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泵阀联控锚杆钻机回转马达转速研究
1
作者 高有山 唐光伟 +2 位作者 闫政 张梦圆 孙浩然 《机床与液压》 北大核心 2026年第1期119-126,共8页
针对锚杆钻机在复杂煤巷钻锚支护作业中,因围岩性状多变导致马达转速调节不及时而引起的钻头磨损与卡钻问题,提出一种泵阀联合控制策略,并构建泵阀联合控制系统。在阀控部分,针对回转系统的非线性和未建模扰动,设计改进型滑模自抗扰控制... 针对锚杆钻机在复杂煤巷钻锚支护作业中,因围岩性状多变导致马达转速调节不及时而引起的钻头磨损与卡钻问题,提出一种泵阀联合控制策略,并构建泵阀联合控制系统。在阀控部分,针对回转系统的非线性和未建模扰动,设计改进型滑模自抗扰控制器(SM-ADRC),利用扩张状态观测器估计并补偿系统总扰动,结合改进的趋近律滑模控制提高响应性和鲁棒性。在泵控部分,伺服电动机转速环采用一阶线性自抗扰控制(LADRC)以提升启动快速性和抗扰能力。为实现动力源与负载的流量匹配,引入基于灰色预测的负载流量预测模型,动态调节伺服电动机转速。此外,在系统中增设蓄能器以补偿负载突变时的流量需求。通过AMESim与Simulink搭建联合仿真模型,并在两种典型工况(围岩硬度系数突变、瞬时负载扰动)下与PID控制策略进行对比验证。结果表明:基于负载流量预测的泵控系统能使绝大部分输出流量用于负载马达回转,稳压阀溢流仅占5.82%,实现了流量的高效利用;在阀控部分,改进型SM-ADRC在围岩硬度系数由f=4突变至f=8时,马达转速超调量小于PID控制,调整时间略长但综合控制性能更优;在f=6工况下施加18 N·m瞬时扰动时,SM-ADRC控制的马达转速波动更小,稳定时间较PID控制缩短6.4%;在泵控部分,LADRC相较于PID控制使电动机转速响应时间减少10.6%,超调量降低1.8%;蓄能器有效平抑了系统压力和流量冲击,并在负载突变时快速补充流量,提升了系统动态响应能力。 展开更多
关键词 泵阀联控 改进型滑模自抗扰控制 马达回转速度 锚杆钻机
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多传感信息融合下的煤矿钻机状态远程在线监测研究
2
作者 王德伟 张灿明 《煤矿机械》 2026年第1期213-219,共7页
针对煤矿井下钻机状态监测中存在的多源传感器数据时空失配、噪声干扰强、故障特征微弱等问题,提出了一种基于多传感信息融合的远程在线监测系统。在硬件层面,设计以ATMEGA128L低功耗微处理器为核心的嵌入式采集节点,集成振动、温度、... 针对煤矿井下钻机状态监测中存在的多源传感器数据时空失配、噪声干扰强、故障特征微弱等问题,提出了一种基于多传感信息融合的远程在线监测系统。在硬件层面,设计以ATMEGA128L低功耗微处理器为核心的嵌入式采集节点,集成振动、温度、转速等多种传感器,通过LoRa与工业以太网实现数据可靠回传;在软件层面,提出时序对齐与一阶加权滑动平均去噪方法,解决数据异步与噪声耦合问题;进一步提取峰值、均值、均方根、波形指标与峭度等多维时域特征,并引入轻量化熵权融合机制,实现对轴承点蚀、齿轮断齿等隐性故障的敏感识别;最后,采用改进的集成学习算法,在边缘侧完成钻机运行状态的实时诊断。现场应用结果表明,该系统一致性指数稳定在0.9~1.0,可识别正常、异常、维修、故障4类状态,平均响应延迟低于200 ms,为煤矿钻机预测性维护提供了可部署、高可靠的一体化解决方案。 展开更多
关键词 钻机 多传感信息融合 嵌入式系统 熵权特征融合 集成学习 远程在线监测
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非常规天然气岩体储层特种压裂技术进展
3
作者 罗宁 魏宇成 +6 位作者 柴亚博 周嘉楠 王一鸣 廖禹成 张虎 林晨 马光锐 《矿业科学学报》 北大核心 2026年第1期1-35,共35页
