矿山机器人分类及应用
工业机器人的分类
工业机器人的分类工业机器人是现代制造业中不可或缺的一部分，它们在自动化生产、提高效率和质量、降低成本和改善工作环境等方面发挥着重要作用。
工业机器人可以根据不同的标准进行分类，以下是几种常见的分类方法：1.按应用场景分类：根据应用场景的不同，工业机器人可以分为以下几类：a. 搬运机器人：用于物体的搬运、堆叠、拆垛等任务，可以在仓库、生产线等场景中应用。
b. 焊接机器人：用于各种金属的焊接，可以在汽车、机械制造等行业中应用。
c. 装配机器人：用于产品的装配、拧紧、检验等任务，可以在电子产品、汽车制造等行业中应用。
d. 加工机器人：用于切割、磨削、钻孔等加工任务，可以在机械制造、航空制造等行业中应用。
e. 喷涂机器人：用于物体的表面处理、喷漆、涂装等任务，可以在汽车、家具制造等行业中应用。
f. 巡检机器人：用于设备的状态监测、数据采集等任务，可以在电力、石油、化工等行业应用2.按操作形式分类：根据操作形式的的不同，工业机器人可以分为以下几类：a. 示教再现型机器人：通过预先编程或手动示教，将一系列动作记录下来，然后在需要时重复执行这些动作。
这种机器人在生产线上广泛应用。
b. 离线编程机器人：通过计算机辅助制造软件进行离线编程，将机器人的动作和路径预先规划好，然后在生产现场将程序导入机器人的控制系统。
c. 在线编程机器人：通过手动操作或自动路径规划软件，在机器人执行任务的过程中进行编程和调整，以适应不同的工作环境和任务需求。
3.按运动形式分类：根据运动形式的的不同，工业机器人可以分为以下几类：a. 直角坐标机器人：沿着X、Y、Z三个方向移动的机器人，可以在空间中进行三维运动。
b. 关节型机器人：具有多个关节的机器人，可以完成更加复杂的动作和轨迹。
关节型机器人在生产线和自动化领域中广泛应用。
c. SCARA机器人：水平面运动机器人，具有四个旋转关节，适用于平面轮廓物体的搬运和装配等任务。
d. 球形机器人：可以在任意方向上移动的球形机器人，具有更高的灵活性和适应性，适用于空间搬运、装配等任务。
矿山机械概述
07
未来发展趋势及挑战
技术创新方向
智能化技术
随着人工智能和机器学习技术的 发展，矿山机械将实现更高程度 的自动化和智能化，提高生产效 率和安全性。
无人驾驶技术
无人驾驶技术在矿山机械领域的 应用将减少人力成本，提高作业 精度和效率，尤其在危险环境下 能显著减少人员伤亡。
远程监控与故障诊
断
借助物联网和大数据技术，实现 矿山机械的远程监控和故障诊断 ，为矿山企业提供便捷、高效的 维护服务。
数据采集与处理
通过数据采集系统对传感器数据进行实时采集，并运用算法对数据 进行处理和分析，提取有用信息。
预警与报警
根据预设的安全阈值，对异常数据进行预警和报警，以便及时采取应 对措施。
救援装备
应急通信设备
确保在紧急情况下，矿 山内外能够进行及时、 有效的通信，协调救援 行动。
生命探测仪
用于在事故现场快速探 测被困人员的生命迹象 ，为救援提供准确信息 。
利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升 物料的连续输送机械，分为环链、板链和皮带三种。
矿井提升机
一种大型提升机械设备，由电机带动机械设备，以带动钢 丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。
液压提升机
采用液压传动方式实现提升或下放重物的设备，具有结构 紧凑、重量轻、体积小、噪音低、运行平稳、操作方便、 安全可靠等特点。
矿山机械概述
汇报人：XX
• 矿山机械基本概念与分类 • 挖掘设备 • 破碎与筛分设备 • 输送与提升设备 • 矿山排水与通风设备 • 矿山安全监测与救援装备 • 未来发展趋势及挑战
01
矿山机械基本概念与分类
定义及功能
矿山机械定义
矿山机械是指专门用于矿山开采、选 矿和加工等作业的各类机械设备。
人工智能在矿山方面的应用
人工智能在矿山方面的应用人工智能在矿山方面的应用矿山是指为了开采矿物而开辟出来的地下或者地表的一种设施。
