分布式计算机核子秤监测系统

介绍核子秤的称重原理，分布式计算机核子秤系统硬件结构、应用软件的设计思想以及系统的主要特点。同时阐述了本系统在煤矿井下等恶劣环境条件下使用的优越性。     

一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统设计

针对现有救灾机器人难以适应煤矿井下灾害现场环境的问题,提出了一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统,介绍了该系统在煤矿井下的布置、总体结构及控制系统设计,分析了机器人爬坡性能。该系统中机器人运行在煤矿井下已有的单轨吊工字钢轨道上,可在发生煤矿灾害时及时行进到灾害现场,采集现场图像信息和环境参数并发送至地面指挥中心。在煤矿巷道仿真实验室对系统进行测试,结果表明该系统运行稳定,图像传输清晰连续,机器人爬坡角度为18.5°。     

煤矿井下应急救援无线通信系统设计与实现

为了高效开展煤矿井下应急救援工作，减少人员伤亡以及煤矿塌方造成的经济损失，设计了煤矿井下应急救援无线通信系统，采用ZigBee无线通信、CAN总线以及以太网等技术对应急救援系统进行提升，利用报警装置以及检测装置监测井下环境变化，通过预设阈值的方式对危险进行分析，为营造安全的煤矿井下作业环境提供了技术监督手段。     

煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统

针对现有掘进机视频监控和遥测遥控等监控方式存在图像不清晰、无法真实反映掘进机位姿和工况状态等问题,提出了一种煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统,介绍了系统方案设计,对掘进机器人改进设计、虚拟仿真远程监控平台、掘进机器人控制模型等关键技术进行了研究。该系统利用虚拟现实技术有机整合井下操作人员、掘进机器人和井下环境信息,以掘进机器人自动掘进和远程人工干预为目的,实现了掘进过程的运动控制和巷道成型掘进控制功能。实验结果验证了该系统的有效性和良好的控制性能。     

微型五维指尖力/力矩传感器的研究

本文介绍了RPJ D型喷浆机器人的机械机构，重点给出了其分布式计算机控 制系统的设计过程．将容错技术、故障诊断技术和抗恶劣环境技术引入喷浆机器人控制系统 中，采用不同的冗余配置方式实现了控制系统规划级和控制级计算机系统高可靠性设计．现 场应用表明，完全满足了喷浆机器人在恶劣环境下工作的要求．     

RPJ-D型喷浆机器人机械结构及其分布式计算机控制系统的可靠性设计

本文介绍了RPJ-D型喷浆机器人的机械机构，重点给出了其分布式计算机控 制系统的设计过程．将容错技术、故障诊断技术和抗恶劣环境技术引入喷浆机器人控制系统 中，采用不同的冗余配置方式实现了控制系统规划级和控制级计算机系统高可靠性设计．现 场应用表明，完全满足了喷浆机器人在恶劣环境下工作的要求．     

煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统设计

目前井下危险气体巡检机器人大多采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知,对机器人的行驶灵活性产生了影响,且受机器人本体结构的限制,大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息,缺乏针对巷道任意截面空间内的气体浓度检测。针对以上问题,设计了一种基于气体扩散模型的煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统。该系统以气体扩散理论为基础,结合煤矿巷道气体环境特点,引入巷道壁帮围岩、风速、气体扩散系数对煤矿巷道气体扩散模型的影响,采用虚拟像源法和遗传算法优化BP神经网络智能算法建立了巷道气体扩散优化模型。通过传感器检测系统获取巡检机器人在行进过程中任意点的气体浓度等环境信息,代入气体扩散优化模型求解最优气体扩散系数,通过输入巷道某点坐标位置,可计算求解相应点的气体浓度分布情况,随着巡检机器人的移动,可获取其路径中不同巷道截面上气体浓度分布数据。实验结果表明,该系统能够解算出符合检测误差要求的巷道任意截面上任意点的气体浓度,并实现动态实时检测;克服了传统煤矿巷道气体检测方法的局限性。利用巡检机器人取代人工巡检作业,为煤矿井下气体智能检测提供了一种新思路与新方法。     