通过梳理特种压裂技术的演化历程与发展现状,对比分析不同技术在各类地质条件下的适用性边界、增产效果量化评估及工程应用瓶颈,揭示了特种压裂相较于传统水力压裂在裂缝复杂度提升、储层伤害控制等方面的技术优势。结果表明,基于能量... 通过梳理特种压裂技术的演化历程与发展现状,对比分析不同技术在各类地质条件下的适用性边界、增产效果量化评估及工程应用瓶颈,揭示了特种压裂相较于传统水力压裂在裂缝复杂度提升、储层伤害控制等方面的技术优势。结果表明,基于能量耦合原理的复合压裂技术在应对深部储层应力阴影效应、天然裂缝激活等方面潜力显著。针对当前深部岩体储层改造存在的技术适配性问题,提出重点发展地质工程一体化导向的特种压裂技术体系,将多物理场耦合数值模拟、智能材料应用及实时监测技术融合,构建适用于不同储层特性的“绿色高效”压裂技术矩阵,为非常规天然气资源的安全、低碳开发提供解决方案。 展开更多
关键词 深部岩体储层 特种压裂技术 非常规天然气 燃爆压裂 复合压裂 绿色高效
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基于改进1DCNN-LSTM的防冲钻孔机器人钻进煤岩性状识别
4
作者 司垒 刘扬 +5 位作者 王忠宾 顾进恒 魏东 戴剑博 李鑫 赵杨奇 《矿业科学学报》 北大核心 2026年第1期206-217,共12页
防冲钻孔机器人是高地应力矿井卸压作业的关键装备,其对钻进煤岩性状识别准确度直接影响钻孔卸压效率和卸压效果。本文针对当前煤岩钻进状态识别手段多依赖于人工经验,存在识别精度低、响应时间长、无法满足无人化钻孔卸压需求的问题,... 防冲钻孔机器人是高地应力矿井卸压作业的关键装备,其对钻进煤岩性状识别准确度直接影响钻孔卸压效率和卸压效果。本文针对当前煤岩钻进状态识别手段多依赖于人工经验,存在识别精度低、响应时间长、无法满足无人化钻孔卸压需求的问题,基于一维卷积神经网络(1DCNN)和长短时记忆网络(LSTM)并结合模拟实验提出了一种钻进过程煤岩性状识别方法。通过加入卷积块注意力机制(CBAM),提升模型识别准确率,并采用改进蜣螂优化(IDBO)算法对模型中超参数进行寻优,确定最优的网络参数组合。搭建煤岩钻进模拟试验台,制作6种典型煤岩试块,采集回转速度、回转扭矩、推进速度和推进压力等4类传感信号,开展相应的对比测试分析。结果表明:所提方法具有较高的钻进煤岩识别准确率,达到97.00%,明显优于1DCNN和1DCNN-LSTM,以及逻辑回归、支持向量机(SVM)、决策树、随机森林、K聚类、Transformer等方法。 展开更多
关键词 防冲钻孔机器人 钻进煤岩识别 一维卷积神经网络(1DCNN) 长短时记忆神经网络(LSTM) 改进蜣螂优化(IDWO)算法
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煤矿井下自动钻机可拆卸式主动钻杆研制及应用
5
作者 蒋威 张溟晨 +3 位作者 史书翰 王清峰 闫保永 万园 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期233-240,共8页
针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题,研制了一种可拆卸式主动钻杆。通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求,提出了分体式结构设计的技术解决方案,并提供了一种确定螺纹锁... 针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题,研制了一种可拆卸式主动钻杆。通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求,提出了分体式结构设计的技术解决方案,并提供了一种确定螺纹锁固剂最优填充量的方法;通过对螺纹锁固剂失效参数进行数值模拟,探明了施加扭矩、最大接触压力以及最大接触扭矩三者之间的影响关系,得到了螺纹锁固剂失效的施加扭矩值,为减少实验测试次数和降低实验成本提供了数据参考;最后,开展了可拆卸式主动钻杆的实验测试、实钻实验和井下试验。井下试验结果表明:该主动钻杆在打钻过程中连续、稳定,无脱扣、卡扣、变形断裂等不安全现象的发生,且满足井下应用的适用性、安全性、强度以及稳定性要求;磨损部件可实现单一更换,无需整体性更换,且装拆方便、更换高效,能够有效降低更换成本和时间。 展开更多