在矿山开发过程中，需要使用大量的设备和人力，而且矿山开发过程中还伴随着安全问题。
因此，为了提高矿山开采的效率和安全性，越来越多的矿山开始引入人工智能技术来优化矿山运营和管理。
1. 矿山的智能化和自动化在传统的矿山开采方式中，人工需要耗费大量的时间和精力来开采矿石。
而随着人工智能技术的发展，越来越多的矿山开始采用智能化和自动化的机器开采矿石。
这些机器不仅能够准确快速地采集矿石，而且还能减少工人的劳动力和工作风险。
2. 矿山的智能化管理在矿山开发过程中，矿工需要面对复杂的工作环境和危险，而为了提高矿山的安全性和管理效率，许多矿山开始使用人工智能技术。
智能化管理系统可以通过对矿藏信息的分析和处理，准确地预测和识别可能存在的危险因素，从而避免事故的发生。
同时，矿山的智能化管理系统还可以对矿山设备的运行情况进行监测，及时对设备进行维修保养。
3. 矿山的智能化勘查在矿山勘探阶段，传统的勘探方式需要耗费大量的时间和人力，而且存在勘探不准确的问题。
而新一代的智能勘探方式可以通过数据采集和数字化建模，以及人工智能算法的分析和处理，实现高效、精确的矿藏勘查。
4. 矿山的智能化采掘在矿山采掘阶段，矿工需要对采矿机进行操作，以保证采矿机的效率和安全。
而智能化采矿机可以通过自主化学习和智能化控制，能够自动调整采掘机器的角度、深度和速度，保证矿石的收集质量的同时，最大化提高效率。
5. 矿山的智能化运输在矿山开采完成后，需要通过智能化运输系统将矿石进行运输。
智能运输系统可以根据矿物的收集量和运输需求，快速调配运输机器和工作人员。
此外，智能运输系统还可以实现对物流信息的跟踪、管理和控制，从而提高物流运转效率和安全性。
总的来说，人工智能技术在矿山开采和管理中的应用已经逐渐走向成熟。
通过智能化处理和自主化学习，人工智能技术不仅能够提高矿山的效率和安全性，而且可以减少对环境的污染和人力的损失。
AI技术在矿业中的实际应用经验分享
AI技术在矿业中的实际应用经验分享引言近年来，人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术得到了飞速发展，并逐渐渗透到各个领域。
矿业作为一项重要的资源开采行业，也开始积极探索和应用AI技术。
本文将介绍一些在矿业中实际运用的AI技术，并分享相关经验。
一、勘探与开采阶段1. 无人机与卫星图像识别在矿山勘探和开采的初期阶段，利用无人机搭载高分辨率相机或激光雷达进行航拍可以获取大量数据。
而借助AI图像识别算法，可以自动分析大数据中的目标对象，例如矿体、岩层变化等。
这项技术帮助地质工程师更准确地确定资源分布情况，提高勘探与开采效率。
2. 智能井下监测系统传统上，井下环境对于工作爬升通道往往不是很友好且充满危险因素。
然而使用智能井下监测系统改变了局面。
该系统借助机器学习技术和传感器，能够检测到井下的温度、湿度、气体浓度等信息，并通过实时数据分析和预警系统及时通知人员。
这项技术使得矿工的工作环境更加安全并提高了工作效率。
二、生产与设备管理1. 大数据分析优化生产流程在矿业中，采集到的大量生产数据可以用于提高生产流程的效率。
AI技术通过分析这些数据，可以识别出存在的问题和潜在风险，并为运营者提供决策支持。
例如，在运输过程中，AI算法可以优化车队调度，避免交通拥堵和资源浪费。
此外，利用机器学习算法对设备故障进行预测性维护，有助于减少停机时间，提高生产线的稳定性。
2. 智能监控与远程操作借助AI技术和物联网（Internet of Things, IoT），可以实现对关键设备和系统的远程监控和操作。
这方面的一个例子是智能安全帽。
安全帽内配备了传感器和摄像头等装置来监测佩戴者的状态以及周围环境。
若检测到异常情况，系统会即时发出警报并通知相关人员。
这项技术在矿业中有助于确保工人在高危环境下的安全以及事故的预防。
三、环境保护与可持续发展1. AI辅助环境监测矿山开采可能对周围环境产生潜在影响。
煤矿机器人研发应用现状及趋势
煤矿机器人研发应用现状及趋势
大关注,引起社会强烈反响.
