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煤矿救援机器人液压系统仿真分析 被引量：1
1
作者 张继军 刘金娃 《煤矿机械》 2025年第6期117-119,共3页
为了提高煤矿机械液压系统的安全性和可靠性,以某型煤矿救援机器人为研究对象,基于AMESim对煤矿救援机器人在不同工况下进行了仿真分析。仿真结果表明:煤矿救援机器人因在平地和坡道负载不同,对液压系统输出流量大小及波动时间的影响不... 为了提高煤矿机械液压系统的安全性和可靠性,以某型煤矿救援机器人为研究对象,基于AMESim对煤矿救援机器人在不同工况下进行了仿真分析。仿真结果表明:煤矿救援机器人因在平地和坡道负载不同,对液压系统输出流量大小及波动时间的影响不同;在工况相同时,辅助油泵是否工作对煤矿救援机器人液压系统进、出口压力大小及波动时间的影响不同。为煤矿救援机器人液压系统设计和液压系统安全、稳定、高效的运行提供理论依据及技术支持。 展开更多
关键词 煤矿救援机器人 液压系统 输出流量 进口压力 出口压力
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顶管埋深及垮落体颗粒粒径对顶管力学性质的影响
2
作者 肖福坤 劳志伟 +2 位作者 谢锴 孔令学 郝传波 《煤矿安全》 北大核心 2025年第12期169-181,共13页
顶管救援法是通过将预制管道顶穿垮冒堵塞区,从而安全高效地形成应急生命通道。为研究不同顶管埋深及垮落体颗粒粒径条件下,垮落体在顶管作用下的宏细观力学性质,结合垮落体中顶管相似模拟试验和数值模拟试验,探讨了顶管埋深及垮落体颗... 顶管救援法是通过将预制管道顶穿垮冒堵塞区,从而安全高效地形成应急生命通道。为研究不同顶管埋深及垮落体颗粒粒径条件下,垮落体在顶管作用下的宏细观力学性质,结合垮落体中顶管相似模拟试验和数值模拟试验,探讨了顶管埋深及垮落体颗粒粒径对顶管阻力和颗粒位移的影响,并进一步从配位数、力链及垮落体能量等角度对垮落体的宏细观参数进行了研究。结果表明:顶进阻力和颗粒位移整体随垮落体颗粒粒径、顶管埋深的增大而增大,位移区主要分为管口前方及后下方的挤压扰动区和管口正斜上方的剪切滑动区;配位数波动幅度和降幅差值随垮落体颗粒粒径和顶管埋深的增大而增大,管口斜前方的力链破坏且不断扩展,从而形成剪切滑动面;随垮落体颗粒粒径和顶管埋深增大,顶进过程中弹性势能、动能及耗散能整体呈正相关增长,顶进主要分为前期小应变扰动阶段和大应变剪切滑动阶段。 展开更多
关键词 顶管救援法 垮落体 数值模拟 力学特性 应急救援 救援通道
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我国矿山救援队伍先进适用装备配备体系研究
3
作者 党海波 李希腾 +5 位作者 马海涛 于正兴 周艳峰 王鑫 李伟 党永辉 《煤矿安全》 北大核心 2025年第11期232-239,共8页
通过系统梳理我国矿山事故分类,将矿山事故归纳为矿山井下事故和矿山地面事故2类,并深入分析其特点和规律。结合矿山救援的实际场景和战法特点,采用需求分析和配备原则探讨的方法,对矿山事故救援装备的配备体系进行了研究,研究对象为1... 通过系统梳理我国矿山事故分类,将矿山事故归纳为矿山井下事故和矿山地面事故2类,并深入分析其特点和规律。结合矿山救援的实际场景和战法特点,采用需求分析和配备原则探讨的方法,对矿山事故救援装备的配备体系进行了研究,研究对象为1个中队,每个中队由3个小队组成。首先,对矿山救援队伍的侦测搜寻、钻掘救援、破拆支护、矿井排水、灭火抢险5类装备的配备需求进行了详细分析,明确了各类装备在不同事故类型和救援场景下的具体功能:每个中队应配备三维激光扫描仪、雷达生命探测仪、音视频探测仪等侦测搜寻装备,以及矿山井下水平小口径钻机等钻掘救援装备;其次,探讨了矿山救援队伍先进适用装备配备的原则,包括部分装备按小队配备,部分装备按中队配备,部分装备结合实际需求配备,部分装备可选配等;再次,确定了装备优先级配备原则,提出了井下生命搜寻装备、井下钻掘救援装备、井下排水泵及管路、露天矿山侦测装备等重点配备方向;最后,从装备研发和装备配备2个维度,对矿山事故救援装备工作提出了建议,如加强井下侦察无人机、顶板位移监测装备、气囊式密闭装置、轻量化井下排水泵等技术装备研究,加强配备井下生命搜寻装备、井下钻掘救援装备以及边坡雷达、三维激光扫描仪等侦测装备等。 展开更多
关键词 矿山事故 矿山救援队伍 救援装备配备 应急救援 生命搜寻装备
