一种用于矿用巡检机器人远程控制的驱动系统及方法

本发明涉及矿用巡检系统，尤其涉及一种用于矿用巡检机器人远程控制的驱动系统及方法。

背景技术：

1、煤炭开采通常采用带式输送机对开采的煤炭进行输送，输送机的运行工况十分恶劣，输送带在输送时极易出现煤炭开采物掉落以及输送皮带跑偏脱轨等问题，因此，对带式输送机的日常巡检至关重要，带式(轨道式)巡检机器人应运而生。

2、cn109649982a公开一种矿用带式输送机沿线自动巡检系统，包括轨道装置、位置标记装置、无线供电装置、无线信号传输装置、巡检移动平台；巡检移动平台包括：运动装置、位置识别装置、检测装置、图像采集装置、报警装置、控制与通讯装置；巡检移动平台在轨道装置上移动，能够实时检测带式输送机沿线的行人和周围的环境信息，并通过无线信号传输装置与井上调度室实时通讯。

3、cn102923465a公开一种同步带牵引带式输送机自动巡检系统，由电动机、减速器、主动带轮、同步带、多个支撑带轮、从动带轮、巡检装置和导轨构成。通过电动机驱动主动带轮带动同步带运动，同步带通过连接装置连接巡检装置，同步带与巡检装置做同步运动，巡检装置可以移动到带式输送机的任意托辊位置旁，巡检装置上的巡检仓里安装有采集和处理托辊状态信号的信号处理器，可以判断托辊是否发生故障，及时发现托辊的故障状况，保证带式输送机的正常工作。

4、cn111498425a公开一种钢丝绳牵引式煤矿井下带式输送机循环检测系统，其包括：架空索道系统，其设置在带式输送机的运输带上方，包括钢丝绳和钢丝绳驱动装置，钢丝绳驱动装置连接电网，由电网供电，驱动钢丝绳沿平行于运输带的方向运转；多个抱索器，等间距设置在钢丝绳上，与钢丝绳连接；带式输送机状态监测设备，通过挂钩连接抱索器，随同抱索器由钢丝绳同步驱动沿平行于运输带的方向移动，并设置有多种传感设备；监控后台系统，其与带式输送机状态监测设备通信连接，接收带式输送机状态监测设备上传的数据信息，根据带式输送机状态监测设备上传的数据信息判断带式输送机的运行状态。

5、矿区巡检中，除了对输送带进行故障分析和安全监测之外，对运输巷道的环境监测也是不可忽视的。这是因为运输巷道环境复杂、空气湿度大，并且爆炸性、腐蚀性气体威胁着煤矿安全。因此带式巡检机器人还需要配置传感器实时采集瓦斯、一氧化碳、二氧化碳等有害气体浓度，并检测环境中的温湿度。当环境数据值超标时进行预警，及时消除安全隐患。

6、为了实现同时对输送机运行状况和运输巷道环境参数的安全监测，轨道式(带式)巡检机器人被期望的功能通常包括图像采集、温/湿度采集、气体浓度采集以及数据无线通信等。这就意味着，除了机器人本身的移动行走机构之外，在轨道式(带式)巡检机器人上还需搭载相当数量的传感器、采集器、通讯器和处理器，特别是在轨道式(带式)巡检机器人上增设图像采集模块并不是适宜的做法，这会使轨道式巡检机器人的外形过大，这与运输巷道狭小的工作环境是矛盾的，并且轨道式(带式)巡检机器人通常设置在侧部和/或下方，附载图像采集设备多有不便且具有较大的视野盲区，不利于多方位且清晰地观测输送轨道的运行工况，而通常替代的做法则是在轨道上方增设影像采集设备，但这样很大程度限制了图像采集的灵活性及清晰度，而且具有一定安全风险，例如需要检修人员定期下井对轨道上方的影响采集设备进行检查维护，由于是在矿洞上方增设新的轨道以及图像采集设备，尤其是在矿洞复杂多变且稳定性难以准确预测的环境下，增设图像采集轨道会对矿洞地层产生一定扰动，对于地层结构稳定具有影响，从而对检修人员以及矿洞内的其余工作人员产生了较大的安全隐患。除此之外，由于矿洞内需要检测的对象众多，庞大冗杂的检测体系及监测数据也对数据的交互通信、处理和机器控制等过程造成了极大的负担，与此同时，庞大冗杂的数据体量也加大了机器人巡检系统的电力负荷，使巡检系统长期保持稳定探测成为亟待解决的难题。

7、除此之外，轨道式机器人也存在诸多限制。由于轨道式机器人需要经过各种险要环境的巡检，而煤矿设备环境温度高、尘大、湿度大，机器人设备易受到污染和故障，存在运行风险。由于轨道铺设限制，轨道式机器人无法巡逻至更为险峻或陡峭的地带，并且在一些弯曲的、具有一定倾斜角度的运输巷道中，轨道式机器人所必须采用的轨道机构或齿轮齿条等会增加安装铺设难度。再者，由于固定轨道的限制，轨道式机器人存在检测盲区，尤其是图像采集方面。相比轨道式机器人，履带式机器人的履带式行走机构具有更强的地形适应能力，满足煤矿井下移动的越障要求。但是长距离巡检的条件下，由于运输巷道地面障碍物较多使得履带式机器人的路径规划存在困难，也增加了定位和导航难度。

