近日，中國煤科西安研究院研發的井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人系統在河南平寶煤業完成了工業試驗。試驗中，自動開孔時間小于30秒，開孔精度控制在0.1°以內;試驗實現了全自動鉆進方式施工，無卡鉆現象;實現了自動封孔，大大降低了勞動強度，封孔氣密性好。

井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人施工現場

據悉，該機器人系統是由西安研究院牽頭的國家重點研發計劃課題“井下瓦斯防治鉆孔及封孔機器人” 研發完成的。目前，課題已順利通過國家科技部驗收。該技術的成功應用將使煤礦井下瓦斯防治鉆孔工程從3到4人施工減少到僅由1人巡檢，從而實現施工無人化。

一直以來，我國煤礦瓦斯抽采采用的方法自動化程度低，勞動強度大，現場施工人員多且靠近孔口操作，一旦孔口出現突發事故極易造成人員傷亡。目前，雖有不同科研單位在瓦斯防治自動化的領域進行了不少探索，但囿于鉆孔過程中的止振以及大角度姿態調節、鉆桿的高精度識別與精確定位等問題無法解決，使瓦斯防治無人化問題成為智慧礦山建設的“卡脖子”問題。

針對這些“卡脖子”問題，西安研究院組織力量進行攻關，先后攻克“鉆孔封孔一體化無人化技術”“基于視覺伺服的六軸鉆桿自動裝卸技術”“封注一體式自動封孔技術”等關鍵技術。

鉆孔機器人

該機器人系統首創了一種制振構件及角度調節裝置，有效抑制了振動，降低了自動加桿難度;利用MEMS技術，開發了基于耦合運動學模型的開孔定位技術，將開孔精度誤差控制在了±0.1°的范圍內。針對有限空間內桿倉和封孔管倉容量不足、鉆桿識別精度不高以及變工況條件下鉆桿無法全自動自適應裝卸的問題，首次將工業六軸機械手應用于煤礦井下，創新設計了位姿傳感與點位引導相結合的機械手動態路徑規劃算法，開發了基于結構光三維重建技術的視覺測量及定位系統，成功解決了系統智能化程度不高，攜桿量不夠的問題，攜桿量達150根。創新設計了整體多通道封孔裝置，開發了基于壓力控制的坐封、注漿自動切換技術，實現了煤礦井下瓦斯防治無人化作業。

該機器人系統集智能傳感、視覺伺服、遠程控制、自主導航、鉆桿自動裝卸、全自動鉆進以及自動封孔等功能于一體，是目前國內智能化程度最高、攜桿量最大的鉆孔機器人系統。圍繞該系統，形成了8項發明專利，3項軟件著作權，1項行業標準，填補了國內煤礦鉆孔無人化施工的技術空白，大幅提升了井下鉆進施工的智能化水平。