煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析.pdf

本文是关于煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析的研究报告，由宋锐、郑玉坤、刘义祥等人撰写，发表于《煤炭学报》2020年第6期。该文从当前煤矿安全生产面临的技术挑战出发，阐述了煤矿井下作业技术智能化、无人化的迫切需求，并探讨了仿生机器人技术在这一领域的应用现状与未来发展趋势。 文章分析了煤矿智能化作为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，重点综述了煤矿机器人在掘进、采煤、运输、安全监控和救援五个方面的国内外应用现状。接着，文章概述了仿生机器人技术在煤矿作业中的应用情况，并提出了煤矿仿生机器人技术与装备的发展思路和研究方向。 随后，文章详细介绍了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究进展，并指出了仿生技术相比现有设备所具备的优势和潜在的应用场景。例如，仿生感知技术可以提高机器人的环境适应性和感知能力，而仿生材料有助于提升机器人的耐久性和可靠性。 文章还结合了仿生技术和人工智能技术的最新发展，对煤矿井下仿生机器人的发展趋势进行了科学分析。这些趋势包括： 1. 从传统的驱动器向生物肌肉驱动器的转变，使机器人拥有更加高效和自然的运动能力。 2. 从刚性结构向软体和刚柔混合结构的发展，以适应复杂多变的井下环境。 3. 由传统材料向新型生物材料的变革，以赋予机器人更好的性能和更强的环境适应性。 4. 从单一运动模式向高机动性、多栖机器人过渡，提升机器人的行动灵活性。 5. 从传统控制方法向生物智能控制的进化，以实现更加复杂和智能的机器人行为。 6. 从机电系统机器人向生物系统机器人的转变，使机器人更接近自然界中的生物。 7. 从单一机器人向集群机器人的发展，利用群体协作提升任务执行效率和可靠性。 在展望未来，文章提出了煤矿无人化作业中仿生机器人技术应用的前景，这包括新型功能材料的应用、高效行走方式的应用、智能环境感知的应用以及智能化自主作业的应用。这些技术的发展和应用，预期将为煤矿生产安全和效率带来革命性的提升，并为煤矿仿生机器人的开发利用提供有价值的参考。 文章最后强调，随着煤矿井下作业智能化水平的不断提升，仿生机器人技术将在煤矿领域发挥越来越重要的作用，成为推动煤矿生产技术进步的重要力量。研究者们需继续深入探讨仿生技术与人工智能的结合，以期开发出更先进、更智能、更安全的煤矿机器人，为煤矿井下作业的无人化、智能化提供强有力的支撑。