淺談礦山巷道多功能修復(fù)機(jī)器人技術(shù)

徐嘉麟，張瀛方

1 新建礦山巷道掘進(jìn)和維護(hù)維修的設(shè)備技術(shù)概述及現(xiàn)狀

隨著金屬（包括煤炭及其他稀有金屬）礦山埋藏淺、易開采資源的挖掘殆盡，大型礦山企業(yè)對(duì)地下礦藏資源的開發(fā)采掘逐漸向埋藏更深方向發(fā)展。與淺埋礦床相比，由于深部礦床巖石的地質(zhì)構(gòu)造、賦存條件以及地質(zhì)力學(xué)等與淺埋層有較大的不同；其關(guān)鍵開采技術(shù)條件和巷道掘進(jìn)工藝更加復(fù)雜。目前絕大部分復(fù)雜惡劣工況已有專門采掘機(jī)械研發(fā)并應(yīng)用，但多數(shù)設(shè)備只是單項(xiàng)功能施工方法；因此造成在井下工作的大型機(jī)械種類繁多，并需要額外增加放置相應(yīng)設(shè)備的硐室；存在大型設(shè)備在巷道中轉(zhuǎn)場(chǎng)難，掘進(jìn)主機(jī)和支護(hù)主機(jī)之間錯(cuò)車難等問題。巷道的維修維護(hù)中局部會(huì)出現(xiàn)各種不同問題需要不同設(shè)備處理，該類問題存在特征：①在同一地點(diǎn)并不具備大量存在，需要原有專用設(shè)備進(jìn)行批量處理；②個(gè)別需要修復(fù)問題處理，非僅用原有專用設(shè)備可以解決，還需增加其他專用設(shè)備共同工作才能解決。

具體以煤礦井巷工程相關(guān)施工工藝為例。

為協(xié)助采煤、運(yùn)輸、設(shè)備存放等，需要在煤層或巖層內(nèi)所開鑿的一切通道、孔洞等統(tǒng)稱為井巷，可分為以下幾大類：

（1）水平巷道：①平硐；②隧道；③石門；④平巷。

（2）傾斜巷道：①斜井；②暗斜井；③上（下）山。

（3）垂直巷道：①立井；②暗立井；③溜井。

（4）硐室：①變電所；②水泵房；③煤倉(cāng)或水倉(cāng)；④井下炸藥庫(kù)。

在新建埋藏較深礦井開采初期在立井鉆好后需要施工水平巷道，但相應(yīng)專用施工設(shè)備較大無法放置，需要預(yù)先開挖大型設(shè)備組裝和轉(zhuǎn)場(chǎng)空間；如果完全由人工采用風(fēng)鎬工作量巨大施工效率低，會(huì)嚴(yán)重影響礦井建設(shè)速度。需要研發(fā)設(shè)計(jì)一種設(shè)備具有體積和外形尺寸相對(duì)較小替代人工風(fēng)鎬，在人工開鑿出一定空間后由該機(jī)器繼續(xù)破碎和挖掘；作為過渡設(shè)備可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；為后續(xù)快速掘進(jìn)大型設(shè)備做工序準(zhǔn)備。

水平和傾斜巷道掘進(jìn)所需要設(shè)備根據(jù)全煤巷道、半煤巖和全巖巷道，巖石硬度和掘進(jìn)斷面大小采取不同施工方法：

（1）在全煤和半煤巖巷道，即普式硬度f＜4的巖層為軟巖（按堅(jiān)固性系數(shù)，單指標(biāo)分類方法f等于RC/10其中：RC為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，單位MPa）。巷道橫斷面尺寸在3.5m（寬）×4.5m（高）以上多為機(jī)器掘進(jìn)工藝（簡(jiǎn)稱機(jī)掘），其中掘錨一體機(jī)技術(shù)發(fā)展成熟。國(guó)外知名生產(chǎn)企業(yè)美國(guó)久益采礦公司（JOY Mining Michinery），奧地利的奧鋼聯(lián)等公司；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有太原煤科院，三一重型裝備有限公司等。掘錨一體機(jī)少數(shù)同時(shí)具有多種功能設(shè)備，特定工況下可以實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)功能。掘錨一體機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件及功能：

