權利要求

1.礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，包括井下超前探測機器人、井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人、地面控制站、遠程指揮站，井下超前探測機器人、井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人均與地面控制站無線通訊連接，地面控制站與遠程指揮站無線通訊連接。

2.如權利要求1所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述井下超前探測機器人包括第一移動平臺、第一通訊組件、探測機械臂組件、多點旋轉(zhuǎn)式探測組件、矩陣式超前探測模組，井下超前探測機器人通過第一通訊組件與地面控制站無線通訊，第一移動平臺為履帶式移動平臺，內(nèi)部設置有驅(qū)動控制組件，第一移動平臺上部設置第一通訊組件，且驅(qū)動控制組件連接第一通訊組件、探測機械臂組件，探測機械臂組件的下端面設置在第一移動平臺的上端前側(cè)，探測機械臂組件的上端安裝固定有多點旋轉(zhuǎn)式探測組件，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件上設置有矩陣式超前探測模組。

3.如權利要求2所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述多點旋轉(zhuǎn)式探測組件為多自由度的云臺，能帶動矩陣式超前探測模組實現(xiàn)空間方位和角度變換，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件包括探測本體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、防護殼體，探測本體為圓柱體結(jié)構，探測本體前端設置矩陣式超前探測模組，探測本體的后端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機設置在防護殼體的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出軸的軸心與防護殼體的軸心平行，防護殼體設置在探測機械臂組件上端。

4.如權利要求2或3所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣式超前探測模組包括數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊、超前探測模塊，超前探測模塊設有多組，每組超前探測模塊包括發(fā)射模組和接收模組，發(fā)射模組的內(nèi)部包含發(fā)射調(diào)理電路，發(fā)射調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊連接，用以發(fā)射模組的信號調(diào)制發(fā)射，接收模組的內(nèi)部包含接收調(diào)理電路，接收調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊連接，用以信號的解調(diào)接收、分析和處理。

5.如權利要求4所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述多組超前探測模塊中的部分超前探測模塊設置于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件中探測本體的最前端端面上，部分超前探測模塊設置于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件中探測本體的外側(cè)圓周上，多組超前探測模塊發(fā)出的波頻率不同。

6.如權利要求1所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述井下偵查機器人包括第二移動平臺、偵查傳感器組、第二通訊組件，地表偵查探測機器人包括第三移動平臺、地表探測傳感組件、第三通訊組件，空中探測機器人包括第一空中平臺、第四通訊組件、空探傳感組件，井下救援機器人包括第四移動平臺、第五通訊組件、救援機械臂模塊，第二移動平臺、第三移動平臺、第四移動平臺均為履帶式、輪式或輪履復合式移動平臺，第一空中平臺為多軸飛行器；偵查傳感器組、第二通訊組件設置于第二移動平臺上，地表探測傳感組件、第三通訊組件設置于第三移動平臺上，第四通訊組件、空探傳感組件設置于第一空中平臺上，第五通訊組件、救援機械臂模塊設置于第四移動平臺上，井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人分別通過第二通訊組件、第三通訊組件、第四通訊組件和第五通訊組件與地面控制站無線連接。

7.如權利要求1所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述地面控制站包括第六通訊組件、顯示和控制組件、數(shù)據(jù)分析和決策模塊，第六通訊組件連接數(shù)據(jù)分析和決策模塊，顯示和控制組件與數(shù)據(jù)分析和決策模塊連接，第六通訊組件與井下超前探測機器人中的第一通訊組件、井下偵查機器人中的第二通訊組件、地表偵查探測機器人中的第三通訊組件、空中探測機器人中的第四通訊組件和井下救援機器人中的第五通訊組件無線通訊連接。

8.如權利要求1所述的礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程指揮站包括第七通訊組件、顯示組件和控制器，第七通訊組件與地面控制站中的第六通訊組件通訊連接，第七通訊組件、顯示組件均與控制器連接，第七通訊組件通過網(wǎng)絡中繼通訊系統(tǒng)與地面控制站中的第六通訊組件通訊。

