Разработка научных основ создания автономных и автоматизированных горных машин, оборудования, технических и управляющих систем на базе перспективных цифровых и роботизированных технологий

Объекты исследования – технология обнаружения препятствий на основе техноло-гии компьютерного зрения, технология оценки объема движущей неоднородной сыпучей массы, система управления шагающих машин с гидравлическим приводом, а также аппа-ратно-программные средства лабораторного анализа параметров чувствительности спек-трально-акустического метода при зондировании моделирующей среды горного массива. Цель работы – научное обоснование применения перспективных методов управ-ления и цифровых технологий работы с данными при разработке и создании новых (по-колений) автономных и автоматизированных горных машин, оборудования технических систем и средств. Задачи этапа 2021 года: Разработать способ обнаружения препятствий на основе технологии компьютерно-го зрения дополненной излучателем сетки из световых маркеров. Исследовать технологию оценки объема движущей неоднородной сыпучей массы в условиях недостаточной видимости. Разработать структуру системы управления шагающих машин с гидравлическим приводом для подземного применения. Разработать программно-аппаратные средства сбора и анализа данных лаборатор-ных исследований. Методы исследования: анализ потокового видео и обработка изображений алго-ритмами машинного (технического) зрения; экспериментальные исследования парамет-ров технологических процессов; макетирование с применением 3D печати, аналитиче-ское обоснование метода расчета объема горной массы; метод прямоугольников; автома-тизация технологических процессов; натурная и полунатурная отладка и тестирование алгоритмов и программы управления, модели графов планирования траектории переме-щений на плоскости; цифровая обработка сигналов; акустические методы контроля и ди-агностики; математическая статистика; алгоритмы интегральной аппроксимации; гамма-спектральные методы. Краткая характеристика основных результатов 2021 г. Научно обоснован способ обнаружения препятствий на основе технологии ком-пьютерного зрения дополненной излучателем сетки из световых маркеров. Разработан и собран роботизированный прототип автономного транспортного средства с системой предотвращения столкновений, основанной на неклассических принципах анализа изображений. Разработан способ оценки объема движущей неоднородной сыпучей массы в усло-виях недостаточной видимости с использованием технологий и алгоритмов компьютер-ного зрения. Разработана структура системы управления экспериментального макета мно-гофункциональной механизированной шагающей крепи. Изготовлен универсальный пульт управления, адаптируемый для различных видов горно-шахтного оборудования, который подготовлен к испытаниям на роботизированном гидрофицированном шагаю-щем модуле. Отлажена работа программно-аппаратных средств сбора и анализа данных лабора-торной установки по исследованию глубины чувствительности спектрально-акустического метода контроля напряженного состояния горного массива впереди подго-товительной выработки. Проведено тестовое моделирование дизъюнктивных и пликативных нарушений на лабораторной установке, что позволило определить показатель выбросоопасности (в форме отношения высокочастотной и низкочастотной компонент акустического сигнала) от расстояния между поверхностью забоя и нарушением. Разработана структурная схема устройства многоточечного измерения и индика-ции влажности среды. Разработана методика и средства программно-аппаратной оценки моделирующей среды горного массива, что позволяет экспериментально установить кон-центрацию влажности сплошной сыпучей среды для качественного моделирования свойств горных пород при исследованиях глубины чувствительности спектрально-акустического метода на опережении подготовительной выработки. Полученные результаты относятся к перечню критических технологий РФ в части «Информационно-телекоммуникационные системы», «Искусственный интеллект», «Ме-хатронные технологии», «Распознавание образов и анализ изображений». Выполненные экспериментальные и теоретические исследования по созданию программно-аппаратных систем контроля и управления, применимы в области добычи и переработки угля.