"人本智造与XR+"驱动的综采工作面人机协同智能化运行模式探索与实践

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 2; pp. 1099 - 1114
• Main Authors: 谢嘉成, 房舒凯, 王学文, 刘曙光, 李娟莉, 王雪松, 孟浩
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 新加坡国立大学设计与工程学院,新加坡肯特岗 119077 01.02.2023; 智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032%煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 030024; 智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032; 太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原 030024; 煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 030024; 智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032%太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原 030024; 煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原 030024%太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原 030024
• Subjects: 人本智造; XR; 人机协同; 煤矿智能化; 智能矿山; 综采工作面
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.1433

TD67; 煤矿开采当前仍然处于部分无人化的发展阶段,人仍然在综采系统中扮演着重要的角色.智能化综采工作面应该在当前智能化装备和技术的基础上,依靠人(包括巡检工、集控工和维护工)与设备环境的深度人机协作,最终达到安全高效运行的目标.因此,基于在"XR+"领域长期的实践,从"人本智造"的角度出发,对综采工作面人机协同智能化运行模式进行探索.首先对比分析井下3类工种与地面工种的工作环境,得出3个工种在未来如何提升到智能操作工的升级路径;提出了基于多功能平行系统的综采工作面多工种协同运行模式框架,搭建"人-机-环"深度融合的综采工作面全局虚拟场景,并以此为基础进行智能推演,对3工种之间以及和多功能虚拟平行系统的协同交互方式进行设计.接着对其中的一些关键技术,如参数化虚拟矿工模型、真实矿工与虚拟矿工的实时联动、巡检手势集设计和井下协同维护系统等进行研究;最后对多功能平行系统的多工种培训、巡检工虚拟操作、集控工人机优化、维护工协同运行和多工种协同进行了相关的测试,实现了 3工种之间以及与多功能平行系统的实时交互;最终形成"全局细节兼掌控+机器智能推结果+多工种协同决策"的协同操作模式,共同完成高质量远程监视、干预、巡检和维护操作,提升工作面运行效率和可靠性.