說明書

技術領域

本實用新型屬于礦山開采設備技術領域，具體涉及礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤礦開采中瓦斯爆炸、涌水、火災等事故頻繁發(fā)生，嚴重危害工作人員生命安全、制約煤炭作業(yè)發(fā)展。在礦山作業(yè)時，如果能對礦山前方災害進行超前探測將極大地減弱甚至避免災害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。礦山災害發(fā)生后，目前的主要救援手段還是依賴人工救助，由于災后環(huán)境復雜惡劣、空間狹窄、充滿有毒和易燃易爆氣體等，并且隨時可能發(fā)生二次災害，嚴重威脅救援人員生命安全，對搶奪礦井黃金救援時間提出巨大挑戰(zhàn)。因此，研制適用于復雜惡劣環(huán)境的礦井探測機器人實現(xiàn)事故災害后的快速偵察和探測以提高救援效率、搶奪救援時機并降低人員傷亡迫在眉睫。

對此，國家也出臺多項戰(zhàn)略支撐文件對礦山安全作業(yè)進行了部署，例如2019年煤監(jiān)局發(fā)布《礦藏機器人重點研發(fā)名錄》，包含重點研制掘進、采煤、安控和救援等5類38種礦藏機器人，聚焦關鍵崗位和危險崗位，機械化換人/自動化換人；國家生產(chǎn)安全監(jiān)督局也提出煤炭智能化開采；國家科技部：“十三五”重點研發(fā)計劃提出重點攻關智能開采技術與偵查裝備；中國制造2025對機器人重點領域、突破機器人關鍵技術進行了重點部署；十三五規(guī)劃也同步提出推進機器人創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化。

當前現(xiàn)有的技術方案主要針對某一功能性的礦山安全作業(yè)，包括：采用井下探測裝置進行常規(guī)的災害監(jiān)控、井下環(huán)境的監(jiān)測等，由于技術原因，目前還尚未見到采用立體式的災害預測、井下偵查以及救援的系統(tǒng)或裝置。而采用部分系統(tǒng)化功能的礦山災害超前預警系統(tǒng)，多采用固定式探頭傳感器的方法。

例如，(1)在礦山災害預警技術領域，申請?zhí)枮?01010136462.8的專利公開了一種遠程控制礦井掘進工作面超前探測預報的系統(tǒng)及方法，申請?zhí)枮?01310045425.X的專利公開了掘進災害超前探測系統(tǒng)及方法。(2)在井下偵查救援技術領域，申請?zhí)枮?01010146118.7的專利公開了礦用子母機器人救災探測系統(tǒng)，申請?zhí)枮?01010237464.6的專利公開了礦井自主智能探測多機器人系統(tǒng)。(3)在礦山偵查探測系統(tǒng)技術領域，申請?zhí)枮?01610207904.0的專利公開了礦山隱蔽災害實時主動探測與被動監(jiān)測一體化系統(tǒng)及方法，申請?zhí)枮?01711436962.1的專利公開了一種移動式電磁輻射定位探測及預警礦山動力災害的方法等。

礦山災害預警、井下偵查以及災害救援的裝置或技術手段單一，無法實現(xiàn)聯(lián)合部署作業(yè)，極大地阻礙著我國礦山開采的自動化和智能化水平，同時也威脅著我國采礦業(yè)的安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，包括井下超前探測機器人、井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人、地面控制站、遠程指揮站，井下超前探測機器人、井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人均與地面控制站無線通訊連接，地面控制站與遠程指揮站無線通訊連接。

具體地，所述井下超前探測機器人包括第一移動平臺、第一通訊組件、探測機械臂組件、多點旋轉(zhuǎn)式探測組件、矩陣式超前探測模組，井下超前探測機器人通過第一通訊組件與地面控制站無線通訊，第一移動平臺為履帶式移動平臺，內(nèi)部設置有驅(qū)動控制組件，第一移動平臺上部設置有第一通訊組件，且驅(qū)動控制組件連接第一通訊組件、探測機械臂組件，探測機械臂組件的下端面設置在第一移動平臺的上端前側(cè)，探測機械臂組件的上端安裝固定有多點旋轉(zhuǎn)式探測組件，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件上設置有矩陣式超前探測模組。

具體地，所述多點旋轉(zhuǎn)式探測組件為多自由度的云臺，能帶動矩陣式超前探測模組實現(xiàn)空間方位和角度變換，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件包括探測本體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、防護殼體，探測本體為圓柱體結(jié)構，探測本體前端設置矩陣式超前探測模組，探測本體的后端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機設置在防護殼體的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出軸的軸心與防護殼體的軸心平行，防護殼體設置在探測機械臂組件上端。

