煤礦消防滅火機器人系統設計

陳騁，陳秀田，朱明亮

（1.中煤科工集團沈陽研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；2.華晉焦煤有限責任公司,山西 呂梁 033000；3.煤礦安全技術國家重點實驗室，遼寧 撫順 113122）

0 引言

我國煤炭資源豐富，是世界上最大的煤炭生產和消費國。由于作業設備和工藝相對落后，煤礦井下事故發生率較高，煤礦安全形勢嚴峻[1]。《全國安全生產專項整治三年行動計劃》中明確指出，要全面推進煤礦智能化建設[2]，實現煤礦高危險現場少人化、無人化。這給煤礦機器人發展帶來新的機遇和挑戰[3]。煤礦井下作業環境惡劣且存在高危氣體，消防滅火機器人不僅能夠幫助救援人員率先探明災情、預測火勢、熟悉環境，還能代替救援者進入火災現場援救受困人員，更能發揮滅火功效，高效完成搶險救災工作，是煤礦井下防滅火治理及災后救援的重要裝備。

目前煤礦機器人研究在底盤設計及防爆處理等方面取得進展，機器人底盤環境適應性及越障能力顯著提高，但針對煤礦井下復雜地形的機器人定位、路徑規劃[4]、火災險情識別及精準滅火等方面的研究較少，相關技術仍需重點攻克。為減少煤炭生產環節消防安全隱患，提升煤礦防滅火及救援時效性，本文設計了煤礦消防滅火機器人系統，結合超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）和激光雷達技術，采用自適應蒙特卡洛定位（Adaptive Monte Carlo Localization，AMCL）算法實現機器人定位，采用優化A*算法實現機器人路徑規劃，采用模板匹配方法識別險情目標，并通過云臺控制將消防彈投射至險情目標，為煤礦精準滅火提供技術支持。……