关键词 煤矿井下 自动钻机 主动钻杆 螺纹锁固剂 分体式结构
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双作用液压缸负载效率现行标准试验方法对试验结果一致性的影响及其改进
6
作者 王海 杨永军 《机械设计与制造工程》 2026年第1期103-106,共4页
对现行行业标准中关于双作用液压缸负载效率试验方法存在的不足进行了分析,指出原方法在测试负载效率时仅考虑进油口试验压力而忽略回油口压力的影响,会导致同一液压缸在采用不同试验系统测试时可能出现结果不一样的情况;提出了改进方法... 对现行行业标准中关于双作用液压缸负载效率试验方法存在的不足进行了分析,指出原方法在测试负载效率时仅考虑进油口试验压力而忽略回油口压力的影响,会导致同一液压缸在采用不同试验系统测试时可能出现结果不一样的情况;提出了改进方法,即增加回油压力测试项且修正计算公式。试验结果表明,改进后的方法能确保试验结果的一致性和准确性,为液压缸性能的客观评价与标准修订提供了重要依据。 展开更多
关键词 液压缸 负载效率 回油压力
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煤矿钻屑法钻机监测机器人的设计与分析
7
作者 童海生 王开松 顾炜炜 《煤矿机械》 2026年第2期126-130,共5页
为提高煤矿冲击地压钻机钻屑法监测效果,研制了一种钻机施工过程监测机器人,完成了关键结构的设计和关键部件的结构强度分析,并验证了监测机器人的可靠性。现场工业性试验表明,该监测机器人能够实现钻孔、煤粉采集、自动称重全程机械化... 为提高煤矿冲击地压钻机钻屑法监测效果,研制了一种钻机施工过程监测机器人,完成了关键结构的设计和关键部件的结构强度分析,并验证了监测机器人的可靠性。现场工业性试验表明,该监测机器人能够实现钻孔、煤粉采集、自动称重全程机械化作业,相比传统施工方法,效率提升50%,作业人员减少50%,实现了减人增效的目标。 展开更多
关键词 钻屑法监测 煤矿井下监测机器人 结构设计 有限元分析
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煤矿地下水库下压煤层开采中层间岩体裂隙网络的拓扑演化分析
8
作者 程建超 欧阳迪 +6 位作者 侯孟冬 王琪 王路军 刘殷彤 刘升贵 杨晓峰 薛东杰 《矿业科学学报》 北大核心 2026年第1期241-252,共12页
在地下水库下压煤层开采过程中,层间岩体受到开采扰动影响发生变形破坏,其裂隙的扩展贯通威胁到地下水库的安全。文中以神华大柳塔煤矿大柳塔井2^(-2)与5^(-2)煤层工作面为原型,开展物理相似模拟试验,分析下压煤层开采过程中层间岩体的... 在地下水库下压煤层开采过程中,层间岩体受到开采扰动影响发生变形破坏,其裂隙的扩展贯通威胁到地下水库的安全。文中以神华大柳塔煤矿大柳塔井2^(-2)与5^(-2)煤层工作面为原型,开展物理相似模拟试验,分析下压煤层开采过程中层间岩体的应力与裂隙演化规律。通过将裂隙划分为迹线和段线,分析开采过程中裂隙拓扑几何特征的演化过程。基于裂隙平均连接数绘制裂隙三相图定量评价裂隙连通性。结果表明,随着下压煤层开采工作面的推进,层间岩体经历非线性增压、突降卸压和应力波动3个阶段,层间岩体裂隙在产生后持续张开,达到最大值后转而趋于闭合。随着开采推进,迹线、段线及节点数均呈增大趋势,其中最长迹线通常是水平离层裂隙。在裂隙演化过程中,裂隙网络主要以连通簇的形式向外蔓延,且其空间分布具有延续性。研究成果可为煤矿地下水库下压煤层开采的安全距离计算,以及层间岩体安全性评价提供依据与参考。 展开更多
关键词 地下水库 层间岩体 相似模拟 裂隙演化 拓扑演化
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基于地质模型与随钻数据的钻孔轨迹自适应规划
9
作者 杜昭 朱明鎏 +1 位作者 侯树宏 毛国会 《煤矿机械》 2026年第2期70-75,共6页
