井下智能遙控鏟運機

井下智能遙控鏟運機的研發(fā)

---無人駕駛遙控鏟運機的樣機實現(xiàn)北京安期生技術(shù)有限公司黃友文2023年10月1日成都

金屬礦山的井下開采的深度、強度和規(guī)模正在逐年增加，在20世紀70年代，普遍認為400米深度為地下采礦的經(jīng)濟極限深度，90年代這個深度達到600米。近年來，我國已有一批金屬礦山垂直開采深度超過1000m以上，進入深部開采。例如紅透山銅礦目前開采已進入900-1100m深度；冬瓜山銅礦礦體埋深1000m；弓長嶺鐵礦設(shè)計開拓深度-750m，距地表1000m。加拿大INCO鎳礦的開采深度是3300米；而南非的TauTona和Savuka金礦開采深度已經(jīng)到3900米，緊鄰的Mponeng礦山在近年內(nèi)將達到4500米的開采深度。隨著地下礦山開采深度增加地熱、巖石壓力也隨之增加，采礦條件越來越惡劣。鏟運機是地下無軌采礦的關(guān)鍵設(shè)備，為了保證操作人員的安全，地下鏟運機的智能化程度也在不斷提高。國外鏟運機智能化的發(fā)展經(jīng)歷了視距控制（Lineofsightcontrol）、視頻遙控（Remotecontrolwithvideo）直到今天的遠程控制（Tele-operation）、半自動（semi-autonomous）與自動（Autonomous）控制的階段。

鏟運機遠程控制系統(tǒng)示意圖ACY-2AY型

井下智能遙控鏟運機空場法采空區(qū)出礦作業(yè)遙控鏟運機的應(yīng)用狹長采空區(qū)的出礦作業(yè)肩背式操作操作臺控制遙控鏟運機的操控方式遙控鏟運機的遠程控制單機控制車隊控制智能遙控鏟運機的電液控制系統(tǒng)在原常規(guī)手動操縱鏟運機的液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合電液控制模塊構(gòu)成，可將電控制指令轉(zhuǎn)換成液壓能量，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)設(shè)備動作。系統(tǒng)由工作液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、制動液壓系統(tǒng)、油門控制液壓系統(tǒng)、換擋控制液壓系統(tǒng)組成。每一部分均設(shè)有手動控制和電氣自動控制兩種操作方式，滿足鏟運機在各種工作條件下的操縱要求。電液控制液壓系統(tǒng)無線遙控系統(tǒng)主要由發(fā)射機、接收機、機載PC和執(zhí)行器組成。發(fā)射機產(chǎn)生所需要的控制指令，通過天線將遙控指令信號發(fā)射出去。接收機接收指令信號送到執(zhí)行控制器，執(zhí)行控制器來實現(xiàn)必要的控制邏輯和功率放大。由執(zhí)行控制器輸出的控制信號直接驅(qū)動執(zhí)行器——電液比例控制系統(tǒng)，電液比例控制系統(tǒng)控制鏟運機前進、后退、轉(zhuǎn)向、工作裝置、制動，從而實現(xiàn)無線遙控操作。鏟運機遙控系統(tǒng)工作原理遙控裝置和控制閥無線遙控系統(tǒng)主要參數(shù)遙控半徑≥100米接收機供電電源：DC24V系統(tǒng)具有密鎖互相確認，防止誤動作通信波段：UHF450-470MHz傳送速度:4.8–20Kbit/sRF發(fā)射功率：最高500mW使用環(huán)境：-30℃—+60℃防護等級：IP66以上遙控發(fā)射接收裝置

遙控操作發(fā)射裝置面板遙控實現(xiàn)的功能路數(shù)對應(yīng)執(zhí)行動作路數(shù)對應(yīng)執(zhí)行動作1主電源開關(guān)11油門半開2緊急停機，切斷遙控12油門全開3延時停機13工作制動4停車制動14左轉(zhuǎn)向5前燈開關(guān)15右轉(zhuǎn)向6后燈開關(guān)16大臂落下7啟動17大臂舉升8車輛自動熄火系統(tǒng)（制動、熄火）18鏟斗傾卸9行走前進19鏟斗翻轉(zhuǎn)10行走后退遙控視頻系統(tǒng)前視攝像頭后視攝像頭遠程遙控視頻系統(tǒng)可幫助操作者在工作區(qū)域內(nèi)獲得視線之外、視頻系統(tǒng)設(shè)備周圍的清晰視頻圖像?？蓱?yīng)用于操作人員無法直視且不安全的工作區(qū)域。加裝遙控視頻系統(tǒng)的ACY-3Y安全保護功能無線遙控系統(tǒng)在設(shè)計中充分考慮了工作可靠性和安全性，表現(xiàn)在一旦出現(xiàn)遙控聯(lián)結(jié)中斷或沒有按正確的操作順序執(zhí)行遙控/手控切換或出現(xiàn)緊急情況時，都能自動的使車輛及時停機，以免產(chǎn)生不必要的安全事故。智能鏟運機在作業(yè)區(qū)的工作的示意圖。編碼信標放置在巷道的幾個關(guān)鍵點處，用以得出相對準確的定位信息，而在相鄰信標間則利用航跡推測法推算得出定位信息。安全保護功能用激光掃描器在鏟運機周邊設(shè)置報警區(qū)和停機保護區(qū)。一旦障礙物進入報警區(qū)，報警系統(tǒng)開始報警，通知遠程遙控人員進行人工遙控干預；如果情況得不到及時糾正，障礙物進一步進入停機保護區(qū)，則停機保護起作用，鏟運機自動剎車停機。ACY-2AY智能遙控鏟運機能夠在本機手控操作、無線遙控操作和自主導航行駛?cè)N模式下工作。不同工作模式間的切換由操作人員通過車上的狀態(tài)開關(guān)設(shè)定，控制系統(tǒng)通過相應(yīng)的程序進行判定?？刂葡到y(tǒng)組成樣機試制完成后的驗證

為了驗證智能遙控鏟運機的遙控功能（動作的靈敏性、可靠性、安全性，遙控與手控操作的并用性）是否能滿足地下鏟運機工作要求；并進行自主導航和高精度定位技術(shù)的驗證工作，對樣機進行了一系列的測試與試驗。主要試驗內(nèi)容是遙控動作試驗、安全保