基于无线电磁传输的防冲钻孔机器人钻进轨迹随钻测量方法

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 9; pp. 220 - 237
• Main Authors: 王忠宾, 司垒, 顾进恒, 魏东, 戴剑博, 辛德忠, 张修峰, 陈航, 邢飞
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116 01.09.2024; 中国矿业大学智能采矿装备技术全国重点实验室,江苏徐州 221116%中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116%中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037%山东能源集团有限公司,山东济南 250101
• Subjects: drilling robot for rockburst prevention; measurement while drilling; drilling traject-ory calculation; 钻进轨迹解算; wireless electromagnetic transmission; 微弱信号调理; 随钻测量; weak signal conditioning; 无线电磁传输; 防冲钻孔机器人
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2024-0899

TD324; 防冲钻孔机器人是高地应力矿井实现无人化卸压的必要装备,研发可靠的钻进轨迹随钻测量系统是保障钻孔卸压效果的重要措施.为此,在分析钻进轨迹算随钻测量基本原理的基础上,研制了基于无线电磁传输技术的钻进轨迹随钻测量钻杆;分析了不同电磁信号调制方式的频谱效益和抗噪声性能,设计了钻杆姿态信号的频移键控(FSK)调制和解调流程,进而开发了先放大后滤波的微弱信号调理系统,设计了相应的功能电路,并基于Multisim软件对其进行了测试,各电路模块满足设计要求.对比分析了 5种轨迹解算算法的精度和执行效率,选择了均角全距法进行钻进轨迹解算,研究了基于小波滤波的惯性测量单元测量数据振动误差处理方法,验证了小波滤波算法对于提高姿态角解算精度的有效性.提出了基于拉线位移传感器与机器人动作标志位的钻进深度测量方法,并开展了地面试验与井下试验.试验结果表明:所设计的微弱信号调理系统可以实现煤矿井下微弱信号的接收与处理,基于拉线位移传感器与机器人动作标志位的钻进深度测量方法可以提高钻进轨迹的拟合精度.