①具有截割部根據(jù)結(jié)構(gòu)布局分為縱軸截割頭和橫軸截割頭，根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式可分為截割電機(jī)和純液壓驅(qū)動(dòng)。通過截割臂上下俯仰、左右擺動(dòng)、前后伸縮可以實(shí)現(xiàn)截割頭進(jìn)給動(dòng)作，截割頭周向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)截齒切削煤和煤矸石，切割成矩形或拱形斷面。②具有兩個(gè)錨桿機(jī)可布置在截割臂兩側(cè)或者履帶行走部上方通過小車滑道或者伸縮臂形式前后滑移、上下俯仰、左右擺動(dòng)在矩形和拱形橫截面內(nèi)定位。本身錨桿機(jī)自身具有伸縮倍增機(jī)構(gòu)、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、油缸推進(jìn)機(jī)構(gòu)、水冷排渣機(jī)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)鉆孔、打錨桿和錨索功能。③具有臨時(shí)支護(hù)功能通常布置在截割臂上。本身支護(hù)部具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度輔助支撐錨網(wǎng)或鋼帶等替代人力托舉，在斷面有一些松動(dòng)煤塊或矸石時(shí)對(duì)操作手起到一定臨時(shí)保護(hù)作用。④具有鏟運(yùn)部。鏟板部是一個(gè)具有液壓驅(qū)動(dòng)星輪結(jié)構(gòu)或者蟹爪結(jié)構(gòu)，可以收集截割部切削下來的煤和矸石功能，通過星輪或者蟹爪將物料推送到第一運(yùn)輸機(jī)。第一運(yùn)輸機(jī)是由液壓驅(qū)動(dòng)刮板鏈（分為圓環(huán)鏈結(jié)構(gòu)適合于煤和滾子鏈結(jié)構(gòu)適合于煤矸石或者巖石）；具有將截割下來的煤和矸石運(yùn)送到后面配套的第二運(yùn)輸皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)或礦車。⑤具有履帶行走部是一種適合地面工況惡劣、坡度較大的巷道。掘錨一體機(jī)使用功能上優(yōu)點(diǎn)為同時(shí)具有截割、打錨桿錨索、臨時(shí)輔助支護(hù)、鏟裝運(yùn)輸、履帶式行走，適用在全煤或半煤巖中大型巷道施工工藝中大部分工步。主要缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)由于具備多種功能部件，同時(shí)集中布置在一個(gè)設(shè)備上造成整機(jī)尺寸大不適用于小型斷面。相比全斷面專用雙臂錨桿機(jī)，掘錨一體機(jī)由于錨桿機(jī)布置在整機(jī)截割臂兩側(cè)會(huì)造成個(gè)別位置如側(cè)幫最下面一排的錨桿錨索無法打。對(duì)比單獨(dú)工序打錨桿錨索效果，相較于專用雙臂錨桿鉆車效率略微低一些。掘錨一體機(jī)相對(duì)于分體機(jī)施工工藝避免了錯(cuò)車，在滿足巷道使用要求前提下可以適當(dāng)設(shè)計(jì)減小巷道斷面尺寸，對(duì)應(yīng)降低掘進(jìn)和支護(hù)工作量；從而提高巷道掘進(jìn)速度匹配煤礦產(chǎn)能。降低生產(chǎn)工作量可以降低人工成本和支護(hù)材料使用成本，提高生產(chǎn)效率；具有明顯經(jīng)濟(jì)效益的提升。

我國(guó)部分煤礦由于煤質(zhì)好埋藏條件特殊但儲(chǔ)量并不小，在考慮經(jīng)濟(jì)效益平衡等因素后設(shè)計(jì)巷道大小會(huì)在3.5m（寬）×3.5m（高）以下或更?。皇芟抻诰蜻M(jìn)機(jī)尺寸和空間要求無法機(jī)掘，多數(shù)采用人工開挖。需要我們?cè)O(shè)計(jì)一種布局緊湊尺寸小，具有挖掘、裝載和破碎功能替代人工風(fēng)鎬。

