Новости
Библиотека
Карта сайтов
Ссылки
О сайте

предыдущая главасодержаниеследующая глава

8.4. Информационные роботы

Для функционирования горного производства и выполнения заданных технологических процессов необходимо иметь разнообразную информацию о состоянии окружающей среды (температуре, давлении, влажности и др.). Кроме того, для подземных условий эта информация должна передаваться без непосредственного участия человека. При этом ее можно получить с помощью автоматических мобильных информационных робототехнических систем, снабженных соответствующими датчиками, измерительными приборами, устройствами передачи информации, манипуляторами и средствами передвижения для поиска информации.

Роботы могут осуществлять измерения и передачу информации о состоянии разрабатываемых забоев, степени и качества выполнения технологических процессов.

В настоящее время в горнорудной и угольной промышленности для получения информации используют большое число различных измерительных инструментов и приборов (профилемеры, угломеры, приборы для замера размеров выработок, определения крепости и анализа свойств пород и др.), которые могут служить базой для создания автоматической и регистрирующей техники.

Поэтому уже сейчас появляется возможность получения довольно обширной информации за счет создания сети контрольно-измерительных систем, построенных с использованием указанных приборов. Информационные роботы позволяют выполнить не только измерительные операции в забоях и труднодоступных местах, повысить их безопасность и эффективность, но и высвободить технический персонал, который был занят на этих работах.

Задачей информационных роботов является, с одной стороны, получение информации для обеспечения заданного технологического процесса в рамках определенных параметров и условий, а с другой - создание комфортных, безопасных условий работы. Для этого необходимо получение информации о степени взрывоопасное по газу, так как контроль газового состава атмосферы имеет важное значение для обеспечения нормальной работы рабочих. Важным является также контроль пылевзрывобезопасности выработок путем замера содержания негорючих веществ в осланцованной пыли и отложений угольной пыли на поверхности осланцованных горных выработок, а также контроль эффективности борьбы с таким опасным проявлением, как взрыв пыли, в частности контроль скрепления угольной пыли после применения связывающих растворов.

Для обеспечения санитарных норм необходим контроль концентрации и состава пыли, специфичность влияния и опасность которой зависит от минерального состава (уголь, радиоактивная руда, порода, соль и пр.), а также измерение шумов и выявление их источников.

Контроль для прогнозирования и обнаружения пожаров, например, газоаналитическим методом, путем определения газового состава рудничного воздуха, характеризующего наличие и состояние эндогенных процессов, является одной из важнейших задач на добывающих предприятиях. Большое значение при этом имеют измерения для обнаружения места расположения закрытых очагов пожаров по геоизотермам в буровых скважинах и выработках.

При выполнении технологических процессов непосредственно в забое необходимо получение информации о состоянии забоя, кровли и почвы, состоянии разрушенного массива, положения машин в пространстве, геометрических размеров выработанного пространства и подземных сооружений.

В задачу информационного робота входит также определение свойств горных пород. Имеющиеся в настоящее время методы и средства определения свойств горных пород позволяют создавать автоматические телеуправляемые станции для сбора и переработки информации и передачи ее в лаборатории для окончательного принятия решений.

Особенностью используемых в этом случае манипуляторов является то, что они выполняют роль породозаборников испытуемых образцов. Поэтому манипуляторы должны развивать необходимые усилия для получения соответствующих образцов материала для исследования. Используются также способы получения информации с помощью буровых машин, которые позволяют определить свойства горных пород в массиве по ее сопротивляемости бурению. При этом механические свойства пород определяются в процессе бурения. В этих случаях информация о свойствах пород определяется по рабочим параметрам бурильной машины (усилие подачи, крутящий к момент, потребляемая мощность и др.).

В настоящее время разработаны способы для получения такой информации бурильными машинами, работающими на различных принципах (крепости породы [25], абразивности и контактной прочности [20], сопротивляемости породы бурению и др. [5]). Проводятся также исследования по созданию буровых автоматических информационных систем (БАИС). Буровые машины-информаторы [5] кроме основного назначения должны определять свойства горных пород, а также давать оценку их трещиноватости в массиве, свойствам и геометрическим размерам инородных включений и их послойной классификации по коэффициентам идентификации. Структурная схема буровых автоматических информационных систем показана на рис. 8.18.

Рис. 8.18. Структурная схема буровых автоматических информационных систем: Оп - оператор; ПУ - программное устройство; УУ - управляющее устройство; БМ - бурильная машина; ИС - измерительная система; КУ - командное устройство; ИК - информационный комплекс
Рис. 8.18. Структурная схема буровых автоматических информационных систем: Оп - оператор; ПУ - программное устройство; УУ - управляющее устройство; БМ - бурильная машина; ИС - измерительная система; КУ - командное устройство; ИК - информационный комплекс

Оператор (Оп) устанавливает в программном устройстве (ПУ) программу бурения, которая поступает в управляющее устройство УУ, формирующее закон управления режимами работы бурильной машины БМ и бурового инструмента БИ, Обратная связь через измерительную систему ИС и командное устройство КУ осуществляет корректировку алгоритма бурения. В структуре кроме рассмотрения основного контура, обеспечивающего заданный режим бурения, предусматривается информационный комплекс И К, назначением которого является обработка информации, поступающей от измерительной системы, ее корректировка по результатам взаимодействия бурового инструмента с забоем f3 с целью выработки решений по рациональному управлению программы бурения и формирования данных по определению свойств горных пород.