8、因此，如何在选择或改造合适的巡检主体的同时平衡检测任务的配置关系，是降低矿区检测及控制难度、提高检测精度的根本和关键。

9、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于矿用巡检机器人远程控制的驱动系统及方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于矿用巡检机器人远程控制的驱动方法，包括：

3、控制中心向总控机器人下发执行巡检任务的调度指令；

4、总控机器人响应于调度指令下发驱动主控机器人的第一控制指令；

5、至少一个主控机器人响应于第一控制指令执行获取关于矿车运输轨道的第一运行状态参数的第一巡检任务；

6、总控机器人基于对第一运行状态参数的处理结果可选择地生成驱动从控机器人的第二控制指令；

7、至少一个从控机器人响应于第二控制指令执行获取关于矿车运输轨道的第二运行状态参数的第二巡检任务。

8、本发明提供的用于矿用巡检机器人远程控制的驱动系统包括总控机器人和经总控机器人驱动以执行不同巡检任务的主控机器人和从控机器人，主控机器人和从控机器人通过总控机器人建立地上和地下的数据双向通信，减少了跨地面传输时信号损耗而带来的精度失准和结果失真，总控机器人承担部分简单而关键的信号的分析任务，可以避免大量的实时检测数据同时发送至地面处理从而造成通讯信道的拥挤，增大通讯设备的工作负担，同时，及时响应并处理诸如温度、气体浓度这类简单却直观的信息有利于系统迅速对可能产生的矿洞事故作出预警，降低因事故认定滞后可能造成的损失；另外，由于矿洞电力供给不便，致使巡检机器人长期保持巡检工作成为一大难题，本发明针对不同巡检机器人的设置属性将检测任务选择性地分类并规划巡检机器人的启动节点，在减少同时段内数据交互量的同时，降低巡检机器人的电力消耗，减小能源浪费；并且本发明中从控机器人在主控机器人获取的第一运行状态参数异常时启动，能够减轻系统检测压力，并使部分巡检机器人处于待机状态而减少电能耗用，此外，将检测任务分类并在不同阶段启动可避免过多巡检机器人的同时启用引起信号干扰及通讯压力；更进一步地，本发明利用定点探测的从控机器人基于图像识别对可能的风险控制区域进行故障二次认定，可以避免因需额外在矿洞顶部增设图像采集轨道而带来的不便，同时来自不同巡检机器人的不同类型采集数据互相校准能够提升矿用输送带故障认定的准确性。

9、优选地，总控机器人基于对第一运行状态参数的处理结果可选择地生成驱动从控机器人的第二控制指令包括：

10、响应于主控机器人获取的第一运行状态参数之异常，总控机器人确定与主控机器人相对应的至少一个与矿车运输轨道相关的风险控制区域；

11、总控机器人生成驱动至少一个从控机器人执行针对风险控制区域的第二巡检任务的第二控制指令。

12、优选地，至少一个主控机器人响应于第一控制指令执行获取关于矿车运输轨道的第一运行状态参数的第一巡检任务包括：

13、至少一个主控机器人获取指定巡检区域的至少一项环境参数和/或与矿车运输轨道相关的振动参数。

14、优选地，至少一个从控机器人响应于第二控制指令执行获取关于矿车运输轨道的第二运行状态参数的第二巡检任务包括：

15、至少一个从控机器人获取与主控机器人基于第一运行状态参数确定的至少一个与矿车运输轨道相关的风险控制区域的图像信息和/或声音信息。

16、优选地，本发明提供的用于矿用巡检机器人远程控制的驱动方法还包括：

17、总控机器人响应于关于矿车运输轨道的第二运行状态参数之收到，将第二运行状态参数发送至控制中心；

18、控制中心执行对第二运行过程参数的处理，并基于对第二运行状态参数的处理结果选择性地输出预警信息。

19、优选地，本发明提供的用于矿用巡检机器人远程控制的驱动方法还包括：

20、控制中心至少基于对从控机器人执行的第二巡检任务的处理结果动态地更新至少一个从控机器人于矿车运输轨道外的分布状态，其中，分布状态包括分布位置和数量。

21、优选地，第一巡检任务和/或第二巡检任务还包括确定巡检启动节点、巡检周期和巡检区间中的一个或多个。

22、优选地，本发明还涉及一种用于矿用巡检机器人远程控制的驱动系统，包括：

23、至少一个主控机器人，可移动地附接至矿车运输轨道，并用于执行获取关于矿车运输轨道的第一运行状态参数的第一巡检任务；

24、至少一个从控机器人，可移动地独立于矿车运输轨道，并用于执行获取关于矿车运输轨道的第二运行状态参数的第二巡检任务；

25、总控机器人，用于接收控制中心下发的执行巡检任务的调度指令，并基于调度指令下发驱动主控机器人执行第一巡检任务的第一控制指令和基于第一运行状态参数的处理结果可选择地生成驱动从控机器人执行第二巡检任务的第二控制指令。

26、优选地，主控机器人配置有：

27、至少一种环境感受器，用于获取含有与矿车运输轨道相关的至少一项环境参数的第一运行状态参数；

28、加速度传感器，用于获取含有与矿车运输轨道相关的振动参数的第一运行状态参数。

29、优选地，从控机器人配置有：

30、图像采集模块，用于获取含有与矿车运输轨道相关的图像信息的第二运行状态参数；

31、音频采集模块，用于获取含有与矿车运输轨道相关的声音信息的第二运行状态参数。