基于数字孪生的矿井辅助运输机器人动态调度策略
寇子明1
王国荣2
邓海顺2
黄志祥3
闫宣宣3
1.安徽理工大学机电工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽淮南 232001;太原理工大学机械工程学院,山西太原 0300242.安徽理工大学机电工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽淮南 2320013.安徽理工大学机电工程学院,安徽淮南 232001
摘要：矿井辅助运输物资调度是煤矿安全高效生产的重要环节.煤矿运输环境复杂、事故多发、物资需求分布广泛,主要依靠人工排班,车辆调度难度大、信息透明程度低,已成为煤矿智能化建设的重要方向.随着辅助运输机器人的研发与应用,物资配送逐步实现连续运输,正朝智能调度方向推进.针对矿井辅助运输物资调度问题,将其映射为自动化码头水平运输,提出一种基于数字孪生的辅助运输机器人集中式动态调度方法.以辅助运输机器人最大运输时间最小和运行路径无冲突为目标,考虑机器人续航、载荷、故障等约束,建立任务均衡分配与路径无冲突规划两阶段调度模型,并设计文化遗传算法和带时间窗的Dijkstra算法组成双层算法对模型进行求解.调度方案经孪生系统仿真验证后,由调度系统集中控制运输机器人与固定设备共同完成调度任务.以贵州某矿井实际辅助运输为研究背景,设计并开发辅助运输数字孪生系统,经虚实一致性验证后,对所提模型与算法进行仿真分析与试验测试.结果表明:辅助运输机器人动态调度策略能够合理分配调度任务,检测和消解机器人冲突,任务分配均衡率达到94.5％;分析订单数、车辆数、区段利用率等因素与运输机器人调度的关系,提高机器人利用率,优化井下资源配置;相比人工调度,动态调度策略规划的订单最大完工时间减少了 34.4％、抗扰动稳定性达到了 98.3％,机器人设备利用率达到92.79％,验证了所提模型与算法在规避井下机器人运行冲突与抗干扰调度的有效性,显著提高辅助运输机器人的调度效率.
关键词：辅助运输机器人动态调度数字孪生任务分配路径规划
分类号：TP391.9(计算技术、计算机技术)
资助基金：安徽省教育厅优秀科研创新团队资助项目(2022AH010052)国家重点研发计划(2020YFB1314103)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 826-840 )
英文信息