保障礦山安全的重要使命。
　　
　　同時(shí)，該機(jī)器人的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果也將為其他相關(guān)領(lǐng)域的智能化裝備研發(fā)提供寶貴的借鑒和啟示，推動(dòng)智能機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。例如，在化工、石油、電力等行業(yè)的危險(xiǎn)環(huán)境巡檢中，類(lèi)似的智能機(jī)器人技術(shù)可以得到移植和應(yīng)用，為各行業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。此外，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦智能協(xié)作巡檢機(jī)器人也將持續(xù)進(jìn)化，具備更強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力、更高效的數(shù)據(jù)分析能力和更智能的決策能力，為礦山安全領(lǐng)域帶來(lái)更多的驚喜和突破。
　　
　　黑龍江科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕細(xì)作，不斷優(yōu)化和升級(jí)煤礦智能協(xié)作巡檢機(jī)器人，致力于打造更加智能、高效、可靠的礦山安全巡檢解決方案。在科研團(tuán)隊(duì)的持續(xù)努力和煤礦企業(yè)的積極配合下，煤礦智能協(xié)作巡檢機(jī)器人必將在礦山安全領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，開(kāi)啟礦山智能巡檢的新紀(jì)元，為我國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展筑牢堅(jiān)實(shí)防線(xiàn)，讓礦山生產(chǎn)變得更加安全、智能和高效。