具體地，所述矩陣式超前探測模組包括數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊、超前探測模塊，超前探測模塊設有多組，每組超前探測模塊包括發(fā)射模組和接收模組，發(fā)射模組的內(nèi)部包含發(fā)射調(diào)理電路，發(fā)射調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊連接，用以發(fā)射模組的信號調(diào)制發(fā)射，接收模組的內(nèi)部包含接收調(diào)理電路，接收調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊連接，用以信號的解調(diào)接收、分析和處理。

進一步地，所述多組超前探測模塊中的一部分設置于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件中探測本體的最前端端面上，另一部分設置于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件中探測本體的外側(cè)圓周上，多組超前探測模塊發(fā)出的波頻率不同。

具體地，所述井下偵查機器人包括第二移動平臺、偵查傳感器組、第二通訊組件，地表偵查探測機器人包括第三移動平臺、地表探測傳感組件、第三通訊組件，空中探測機器人包括第一空中平臺、第四通訊組件、空探傳感組件，井下救援機器人包括第四移動平臺、第五通訊組件、救援機械臂模塊，第二移動平臺、第三移動平臺、第四移動平臺均為履帶式、輪式或輪履復合式移動平臺，第一空中平臺為多軸飛行器；偵查傳感器組、第二通訊組件設置于第二移動平臺上，地表探測傳感組件、第三通訊組件設置于第三移動平臺上，第四通訊組件、空探傳感組件設置于第一空中平臺上，第五通訊組件、救援機械臂模塊設置于第四移動平臺上，井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人分別通過第二通訊組件、第三通訊組件、第四通訊組件和第五通訊組件與地面控制站無線連接。

具體地，所述地面控制站包括第六通訊組件、顯示和控制組件、數(shù)據(jù)分析和決策模塊，第六通訊組件連接數(shù)據(jù)分析和決策模塊模塊，顯示和控制組件與數(shù)據(jù)分析和決策模塊連接，第六通訊組件與井下超前探測機器人中的第一通訊組件、井下偵查機器人中的第二通訊組件、地表偵查探測機器人中的第三通訊組件、空中探測機器人中的第四通訊組件和井下救援機器人中的第五通訊組件無線通訊連接。

具體地，所述遠程指揮站包括第七通訊組件、顯示組件和控制器，第七通訊組件與地面控制站中的第六通訊組件通訊連接，第七通訊組件、顯示組件均與控制器連接，第七通訊組件通過網(wǎng)絡中繼通訊系統(tǒng)與地面控制站中的第六通訊組件通訊。

本實用新型具有以下有益效果：本實用新型通過采用多點旋轉(zhuǎn)式探測組件實現(xiàn)對礦山掘進面前端以及周圍災情參數(shù)的實時探測，配合發(fā)射不同頻率波形的矩陣式超前探測模組，實現(xiàn)對定點探測區(qū)域的多頻探測，探測精度更高，魯棒性更強。采用集群式的井下超前探測機器人、井下偵查機器人、地表偵查探測機器人、空中探測機器人、井下救援機器人，配合地面控制站和遠程指揮站，實現(xiàn)了對礦山的全方位立體系統(tǒng)超前探測、偵查和救援，礦山安全作業(yè)性更高、自動化程度更高，有利于降低甚至避免礦山災害，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。

附圖說明

圖1是本實用新型機器人集群系統(tǒng)整體立體結(jié)構示意圖。

圖2是本實用新型井下超前探測機器人主視圖。

圖3是本實用新型井下偵查機器人的立體圖。

圖4是本實用新型地表偵查探測機器人的立體圖。

圖5是本實用新型空中探測機器人的立體圖。

圖6是本實用新型井下救援機器人。

圖7是本實用新型地面控制站的立體圖。

圖8是本實用新型遠程指揮站的立體圖。

圖9是本實用新型多點旋轉(zhuǎn)式探測組件和矩陣式超前探測模組的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例，對本實用新型的技術方案做進一步描述，但是本實用新型的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本實用新型構思的改變或等同替代均包括在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)，包括井下超前探測機器人1、井下偵查機器人2、地表偵查探測機器人3、空中探測機器人4、井下救援機器人5、地面控制站6、遠程指揮站7，如圖1所示。井下超前探測機器人1、井下偵查機器人2、地表偵查探測機器人3、空中探測機器人4、井下救援機器人5均與地面控制站6無線通訊連接，地面控制站6與遠程指揮站7無線通訊連接。