（2）在全巖巷道，即普式硬度f＞4的巖層為中硬巖及以上。掘錨一體機(jī)無法實(shí)現(xiàn)破巖需采用打眼放炮的掘進(jìn)工藝（簡(jiǎn)稱炮掘）。巷道橫斷面尺寸在4m（寬）×3.5m（高）以上可以鑿巖臺(tái)車、扒渣機(jī)和雙臂錨桿臺(tái)車三機(jī)配套使用，在巷道尺寸在6m（寬）×5.5m（高）以上可以鉆裝機(jī)和雙臂錨桿臺(tái)車配套使用。以上炮掘工藝和相關(guān)主機(jī)設(shè)備技術(shù)相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠商江西鑫通機(jī)械制造有限公司可以提供全系列炮掘工藝相關(guān)設(shè)備。

①鑿巖臺(tái)車：根據(jù)結(jié)構(gòu)布局分為單臂和多臂，行走方式分為履帶式行走和輪胎式，動(dòng)力系統(tǒng)分為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。鑿巖工作臂可以上下俯仰、左右擺動(dòng)，具有伸縮內(nèi)外筒適合較大的工作斷面范圍。具有倍增結(jié)構(gòu)的滑臺(tái)帶動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鑿巖機(jī)具有旋轉(zhuǎn)沖擊破碎功能，可實(shí)現(xiàn)打炮眼功能。②扒渣機(jī)：根據(jù)結(jié)構(gòu)布局分為兩節(jié)臂和多節(jié)臂，配有反鏟式扒斗。行走方式分為履帶式行走、軌輪式輔助牽引行走和輪胎式，動(dòng)力系統(tǒng)分為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。具有一體式集料鏟斗和第一運(yùn)輸機(jī)，采用滾子鏈刮板結(jié)構(gòu)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。放炮后崩出的巖石是通過扒渣機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)出去，后方可配套第二運(yùn)輸皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)或礦車。③雙臂錨桿臺(tái)車：總體結(jié)構(gòu)布局為兩個(gè)工作臂，行走方式分為履帶式，動(dòng)力系統(tǒng)分為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。錨桿工作臂可以上下俯仰、左右擺動(dòng)，具有伸縮內(nèi)外筒適合較大的工作斷面范圍。本身錨桿機(jī)自身具有伸縮倍增機(jī)構(gòu)、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、油缸推進(jìn)機(jī)構(gòu)、水冷排渣機(jī)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)鉆孔、打錨桿和錨索功能。④鉆裝機(jī)：集鑿巖臺(tái)車和扒渣機(jī)功能于一體?？傮w結(jié)構(gòu)是在扒渣機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上重新布局設(shè)計(jì)采用履帶式行走，具有兩個(gè)鑿巖工作臂布置在左右履帶行走部上方，安裝在滑動(dòng)小車上前后滑移通過齒輪齒條傳動(dòng)，防止扒渣工作時(shí)與鑿巖工作臂相碰。

以上設(shè)備可以完成巖巷炮掘工藝主要工序。存在沿著巷道走向開挖側(cè)幫下方水溝槽，由于采用放炮工藝現(xiàn)有技術(shù)無法很好控制爆炸威力，不能通過放炮達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度和寬度的水溝槽。需要人工通過風(fēng)鎬開挖，總體工作量不大但工人勞動(dòng)強(qiáng)度高；需要研發(fā)設(shè)計(jì)一款設(shè)備代替人工。

（3）已經(jīng)開拓好的巷道，存在有自然災(zāi)害情況下局部圍巖壓力突發(fā)擾動(dòng)情況，也存在其他接近工作面開采作業(yè)時(shí)或開拓新的巷道人為誘發(fā)圍巖壓力擾動(dòng)情況；導(dǎo)致已經(jīng)支護(hù)好的巷道會(huì)局部變形出現(xiàn)片幫、頂板冒落、起底鼓等情況；必須將巷道尺寸修復(fù)到原有設(shè)計(jì)大小滿足生產(chǎn)要求。需要風(fēng)鎬破除原有抬高硬化地面、撬動(dòng)松動(dòng)石塊；需要拆除超尺寸側(cè)幫錨網(wǎng)、擴(kuò)幫到設(shè)計(jì)尺寸，通過液壓剪切斷探出失效部分的錨桿錨索。以上工作90%是人工采用小型機(jī)械完成；工作種類繁雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、占用人力多、效率低。需要設(shè)計(jì)一種多功能機(jī)械完成以上巷道修復(fù)工作。

