井下智能遥控铲运机.ppt

* LHDs 井下智能遥控铲运机的研发---无人驾驶遥控铲运机的样机实现 北京安期生技术有限公司 黄友文 * 成都  金属矿山的井下开采的深度、强度和规模正在逐年增加，在20世纪70年代，普遍认为400米深度为地下采矿的经济极限深度，90年代这个深度达到600米。近年来，我国已有一批金属矿山垂直开采深度超过1000m以上，进入深部开采。 例如红透山铜矿目前开采已进入900-1100 m深度；冬瓜山铜矿矿体埋深1000m；弓长岭铁矿设计开拓深度-750m，距地表1000 m。 加拿大INCO镍矿的开采深度是3300米；而南非的TauTona 和Savuka 金矿开采深度已经到3900米，紧邻的Mponeng矿山在近年内将达到4500米的开采深度。 随着地下矿山开采深度增加地热、岩石压力也随之增加，采矿条件越来越恶劣。铲运机是地下无轨采矿的关键设备，为了保证操作人员的安全，地下铲运机的智能化程度也在不断提高。 国外铲运机智能化的发展经历了视距控制（Line of sight control）、视频遥控（Remote control with video）直到今天的远程控制（Tele-operation）、半自动（semi-autonomous）与自动（Autonomous）控制的阶段。 铲运机远程控制系统示意图 ACY-2AY型井下智能遥控铲运机 空场法采空区出矿作业 遥控铲运机的应用 狭长采空区的出矿作业 肩背式操作 操作台控制 遥控铲运机的操控方式 遥控铲运机的远程控制 单机控制 车队控制 智能遥控铲运机的电液控制系统在原常规手动操纵铲运机的液压系统基础上，结合电液控制模块构成，可将电控制指令转换成液压能量，驱动执行机构实现设备动作。 系统由工作液压系统、转向液压系统、制动液压系统、油门控制液压系统、换挡控制液压系统组成。每一部分均设有手动控制和电气自动控制两种操作方式，满足铲运机在各种工作条件下的操纵要求。 电液控制液压系统 无线遥控系统主要由发射机、接收机、机载PC和执行器组成。发射机产生所需要的控制指令，通过天线将遥控指令信号发射出去。接收机接收指令信号送到执行控制器，执行控制器来实现必要的控制逻辑和功率放大。由执行控制器输出的控制信号直接驱动执行器——电液比例控制系统，电液比例控制系统控制铲运机前进、后退、转向、工作装置、制动，从而实现无线遥控操作。 铲运机遥控系统工作原理 遥控装置和控制阀 无线遥控系统主要参数 遥控半径≥100米 接收机供电电源：DC24V 系统具有密锁互相确认，防止误动作 通信波段：UHF 450-470MHz 传送速度: 4.8 – 20 Kbit/s RF发射功率：最高500mW 使用环境：-30 ℃ — +60℃ 防护等级：IP66以上 遥控发射接收装置 遥控操作发射装置面板 遥控实现的功能 路数 对应执行动作 路数 对应执行动作 1 主电源开关 11 油门半开 2 紧急停机，切断遥控 12 油门全开 3 延时停机 13 工作制动 4 停车制动 14 左转向 5 前灯开关 15 右转向 6 后灯开关 16 大臂落下 7 启动 17 大臂举升 8 车辆自动熄火系统（制动、熄火） 18 铲斗倾卸 9 行走前进 19 铲斗翻转 10 行走后退 遥控视频系统 前视摄像头 后视摄像头 远程遥控视频系统可帮助操作者在工作区域内获得视线之外、视频系统设备周围的清晰视频图像。 可应用于操作人员无法直视且不安全的工作区域。 加装遥控视频系统的 ACY-3Y 安全保护功能 无线遥控系统在设计中充分考虑了工作可靠性和安全性，表现在一旦出现遥控联结中断或没有按正确的操作顺序执行遥控/手控切换或出现紧急情况时，都能自动的使车辆及时停机，以免产生不必要的安全事故 。 智能铲运机在作业区的工作的示意图。编码信标放置在巷道的几个关键点处，用以得出相对准确的定位信息，而在相邻信标间则利用航迹推测法推算得出定位信息。 安全保护功能 用激光扫描器在铲运机周边设置报警区和停机保护区。一旦障碍物进入报警区，报警系统开始报警，通知远程遥控人员进行人工遥控干预；如果情况得不到及时纠正，障碍物进一步进入停机保护区，则停机保护起作用，铲运机自动刹车停机。 ACY-2AY智能遥控铲运机能够在本机手控操作、无线遥控操作和自主导航行驶三种模式下工作。不同工作模式间的切换由操作人员通过车上的状态开关设定，控制系统通过相应的程序进行判定。 控制系统组成 样机试制完成后的验证 为了验证智能遥控铲运机的遥控功能（动作的灵敏性、可靠性、安全性，遥控与手控操作的并用性）是否能满足地下铲运机工作要求；并进行自主导航和高精度定位技术的验证工作 ，对样机进行了一系列的测试与试验。 主要试验