如圖2所述，井下超前探測機器人1包括第一移動平臺11、第一通訊組件12、探測機械臂組件13、多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14、矩陣式超前探測模組15。第一移動平臺11為履帶式移動平臺，可以實現(xiàn)在復雜地面的移動功能，內(nèi)部設置有驅(qū)動控制組件，且驅(qū)動控制組件連接第一通訊組件12、探測機械臂組件13，第一移動平臺11上部設置有第一通訊組件12，探測機械臂組件13的下端面設置在第一移動平臺11的上端前側(cè)，探測機械臂組件13的上端安裝固定有多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14上設置有矩陣式超前探測模組15。第一通訊組件12可發(fā)射和接收無線電磁信號，井下超前探測機器人1通過第一通訊組件12與地面控制站6無線通訊。

多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14為多自由度的云臺，能帶動矩陣式超前探測模組15實現(xiàn)空間方位和角度變換，從而實現(xiàn)對不同角度或方向的環(huán)境參數(shù)進行探測。如圖9所示，多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14包括探測本體141、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142、防護殼體143，探測本體141為圓柱體結(jié)構，探測本體141前端設置矩陣式超前探測模組15，探測本體141的后端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142的輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142設置在防護殼體143的內(nèi)部中間位置處，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142輸出軸的軸心與防護殼體143的軸心平行，當旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142工作時，可帶動本體上的矩陣式超前探測模組15旋轉(zhuǎn)作業(yè)，實現(xiàn)采用不同頻率的超前探測模塊152對礦山環(huán)境中同一位置處的參數(shù)進行探測測量。防護殼體143設置在探測機械臂組件13上端。防護殼體143內(nèi)部采用隔爆隔熱處理，保證多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14具備在礦山高危災害下使用。

進一步的，對于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14的防護等級，典型的為防水IP67，防爆等級Exd(ib)IMb。

如圖9所示，矩陣式超前探測模組15包括數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151、超前探測模塊152，超前探測模塊152設有多組，分別記為：第一超前探測模塊152-1、第二超前探測模塊152-2、……、第n超前探測模塊152-n，超前探測模塊152可根據(jù)現(xiàn)場實際需要進行設置，n≥1。

每組超前探測模塊152包括發(fā)射模組和接收模組，對于任意第x個超前探測模塊152-x，均包含：發(fā)射模組152-x-a和接收模組152-x-b。其中發(fā)射模組152-x-a用于發(fā)射特定波長的探測信號，發(fā)射模組152-x-a的內(nèi)部包含發(fā)射調(diào)理電路，發(fā)射調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151連接，用以實現(xiàn)發(fā)射模組的信號調(diào)制發(fā)射功能。接收模組152-x-b用于接收特定波長的探測發(fā)射信號，接收模組152-x-b的內(nèi)部包含接收調(diào)理電路，接收調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151連接，用以實現(xiàn)信號的解調(diào)接收、分析和處理功能。

進一步的，對于n個超前探測模塊152中，部分探測模組設置于在多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14中探測本體141的最前端端面上，部分探測模組設置于多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14中探測本體141的前端外側(cè)圓周上。

進一步的，對于任意n個超前探測模塊151-1～152-n，不同的超前探測模塊發(fā)出的波頻率不同，通過發(fā)射不同波形的探測信號，經(jīng)周圍環(huán)境反射后，接受到的波形變化也不同，可實現(xiàn)對環(huán)境的高精準探測，具體方法為：

當機器人進行對掘進面前端或周圍的環(huán)境災害參數(shù)進行偵查時，假設第x個超前探測模塊152-x中的發(fā)射模組152-x-a發(fā)射頻率為f1的波形對A區(qū)域進行探測，此時波形經(jīng)過探測A區(qū)域后反射回來第一組待分析處理信號F1，該信號被第x個超前探測模塊中的接收模塊152-x-b接收，并傳輸至數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151解析處理；

同時，驅(qū)動控制組件繼續(xù)控制多點旋轉(zhuǎn)式探測組件4中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142旋轉(zhuǎn)，帶動矩陣式超前探測模組15旋轉(zhuǎn)，此時第y個超前探測模塊152-y中的發(fā)射模組152-y-a發(fā)射頻率為f2的波形對A區(qū)域進行探測，此時波形經(jīng)過探測A區(qū)域后反射回來第二組待分析處理信號F2，該信號被第y個超前探測模塊中的接收模塊152-y-b接收，并傳輸至數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151解析處理；依次進行循環(huán)，對多組發(fā)射回來的信號進行依次對比分析，將有利于獲取對A區(qū)域的精準參數(shù)分析。