轨道式巡检机器人应用中的技术问题及解决方案

对于煤矿井下设备的监测,传统的方法是采用现场人工巡检,人工巡检不仅劳动强度大、效率低,而且易受人为因素影响,巡检质量不能得到很好的保证.随着机器人技术的快速发展及应用领域的不断扩大,目前,煤矿井下巡检机器人越来越多的投入使用,利用巡检机器人可以实现煤矿井下巷道、水泵房、变电站、皮带运输机等场所和大型设备的自动巡检,做到无人值守,对保证煤矿生产的安全,实现"无人则安",具有重要意义.在投入使用的巡检机器人中,轨道悬挂式巡检机器人是应用较多的一种,由于煤矿井下环境复杂、潮湿阴暗,同时存在瓦斯等可燃气体,属于易燃易爆场合.巡检机器人在使用中受环境影响经常遇到一些技术问题,本文就轨道式巡检机器人在煤矿井下应用中遇到的问题及解决办法进行了论述.     

虚拟矿山井下环境系统分析及其模型构建技术研究

虚拟矿山井下环境系统是利用虚拟现实技术及其软硬件设备,根据煤矿井下巷道数据应用计算机模拟出煤矿井下环境三维空间,该系统可使相关人员自然地与煤矿井下各种虚拟设施进行交互。该文将虚拟现实技术与煤矿开采相结合,对虚拟矿山井下环境系统进行了研究,对虚拟矿山井下环境系统结构、井下环境模型及其数学模型构建方法、井下环境地形结构及实体模型构建方法和井下环境运动实体模型构建方法进行了分析,为促进虚拟现实技术在我国煤矿开采中全面应用打下了基础。     

基于GA-RBF的煤矿机器人井下混合气体检测系统的研究

井下混合气体的检测关系到地下煤矿挖掘工程的安全,以及地下工人的安全与健康,进行高效、高精准度的气体检测,对工程进度及安全保障的提升有重大意义。该设计对GA-RBF径向基函数以及煤矿机器人井下混合气体检测的工程进行概述,并以试验的形式提出了GA-RBF在煤矿机器人检测井下混合气体的运用,给工程单位以借鉴,保证井下工作安全。     

面向地下管道的四向行走智能机器人系统

为了减小地下管道作业人员伤亡,降低城市地下管道维护的成本,研制开发了一种面向地下管道的四向行走智能机器人系统,详细描述了机器人的硬件设计和控制软件设计.机器人控制系统采用ARM-CORTEX芯片作为主控芯片,由于地下管道的特殊性采用有线通信方式,上位机控制软件简洁易操作.测试结果表明:机器人工作性能良好,能够适应不同管径的地下管道,同时具有防水防尘等特性,研究具有一定参考价值.     

矿用救援机器人控制体系结构研究

讨论了矿用救援机器人的工作环境及其控制体系结构的性能要求;介绍了目前已有的矿用救援机器人控制体系结构,包括基于工控机的闭式控制体系结构、基于PLC的分布式控制体系结构、基于工控机的分布式控制体系结构及基于嵌入式系统的分布式控制体系结构,分析了各种体系结构的优缺点;提出了一种基于嵌入式系统和CAN总线的分布式控制体系结构。该控制体系结构比目前已有的控制体系结构能更好地适应煤矿井下复杂的环境,特别适用于煤矿灾后救援。     

VB与单片机串行通信在球面移动机器人控制中的应用

对球面移动机器人控制技术的研制是提高我国机器人关键技术的迫切需求。上海大学研制成功的球面机器人控制系统采用了基于VB与单片机的串行通信的两级计算机控制。通过理论分折、制定正确的通信协议并结合大量试验最终实现了机器人控制中的串行通信。试验的结果表明了VB与单片机的串行通信是机器人控制系统研制成功的关键。文章详细描述了串行通信程序的设计和实现。     

基于CAN总线的分布式机器人控制系统设计

根据机器人控制性能的要求,设计了一个基于CAN总线的分布式机器人控制系统,该控制系统由上位主控计算机、通讯部分和下位各关节控制器组成,具有连线简单,扩充方便,通讯稳定可靠,控制实时性高等特点。并对机器人关节控制器的硬件电路设计和控制软件设计作了详细阐述。该控制系统已用于研制的6DOF机械手,控制效果良好。     