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矿井避难硐室防护系统研究 被引量：23
4
作者 高娜 金龙哲 +3 位作者 樊晶光 赵岩 黄志凌 张晓晨 《中国安全生产科学技术》 CAS 北大核心 2011年第11期169-173,共5页
根据避难硐室的防护功能,确定防护系统由防火防爆、密闭、供氧、制冷除湿、监测监控、动力、通讯、定位、照明、医疗、食品、水、卫生几大系统组成;通过理论分析,确定防火防爆密闭系统抗爆压力影响因素为反射压力、入射压力、静压载荷... 根据避难硐室的防护功能,确定防护系统由防火防爆、密闭、供氧、制冷除湿、监测监控、动力、通讯、定位、照明、医疗、食品、水、卫生几大系统组成;通过理论分析,确定防火防爆密闭系统抗爆压力影响因素为反射压力、入射压力、静压载荷、门体材料及安全系数;通过计算,可得100人避难硐室压风供氧系统总供风量不得低于36m3/min,其他供氧方式的最小供氧量不得低于60L/min。为避难硐室防护系统研究提供了科学依据及可靠数据,为矿井紧急避险系统的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 避难硐室 防火防爆密闭系统 抗爆压力 供氧系统 供氧量
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矿用救生舱热环境分析 被引量：28
5
作者 汪声 金龙哲 +1 位作者 栗婧 汪澍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1524-1527,共4页
通过对救生舱进行传热特性的实验研究,确定了救生舱等效传热系数和系统平均热容值。并对舱内各种热源进行了分析,确定了其热载荷的计算方法;最后根据救生舱标准规定的环境参数,通过舱内热平衡原理得出了该工况救生舱制冷系统所需最大制... 通过对救生舱进行传热特性的实验研究,确定了救生舱等效传热系数和系统平均热容值。并对舱内各种热源进行了分析,确定了其热载荷的计算方法;最后根据救生舱标准规定的环境参数,通过舱内热平衡原理得出了该工况救生舱制冷系统所需最大制冷量。 展开更多
关键词 救生舱 传热系数 热载荷 制冷量
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常村煤矿避难硐室供氧系统研究与应用 被引量：18
6
作者 高娜 金龙哲 +1 位作者 王磊 尤飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1021-1025,共5页
为完成常村煤矿避难硐室供氧系统的构建,通过理论分析,确定常村煤矿避难硐室"多级供氧系统"的研究内容及地面钻孔、井下压风和生氧净化器3种供氧系统的工作原理;根据温度平衡原理,计算压风系统的供风量为300 L/min;根据人均... 为完成常村煤矿避难硐室供氧系统的构建,通过理论分析,确定常村煤矿避难硐室"多级供氧系统"的研究内容及地面钻孔、井下压风和生氧净化器3种供氧系统的工作原理;根据温度平衡原理,计算压风系统的供风量为300 L/min;根据人均需氧量及空间影响函数,计算生氧净化器系统96 h,100人的总供氧量为484 m3;根据人均排放二氧化碳情况,计算生氧净化器系统去除二氧化碳所需进风量为468 m3/h;通过净化器药剂压损试验,测得药剂压损随着风速的增加而增大,且当风速大于5 m/s时,压损增加较快;通过打压试验,测定常村煤矿避难硐室进、回风系统可保证硐室内160 Pa正压;研究结论可为避难硐室供氧系统的构建提供科学依据和试验数据。 展开更多
关键词 避难硐室 供氧系统 地面钻孔 井下压风 生氧净化器
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巷道救生舱抗冲击数值仿真 被引量：12
7
作者 曾一鑫 白春华 +2 位作者 李建平 陈健 王仲琦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1705-1708,共4页
基于辅助设计软件Hypermesh与有限元计算软件LS-DYNA,对某简单钢结构救生舱体在冲击载荷作用下的动态响应进行数值模拟。舱体单元的最大位移与压力增大时间成存在极小值的负指数衰减规律,并随超压作用时间成存在极大值的指数增长规律,... 基于辅助设计软件Hypermesh与有限元计算软件LS-DYNA,对某简单钢结构救生舱体在冲击载荷作用下的动态响应进行数值模拟。舱体单元的最大位移与压力增大时间成存在极小值的负指数衰减规律,并随超压作用时间成存在极大值的指数增长规律,进行数值仿真检测时不能忽略压力载荷时间参数的影响。环向加强筋的厚度从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移减小3 mm;轴向加强筋从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移仅减小0.9 mm,说明环向加强筋对减小救生舱表面位移、提高救生舱的抗冲击能力起主要作用。 展开更多