如圖3所示，井下偵查機器人2包括第二移動平臺21、偵查傳感器組22、第二通訊組件23，第二移動平臺21根據(jù)實際情況可以為履帶式、輪式或輪履復合式移動平臺結(jié)構，偵查傳感器組22、第二通訊組件23設置于第二移動平臺21上，偵查傳感器組22用于對井下作業(yè)設備進行監(jiān)控、對環(huán)境參數(shù)進行參數(shù)采集探測，進一步的，為了使井下偵查機器人2能夠?qū)颅h(huán)境參數(shù)和作業(yè)設備狀態(tài)進行偵查探測，其中偵查傳感器組22可為各類氣體傳感器和視覺采集裝置等。井下偵查機器人2通過第二通訊組件23與地面控制站6無線連接。

地表偵查探測機器人3包括第三移動平臺31、地表探測傳感組件32、第三通訊組件33，如圖4所示。第三移動平臺31根據(jù)實際情況可以為履帶式、輪式或輪履復合式移動平臺結(jié)構，地表探測傳感組件32、第三通訊組件33設置于第三移動平臺31上，地表探測傳感組件32對地面礦山參數(shù)進行探測和監(jiān)控，地表偵查探測機器人3通過第三通訊組件33與地面控制站6無線連接。

空中探測機器人4包括第一空中平臺41、第四通訊組件42、空探傳感組件43，如圖5所示。第四通訊組件42、空探傳感組件43設置于第一空中平臺41上，空探傳感組件43從空中利用電磁和光學等傳感器對礦山進行探測和監(jiān)控，空中探測機器人4通過第四通訊組件42與地面控制站6無線連接。

井下救援機器人5包括第四移動平臺51、第五通訊組件52、救援機械臂模塊53，如圖6所示。第五通訊組件52、救援機械臂模塊53設置于第四移動平臺51上，救援機械臂模塊53可實現(xiàn)對前方障礙物等的清除，實現(xiàn)快速救援，井下救援機器人5通過第五通訊組件52與地面控制站6無線連接。

如圖7所示，地面控制站6包括第六通訊組件61、顯示和控制組件62、數(shù)據(jù)分析和決策模塊63，第六通訊組件61設置在地面控制站6的最上端，第六通訊組件61連接數(shù)據(jù)分析和決策模塊63模塊，顯示和控制組件62用以實現(xiàn)將接收的信息顯示并通過外部干預指令施加至該組件上，顯示和控制組件62與數(shù)據(jù)分析和決策模塊63連接。第六通訊組件61與井下超前探測機器人1中的第一通訊組件12、井下偵查機器人2中的第二通訊組件23、地表偵查探測機器人3中的第三通訊組件33、空中探測機器人4中的第四通訊組件42和井下救援機器人5中的第五通訊組件52無線通訊連接。

如圖8所示，遠程指揮站7包括第七通訊組件71、顯示組件72和控制器，第七通訊組件71設置在遠程指揮站7的頂端，第七通訊組件71與地面控制站6中的第六通訊組件61通訊連接，第七通訊組件71、顯示組件72均與控制器連接，顯示組件72用以顯示從地面控制站6發(fā)射傳輸過來的信息。

進一步的，為保證第六通訊組件61與第七通訊組件71實現(xiàn)通訊，還應至少包含網(wǎng)絡中繼通訊系統(tǒng)，第七通訊組件71通過網(wǎng)絡中繼通訊系統(tǒng)與地面控制站6中的第六通訊組件61通訊。網(wǎng)絡中繼通訊系統(tǒng)可以是4G、5G基站、銥星通訊衛(wèi)星或其它可遠程通訊的設備或裝置等。