家煤监局局长黄玉治提交了政协提案 «大力推进煤
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２９
矿智能装备和机 器 人 研 发 应 用», 建 议 做 好 煤 矿 智
色开采和清洁高效利用,成为提高煤矿本质安全水
平、促进煤矿安全发展的必由之路和推进煤炭工业
转型发展的根本出路.实施煤矿机器人下井,大力
１ 煤矿智能化建设的背景和意义
推进各作业岗位的机器人替代,是贯彻落实总书记
１
１ 推进煤矿智能化建设
长期以来,我国一直是世界第一大煤炭生产国
和消费国,煤炭对我国经济的高速发展起到了举足
安全保障能力,促进煤矿安全生产形势持续稳定好
煤矿企业的共同奋斗下,煤矿安全生产法律体系逐
转刻 不 容 缓.在 ２０１９ 年 的 全 国 煤 矿 安 全 生 产 工 作
步健全,监管监察体制日趋完善,产业结构不断优
化,安全科技水平持续提升,防灾、减灾、救灾能
力明显增强,煤矿安全生产形势持续稳定好转.但
会议上,国家煤监局提出要以机器人研发应用引领
局)的谋划、部署和推动下,煤矿机器人研究应用取得一定进展.分析了煤矿智能化建设的
背景和意义,介绍了推进煤矿机器人研发应用 的 政 策 导 向,对 煤 矿 机 器 人 的 轻 质 防 爆 材 料、
长续航高能量密度的机器人动力技术、井下特殊作业环境的机器人自主精准定位技术以及煤
矿机器人的无线通讯技术等煤矿机器人急需突破的共性关键技术进行了阐述.通过调研,总
标和矿工对美好生活的向往将起到重要作用.
对矿难救援机器人的研究及应用现状
对矿难救援机器人的研究及应用现状摘要：矿难救援机器人的研发具有非常深远的影响和现实意义。
在介绍国内外救援机器人研究及应用现状的基础上，分析了矿难救援机器人的移动机构、通信方式、环境信息获取与导航、生命特征检测以及人机交互系统等关键技术的研究现状及其发展趋势。
引言我国是世界产煤大国，由于作业设备与工艺相对落后，管理水平欠缺等原因，各类矿难事故频繁发生，导致煤矿事故死亡人数居世界首位。
今年来由于国内对煤炭需求的不断增加，煤炭企业超负荷运转，导致煤炭生产的安全形势仍有进一步恶化的趋势。
死亡率居高不下的原因除了机械化程度低、煤层地质结构复杂、高瓦斯矿井多等原因之外，矿难救援水平落后也是一个不可忽略的重要因素。
事故发生后无法迅速准确地得到灾难现场的信息，如瓦斯浓度的高低，灾难现场是否发生火灾、被困或遇难人员的位置以及现场温度、氧气含量、一氧化碳等有害气体的含量、现场倒塌状况等，从而延误了救援工作的开展。
矿难救援机器人可有效地解决这些问题。
本文在分析国内外救援机器人研究及应用现状的基础上，提出了矿难救援机器人的关键技术问题和发展趋势，并对所开发的矿难救援机器人进行了介绍。
1.国内外研究与应用现状近10年多来，日本、美国等发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。
有关日本研究成功各类救援机器人的报道很多，这些新研制的救援机器人仍处于实验室阶段，大多都没有得到救援现场的实际考验。
虽然美国、日本等西方发达国家近年来在救援机器人的研究方面做了大量工作，取得了不少的研究成果，但重点放在了地震、火灾等救援机器人的研究工作上。
究其原因在于近十年来其煤矿安全状况的大大改善。