2 未來礦山巷道多功能修復(fù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)目前金屬（包括煤炭及其他稀有金屬）礦山埋藏淺、易開采資源的采掘殆盡，大型礦山企業(yè)對(duì)地下礦藏資源的開發(fā)采掘逐漸向埋藏更深方向發(fā)展?fàn)顩r，為適應(yīng)開采技術(shù)方法和更加復(fù)雜巷道掘進(jìn)工藝，對(duì)未來礦山巷道多功能修復(fù)機(jī)關(guān)鍵研究技術(shù)方向創(chuàng)新提出“分散—集中—機(jī)器人”。

關(guān)鍵詞“分散”詳細(xì)含義是指具有多種功能，滿足大多數(shù)金屬礦山開采方法和巷道施工工藝對(duì)應(yīng)設(shè)備的需求；允許沒有大型專用設(shè)備的效率高，但是可以勝任專用設(shè)備的工作；針對(duì)特殊工況工作量不大、但是大型專用設(shè)備無法勝任的工作新型多功能巷道修復(fù)機(jī)可以完成。從結(jié)構(gòu)上講可拆分為不同的功能模塊，每個(gè)功能模塊是高度集成液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)械部件；每個(gè)模塊根據(jù)功能不同預(yù)先分散放置在不同工作位置，模塊彼此間沒有必要聯(lián)系，功能上互不干擾。未來多功能修復(fù)機(jī)器人通過萬能快換器集成挖掘模塊、破碎模塊、裝載模塊、銑挖機(jī)模塊、錨桿機(jī)和瓦斯等氣體或水鉆探模塊、液壓錨桿索剪斷器模塊、登高平臺(tái)模塊等功能。

由于整機(jī)定位緊湊、重量輕、適用性廣、可靠性高?？紤]設(shè)備之間錯(cuò)車整機(jī)寬度受限，考慮設(shè)備在巷道轉(zhuǎn)場(chǎng)最小轉(zhuǎn)彎半徑7000mm整機(jī)長(zhǎng)度受限，考慮適合并允許工程機(jī)械使用的90%巷道高度最小設(shè)計(jì)不低于3000mm整機(jī)高度受限；綜合考慮所有工況和功能要素，確定工作時(shí)安裝最大重量和外形尺寸功能模塊后額定整機(jī)重量不超過7500kg（包括調(diào)整重心所加配重），整機(jī)工作寬度最大不超過1200mm、整機(jī)工作長(zhǎng)度不超過6350mm（工作臂完全折疊抬起狀態(tài)）、整機(jī)工作高度不超過2800mm（工作臂完全折疊并落下狀態(tài)）。各模塊的選型、特定性能參數(shù)和外形尺寸，如下詳細(xì)說明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)思路。

（1）挖掘模塊

主要功能為挖掘裝載；挖斗布局屬于反鏟式挖掘，動(dòng)作方向是沿回轉(zhuǎn)軸向前和向下挖掘，為了既要滿足大斷面巷道又要適用小斷面巷道，部分巷道沿掘進(jìn)方向整個(gè)一側(cè)布置運(yùn)輸皮帶，導(dǎo)致挖斗結(jié)構(gòu)不易設(shè)計(jì)過大否則會(huì)影響工作臂左右擺動(dòng)影響卸料。挖斗設(shè)計(jì)開口寬度最大不超過500mm，斗容不超過0.2m3。

（2）破碎模塊

主要功能為破碎和撬毛；由于巷道修復(fù)機(jī)主要功能定位是修復(fù)和輔助功能，是為了適用更多類型工況，不需要完全用破碎器開拓巷道，工作量不是巨大?？梢圆贿x沖擊能較大的液壓破碎器，涉及工作臂強(qiáng)度和液壓系統(tǒng)的匹配會(huì)影響整機(jī)尺寸。推薦設(shè)計(jì)方案選型為沖擊能為600焦耳，驅(qū)動(dòng)油壓為110bar～140bar，流量40L/min～70L/min，打擊頻率500bpm～900bpm，釬桿直徑￠70mm。在普式硬度為F8以下巖巷工況破碎效率與大沖擊能破碎錘沒有比較明顯降低，在性能上符合多功能巷道修復(fù)機(jī)定位。