关键词 救生舱 压力增大时间 超压作用时间 环向加强筋 轴向加强筋
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救生舱用氧烛配方的优化研究 被引量：11
8
作者 张峥 金龙哲 +3 位作者 刘述慈 汪澍 高娜 栗婧 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期129-135,共7页
为确定适用于救生舱的较优氧烛配方，通过热重试验，确定氧烛催化剂Co3O4，Co2O3和Fe2O3的质量分数研究范围为3％-5％，及燃料Fe，Mg和Mn的质量分数研究范围为4％-8％。据此设计正交燃烧试验，综合分析氧烛药块的产氧量、产氧速率、表... 为确定适用于救生舱的较优氧烛配方，通过热重试验，确定氧烛催化剂Co3O4，Co2O3和Fe2O3的质量分数研究范围为3％-5％，及燃料Fe，Mg和Mn的质量分数研究范围为4％-8％。据此设计正交燃烧试验，综合分析氧烛药块的产氧量、产氧速率、表面最高温度，确定适用于救生舱的较优氧烛配方为88％NaClO3，6％Mn，5％Co2O3，1％高岭土。对以此配方制作的2．8kg氧烛在环境温度不高于33．3℃，相对湿度不大于31％的舱内进行特性试验，得到其总供氧量241．0L，生氧密度0．3L／g，供氧速度17．3L／min，利用率88．6％，生成有害气体φ（CO）≤0．0001％，φ（CO2）≤0．06％，外壳最高温度≤115．1℃。结果表明，所得数据结果满足救生舱相关指标要求，该较优氧烛配方适用于救生舱。 展开更多
关键词 救生舱 化学氧 氧烛 优化配方 正交试验
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我国矿山应急救援体系研究探讨 被引量：21
9
作者 王振平 刘媛媛 +2 位作者 马砺 文虎 李贝 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第1期343-346,共4页
综合分析了矿山应急救援体系的构成、应急管理、救援队伍、安全避险系统、应急救援法规政策、技术支持系统等方面的建设研究现状,并针对我国矿山应急救援体系存在的问题,提出了矿山应急救援体系需要进一步深入研究和探讨的内容。
关键词 应急救援 救援队伍 应急避险
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矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析 被引量：21
10
作者 栗婧 金龙哲 +1 位作者 汪声 杨玉锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1303-1307,共5页
为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术,做了大量人体生存实验,其中发现人体在密闭空间内自身代谢一氧化碳,检出率为100%。通过救生舱内6组人体生存实验,对人体代谢一氧化碳规律作了深入分析,得到了人体代谢一氧化碳的量值及产生速率,... 为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术,做了大量人体生存实验,其中发现人体在密闭空间内自身代谢一氧化碳,检出率为100%。通过救生舱内6组人体生存实验,对人体代谢一氧化碳规律作了深入分析,得到了人体代谢一氧化碳的量值及产生速率,并对代谢速率进行了分析,对代谢一氧化碳的趋势进行了数据拟合,为矿用救生舱中环控生保系统的建立提供了依据。 展开更多
关键词 救生舱 人体代谢 一氧化碳
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基于改进人工势场的矿井导航装置路径规划 被引量：15
11
作者 田子建 高学浩 张梦霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期589-597,共9页