目前，美、英、德、澳等发达国家已基本消灭了矿难重大死亡事故。
尽管如此，美国等国家在矿难救援机器人的研究方面投入了不少的精力。
我国目前有不少高校和科研院所在从事机器人的研究工作，部分成果如焊接和喷涂等机器人已进入实用阶段。
工业机器人坐标系的分类及应用
工业机器人坐标系的分类及应用
在现代工业生产中，工业机器人已经成为了不可或缺的一部分。
主要关于工业机器人的坐标系，一般可以分为直角坐标系、联机坐标系、圆柱坐标系、极坐标
系和人手坐标系等五种。
它们的应用也各有侧重，满足了不同类型的工业生产需求。
首先，直角坐标系型机器人，其结构简单，控制方便，这也是现在应用最广泛的一种类型。
由于其运动轨迹容易设定，因此在汽车、电子产品装配线等需要精
细作业的领域应用广泛。
其次，联机坐标系机器人。
它的前后臂可以自由度的配合配合，实现复杂的空间运动，因此适用于搬运、装配、喷涂、焊接等操作。
在一些需要较高运动精度的领域，如汽车装配等，也有很好的应用前景。
再次，圆柱坐标系机器人，其工作距离比较大，适合于机械加工、装配、搬运等操作。
尤其是在一些有限空间中进行长距离搬运作业，它的优势就体现出来了。
接下来，极坐标系机器人。
它的结构复杂，运动灵活，常用于工件搬运、装配、喷涂等多变的生产环境。
同时，由于其具有较长的工作距离，因此在港口吊装、机械加工等领域也有着广泛的应用。
最后，人手坐标系机器人，这种机器人的结构最接近人手，具有较高的灵活性和适应性，能适应复杂的作业环境。
一般应用于精细装配、卸载等操作。
同时，
在外科手术、矿山探险等特殊应用环境中，也占据了独特的地位。
总的来说，五种坐标系的工业机器人都有自己的特色和应用场景。
在实际工作中，根据需要选择合适的机器人类型，能够极大地提高工作效率，降低人力成本。
矿山开采中的智能设备与自动化控制技术
自动控制系统
总结词
自动控制系统在矿山开采中用于自动化控制机械设备和监控 生产过程。
详细描述
自动控制系统通过传感器和执行器等设备，实现对矿山机械 设备的远程控制和实时监控。该系统能够提高设备的运行效 率和安全性，降低事故风险，减轻工人的劳动强度。
远程控制系统
总结词
远程控制系统允许操作员在远程位置对矿山设备和生产过程进行控制和监控。
技术标准与规范不统一
目前市场上智能设备和自动化控制技术的标准与规范不统一，给矿山企业的选择和应用带 来困难。解决方案：制定统一的技术标准和规范，促进不同设备之间的兼容性和互操作性 。
对环境的影响与可持续发展的考量
减少环境污染
智能设备和自动化控制技术有助于减少矿山开采过程 中的环境污染，降低粉尘、噪音和废水的排放。
技术挑战与解决方案
技术更新成本高
随着技术的不断发展，矿山企业需要不断更新智能设备和控制系统，面临较高的技术更新 成本。解决方案：政府和企业应加大对矿山技术创新的投入，提供相应的政策和资金支持 。
数据安全与隐私保护
智能设备在采集、传输和处理数据过程中可能存在数据泄露和隐私侵犯的风险。解决方案 ：加强数据安全保护措施，建立完善的数据管理制度，确保数据安全和隐私保护。
重要性
矿山开采是国民经济的基础产业 之一，为各行业提供原材料和能 源，对国家经济发展具有重要意 义。
传统矿山开采方法的局限性与挑战
局限性