针对钻机在复杂地层中因地质动态不确定、控制响应滞后与钻孔轨迹强非线性耦合而导致的轨迹偏离问题,提出一种钻孔轨迹自适应规划方法。针对地质模型更新滞后,通过构建以井斜变化率与垂深位移为核心的地质模型,引入集合卡尔曼滤波实现... 针对钻机在复杂地层中因地质动态不确定、控制响应滞后与钻孔轨迹强非线性耦合而导致的轨迹偏离问题,提出一种钻孔轨迹自适应规划方法。针对地质模型更新滞后,通过构建以井斜变化率与垂深位移为核心的地质模型,引入集合卡尔曼滤波实现随钻数据实时同化,提升地层识别精度;针对传统PID控制参数固化,设计参数自整定模糊PID控制器,以井斜变化率偏差、垂深位移偏差和入靶井斜角偏差为输入,实现钻孔轨迹的实时闭环调节;针对最大钻孔轨迹变化率非线性导致的控制失稳,结合导向工具物理极限建立变化率约束机制,优化控制指令生成过程。在枣泉煤矿130207工作面的试验表明:随钻数据与伽马值呈现强正相关性,钻孔轨迹精准通过3个预设靶点,形态符合设计要求,验证了该方法在复杂地层中实现钻孔轨迹精准导向与稳定控制的有效性。 展开更多
关键词 地质模型 随钻数据 钻孔轨迹 自适应规划 PID 地质导向
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煤矿履带式定向钻机双向直线移动路径视觉规划
10
作者 朱明鎏 杜昭 侯树宏 《煤矿机械》 2026年第1期201-207,共7页
枣泉煤矿130207综采工作面履带式定向钻机在钻场间转场与孔口精准定位过程中面临着长距离、双向直线推进难题,传统路径规划方法受限于动态障碍物分布随机、粉尘干扰严重及感知滞后等复杂工况,难以实现实时精准的避障调整。提出了一种基... 枣泉煤矿130207综采工作面履带式定向钻机在钻场间转场与孔口精准定位过程中面临着长距离、双向直线推进难题,传统路径规划方法受限于动态障碍物分布随机、粉尘干扰严重及感知滞后等复杂工况,难以实现实时精准的避障调整。提出了一种基于改进双向动态跳点搜索(JPS)算法的视觉规划方法。该方法首先通过引入安全距离约束改进双向动态JPS算法,构建面向井下动态环境的路径规划核心;建立融合巷道边界约束的平面空间模型,实现钻机运动空间的精确描述;通过布置防爆型激光摄像机组采集巷道三维点云数据,采用高斯滤波算法消除井下粉尘、水雾造成的测量噪声,完成环境感知系统的构建;基于实时采集的点云数据,建立障碍物动态跟踪机制,准确识别液压支架、采煤机等移动设备;最后,引入以局部修正次数为阈值的全局重规划机制,实现钻机移动路径的闭环优化与动态修正。现场实验表明,该方法使ZYL-17000D型定向钻机在46组障碍物测试中实现零碰撞事故,双向移动路径总长增率控制在5.9%以内,显著提升了钻机在复杂井下环境中的转场安全性与孔口定位效率。 展开更多
关键词 履带式定向钻机 路径规划 点云数据处理 改进双向动态JPS算法 动态修正
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CMD60钻机故障智能诊断系统研究
11
作者 赵泉 《煤矿机械》 2026年第2期182-185,共4页
当前常用的煤矿钻机因其内部结构和工作场景极为复杂,其运行状态的稳定性和可靠性均面临着严峻的考验。传统的诊断手段存在低效、精度低、依赖操作员个人经验的缺陷。基于此,提出了一种基于网络学习和故障树诊断相结合的钻机故障智能诊... 当前常用的煤矿钻机因其内部结构和工作场景极为复杂,其运行状态的稳定性和可靠性均面临着严峻的考验。传统的诊断手段存在低效、精度低、依赖操作员个人经验的缺陷。基于此,提出了一种基于网络学习和故障树诊断相结合的钻机故障智能诊断系统,通过实时监测、数据分析和智能算法,实现故障的早期预警和精准诊断。该系统采用多源数据融合、特征提取和深度学习技术,并基于投票决策方法确定钻机的最终诊断,显著提高了故障诊断的准确性和效率。实际应用表明,该系统具有较高的可靠性和实用性,降低了诊断时间与维护成本。 展开更多
关键词 钻机 机械 故障 诊断系统 故障树
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低矮巷道用向下取杆全自动钻机开发与应用
12
作者 姚康宇 彭光宇 姚亚峰 《煤矿机械》 2026年第1期162-165,共4页