基于LabVIEW软件的机器人避障控制系统设计

设计机器人避障控制系统,采用传统设计方式存在避障效果差的缺点,为了避免该缺点影响系统控制效果,提出了基于LabVIEW技术的机器人避障控制系统设计。根据控制系统总体结构,采用LabVIEW技术对信息进行综合处理,并汇总到DSP 微处理器模块,从而实现机器人相对定位。依据机器人避障控制系统的硬件结构,进行系统模块化设计,通过单片机执行定时中断服务子程序,以此控制系统电路,并计算出机器人距障碍物的距离。通过RS232 串行通信线缆交换海量数据,以此设计控制器结构,其中上位机直接控制移动机器人,下位机间接控制移动机器人。使用数字控制振荡器可实现高精度参数化调制,进而输出正余弦波形。使用PAR传感器,直接与数字控制振荡器相连,具有随时启动应用的特点,采用TSR传感器可对障碍物静态、动态不同工况下进行数据采集与传输。通过JTAG标准测试协议,用于芯片内部测试,同时隔离逻辑电路和芯片引脚。依据系统软件流程,设计机器人避障功能。由实验结果可知,该系统避障效果最高可达到97%,具有良好应用价值。     

碳钢容器表面爬行机器人驱动电路设计

采用二级计算机控制系统进行了爬壁机器人驱动电路的总体设计,以保证机器人即可实现自主作业,又可人工进行操纵,进行了机器人控制系统的硬件驱动与控制电路的设计,能够满足机器人的性能要求。     

On the Design and Development of a Quadruped Robot Platform

In this paper, we describe the development of a quadruped robot named HuboDog. The objective of this project is to develop a reliable and robust quadruped robot platform that enables the implementation of stable and fast static/dynamic walking on even or uneven terrain, and walking while carrying a payload. A lightweight but highly rigid platform is achieved via a frame-type structure and double-supported beam-type joint design. A small, light but high output power joint actuator is designed with a harmonic reduction gear and electric motor that has high speed and a high output power. A distributed control system is used since it can reduce the computational burden of the main computer and easily extend the electrical components. Microprocessor-based subcontrollers are developed for motor control and sensor signal feedback. The main computer, which is mounted on the trunk, communicates with the subcontroller via the CAN (Controller Area Network) protocol. We used Windows XP as the operating system and have established a real-time control system in Windows XP by using RTX (Real Time eXtension) software. This paper includes design concepts, mechanical system design, system integration and electrical system design. In order to demonstrate the performance of the robot platform, simple experiments were performed.     

色标设计与辨识算法研究

在人工智能领域，足球机器人系统是一个非常好的应用与研究平台，它是一个由计算机视觉闭环的反馈控制系统，在足球机器人视觉子系统中，色标的设计是关系到系统辩识精度，实时性和抗干扰性的一个重要因素。通过对3种典型色标设计进行比较和分析，确定在一种比较合理的设计方案，并针对这种方案提出了一种快速准确的补偿逼近算法，取得了良好的辨识结果，该算法为基于视觉的集中控制式足球机器人系统的研究与开发提供了有力的保障。     

Implementing distributed control system for intelligent mobile robot

The control system of a mobile robot has a number of issues to deal with in real time, including motion control, mapping, localization, path planning, and sensor processing. Intelligent reasoning, task-oriented behaviors, human–robot interfaces, and communications add more tasks to be solved. This naturally leads to a complex hierarchical control system where various tasks have to be processed concurrently. Many low-level tasks can be handled by a robots onboard (host) computer. However, other tasks, such as speech recognition or vision processing, are too computationally intensive for one computer to process. In this case, it is better to consider a distributed design for the control system in networked environments. In order to achieve maximum use of the distributed environment, it is important to design and implement the distributed system and its communication mechanisms in an effective and flexible way. This article describes our approach to designing and implementing a distributed control system for an intelligent mobile robot. We present our implementation of such a distributed control system for a prototype mobile robot. We focus our discussion on the system architecture, distributed communication mechanisms, and distributed robot control.This work was presented, in part, at the 8th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 24–26, 2003     

井下CAN总线智能控制器的设计及应用

介绍了CAN总线智能控制器的软硬件设计及其在井下安全监测系统中的应用方案。该控制器以STC10F08型单片机作为控制核心,采用UDP协议并通过以太网与上位机通信,采用CAN总线与井下监测点通信,从而实现了上位机与井下监测点之间的通信。实际应用证明,CAN总线智能控制器稳定性好,抗干扰能力强,数据传输速度快。