礦井危險區探測仿生機器人

摘要：介紹了一種智能煤礦開采過程中所用到的探測仿生機器人，該種機器設備外觀與蛛形綱動物相似，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，基于此項機器人配備了各種檢測模塊，可以到達很多不適合工作人員探測的危險區，有效提高數據收集工作的效率，在保證安全的情況下進行探測作業。

關鍵詞：仿生機器人；危險區探測；STC15W408AS 單片機；三級齒輪嚙合

引言

智慧礦山就是對生產、職業健康與安全、技術和后勤保障進行主動感知，自動分析、快速處理無人礦山。智慧礦山是本質；安全礦山、高效礦山、清潔礦山、礦山的數字化、信息化是智慧礦山建設的前提和基礎。在此背景下，礦山未知危險區域的探測顯得尤為重要，對危險區數據的智能收集是保證礦井安全生產關鍵點。礦井的危險區，包括突水區、高溫高濕區、火災區、廢舊巷道區、巷道破壞嚴重區，由于存在安全隱患、不適宜工作人員進入工作探測，往往不能及時獲得數據，進行安全的施工操作。

1仿生機器人翻越理論介紹

礦井危險區探測仿生機器人，其特征在于，包括車形主體和搭載于車形主體上的主體傳感系統。所述車輪采用直徑10cm 的大間隙車輪，車輪之間的主齒輪和副齒輪組成三級齒輪嚙合的形式。車形主體包括車架和安裝于車架上的四個車輪，位于車架同一側的前后兩個車輪之間設有一個主齒輪，主齒輪的兩側分別設有兩個聯動的副齒輪，兩側的兩個主齒輪通過傳動軸連接。當前進或后退遇到障礙時，外部齒輪會停止旋轉而主齒輪會旋轉，使機器人的腿部形成旋轉，達到翻越的結果。

2仿生機器人運行模式

礦井危險區探測仿生機器人包括車形主體和搭載于車形主體上的主體傳感系統，所述主體傳感系統包括STC15W408AS 單片機，遠程監測瓦斯濃度的MQ2瓦斯傳感器模塊，遠程監測一氧化碳濃度的MQ7一氧化碳傳感器模塊，進行大變形巷道兩幫移近和頂板下沉量的測量的超聲波測距模塊，遠程監測溫度、濕度參數的DHT11溫濕度傳感器模塊。還包括用于控制車形主體運行的無線遙控器，無線遙控器的頻段采用2.4GHz。

3仿生機器人優點

該礦井危險區探測仿生機器人的主體設備體積小，移動靈活，行距離遠，續航時間長，可以到達很多不適合工作人員探測的危險區，車形主體的外表面覆有防爆層。有效提高數據收集工作的效率；車形主體的外觀與蛛形綱動物相似，四個車輪采用直徑10cm 的大間隙特殊車輪代替，具有攀爬和翻越前方障礙的功能，結構緊湊，對于地面環境的適應性強；當前的已有的各種翻越車，不能夠翻越障礙，或者一部分可翻越的車，車輪會非常的巨大，所以該仿生車是解決了該項問題。通過傳感系統的功能擴展，可以通過加設紅外熱像儀來實現對礦山高應力區巖體應力及變形的觀測；可以通過加設紅外感應和自動導航避障模塊來實現自主返航等。這些感知觀測數據，將為施工設計、排除險情提供參考。

參考文獻

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[2]王國彪，陳殿生，陳科位，等.仿生機器人研究現狀與發展趨勢[J].機械工程學報，2015，51（13）.

作者簡介：劉瑞（1998-）男，漢族，山東省濟寧人，本科，山東科技大學礦業與安全工程學院采礦工程專業2016級，研究方向為采礦工程。

（作者單位：山東科技大學）