（3）裝載模塊

主要功能為裝載物料；挖斗布局屬于正鏟式裝載，動(dòng)作方向是沿回轉(zhuǎn)軸向前和向上鏟起舉升，適用大斷面巷道。鏟斗設(shè)計(jì)容積相對(duì)反鏟式挖掘斗明顯加大；開口寬度最大不超過機(jī)身寬度1200mm，斗容不超過0.5m3。根據(jù)裝載物料重量需要在主機(jī)后方加裝配重調(diào)整重心，以滿足裝載工作時(shí)整機(jī)工作穩(wěn)定性，防止設(shè)備在下山工作時(shí)向前傾翻。

（4）銑挖機(jī)模塊

主要功能為挖掘空硐、水倉(cāng)、煤倉(cāng)等；井下相關(guān)工程主要是指在巷道底板以下挖臨時(shí)存儲(chǔ)煤或者矸石倉(cāng)，連接下方工作面的運(yùn)輸巷道，設(shè)有倉(cāng)門用來卸料到礦車或轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶上，側(cè)幫開挖空硐用來存放設(shè)備、避難逃生倉(cāng)等?？傮w施工量不大，如果采用人工風(fēng)鎬勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，挖掘速度慢、會(huì)影響總體工作進(jìn)度。如果配合靈活的工作臂選用橫軸銑挖頭機(jī)械開挖，避免了工人的高強(qiáng)度勞動(dòng)挖掘速度快，成型好。由于操作空間有限，為了滿足靈活性、適應(yīng)性等要素，仍然需要選配型號(hào)較小橫軸銑挖頭。推薦滾筒截割轉(zhuǎn)速160轉(zhuǎn)/分鐘，在工作壓力50巴時(shí)推薦流量100升/分鐘，在工作壓力350巴時(shí)輸出扭矩3500牛頓·米，在工作壓力350巴時(shí)切削力17500牛頓。推薦最低工作壓力210巴，銑挖頭直徑450mm，額定液壓功率45千瓦，橫軸銑挖頭重量750kg，推薦安裝在整機(jī)重量7t～10t的巷道修復(fù)機(jī)器人上使用。

（5）錨桿機(jī)和瓦斯等氣體或水鉆探模塊

主要功能為鉆錨桿和錨索孔、打錨桿和錨索；在掘進(jìn)時(shí)會(huì)存在局部斷層含水或者其他高壓氣體，需要錨桿機(jī)作為臨時(shí)的鉆探工具，通過接桿方式鉆20m左右的深孔。推進(jìn)器結(jié)構(gòu)由滑道裝置、滾子鏈裝置、推進(jìn)器油缸、液壓馬達(dá)及鉆桿座等部件組成，滑道裝置采用鋼板焊接成形,經(jīng)過熱處理,機(jī)械加工，剛性好,韌性好,精度高，滿足了井下使用的要求。推進(jìn)器油缸安裝于滑道裝置的內(nèi)側(cè)，通過滾子鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，獲得鉆孔所需的推進(jìn)行程，推進(jìn)行程1000mm。二次推進(jìn)油缸位于滑道內(nèi)側(cè)，用于補(bǔ)償推進(jìn)行程，二次推進(jìn)油缸推進(jìn)行程1170mm。推進(jìn)總行程2170mm。鉆孔馬達(dá)與鉆桿座直接連接，在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下，來提供鉆孔時(shí)所需的動(dòng)力。所使用鉆桿為中空兩端具有密封螺紋本身具有較高強(qiáng)度和韌性，一端接硬質(zhì)合金鉆頭負(fù)責(zé)鉆孔，另一端可以接多根鉆桿滿足鉆較深的孔。中空鉆桿設(shè)計(jì)可以通過水起到冷卻和排渣作用；也可以通高壓氣體同樣起到排渣作用。