传统矿山开采方法通常依赖大量人力 和物力投入，开采效率低下，安全风 险高，对环境破坏大。
挑战
随着矿产资源需求日益增长，传统矿 山开采方法已难以满足现代工业发展 的需求，需要寻求新的技术手段来提 高开采效率和安全性。
详细描述
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机器人技术在矿山中的应用
摘要机器人技术已经广泛应用于各种领域，矿山机器人在井下的作用也越来越变得重要，文章主要列出以及简要的介绍了机器人技术在煤矿采掘、凿岩、喷浆、巡检、抢险救灾这几个方面的应用。
主题词机器人技术矿山应用
前言
我国是产煤大国，现年产量近38亿吨而居世界首位。
我国又是以煤炭为第一能源的国家，近年来，随着国家经济的发展，对煤炭的需求量也在逐年增加，但由于煤炭生产多是在井下作业，井下环境恶劣、条件复杂、灾害严重。
在井下采煤工作面以及掘进巷道，往往伴随着粉尘、潮湿、振动、噪声，甚至辐射等严重的环境污染问题。
而且，这些施工作业不仅劳动强度大，有时还会使操作人员遭遇冒顶、透水、瓦斯爆炸、瓦斯突出等危险。
矿山中的机器人
伴随着经济和科技的飞速进步，机器人技术越来越广泛地应用到各种领域中开发未知及不确定环境。
目前,国际上的机器人学者从应用环境出发将机器人分为2 类,即制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
而煤矿机器人属于非制造环境下的特种机器人,也可称机器人化机器。
根据井下作业的特殊条件和特点,机器人在煤矿中的应用主要有采掘、凿岩、喷浆、巡检、抢险救灾。
①采掘机器人
在采煤工作面会有采煤和移架产生的大量煤尘，而煤尘具有爆炸性就会存在隐患。
煤层中溢出的瓦斯也具有威胁性。
以及顶板支护处理不当则会造成冒顶事故。
可以说采煤工作面的工作环境是十分恶劣和危险的，还是不太适宜人类工作。
因此,采用通过采掘设备加装智能控制单元构成的遥控机器人进行煤层的采掘是不错的方法。
这种采掘机器人可以应用现有合适的采掘设备通过加装有合适光源和视觉、听觉、振动等传感器,经处理单元人工智能化处理,进行自主采掘作业。
②凿岩机器人
巷道掘进是现代煤矿大规模基础设施建设中的一项难度大、耗资耗时多、劳动条件差但又十分关键、十分重要的施工作业。
隧道开挖一般采用掘进法和钻爆法，但是这两种方法都没能达到经济效益最好的效果。
随后,世界上几乎所有的发达国家都推出了具有机器人特征的半自动计算机辅助凿岩台车和全自动凿岩台车,也就是凿岩机器人。
由于这类凿岩机器人主要用于隧道的开挖,所以将它称为巷道凿岩机器人。
这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘,这样就可以自动瞄准巷道缝,然后把钻头按规定的间隔布置好,钻孔过程用微机控制,随时根据岩石硬度调整钻头的转速和力的大小以及钻孔的形状,这样可以大大提高生产率,人只要在安全的地方监视整个作业过程就行了。
以我国为例，中南大学何清华教授率领的科研团队，在上世纪80年代就开始了对凿岩机器人的研究，于2000年成功开发出具有国际先进水平的我国第一台隧道凿岩机器人（如图1）。
圈1 隧道凿岩机器人
③喷浆机器人
喷浆支护是国内近几十年来大力推广应用的一种巷道支护新工艺。
