小型化智能钻机

1. 行业现状

凿岩台车（如 Sandvik DD422i）是当前井下钻孔的主力，但单台价格 800-2000 万元，且依赖 L4 自动化系统（典型如 AutoMine®）才能实现井下少人化。对于中小型矿山或巷道掘进场景，二八钻（手持式风钻）+ 人工仍是主流——重体力、低效率、高工伤率。

2. 我们的方案

先不碰硬件，先验证算法：

• 二八钻仿真：建立手持钻机的运动学模型 + 钻孔反力模型
• 视觉定位：单目 + IMU 融合，替代传统激光指向仪
• 自动送杆：基于钻速反馈的自适应推杆控制
• 小型化样机：算法验证后做一台 ≤ 200kg 的自主钻机

3. 设备代际成本对比

设备	成本	自动化等级
二八钻（手持式风钻）	~5 万元	L0 全人工
凿岩台车（如 Sandvik DD422i）	800-2000 万元	L4 自主
小型化智能钻机（目标）	≤ 80 万元	L2-L3（自主送杆 + 视觉定位）

4. 学术贡献

• 井下受限空间（巷道 5m×5m）的精确钻孔控制
• 无 GPS 环境下的视觉-惯性紧耦合定位
• 钻速-扭矩-振动多模态信号的岩石硬度在线识别（与 D4 爆破联动）

5. 工业价值

对中小型地下矿山和巷道掘进单位：以 1/10 凿岩台车的成本，做到 80% 的自动化效果。填补「重型自动化」与「手持人工」之间的中间地带。