[发明专利]煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置

说明书

本发明属于煤矿井下运输机器人设计制造技术领域，公开了一种煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置，包括：状态监测保护系统：包括本安型保护主机和多个本安型状态监测传感器，所述本安型保护主机用于根据所述状态监测传感器得到辅助运输机器人的运行状态参数，并根据运行参数分级下达安全指令给整机控制器；防碰撞实时监控系统：包括防爆毫米波雷达组和激光测距探头组，用于监控辅助运输机器人与巷道壁和障碍物的距离数据，并发送给整机控制器；感知融合预警系统：包括激光雷达、深度相机和高性能图形处理器，整机控制器用于执行分级响应动作。本发明提高了煤矿井下辅助运输机器人的运行安全性，可以广泛应用于煤矿运输领域。

技术领域

本发明属于煤矿井下运输机器人设计制造技术领域，具体涉及一种煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置。

背景技术

随着我国煤炭产业综采自动化技术、综掘系列装备等领域接连实现重大突破，建设全生产过程智能化、信息化、机器人化的智慧矿井已成为煤炭产业的发展方向。辅助运输系统是整个煤炭生产体系中的关键环节，其技术水平和作业效率直接关系到煤矿生产减人增效目标的达成。实现井下物料标准化装载、智能化配送、自动化转运和无人化运输的连续型辅助运输工艺是智慧矿井建设的必要条件和技术支撑。而当前现有的煤矿辅助运输系统难以适应智能综采工作面、无人掘进工作面等的发展需求，亟需发展结合清洁动力、物联网和自动驾驶等技术的智能辅助运输系统，弥补智慧矿山建设的辅运短板。煤矿无轨辅助运输机器人是矿井智能辅助运输系统的配套装备。在煤矿井下深部受限空间内，通过机器视觉、无线通信、惯性导航、人工智能等技术，实现可靠的环境感知、精确的定位导航和快速的路径规划等功能，以完成矿井下物料运输的自动化和无人化。煤矿无轨辅助运输机器人需要在煤矿井下完成长距离物料运输工作，与其它井下设备相比，行驶速度相对较快，作业范围广，对安全性和可靠性要求较高。根据煤矿井下的安全要求，井下运输设备和车辆必须设置安全保护系统，现有的车载安全保护装置主要针对有人驾驶车辆设计，其保护功能的涵盖范围和信息化水平难以满足无轨辅助运输机器人的使用需求。将煤矿井下设备的保护系统和智能化传感技术相结合，针对无轨辅助运输机器人的结构特点和使用工况，设计一款安全冗余度高，智能化水平先进的保护装置，对煤矿无轨辅助运输机器人的实际应用，推动矿井智能辅助运输系统的建设具有重要意义。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，为了保障机器人在井下进行运输作业时的安全性，提供了一种煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置，其通过生成不同优先级的安全指令，实现保护措施的分级响应，所述安全指令包括：预测监控级、报警降速级、紧急制动级、整机断电级四个优先级；所述多级安全保护装置包括：

状态监测保护系统：包括本安型保护主机和多个本安型状态监测传感器，所述本安型保护主机用于接收并处理所述状态监测传感器得到的辅助运输机器人的运行状态参数，然后发送给所述整机控制器；

防碰撞实时监控系统：包括防爆毫米波雷达组和激光测距探头组，用于监控辅助运输机器人与巷道壁和障碍物的距离数据，并发送给整机控制器；

感知融合预警系统：包括激光雷达、深度相机和高性能图形处理器，所述激光雷达和深度相机用于实时获取巷道环境的点云信息、视频图像和深度数据并发送给所述高性能图形处理器，高性能图形处理器用于根据接收的数据进行计算分析和数据融合，确定机器人行驶路线上可探测范围内的障碍物信息，提取出关键距离数据后发送给所述整机控制器；

整机控制器：用于接收所述状态监测保护系统和感知融合预警系统实时发送的数据，生成预测监控级或报警降速级的安全指令；还用于根据所述防碰撞实时监控系统发送的距离数据，生成紧急制动级的安全指令，并下发至对应的执行部件执行制动停车和紧急避障动作；以及用于在巷道瓦斯浓度数据超过安全阈值时，生成整机断电级的安全指令，控制运输机器人的电池管理单元切断整机供电，同时实施制动抱死动作。