Оценку строения горных пород и их механических свойств по результатам бурения производят с использованием относительных и абсолютных значений критериев идентификации свойств пород и грунтов. При этом определяют также параметры режимов бурения автомата при его взаимодействии с грунтом в процессе бурения скважин.

Таким образом, информационный горнотехнический робот (рис. 8.19) представляет собой мобильную автоматическую манипуляционную систему, способную получать, перерабатывать и передавать информацию о состоянии окружающей среды для обеспечения технологических процессов добычи полезных ископаемых.

Рис. 8.19. Информационный горнотехнический робот: 1 - канал связи и управления положением робота (лазерный луч); 2 - антенна системы ориентации; 3 - зрительный сенсор; 4 - испытуемый образец; 5 - анализатор; 6 - бурильная машина-информатор; 7 - прожектор; 8 - контрольно-измерительная аппаратура; 9 - локатор системы определения размеров
Рис. 8.19. Информационный горнотехнический робот: 1 - канал связи и управления положением робота (лазерный луч); 2 - антенна системы ориентации; 3 - зрительный сенсор; 4 - испытуемый образец; 5 - анализатор; 6 - бурильная машина-информатор; 7 - прожектор; 8 - контрольно-измерительная аппаратура; 9 - локатор системы определения размеров

Буровые информаторы применяют и при бурении скважин большого диаметра для определения газоносности пластов, наличия плывунов, пустот и т. д. В этом случае наряду с выполнением основной задачи необходимо получать информацию о положении самого бурового снаряда в пространстве. В настоящее время разработаны способы контроля для различных буровых установок. Система контроля бурового робототехнического снаряда показана на рис. 8.20. Для получения информации о положении бурового снаряда в пространстве фоточувствительные элементы расположены равномерно внутри пустотелого шара на его внутренней поверхности. В центре шара на растяжках помещен источник света. При изменении положения бурового снаряда в пространстве контролирующее устройство будет перемещаться вместе с ним. При этом капля непрозрачной жидкости все время занимает нижнее положение в полом шаре контролирующего устройства и закрывает собой по очереди один фоточувствительный элемент за другим в направлении изменения положения бурового снаряда. Индикатор положения ИП представляет собой развернутое координатное поле, повторяющее координатное поле контролирующего элемента, в котором фоточувствительные элементы заменены световыми индикаторами.

Рис. 8.20. Система контроля бурового робототехнического снаряда: 1 - фоточувствительные элементы; 2 - оболочка шара; 3 - источник света; 4 - непрозрачная жидкость
Рис. 8.20. Система контроля бурового робототехнического снаряда: 1 - фоточувствительные элементы; 2 - оболочка шара; 3 - источник света; 4 - непрозрачная жидкость

Достоинства устройства - отсутствие контактов, относительно высокая виброустойчивость и помехоустойчивость и малые размеры контролирующего элемента, что очень важно при разработке и конструировании автономных буровых снарядов.

При прогнозировании массива, а также бурошнековой выемке угля предусматривается бурение скважин, доставка с места складирования к машине и монтаж головной пары секций с буровыми коронками, линейных секций, секций-стяжек, закрывания и открывания замков (всего 23 операции). Аналогичные операции в обратном порядке выполняются и по окончании бурения с целью демонтажа секций. Средняя длительность операций по монтажу-демонтажу только одной пары секций составляет 5-6 ч. Эти операции могут выполняться с помощью роботов-манипуляторов, перемещающихся на монорельсах, закрепленных в верхней части выработок. Роботизированный комплекс для бурения скважин показан на рис. 8.21.

Рис. 8.21. Роботизированный комплекс для бурения скважин
Рис. 8.21. Роботизированный комплекс для бурения скважин

Другой важной задачей при бурении скважин является ориентирование их в пространстве. Управлять положением рабочего органа (рис. 8.22) можно изменением или угла отклонения головной части устройства относительно хвостовой, или положения плоскости этого угла в пространстве, или угла и положения плоскости одновременно. Для реализации этого способа служит управляемое устройство, содержащее головную и хвостовую части, снабженные роторно-винтовыми движителями со встроенным приводом. Между головной и хвостовой частями расположены втулки со скошенными под одинаковым углом торцами. В устройстве положение плоскости угла наклона головной части по отношению к хвостовой устанавливается изменением соотношения частот вращения встроенного и вынесенного приводов. Для изменения величины угла наклона головной части устройства по отношению к хвостовой разворачивают переднюю втулку по отношению к задней.

Рис. 8.22. Управляемый буровой снаряд: 1, 4 - головная и хвостовая секции снаряда; 2, 3 - регулирующие шайбы
Рис. 8.22. Управляемый буровой снаряд: 1, 4 - головная и хвостовая секции снаряда; 2, 3 - регулирующие шайбы

предыдущая главасодержаниеследующая глава






Пользовательского поиска


Диски от INNOBI.RU



© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://roboticslib.ru/ "RoboticsLib.ru: Робототехника"