煤礦抽水蓄能電站水下巡檢機器人姿態調節系統建模與分析

何 濤，王傳禮，高 博，陳 凡，趙凱平，王偉俊

（1.安徽理工大學 機械工程學院，安徽 淮南 232001；2.深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室，安徽 淮南 232001；3.礦山智能裝備與技術安徽省重點實驗室，安徽 淮南 232001；4.安徽礦山機電裝備協同創新中心，安徽 淮南 232001；5.國網安徽省電力有限公司 電力科學院，安徽 合肥 230061）

0 引 言

煤炭是我國主體能源，經過長期大規模的開采，許多煤礦煤炭資源趨于枯竭，或已經枯竭關閉，或因政策性關閉，從而形成待轉型煤礦［1］。 中國工程院預測2020 年我國關閉礦井數量將達到1.2 萬處，2030 年將到達1.5 萬處［2－3］。 關閉礦井中賦存大量可利用資源，直接關閉或廢棄不僅會造成資源的巨大浪費，還可能引發安全事故、環境污染及系列社會問題［4］。 為此謝和平等［5－6］、袁亮等［4］提出在我國煤礦井下開展抽水蓄能電站建設，為關停礦井的資源化利用、立體式開發和全面轉型升級提供了新思路。 李庭等［7］、羅魁等［8］等針對利用廢棄礦洞建設抽水蓄能電站的技術可行性開展了大量論證，論證結果均表明其在理論和技術層面是可行的［9－10］。 但廢棄礦洞地下空間穩定性差，人工勘察風險大；電站建成后，其水下洞室和尾水系統錯綜復雜，人工巡檢難度大且安全性難以得到保證，亟需專門的水陸兩棲機器人。

水陸兩棲機器人作為可移動的載體，其沉浮及姿態調節對機器人的綜合移動性能影響巨大［11－12］。目前國內外水下機器人姿態控制主要有2 種形式，即推進器控制和重浮心變化控制［13－14］。……