上述礦山災害預警、偵查和救援機器人集群系統(tǒng)的作業(yè)方法如下：

(1)當?shù)V山常規(guī)作業(yè)時：

1)井下超前探測機器人1對礦井掘進面前端的災害參數(shù)進行采集、分析：第一移動平臺11帶動探測機械臂組件13、多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14，通過矩陣式超前探測模組15對前端和周圍災害參數(shù)進行探測采集。第x個超前探測模塊152-x中的發(fā)射模組152-x-a發(fā)射頻率為f1的波形對A區(qū)域進行探測，此時波形經(jīng)過探測A區(qū)域后反射回來第一組待分析處理信號F1，該信號被第x個超前探測模塊中的接收模塊152-x-b接收，并傳輸至數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151解析處理；同時，驅(qū)動控制組件繼續(xù)控制多點旋轉(zhuǎn)式探測組件14中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機142旋轉(zhuǎn)，帶動矩陣式超前探測模組15旋轉(zhuǎn)，此時第y個超前探測模塊152-y中的發(fā)射模組152-y-a發(fā)射頻率為f2的波形對A區(qū)域進行探測，此時波形經(jīng)過探測A區(qū)域后反射回來第二組待分析處理信號F2，該信號被第y個超前探測模塊中的接收模塊152-y-b接收，并傳輸至數(shù)據(jù)采集處理和解析模塊151解析處理；依次進行循環(huán)，對多組發(fā)射回來的信號進行依次對比分析，將有利于獲取對A區(qū)域的精準參數(shù)分析。當采集完某個方向或角度等定點區(qū)域的參數(shù)后，此時探測機械臂組件13進行角度方位變換，實現(xiàn)其它區(qū)域的采集，當該片區(qū)域采集完畢后，第一移動平臺11帶動探測機械臂組件13及矩陣式超前探測模組15等進行位置移動，依次進行另外區(qū)域的參數(shù)采集探測。當采集完畢后，將探測的參數(shù)等信息通過第一通訊組件12發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61上，并通過數(shù)據(jù)分析和決策模塊63處理后顯示至顯示和控制組件62上。

2)在此過程中，井下偵查機器人2通過偵查傳感器組22進行對井下環(huán)境參數(shù)探測偵查，對井下環(huán)境參數(shù)和作業(yè)設備狀態(tài)進行偵查探測，并將采集的參數(shù)通過第二通訊組件23發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61上，并通過數(shù)據(jù)分析和決策模塊63處理后顯示至顯示和控制組件62。類似的，地表偵查探測機器人3通過地表探測傳感組件32對礦山的地表狀況進行探測，并將探測的參數(shù)信息通過第三通訊組件33發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61上，并通過數(shù)據(jù)分析和決策模塊63處理后顯示至顯示和控制組件62；空中探測機器人4通過空探傳感組件43從空中對礦山參數(shù)進行采集探測，并將探測的參數(shù)信息通過第四通訊組件42發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61上。

(2)當出現(xiàn)礦山災害征兆時：

井下超前探測機器人1對礦井災害參數(shù)進行快速采集，采集和分析步驟如礦山常規(guī)作業(yè)時的步驟1)；在此過程中，井下偵查機器人2、地表偵查探測機器人3和空中探測機器人4立體協(xié)同探測，將探測的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61并通過數(shù)據(jù)分析和決策模塊63進行集中融合、分析和處理，生成災害預測報告供地面控制指揮人員決策，同時該災害預測報告還通過網(wǎng)絡中繼發(fā)送至遠程指揮站7中，供高層決策者分析以便應對，尤其是災害等級較高的征兆時，決策者可實施相應預先防范措施。

(3)當?shù)V山災害不可避免時：

此時經(jīng)過步驟(2)中的決策后，井下的作業(yè)設備停止工作，井下超前探測機器人1對礦井災害參數(shù)進行快速采集，采集和分析的步驟如礦山常規(guī)作業(yè)時的步驟1)，在條件允許的情況下，井下偵查機器人2對井下災害現(xiàn)場進行偵查探測，并將采集的參數(shù)通過第二通訊組件23發(fā)送至地面控制站6中的第六通訊組件61上供地面指揮人員決策。與此同時，井下救援機器人5攜帶救援機械臂模塊53從地面巷道下方，進入災害現(xiàn)場救援，同時將災害現(xiàn)場信息實時發(fā)送至地面控制站6供地面指揮人員決策；另外，救援機械臂模塊53對受困人員進行施救。地面控制站6將井下超前探測機器人1、井下偵查機器人2、井下救援機器人5采集的參數(shù)進行信息融合生成災情分析報告供地面指揮人員進行決策分析并作出對策；同時，地面控制站6還將機器人集群系統(tǒng)采集的參數(shù)和自身的災情報告發(fā)送至遠程指揮站7進一步供高層決策者分析決策并作出對應部署。

本實用新型不局限于上述實施方式，任何人應得知在本實用新型的啟示下作出的結(jié)構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

本實用新型未詳細描述的技術、形狀、構造部分均為公知技術。