四足機器人在煤礦中的使用分析

張向東

摘 ?要：實現對煤礦機設備的自動化、智能化、規范化管理，從根本上解決煤礦人機管理遇到的問題，現將四足機器人科學應用煤礦中，用自動化操作代替手工操作。首先針對煤礦存在的問題，介紹了四足機器人的結構，其次，探討了四足機器人在煤礦管理中的具體應用。結果表明：四足機器人具有非常高的應用價值和應用前景，不僅可以縮小人力成本、物力成本和財力成本，還能保證煤礦煤礦生產的高效性和安全性，起到了減員增效的作用。因此，四足機器人值得被進一步推廣和應用于煤礦中。

關鍵詞：四足機器人;煤礦;使用

1煤礦常見問題

1.1作業環境復雜危險

煤礦 作業環境具有一定的復雜性和危險性，在開展煤礦 作業期間，經常遇到礦井水災、礦井粉塵災害、礦井火災等災害。在煤礦 開采深度不斷增加下，這些災害出現的概率也在不斷上升。目前，煤礦 開采深度遠遠超過了500n，個別煤礦 開采深度甚至超過了900m，這無疑增加了礦井熱害發生的風險，為礦井的生產埋下了一系列的安全隱患。

1.2勞動力密集

煤礦生產需要大量勞動力，這無疑增加了企業勞動力的密集度。對于大型礦井交接班而言，需要的作業人員達到了900人以上;對于災害比較嚴重的礦井作業交接班而言，其作業人數達到了90人以上。采煤工作面單班作業人數規定如表1所示。 一旦礦井出現安全事故，將會危及作業人員的人身安全和財產安全。

1.3勞動強度高

煤礦 作業人員在日常的工作中，其勞動強度較高，具體表現在勞動力消耗大和勞動時間長。煤礦 作業人員所 使用的系統功能比較復雜，地面作業需要花費的時間在3h以上，在這個過程中，需要人工搬運大量的輔助運人設備，其步行時間在2h以上。此外，由于礦井作業空間相對較小，無法使用大型設備，對較大設備進行更換操作，這就需要作業人員手動進行搬運和更換。另外，煤礦 作業人員的工作時間在17h以上，作業期間不能休息，需要持續不間斷地作業。

2四足機器人結構

四足機器人機械結構如圖1所示，從圖中可以看出，該機器人主要由兩大部分組成，分別是四條仿生腿和機器人主體。其中，仿生腿主要由膝關節、踝關節、髖關節和足端四個部分組成。根據仿生腿結構設計參數[1]，不難發現膝關節中心端與踝關節中心端之間的距離為77.33mm;髖關節中心端與膝關節中心端之間的距離為37.72m;踝關節中心端與足端末端之間的距離為82.01mm。四足機器人在日常的行走中，需要借助支撐腿的力量，與地面接觸后，利用地面摩擦力，進行定向運動。

3四足機器人在煤礦中的應用

3.1具體應用

3.1.1煤礦工作者對四足機器人的應用

我國煤礦具有資源豐富、能源消耗快等特點，而煤礦開采屬于一種高危險職業，煤礦巡檢工作的有效開展在提高煤礦生產可靠性和安全性方面具有重要作用，而四足機器人的出現和應用可以突破傳統巡檢方式的局限性，保證巡檢高效性和實時性。在開展煤礦作業期間，為了給作業人員提供安全、可靠的工作環境[2]，要利用四足機器人開展巡檢工作，使得人工巡檢工作完全被代替，這是由于四足機器人在軟硬件方面具有自動化、智能化巡檢能力。從四足機器人硬件技術層面分析，發現四足機器人在硬件方面具有快速收集和整理煤礦信息數據的功能，同時，還能利用監控攝像技術，實時整理和匯報預警內容，因此，四足機器人在煤礦巡檢工作應用方面表現出較高的可靠性和安全性。另外，根據煤礦巡檢工作所在環境的特點，通過使用四足機器人，可以提高巡檢工作效率和效果，為縮小人力成本、物力成本和財力成本創造良好的條件。由此可見，為了充分發揮和利用四足機器人的應用優勢，相關人員要加強對礦井情況的深入調查，通過不斷修改、優化和完善四足機器人設計情況，使得四足機器人具有功能強大、實用性強特點[3]，為煤礦作業人員的日常工作提供了極大的便利。

3.1.2四足機器人在工作過程中的應用

四足機器人通過利用自動化遙控方式，可以在無人值守的狀態下，借助支撐腿進行移動，從而實現對四周環境的實時巡檢，一旦發現設備出現運行異常問題，四足機器人會通過探測環境溫度、濕度以及氣體成分和濃度，啟動預警功能，以引起維修人員的注意，確保設備運行異常問題能夠在第一時間內被快速地分析和解決，為進一步提高設備運行性能，保證巡檢工作的開展效率產生積極的影響[4]。此外，四足機器人通過利用自身攜帶的攝像頭可以對煤礦生產現場圖像、視頻的實時采集，同時，借助光纖以太網，利用云數據平臺，對可能威脅傳送皮帶運行安全的鐵管、木頭、工具等物料的實時監測和識別，另外，還能全面地采集和分析輸送皮帶機中斷點相關數據，及時發現和解決輸送皮帶機運行異常問題。最后，一旦煤礦生產遇到緊急情況，工作人員可以在第一時間內開啟四足機器人，使得四足機器人進入到煤礦生產現場，對煤礦生產現場相關圖像和視頻進行采集[5]，并將其傳輸到指揮中心，以達到防災減災的目的。

3.2應用效果

某礦主斜井膠帶的機長、帶寬和提升能力分別達到了3349m、3m，1950萬t/a，現使用四足機器人代替人工巡檢。通過利用四足機器人在開展巡檢作業期間，通過利用機器人的智能化識別功能，對理膠帶的實際運行圖像、溫度、煙霧、氣體濃度等信息進行自動化識別和追蹤，并借助大數據分析預警技術，對膠帶在實際運行中可能出現的故障問題進行超前預判，和預警。相對于人工巡檢模式而言，機器人巡檢模式可以確保膠帶故障停機時間縮小了0.6h，同時，替代的巡檢工人達到了13人，因此，機器人巡檢模式具有較高的技術可行性和經濟可行性。

結束語：

綜上所述，四足機器人憑借著自身可靠性高、安全性強、安裝簡單、操作方便、維護簡易等優勢，被廣泛地應用于煤礦中，不僅可以幫助作業人員輕松地應對易燃易爆、有毒氣體危險工作環境，還能有效地避免了因機電事故而導致煤礦停產進而引發不必要的經濟損失，同時，還降低了操作人員的體力勞動強度，為達到減員增效的目的發揮出重要作用。因此，將四足機器人應用于煤礦生產中是勢在必行。

參考文獻

[1] 劉洋，陳佳品，程君實.基于OpenGL的四足機器人步態仿真系統[J].計算機工程，2020，33（5）：12-13.DOI：10.3969/j.issn.2096-711X.2020.05.006.