煤矿井下搜救探测机器人及其控制系统设计

针对煤矿井下矿难发生后的复杂环境,设计了一种新型的煤矿井下搜救探测机器人运动装置及其控制系统。文章对此系统的运动功能、硬件配置和软件设计进行了讨论。此装置机构设计合理,具有较强的通过性和自主环境适应能力,控制系统采用分层结构,环境感知能力强,实时性好,控制精度高,可以实现对机器人精确、灵活的控制,具有广阔的应用前景。     

基于ARM9+DSP+CAN的轮式机器人实验平台研究

由于轮式机器人的控制系统要求具有小型化、轻量化、实时性等特点,本文设计了一种基于ARM9+DSP+CAN的轮式机器人控制系统实验平台。在控制体系结构上采用CAN总线这种分布式体系结构,在传感检测方面,提出了一种基于飞利浦P87C591的CAN总线超声波测距系统的设计思想。试图通过对这种控制系统实验平台的研究找到一种对轮式机器人控制系统更为方便、灵活、高效的设计方法。     

基于PMAC的搬运机器人动力学控制

根据搬运机器人的性能要求,设计出它的机械结构,然后对其进行动力学分析,计算出实现给定运动所需要的驱动力和力矩。对控制系统进行了分析,提出了微型计算机(IPC)加PMAC2A-PC/104运动控制卡的控制方法。对PMAC的特点简要介绍,并给出控制系统的软、硬件设计。     

无缆泳动式煤矿管道检测机器人控制系统的研究

针对煤矿生产中使用的大量管道存在内部老化而又难以检测的问题,提出了一种基于外磁场驱动的泳动式无缆机器人检测方案,该机器人控制系统以AVR单片机ATmegal6为核心处理器,可改变机器人的运动方向及速度,实现管道内裂缝的检测。在对控制系统硬件设计的基础上,给出系统软件流程图。该系统具有结构简单,适应性强,在井下管道检测方面具有广阔的应用前景。     

基于STM32的双足机器人运动控制系统设计

设计了一种结构简单、自由度少、行走灵活的小型双足机器人,并用电子罗盘HMC5883对机器人的行走路径进行实时反馈与校正,深入研究了机器人的运动控制。设计的机器人主要靠腰部转动带动前行,以保持行走的稳定性;增加双足之间的距离以加大步幅,增加舵机转速以提高机器人的运动速度。     

面向煤矿巡检任务的新型仿生爬线机器人关键技术

煤矿轨道巡检机器人为煤矿机器人的一个重要分支，针对传统轨道巡检机器人因巷道形变导致轨道错位引发的卡死以及轨道施工复杂成本高等问题，研发出一种基于仿生学原理的新型爬线巡检机器人。借鉴自然界生物长臂猿运动方式，提出了轨道巡检机器人仿生式结构，利用手爪的交替抓持实现行走，具有良好的越障能力以及柔性轨道的自适应能力；提出一种分布式控制系统，完成了控制系统整体架构以及软件功能的详细设计，并对机器人驱动能力进行了详细计算。通过实验验证了机器人运动性能。     

瓦斯抽采用钻杆摩擦焊接自动化技术

针对煤矿井下瓦斯抽采钻杆需求量大、钻杆摩擦焊接加工自动化程度低、劳动强度大、工作效率低并存在一定的安全隐患问题,设计采用工业机器人及分料机构实现钻杆摩擦焊接自动化生产.结合生产现场已有布局,综合考虑工作空间、有效负载、运动精度等基本参数,选取了合适的工业机器人.根据钻杆的特点及存放方式,设计了三轴提升机构的硬件和软件系统,实现了对集中存放钻杆的分料功能,方便机器人夹取;并将摩擦焊机、工业机器人和三轴提升机构的控制系统进行了集成.     

大型喷浆机器人运动学分析

通过把关节耦合运动转化为约束条件,对一种８关节５自由度机器人进行了运动学正、逆问题分析。分析结果为机器人的轨迹规划和控制系统的设计提供了重要参考数据。     

煤矿井下搜救探测机器人结构设计

根据煤矿井下的环境特点,结合现有机器人结构组成,设计用于煤矿井下搜救探测机器人。该机器人由履带、摆臂复合式结构构成,分3段,具有良好的越障能力、地面适应能力和机械性能。其传感器支撑臂具有2个自由度,可以实现传感器的空间姿态调整。对其结构组成、运动原理、传动特点等进行了介绍和总结。为后续的动力学仿真、控制系统搭建和传感器选择等提供了工作平台。     

基于PLC的伺服定位控制系统在煤炭工业生产线中的应用研究

针对煤炭工业自动化生产线中对工件精确定位控制的要求,设计了基于PLC和交流伺服驱动器、伺服电机的控制系统,包括系统的硬件设计、参数设置、程序设计和触摸屏组态设计,较好地实现了准确定位、低成本的多点运动控制。该系统应用于煤炭仿真自动化生产线平台,运行稳定,扩展灵活,具有良好的应用价值。     

机器人神经网络自适应控制下的新能源电力场站巡检技术

为优化新能源电力场站巡检效果,研究巡检机器人神经网络自适应控制下的新能源电力场站巡检技术。将巡检机器人移动坐标系变换到世界坐标系中,利用Lagrange方程建立巡检机器人动力学模型;以CCD摄像机为核心构建环境图像采集系统,采集并归一化和均值化处理图像信息;建立神经网络模型,结合梯度下降法则明确控制目标函数,训练网络误差,输出最终控制量,将此量作为依据实现巡检机器人自适应巡检。应用分析证明,所提技术控制精度高,在任何巡检模式和环境下都能规划出合理的巡检路径,具有较好的巡检效果。     