矿井中障碍物密集且移动,这给煤矿井下导航装置路径规划造成了极大的困难。结合原有的传统人工势场法,通过将相对速度场和相对加速度场引入势场函数中,改进引力势场函数,使矿井机器人、无人机等导航装置在路径规划中,充分考虑导航装置... 矿井中障碍物密集且移动,这给煤矿井下导航装置路径规划造成了极大的困难。结合原有的传统人工势场法,通过将相对速度场和相对加速度场引入势场函数中,改进引力势场函数,使矿井机器人、无人机等导航装置在路径规划中,充分考虑导航装置自身的移动信息,使躲避移动障碍物成为可能,并且避免动目标陷入局部极小点;针对路径规划过程中路径最优化的问题,提出了"全局势场线"的概念,使导航装置在局部路径规划的同时,充分考虑到全局的规划信息,避免局部规划与全局规划冲突,从而选取最优的路径进行导航。提出的方法通过仿真和地面模拟测试,结果证明,该方法可以帮助导航装置在煤矿井下成功躲避移动障碍物,避免与移动障碍物发生碰撞导致路径规划失败,同时处理复杂多变的环境,优化避障路径,最终到达目标位置,完成导航装置的路径规划任务。 展开更多
关键词 导航装置 人工势场法 引力势场函数 局部极小点 全局势场线 路径规划
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矿山钻孔救援探测机器人研究进展 被引量：12
12
作者 马宏伟 马琨 田海波 《工矿自动化》 北大核心 2019年第2期24-29,共6页
分析了国内外钻孔救援技术、煤矿救援探测机器人及矿山钻孔救援探测机器人的研究现状,指出将煤矿救援探测机器人和管道机器人的研究成果与矿山钻孔救援的探测需求相结合,可以研制出满足要求的矿山钻孔救援探测机器人,提高井下灾后救援... 分析了国内外钻孔救援技术、煤矿救援探测机器人及矿山钻孔救援探测机器人的研究现状,指出将煤矿救援探测机器人和管道机器人的研究成果与矿山钻孔救援的探测需求相结合,可以研制出满足要求的矿山钻孔救援探测机器人,提高井下灾后救援的成功率。从移动机构、导航、定位和路径规划、传感探测、通信和控制方式、能源供给、防爆性能等方面分析了矿山钻孔救援探测机器人的关键技术及其发展趋势,指出应围绕机器人的通过性、可靠性、轻量化、智能化等目标,在移动机构、能源供给和防爆性能等方面进行创新设计,提高传感检测范围和精度,研究未知、非结构化环境中的导航、定位及控制的智能算法,提高机器人的环境适应性。 展开更多
关键词 矿山钻孔救援 煤矿救援探测机器人 矿山钻孔救援探测机器人 移动机构 导航定位 路径规划 传感探测 通信 能源供给
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矿井避难硐室气幕隔绝系统试验研究 被引量：8
13
作者 金龙哲 高娜 +2 位作者 王磊 陶国银 张娜 《中国安全生产科学技术》 CAS 北大核心 2011年第12期5-10,共6页
根据避难硐室气幕阻隔系统的防护功能,确定该系统由供气装置、散气装置和启闭装置组成;根据射流理论和对比试验确定气幕系统最佳孔径为1.2mm,最佳孔间距为40mm;通过SPSS方法建立模型,确定气幕系统以衰减距离x为变量的气体衰减函数;根据... 根据避难硐室气幕阻隔系统的防护功能,确定该系统由供气装置、散气装置和启闭装置组成;根据射流理论和对比试验确定气幕系统最佳孔径为1.2mm,最佳孔间距为40mm;通过SPSS方法建立模型,确定气幕系统以衰减距离x为变量的气体衰减函数;根据孔径、孔距及幕帘尺寸,计算确定气幕防护系统的最小供风量为1.61×10-3m3/s;通过模拟密闭空间阻隔性能测试,确定气幕系统的最大阻隔效率可达90%以上,同时阻隔效率随着二氧化碳初始浓度的增加而降低。 展开更多
关键词 气幕阻隔系统 散气装置 孔径 气流衰减 阻隔性能
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煤矿救生舱防爆性能分析 被引量：9
14
作者 杨俊玲 马跃征 +1 位作者 杨鲁伟 张振涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期159-163,共5页
通过有限元分析软件分析了一台煤矿救生舱在爆炸载荷作用下的应力、应变及能量变化规律。结果表明,10 mm厚的外壳焊接5号槽钢的结构可以抵抗0.6 MPa以上的爆炸载荷冲击。舱体前面板的位移随着载荷增大而增大,爆炸载荷峰值0.6 MPa时,前... 通过有限元分析软件分析了一台煤矿救生舱在爆炸载荷作用下的应力、应变及能量变化规律。结果表明,10 mm厚的外壳焊接5号槽钢的结构可以抵抗0.6 MPa以上的爆炸载荷冲击。舱体前面板的位移随着载荷增大而增大,爆炸载荷峰值0.6 MPa时,前面板中心最大位移1.47 mm,载荷卸除后,位移缓慢衰减。整个舱体的内能、应变能、动能的变化规律与位移相同。 展开更多