与传统的木材、钢梁支护方法相比,喷浆支护不仅节省大量木材和钢材,而且具有施工速度快、支护效果好等优点。
但人工喷浆却存在严重不足：喷浆作业时，混凝土回弹率高达30%-50%，即大量混凝土弹落回地面，造成材料的严重浪费；作业现场粉尘飞扬，严重危害工人健康；大断面隧道高度一般在6-10米，甚至更高，人工喷浆时需要脚手架，这样不仅施工速度慢，而且费工、费料，作业效率低；工程质量难以控制。
喷浆机器人可用于一切需要喷浆的工程中。
采用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量,也可以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来。
④瓦斯、地压、粉尘、风速巡检机器人
瓦斯、粉尘和冲击地压是井下作业中的3个不安全的因素,一旦发生突然事故,是相当危险和严重的。
但瓦斯和冲击地压在形成突发事故之前,都会表现出种种迹象,如岩石破裂等。
采用带有专用新型传感器的移动式巡检机器人,可连续监视采矿状态,便于及早发现事故突发的先兆,采取相应的预防措施。
还有巡检时随时记录巷道的风速并发到主机电脑，发现巷道有漏风或是风速不够，马上做出反应，采取措施。
⑤抢险救灾机器人
近年来我国的矿难事故越来越频繁，死亡人数越来越多，一方面是由于安全生产存在隐患，另一方面也由于救援工作不及时，或由于存在着救援过程中的矿井再次坍塌、瓦斯爆炸等危险延误了救援工作，所以应用完善的救援机器人进行矿井救援，协助救护人员深入矿井，完成有一定危险性的救援工作，救出被困的矿井工人，将伤亡人数降到最少。
煤矿救灾机器人采用自主避障和遥控引导相结合的行走控制方式,能够深入事故矿井探测前方的火灾温度、瓦斯浓度、灾害场景、呼救声讯等信息,并实时回传现场信息和图象,为救灾指挥人员提供重要的现场灾害信息。
同时,搜救机器人上携带了急救药品、食物、生命维持液和简易自救工具,以协助被困人员实施自救和逃生。
国内，2006 年 6 月，中国矿业大学可靠性工程与救灾机器人研究所研制的CUMT-Ⅰ型矿井搜救机器人，是我国第一台用于煤矿救援的机器人（如图2）。
图2 CUMT-Ⅰ型矿井搜救机器人
结语
随着机器人研究的不断深入和发展,煤矿机器人的应用领域将越来越宽,经济效益和社会效益也会越来越显著。
考虑到社会上对煤炭需求量日益增长的趋势，煤炭开采的恶劣环境以及机器人发展的趋势，将机器人引入到煤炭开采过程势在必行。
在这种趋势下，不久将来煤矿将实现无人化矿井。
参考文献
1、矿山搜寻机器人行走机构运动系统的研究
赵明辉闫东李全韩君飞郝立平贾瑞清
（煤炭科学研究总院上海分院，上海中国矿业大学(北京)机电学院，北京）2、总线及其在喷浆机器人中的应用
周风余李贻斌李彩虹尹燕芳肖海荣
（山东科技大学机器人研究中心济南交通专科学校电系）
3、地下矿机器人技术发展趋势与前景
教授、博士 B．科纽赫博士 G．安费罗夫
（俄罗斯科学院煤炭研究所）
4、机器人技术在工程机械行业中的应用及关键技术的探讨
管荣根傅伟顾玲
（扬州大学机械工程学院）
5、机器人与全矿山自动化
李东晓黎彦学
（天地(常州) 自动化股份有限公司北京研究中心,北京甘肃兰阿煤业有限责任公司,甘肃兰州）
6、智能机器人的发展及其在矿山的应用
许世范
（中国矿业大学自动化系）。