基于改进蚁群算法的变电站巡检 机器人路径规划研究

以提升机器人在巡检变电站时的工作效率,节省巡检时间消耗,设计了改进蚁群算法的变电站巡检机器人路径规划方法。利用栅格法构建变电站机器人巡检路径地图,使用二值表示障碍区域,在经典蚁群算法中引入方向夹角启发因子,提升路径搜索的导向性与搜索速度,使用拉普拉斯概率分布作为信息素挥发因子自适应策略,提升蚁群算法的收敛速度,以实际变电站作为研究对象,结果表明,改进蚁群算法的巡检路径寻优效果和规划速度优于同类路径规划方法,获得了理想的路径规划效果。     

基于PLC的钻井电气设备自动化变频调速方法

针对钻井电气设备自动化变频调速方法可靠性差、维护性能低的问题,提出了应用PLC的钻井电气设备自动化变频调速方法。基于PLC的特性分析构建了PLC控制系统;设置1个双馈调速装置,将其应用到PLC控制系统中,以实现对钻井电气设备转矩的调节;将PLC控制系统优化成1个双闭环控制系统,利用前馈技术消除变频调速时带给钻井电气设备的静差,从而实现钻井电气设备自动化变频调速。通过对该方法进行可靠性分析测试、维护性能测试,验证了该方法具有更高的稳定性和更强的安全性。     

矿井带式输送机运行速度控制系统设计研究

矿井输送系统是采煤系统最常见的传输系统之一,在有限的工作面巷道内将煤炭物料从一个点转移到另一个点。利用嵌入式网络和单片机,设计了一种基于“互联网+”的带式输送机速度控制系统。通过监测带式输送机的运行状态,调整带式输送机两级之间的速度,实时监测带式输送机两级之间的速度和两级速度差,以PID算法作为速度控制的输入参数计算方式,用于实现带式输送机两级之间的平稳过渡。与以前的方法相比,提出的基于粒子群算法的网络PID控制器具有更低的瞬态波动和更小的稳态误差。该系统具有可扩展性强、便携性强、高效、环保等优点。     

基于模糊算法的矿井局部通风机瓦斯控制系统研究

矿用局部通风机是煤矿安全生产的主要设备,为实现通风量的智能控制,采用模糊算法,对矿井局部通风机瓦斯控制系统进行了设计研究。分析了局部通风机的控制要求,建立了瓦斯浓度的模糊算法,然后对模糊算法控制查询表进行了制作。算法以瓦斯浓度偏差变化率以及瓦斯浓度偏差为输入值,并以变频输出电压相对应的电机转速为输出值,提出了局部通风机的系统控制方案以及方案中重要部分的配置。以PLC控制器的局部通风机控制系统为模糊控制的操作提供了理论基础。     

煤矿救援机器人路径规划的蚁群优化算法

煤矿救援机器人执行救援任务时,需躲避水、火、障碍物等危险区域,提升了路径规划的难度,为此提出了煤矿救援机器人路径规划的蚁群优化算法。充分考虑煤矿救援机器人运行过程中的水、火、障碍物等分布,采用栅格法建立机器人路径规划的环境模型,确定栅格环境模型内机器人路径规划问题的目标函数,采用蚁群优化算法求解机器人路径规划问题的目标函数,通过改进信息素规则、限制信息素阈值以及改进转移概率3个方面优化蚁群算法,避免蚁群算法求解全局最优解时陷入局部最优。实例分析结果表明,该算法在满足收敛速度条件下有效规划煤矿救援机器人行驶路径,所规划路径的路径长度、转角数量以及危险度均为最优,为机器人安全作业提供理论依据。     

矿用带式输送机多电机智能控制系统的设计与应用研究

以煤矿工程实践中使用比较多的DTL120/200/3×630型带式输送机为研究对象,对设备整体情况进行了简要介绍,分析了当前控制系统存在的问题,主要是3台电机运行不协调。结合带式输送机实际情况设计研究了多电机协调控制系统,系统基于3台电机的平均电流值,对电机的运行情况进行控制,确保电机运行过程的协调性。系统还可以实现带式输送机的软启动和软制动,避免启动和制动过程对设备造成的冲击。将设计的协调控制系统应用到带式输送机工程实践中,经过实践测试,带式输送机整体运行稳定,为煤矿企业创造了良好的经济效益。     

基于虚拟现实的变电站机器人工作状态智能监测系统

设计基于虚拟现实的变电站机器人工作状态智能监测系统,能够及时以虚拟视觉的形式发现机器人异常工作状态并发出预警,提升变电站机器人的智能程度。创建包含双目视觉单元、人机交互单元、任务规划单元以及监测控制单元等的变电站机器人工作状态智能监测系统,通过双目视觉单元采集视频图像,经压缩编码后传至数据库单元存储,并将所输入任务指令发送到任务规划单元;任务规划单元依据所接收任务指令对机器人实施定位测量,获得机器人工作动态轨迹,并发送至监测控制单元;监测控制单元依据所接收轨迹信息,实现对变电站机器人工作状态的监测与异常预警。结果表明,该系统具有较高的视频传输时效性,可实时呈现机器人工作虚拟场景,定位测量精准可靠,可监测到机器人的工作动态轨迹,并在异常时发出报警。     

陕北贫困地区风光互补发电系统研究

针对陕北地区设计了风光互补发电系统,通过实验验证了硬件系统,并进行了风光互补控制器测试。通过软件观察采样数据,可知输出稳定性较高,控制在误差允许范围之内;风光互补控制器可实现风力与光伏同步发电,可随外界光照与风速变化实现最大功率跟踪输出;风光互补控制器可实现单输入最大功率点实时跟踪,可实现光伏与风力互补发电双输入最大功率跟踪输出。