关键词 煤矿救生舱 爆炸载荷 梯形方波 应变 应力
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灾变期井下遇难人员搜寻定位方法初探 被引量：11
15
作者 徐敏 周心权 +1 位作者 赵红泽 邢书仁 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2003年第12期114-117,共4页
如何确定遇难者的位置是井下救援的关键问题。分析了地面灾害时期对伤亡人员定位常用方法的特点和有效性、矿井救护现状以及井下和地表环境的异同 ,并针对井下的特殊环境提出了适于井下灾变时期寻找遇难人员的气体定位方法。
关键词 灾变期 井下遇难人员 搜寻定位方法 气体定位 红外线探测
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煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法研究 被引量：11
16
作者 韩涛 李静 +2 位作者 黄友锐 徐善永 许家昌 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期45-52,共8页
针对煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂轨迹规划不合理、规划方法收敛速度慢等问题,提出了一种基于融合杜鹃搜索的灰狼优化(CS-GWO)算法的煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法。以五次多项式插值为基本轨迹规划方法,在机械臂关节空间进... 针对煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂轨迹规划不合理、规划方法收敛速度慢等问题,提出了一种基于融合杜鹃搜索的灰狼优化(CS-GWO)算法的煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法。以五次多项式插值为基本轨迹规划方法,在机械臂关节空间进行轨迹规划,通过CS-GWO算法对得到的轨迹进行优化,实现机械臂时间-能量最优轨迹规划。CS-GWO算法在灰狼优化(GWO)算法的位置更新方式中融入杜鹃搜索(CS)算法的2次扰动过程,结合CS算法的莱维飞行模式和鸟巢位置随机更新的特点,使得狼群在向猎物逼近的过程中能够随机跳出局部搜索区域,扩大了搜索范围,避免算法陷入局部最优解,增强了GWO算法的全局搜索能力。Matlab仿真结果表明,CS-GWO算法能够有效提高CS算法的收敛速度和GWO算法的全局搜索能力,其稳定性更好,整体性能较优;利用机械臂轨迹规划算法可得到一条时间-能量最优轨迹,各关节角位移、角速度、角加速度曲线均光滑、连续,有效解决了煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂最优轨迹规划问题。 展开更多
关键词 煤矿救援机器人 机械臂 轨迹规划 关节角轨迹 五次多项式插值 灰狼优化算法 杜鹃搜索算法
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煤矿事故与应急救援技术装备 被引量：57
17
作者 孙继平 钱晓红 《工矿自动化》 北大核心 2016年第10期1-5,共5页
分析了2004—2015年全国煤矿各类事故起数、死亡人数及其占比。分析了现有煤矿事故应急救援技术和装备存在的问题:事故主要靠人工发现,应急救援响应时间长;无抗灾变应急通信与遇险(难)人员精确定位系统,无法及时了解灾情和遇险(难)人员... 分析了2004—2015年全国煤矿各类事故起数、死亡人数及其占比。分析了现有煤矿事故应急救援技术和装备存在的问题:事故主要靠人工发现,应急救援响应时间长;无抗灾变应急通信与遇险(难)人员精确定位系统,无法及时了解灾情和遇险(难)人员位置;灾区环境远程侦测范围小、可靠性差,难以满足救灾侦测需求;应急预案针对性、适用性差,应急救援决策主要靠经验;人工破拆和支撑救援装备效率低;不能及时、有效控制灾后风流等。提出了煤矿事故应急救援技术和装备关键科学技术问题:1煤矿重特大事故识别和波及范围判定方法与技术;2基于大数据的智能应急预案和应急救援辅助决策技术;3矿井抗灾变应急通信技术;4遇险(难)人员精确定位技术;5火灾、瓦斯煤尘爆炸等灾后风流智能控制技术;6遇险人员逃生引导技术;7灾变环境侦测飞行机器人技术;8灾变环境气体遥感技术;9救援通道快速构建技术等。 展开更多