为提高煤矿井下钻机的自动化水平、减少井下施工人员数量、优化井下作业环境,基于ZDY4500LFK型钻机的技术积累,研制了新一代ZDY4500LPK自动钻机。该钻机在机械结构设计、电控系统和功能方面实现了显著的技术创新,特别是转运器及杆仓结... 为提高煤矿井下钻机的自动化水平、减少井下施工人员数量、优化井下作业环境,基于ZDY4500LFK型钻机的技术积累,研制了新一代ZDY4500LPK自动钻机。该钻机在机械结构设计、电控系统和功能方面实现了显著的技术创新,特别是转运器及杆仓结构设计、向下取杆式杆仓、三大核心自研技术、多传感器协同控制和三层故障诊断。通过对比分析,重点考察了其核心结构优化及电控系统的特点。研究结果表明,ZDY4500LPK型钻机结构设计更加先进,性能指标显著提升,适应性更强;在转运器和杆仓结构的优化及电控系统控制方面进行了技术创新,充分验证了其在井下钻机自动化领域的技术优势。 展开更多
关键词 全自动钻机 一体式结构 多传感器系统 故障诊断 智能化钻进
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基于机器视觉的钻机施工区域检测技术研究
13
作者 崔万豪 董洪波 +2 位作者 刘修刚 代晨昱 薛建勇 《煤矿机械》 2026年第1期208-212,共5页
针对煤矿井下钻机在施工过程中存在的施工人员违章违规操作、劳保用品穿戴不规范、危险区域入侵等安全隐患,提出了基于机器视觉的钻机施工区域检测技术。通过融合矿用红外热成像与可见光双光谱摄像技术,构建360°全景覆盖的钻场检... 针对煤矿井下钻机在施工过程中存在的施工人员违章违规操作、劳保用品穿戴不规范、危险区域入侵等安全隐患,提出了基于机器视觉的钻机施工区域检测技术。通过融合矿用红外热成像与可见光双光谱摄像技术,构建360°全景覆盖的钻场检测网络,开发改进YOLOv8n网络模型以实现复杂井下环境下的多维度安全检测。创新设计模块化多自由度摄像仪支架结构,集成垂直调节机构与自锁螺栓,振动抑制能力提升40%,部署效率提高35%。系统具备劳保用品穿戴检测、睡岗行为检测、动态人数统计等功能,建立实时框选-风险预警-设备联动的二级响应机制。实验表明,区域入侵检测准确率达到0.99,平均响应时间短于200 ms,有效降低了人为因素导致的安全事故发生率。研究成果为煤矿井下高风险作业场景提供了智能化的安全管控解决方案,具有较高的工程应用价值。 展开更多
关键词 区域入侵 双光谱摄像技术 改进YOLOv8n 多自由度摄像支架 二级响应机制
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煤矿顶管机管节起吊工装力学特性与吊装方法研究
14
作者 白雪 《煤矿机械》 2026年第2期111-115,共5页
为了完成煤矿特定环境下顶管掘进施工、实现顶管机管节的起吊和更换,设计了顶管机专用管节起吊工装。建立了起吊工装三维结构模型和力学模型,对起吊过程的简支梁受力情况进行了分析,利用有限元分析方法对起吊工装的结构强度进行了仿真... 为了完成煤矿特定环境下顶管掘进施工、实现顶管机管节的起吊和更换,设计了顶管机专用管节起吊工装。建立了起吊工装三维结构模型和力学模型,对起吊过程的简支梁受力情况进行了分析,利用有限元分析方法对起吊工装的结构强度进行了仿真。结果表明:起吊工装在上吊耳加强肋处的应力较大,最大应力为219.7 MPa;工装两侧边缘变形较大,最大变形为0.002 m;该起吊工装预留安全系数2.5远大于最小安全系数理论值1.14,满足工程要求。通过工程试验验证了该起吊工装设计的可靠性,对于提高顶管施工效率和安全性具有指导作用。 展开更多
关键词 顶管机 管节 起吊工装 简支梁 结构强度计算
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煤矿井下钻机排渣除尘装置与系统研究
15
作者 崔万豪 《煤矿机械》 2026年第3期43-48,共6页