（6）登高平臺(tái)模塊

主要功能為在大斷面巷道工況中，操作手站在平臺(tái)上進(jìn)行軌道安裝、風(fēng)筒布置及其他輔助維修工作。為了滿足平臺(tái)具有平動(dòng)功能時(shí)刻保持操作手如在平地一樣正常站立、可靠安全等要素?？傮w設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在平臺(tái)下方負(fù)責(zé)回轉(zhuǎn)的螺旋擺動(dòng)油缸加裝角度傳感器，在各節(jié)臂連接銷軸處也分別加裝角度傳感器。升降平臺(tái)工作時(shí)角度傳感器實(shí)時(shí)傳輸角度信息到控制箱，控制箱具有芯片和控制軟件，通過數(shù)據(jù)分析計(jì)算并發(fā)出控制信號(hào)到各個(gè)電磁閥控制螺旋擺動(dòng)油缸及各個(gè)直線液壓油缸復(fù)合動(dòng)作，達(dá)到平臺(tái)平動(dòng)效果。操作手可以采用液壓手柄控制，可以布置在操作平臺(tái)上；也可以通過遙控器控制，需在主機(jī)上增加無線信號(hào)接收和發(fā)出裝置。

（7）液壓錨桿索剪斷器模塊

主要功能為切斷失效的錨桿錨索或者直徑在30mm以下的鋼筋等輔助材料。需要具有的特點(diǎn)是切斷力大、外形尺寸小、重量輕；操作手可以輕松用手拿起使用操作方式簡(jiǎn)易，具有便攜性?？梢耘浜献陨淼歉咂脚_(tái)剪斷巷道頂部較高處的失效錨桿錨索。錨桿索切斷器主要技術(shù)參數(shù)：①切斷對(duì)象：￠30mm以下錨桿鋼筋，￠29mm以下錨索（鋼絞線）。②驅(qū)動(dòng)油壓：Mpa（最大工作壓力）：63。③最大切斷力KN：600。④刀口最大開度mm：32。⑤外形尺寸mm：300（長(zhǎng)）×150（寬）×120（高）。

關(guān)鍵詞“集中”詳細(xì)含義是指一臺(tái)主機(jī)設(shè)備除了具有執(zhí)行功能模塊以外其他必要的組成部分集中設(shè)計(jì)在一起，主要作用是為了更好的服務(wù)于執(zhí)行功能模塊。包括動(dòng)力源電機(jī)或者柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及智能控制、負(fù)責(zé)整機(jī)移動(dòng)的履帶行走部、駕駛室及操作臺(tái)和其它的連接結(jié)構(gòu)主體等。主要特征具有可靠的執(zhí)行功能模塊的通用機(jī)械接口，對(duì)每個(gè)功能模塊的液壓系統(tǒng)和電器系統(tǒng)及智能控制具有兼容性，整機(jī)設(shè)計(jì)唯一動(dòng)力系統(tǒng)去匹配，結(jié)構(gòu)緊湊，工作時(shí)的整機(jī)尺寸小，總體功耗低；主機(jī)在工作時(shí)只安裝一個(gè)功能模塊執(zhí)行單一任務(wù)；體現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念關(guān)鍵詞“集中”，與其他類具有多功能一體機(jī)設(shè)計(jì)不同。多數(shù)一體機(jī)總體結(jié)構(gòu)是將多個(gè)功能模塊集成在一起，整機(jī)尺寸龐大，功能模塊間在工作時(shí)會(huì)有一定相互影響；適應(yīng)性差，一些中小型工作面或巷道無法使用；總體功耗大。

關(guān)鍵詞“機(jī)器人”詳細(xì)含義是指在井下工作面或者巷道中存在局部會(huì)有突然垮塌、瓦斯等有害氣體涌出、灰塵較多能見度低、高溫、噪聲大等不適合工人工作的環(huán)境，需要具有高度集成智能化、可通過遙控器遠(yuǎn)程操控的機(jī)器人去替代人工。也符合國(guó)家對(duì)采礦企業(yè)要求井下提高機(jī)械化、智能化、減員增效和打造安全礦井的政策。

其中萬能快換器是一種執(zhí)行功能模塊的通用機(jī)械接口，最重要的攻關(guān)技術(shù)點(diǎn)，他的可靠性決定了礦山巷道多功能修復(fù)機(jī)器人是否可行。