随着我国对能源的需求越来越大，煤炭在我国的能源结构中占到很大的比重，是目前国民经济发展的重要支撑力量，也是国家经济飞速发展基本能源保障。保证带式输送机连续平稳地工作，是煤矿开采、转运和加工等工作的重要保障。然而带式输送机工作环境恶劣以及高负荷、长时间运行、负载不均衡等工作特性，运输中易发生断裂、纵撕、打滑、跑 偏等故障，造成突发性安全事故。在带式输送机运输巷道等环境中，着火事故、爆炸性、有毒性气体浓度超标等严重威胁矿山设备与工作人员的安全 。

现有的带式输送机巡检工作主要是人工完成，人工巡检工作强度大，工作人员携带繁重工具往返于机头与机尾之间，采集并记录运行状态数据，往往使检查结果不稳定，并且巡检效率低、检查不及时甚至经常出现漏检现象，带式输送机运输距离长、监控点多，监测系统设备布设困难且成本投入大，往往造成采集信息不全面，因此需要人工巡检辅助监测系统对带式  输送机进行灵活检查，及时发现安全隐患排除故障。对带式输送机巡检技术进一步智能化的分析应用，有利于降低工人的工作强度与风险，减少企业用工成本和安全支出，并且提高巡检效率。

该项目主要针对带式输送机常见故障，研究一种自主运行、工作稳定可靠且功能齐全的巡检机器人系统，代替人工进行带式输送机的日常巡检。 结合传统带式输送机监测系统实现对带式输送机及其工作环境的全方位实时监测，实现预防带式输送机故障、及时发现生产过程中安全隐患的功能，促进煤矿 安全高效生产，具有巨大的经济与社会效益。

1   智能巡检机器人系统结构组成

由于煤矿带式输送机所处的环境比较恶劣，并且在实际进行巡检的过程中并不像地面那样平整，有时候会出现比较大的倾角，机器人可活动的空间有限，为了能够收集到足够多的数据，机器人要求必须要进行平稳运行，为此机器人的结构显得尤为重要，需要满足机器人的爬坡度要求，质量要求等。首先需要将机器人布置在选煤厂车间内，通过实时捕捉现场的图片信息经过信息的处理和分析，最终实现对车间内的巡检 。如表1所列为智能巡检机器人技术要求参数。

根据以上的设计参数，合理设计智能巡检系统的本体结构，主要由驱动部分和本体部分两部分组成，机器人的本体部分是包括了供电系统、数据采集系统和定位系统，其中，数据采集系统主要包括气体传感器、声音传感器和红外热像仪等。智能巡检系统的结构组成如图1所示。

2   智能巡检机器人结构设计

巡检系统的本体结构主要是由驱动单元、导向单元、支撑单元和辅助支撑件等部分组成，其中通过内部的大容量蓄电池为机器人提供电力，驱动带式输送机巡检机器人在轨道上运行，同时驱动轮、支撑轮和导向轮位于轨道两侧对称布置 。为了防止机器人在轨道两侧左右摆动，在设计时需要设计夹紧机构，夹紧机构主要是采用多轮紧箍结构，实现对轨道的抱紧和夹持，有利于提供足够大的摩擦力，实现平稳运行。

通过布置于上下夹紧机构的弹簧进行调节，自动调整夹紧力，保证轨道之间的贴合处于一个正常的范围之内，避免造成夹紧力过大或者过小导致无法正常平稳运行。在机器人本体上方安装有四个对称布置的传感器，用于对机器人本体在轨道上的位置进行实时检测和定位，在驱动轮处安装有旋转编码器，用来检测机器人的运行速度。

巡检系统轨道布置方案如图2所示。

机器系统本体需要搭载到一个固定的支撑位置上才能够实现平稳运行，所以首先在煤矿巷道需要架设一定数量的轨道，其中的轨道采用的是8号工字钢，高度为80 mm，宽度为50 mm，腹板的厚度为5 mm，单根轨道的长度一般是采用标准的长度为6 m，两根轨道之间的连接是采用的吊耳，并通过螺栓进行装配，通过将轨道吊装在车间房梁上，智能巡检系统的本体卡紧于轨道上，巡检系统本体可以在轨道上自由行走，从而完成对巷道带式输送机以及巷道环境的巡检，有效避免空间占用，合理利用车间顶部的空间， 相比于目前国内在煤矿巷道中使用的定点巡检装置而言，采用移动式巡检最终达到的巡检效果更好，可以及时发现事故隐患，实时检测煤矿巷道不仅是带式输送机还有其他的通风设备等的运行状况。智能巡  检系统的本体行走机构主要包括了永磁电动机、减速器、联轴器等部分组成，本体的重量可以由轨道自身进行承载，牵引系统通过车间内部的供电系统进行供电，牵引本体沿着轨道在车间内进行全方位巡检，不需要频繁充电，功耗更小，克服了续航的难题。

3   巡检机器人功能模块设计

智能巡检系统首先通过采集煤矿巷道环境参数信息，将物理信号转变电信号进行初步分析和过滤。如表2所列为井下环境气体检测技术指标。

数据的采集是实现对煤矿巷道带式输送机进行实时巡检的关键部分，巡检系统的本体上搭载了多种智能传感器，比如声音传感器、温度传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器和二氧化碳传感器等多种传感器，可以分别对周围环境中的参数进行实时捕捉，通过内部嵌入的单片机进行处理和分析，与标准值进行对比，可以发现环境参数的异常，并且实时报警，有效避免事故发生。如图3所示为智能巡检模块组成图。

图3中，巡检机器人本体卡箍在轨道系统上，轨道为机器人提供运动导向，机器人本体在驱动轮的作用下在轨道上运行。由电动机控制驱动轮的转速可以实现对机器人移动速度的控制，在运动的过程中电源为单片机供电,STM32主控制器上电，采集沿途的环境参数信息，将采集到的数据通过无线WiFi模块上传到上位机系统，完成整个的巡检过程 。通过现场模拟实验运行，可以得出机器人本体标准速度下的续航时间为15 h，运行速度为2．8 m / s，比传统的人工巡检速度快2倍以上。为了保证设计的巡检机器人系统能够满足现场巡检要求，便于对机器人后期进行优化，最后对机器人本体进行了现场巡检实验。

4   现场应用实验与效果

此套长距离带式输送机巡检系统通过在巷道中 架设轨道作为智能巡检系统本体的支撑结构，整体结构更加紧凑，布置更加灵活。采用本套智能巡检系统可以代替传统的人工完成对长距离带式输送机的巡检任务，能得到比较清晰的图像信息。相比于传统的定点巡检和人工巡检而言，采用智能巡检系统实现了移动巡检，巡检的范围更大,可以实现对对带式输送机的某些狭小区域的巡检，可以实现全天不间断自主巡检，续航时间达到15h以上，图4所示为带式输送机巡检系统在煤矿中的应用现场案例图。表2所列为本巡检技术采用的传感器及识别基本功能。

5    结语

为解决目前带式输送机的巡检技术问题，分析了煤矿巷道的巡检环境，设计了一种带式输送机巡检机器人系统，主要包括支撑轨道系统和巡检机器人本体两部分组成，其中巡检机器人本体包括驱动部分、数据采集部分、上位机监控部分等，可以完成对煤矿巷道长距离带式输送机的巡检任务。经设备调试和现场应用表明：本次设计的巡检机器人具有结构紧凑，体积小，成本较低等优点，可以代替人工和定点监控完成对选煤厂车间人员和设备的巡检，对环境参数的识别精度比较高，传送到上位机的画面比较清晰，故障报警及时，最终能够满足带式输送机的巡检要求。