针对煤矿井下钻机施工中排渣效率低、有害气体监测滞后及粉尘污染严重等问题,提出一种集成自动化排渣除尘、有害气体实时监测与精准控制的智能系统。通过构建由螺旋排渣装置、沉渣罐、排气罐及多类型传感器组成的硬件平台,结合基于STM... 针对煤矿井下钻机施工中排渣效率低、有害气体监测滞后及粉尘污染严重等问题,提出一种集成自动化排渣除尘、有害气体实时监测与精准控制的智能系统。通过构建由螺旋排渣装置、沉渣罐、排气罐及多类型传感器组成的硬件平台,结合基于STM微控制器的多总线通信架构,实现了沉渣重量、气体浓度的动态采集与联动控制。创新性设计了上下压板式称重传感装置,通过螺栓平衡调节与紧固联接,解决了钻机振动环境下检测精度不足的难题;针对电动蝶阀高精度控制需求,建立直流伺服电动机与蝶阀机械系统的数学模型,提出前馈补偿与PID结合的复合控制策略,采用Simulink进行联合仿真。该系统通过阈值判定逻辑(沉渣重量不小于40 kg触发排渣蝶阀全开、瓦斯浓度不小于8 m3/t启动排气蝶阀)实现自适应调控,并基于QT开发了集成传感器状态监测、阀开度对比显示及手动干预功能的GUI界面。现场应用表明,该系统排渣效率提升25%,除尘率达95%以上,有害气体超限响应时间小于5 s,显著提升了井下钻机作业的安全性与环保性,为智能矿山建设提供了技术支撑。 展开更多
关键词 自动化排渣除尘 前馈-PID复合控制 电动蝶阀 瓦斯/CO气体监测 智能控制系统
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自动钻机钻杆转运过程故障诊断方法
16
作者 肖玉清 《煤矿机械》 2026年第2期177-181,共5页
为了监测自动钻机钻杆转运过程中机械手、钻杆箱及双夹持器的工作状态和配合状况,提出一种基于融合多源异构数据的故障诊断方法。首先,利用不同类型的传感器采集一维振动信号和二维图像信号;其次,对所采集的信号实施预处理:把机械臂图... 为了监测自动钻机钻杆转运过程中机械手、钻杆箱及双夹持器的工作状态和配合状况,提出一种基于融合多源异构数据的故障诊断方法。首先,利用不同类型的传感器采集一维振动信号和二维图像信号;其次,对所采集的信号实施预处理:把机械臂图像信号转化为轨迹信号,并将机械臂一维运动感知信号转化为图像信号,进而有效地提取全局、局部特征;最后,使用一维卷积神经网络(1DCNN)、二维卷积神经网络(2DCNN)提取同一信号源的自特征,使用具有注意力机制的互特征融合网络以融合2个传感器的故障信号,实现高精度的故障诊断。采用某型自动钻机作为试验对象,对其钻杆转运过程进行故障诊断测试。结果表明,对于抓取失效、转运失效、递送失效3种不同类型的故障诊断,准确率分别为99.46%、99.48%、98.69%,满足自动钻机钻杆转运过程故障诊断需求。 展开更多
关键词 自动钻机 故障诊断 钻杆转运 CNN YOLOv5
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基于改进YOLOv5的巷道钻机焊缝质量智能监测系统
17
作者 孙晓宇 王勇 《煤矿机械》 2026年第2期163-166,共4页
煤矿巷道钻机焊接件的质量决定了钻机的整体性能,然而传统人工检测方法效率低、准确率低且漏检率高,严重制约了煤矿巷道钻机安全高效生产。提出了一种基于改进YOLOv5算法的巷道钻机焊缝质量智能监测系统。该系统首先构建了一个包含多种... 煤矿巷道钻机焊接件的质量决定了钻机的整体性能,然而传统人工检测方法效率低、准确率低且漏检率高,严重制约了煤矿巷道钻机安全高效生产。提出了一种基于改进YOLOv5算法的巷道钻机焊缝质量智能监测系统。该系统首先构建了一个包含多种缺陷类型的大规模数据集,并通过数据增强技术提升模型鲁棒性。随后改进YOLOv5算法的损失函数,引入Focal Loss以提升对细微缺陷的检测能力。应用结果表明,改进后的算法在实际工业环境下对尺寸大于3 mm的缺陷检测准确率达到97.8%,对尺寸小于3 mm的细微缺陷检测准确率达到91.1%,满足实时在线检测需求。该研究成果可为煤矿巷道钻机的安全及效率提升提供一种新的技术思路。 展开更多
关键词 巷道钻机 焊缝缺陷 YOLOv5 损失函数
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基于质因数分解算法的钻杆抓取策略研究
18
作者 廉常军 《煤矿机械》 2026年第1期69-73,共5页