关键词 煤矿事故 应急救援 灾害识别 应急通信 精确定位
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井工煤矿紧急避险系统的应用与探讨 被引量：21
18
作者 孟磊 赵毅鑫 +1 位作者 姜耀东 李书勋 《煤炭工程》 北大核心 2011年第8期24-26,共3页
分析了建设煤矿井下紧急避险系统的必要性、紧迫性以及现有紧急避险方式的局限性,介绍了紧急避险系统的构成,并阐述了各构成部分的作用。提出了井下工作人员要带隔绝式自救器,在影响逃生速度诸如逆风速和坡度较大的巷道中要增加紧急避... 分析了建设煤矿井下紧急避险系统的必要性、紧迫性以及现有紧急避险方式的局限性,介绍了紧急避险系统的构成,并阐述了各构成部分的作用。提出了井下工作人员要带隔绝式自救器,在影响逃生速度诸如逆风速和坡度较大的巷道中要增加紧急避险设施设置密度缩短逃生距离,按照既定避灾路线安全升井是首选避灾路线,要建立科学的应急预案并加强工人安全自救培育等建议。 展开更多
关键词 紧急避险系统 避灾路线 避难所 井工煤矿 应急预案
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矿井救灾机器人自主定位方法研究 被引量：5
19
作者 蔡李花 方海峰 +2 位作者 李允旺 吴群彪 田丰 《工矿自动化》 北大核心 2015年第7期62-67,共6页
介绍了矿井救灾机器人自主定位系统的构成和基于航迹推算的自主定位方法,提出了改进的自主定位方法,即使用具备衰减指数因子的有限记忆卡尔曼方法,并以逐级滤波的方式融合多传感器信息。Matlab仿真结果表明,该方法可以稳定地实现0.5m的... 介绍了矿井救灾机器人自主定位系统的构成和基于航迹推算的自主定位方法,提出了改进的自主定位方法,即使用具备衰减指数因子的有限记忆卡尔曼方法,并以逐级滤波的方式融合多传感器信息。Matlab仿真结果表明,该方法可以稳定地实现0.5m的跟踪精度;通过实体机器人实验验证了本文提出的矿井救灾机器人自主定位方法的有效性。 展开更多
关键词 矿井救灾机器人 自主定位 航迹推算 多传感器 信息融合
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基于膜计算的煤矿井下机器人路径规划算法 被引量：8
20
作者 黄友锐 李静 +1 位作者 韩涛 徐善永 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期22-29,共8页
现有煤矿井下机器人路径规划算法采用固定步长和串行方式生成路径,存在成功率低、实时性差、效率低下等问题。将膜计算(MC)与Informed RRT*算法相结合,提出了一种煤矿井下机器人路径规划算法,即MC-IRRT*算法。该算法分为快速连通和路径... 现有煤矿井下机器人路径规划算法采用固定步长和串行方式生成路径,存在成功率低、实时性差、效率低下等问题。将膜计算(MC)与Informed RRT*算法相结合,提出了一种煤矿井下机器人路径规划算法,即MC-IRRT*算法。该算法分为快速连通和路径寻优2个阶段。在快速连通阶段,构建多步长细胞型膜结构,根据空间区域的大小来调整步长:在可行空间较大的区域采用大步长搜索,加快搜索速度;在狭小的空间使用小步长搜索,使搜索空间更加精细,提高狭小空间路径搜索成功率。在路径寻优阶段,构建多采样点细胞型膜结构,通过多个基本膜并行计算,同时在多个椭圆区域内并行搜索最短可行路径,以节省时间,提高路径优化效率。简单场景实验结果表明,与Informed RRT*算法相比,MC-IRRT*算法在快速连通阶段和路径寻优阶段的搜索效率分别提高了76%,40%。复杂场景实验结果表明:RRT*算法和Informed RRT*算法路径规划失败,PQ-RRT*算法和MC-IRRT*算法均能成功寻得可行路径;与PQ-RRT*算法相比,MC-IRRT*算法的速率提高了12.79%,规划的路径长度缩短了8.18%;MC-IRRT*算法不仅可以迅速通过较窄可行区域,而且在路径转折处可以选择使用较小步长,使路径更加平滑。 展开更多
关键词 煤矿机器人 路径规划 膜计算 Informed RRT*算法 MC-IRRT*算法 多步长搜索 并行搜索
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