随着智能化矿山建设的深入推进,自动钻机作为巷道掘进的核心装备已实现作业人员数量的大幅缩减,但在钻孔施工效率方面仍存在显著提升空间。每次开机后为确保钻杆仓体里钻杆数量分布,需要机械手装置进行钻杆仓巡检工作,逻辑复杂且耗时较... 随着智能化矿山建设的深入推进,自动钻机作为巷道掘进的核心装备已实现作业人员数量的大幅缩减,但在钻孔施工效率方面仍存在显著提升空间。每次开机后为确保钻杆仓体里钻杆数量分布,需要机械手装置进行钻杆仓巡检工作,逻辑复杂且耗时较多,单次耗时达3~5 min。因此,创新提出基于应力传感的钻杆数量动态检测方法,通过在钻杆仓各层支撑梁布设高精度应变片传感器阵列,实时采集支撑结构形变数据。结合钻杆质量参数与重力学模型建立重量-数量转换算法,特别设计基于质因数分解的数据编码机制,将多通道检测数据经总线高效传输至PLC控制系统,实现钻杆空间分布状态的秒级重构。实验表明,该方案可将钻杆仓巡检时间由传统方法的(185±15) s缩短至1 s,检测准确率达99.7%,同时降低机械部件磨损。研究成果突破了自动钻机连续作业的时序瓶颈,为智能钻进系统的高效性提供了进一步的思路。 展开更多
关键词 钻杆仓储 质因数分解 控制策略 机械手
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矿用钻进机器人履带行走控制方法的研究
19
作者 贾靖超 彭光宇 +2 位作者 董洪波 梁春苗 王佳 《煤矿机械》 2026年第1期177-182,共6页
针对钻进机器人履带行走控制精度低、无法满足精准导航定位需求的问题,提出了一种基于力/位混合控制的钻进机器人行走控制方法。首先,建立了钻进机器人履带行走的运动学与动力学模型,并进行了关键外力分析;然后,结合理论模型,考虑到定... 针对钻进机器人履带行走控制精度低、无法满足精准导航定位需求的问题,提出了一种基于力/位混合控制的钻进机器人行走控制方法。首先,建立了钻进机器人履带行走的运动学与动力学模型,并进行了关键外力分析;然后,结合理论模型,考虑到定位导航过程中的潜在偏差,设计了PD+前馈的位置控制策略及力/位混合控制策略,从而优化了钻进机器人履带行走控制算法,并通过李雅普诺夫稳定性分析证明了该控制方法的稳定性;最后,仿真对比实验表明:位置闭环控制能够满足常规行走控制任务的精度要求,而力/位混合控制策略在复杂扰动工况下仍能保持较高的轨迹跟踪精度,为钻进机器人精准定位导航提供了理论依据。 展开更多
关键词 钻进机器人 定位导航 PD+前馈控制 力/位混合控制
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超长石油钻机翻转机械手结构设计与应用研究
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作者 聂景龙 《自动化应用》 2026年第3期146-148,158,共4页
针对传统超长石油钻机翻转作业中人工操作效率低下、定位精度不足的问题,开展了超长石油钻机翻转机械手的结构设计与应用研究。通过夹持机构选型,采用双V形复合钳口设计,结合液压驱动与浮动自适应结构,确保了超长钻杆在抓取过程中的稳... 针对传统超长石油钻机翻转作业中人工操作效率低下、定位精度不足的问题,开展了超长石油钻机翻转机械手的结构设计与应用研究。通过夹持机构选型,采用双V形复合钳口设计,结合液压驱动与浮动自适应结构,确保了超长钻杆在抓取过程中的稳定夹持与力分布均匀;在翻转机构设计中,选用低速大扭矩液压马达与行星齿轮减速器配合,实现了钻杆在水平与垂直状态间的平稳、精确姿态转换;通过伸缩与升降机构设计,采用双级伸缩臂和双液压缸同步顶升方案,确保了机械手在二维空间内的高刚性位移调整与精准定位;在基座与支撑结构设计中,采用整体焊接式框架并进行高强度连接,为各运动模块提供了稳固的受力支撑。应用测试结果表明,该机械手的末端重复定位结果与目标定位更为接近,定位精度较高,且平均作业周期缩短至36.82 s,在重复定位精度和作业循环时间方面均优于传统方法。 展开更多
关键词 超长石油钻机 翻转 机械手
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