履带式煤矿救援机器人行走机构研究

通过分析现有煤矿救援机器人履带行走机构的特点,结合履带行走机构越障基本条件,提出一种多节履带救援机人行走机构的设计方案,并对该机构在越障临界状态进行受力和稳定性分析,结果表明该行走机构可翻越较高障碍高度,环境适应能力强。     

煤矿救援机器人行走机构设计与研究

通过分析现有煤矿救援机器人行走机构的特点,结合救援现场非结构复杂地形,提出了一种新型的二自由度中部摆动四履带救援机器人行走机构设计方案,并对该机构进行运动学分析,结果表明:该行走机构有较强的地面适应能力和稳定性。     

煤矿救援机器人系统运载车的设计与研究

煤矿救援机器人系统运载车设计是一个涉及多门学科的交叉研究领域。概述了煤矿救援机器人系统运载车设计中的关键技术要点,从运载车的车体设计、结构设计、关键部件设计、移动路径设计等方面探讨了煤矿救援机器人系统运载车的设计及应用开发前景。     

新型煤矿救援机器人研发与试验

煤矿井下是典型的低照度场景,为了解决一般摄像头在此环境下因特征提取不足导致跟踪失败的问题,提出了一种融合图像增强算法与多通道背景感知相关滤波器的低照度单目标跟踪器。采用增广拉格朗日方法来求解图像增强与目标跟踪的优化问题;提出采用目标区域光照均值判定方法来解决局部环境光源对目标亮度判别干扰的问题;设定亮度判据,实现单帧图像亮度判别与增强,保证了跟踪器在光照变化时提取目标特征的完好性。仿真实验验证了在暗光条件下,该跟踪器的跟踪准确度与重合度远高于一般的主流跟踪器。现场试验结果表明,该跟踪器实时帧率可达40 Hz,平均跟踪重叠精度为81.6%,有效地解决了机器人采用普通摄像头在煤矿低照度环境下的目标跟踪问题。

     

煤矿救援机器人研究应用现状和需解决的问题

分析了国内外矿井救援机器人的研究现状,指出救援机器人已逐步从试验研究转入实际应用,并针对救援机器人实际应用中的问题进行了探讨。多技术融合化、智能化和群体机器人协调化等技术是今后机器人研究的发展趋势。     

新型煤矿救援机器人脚部感知系统研究

为了减少矿井救援人员的劳动强度,提高救援效率,设计了一种新型的可穿戴式煤矿救援机器人,提出了一种基于脚部压力信息的传感系统设计方案。该方法通过脚底4个压力传感器,采集人体在不同步态阶段脚底压力信息。通过Zigbee网络把打包后的压力信息发送到上位机。实验结果表明,该系统基本能够满足新型煤矿救援机器人助力目的。     

煤矿救援机器人结构设计及其越障分析

基于煤矿井下的特殊工作环境,以及煤矿事故发生时对救援机器人的越障能力和抗震性能的要求,提出一种能有效减震和提高越障稳定性的履带式救援机器人。根据RPY组合变换建立坐标系,计算出机器人的质心坐标,分析机器人在跨越台阶、沟槽等相关障碍时的运动特性,得出最大越障能力。     

煤矿救援机器人的通信系统设计

为了保证煤矿救援机器人通信性能的可靠性,根据ISO/OSI层次模型设计了通信系统,该系统包括机身通信系统和上下位机通信系统。针对物理层,介绍了快速建立井下有线光纤网络和以Zigbee技术为基础的Ad Hoc无线网络的方式;针对数据链路层,根据高级数据链路控制(HDLC)协议设计了上下位机的stop-wait-ARQ串口通信协议,保证了数据传输的正确性,也进一步提高了通信系统的可靠性;使用MSComm控件设计了上位机和下位机通信软件,在应用层实现了串口通信协议。通过矿井现场试验验证了该系统的可靠性和数据传输的正确性。     

煤矿救援机器人自主避障方法研究

针对煤矿灾害发生后复杂的矿井环境,提出一种用于救援机器人的分级扩展式快速扩展随机树（CERRT）算法。该方法利用快速扩展随机树（RRT）算法在未知环境中规划路径的优势,将分级扩展的思想融入到RRT算法中,具有在未知环境中避开障碍物快速找到目标的特点。仿真验证了该方法的有效性,与传统方法比较,路径规划速度和避障能力得到了提高,缩短了找到目标的时间。该方法也可为钼矿、铜矿等其他矿井的救援机器人寻找目标提供参考。     

救援机器人在煤矿事故中的应用研究

煤矿事故发生后井下环境异常复杂危险,勘测救援机器人能够在事故发生后迅速派到井下展开勘测和救援工作。多源信息融合技术应用于勘测救援机器人信息预处理中,能够提高机器人在未知复杂环境下工作的精准信息处理能力。提出了采用分散型多源信息融合方法,结合分布式控制系统结构,提高机器人信息处理,道路避障及智能控制能力,设计了系统的硬件结构,给出了机器人井下路径规划方法。现场作业表明,煤矿井下勘测救援机器人能够安全避障行驶,最终可靠灵活地完成预设的现场勘测救援任务,并向远程监控中心传回现场各种实时信息。     

煤矿救灾机器人应用探讨

为了使机器人在煤矿救灾中更好地发挥作用,在阐述国内外煤矿救灾机器人研究进展的基础上,结合某矿瓦斯煤尘爆炸事故及救援情况,对煤矿救灾机器人的应用策略进行了探讨,并阐述了煤矿救灾对救灾机器人的要求。     

基于PC104的煤矿救灾机器人控制系统

结合煤矿救灾机器人的应用环境,设计了一种基于PC104的控制系统。根据系统需要完成的任务特点,确定了硬件构架和软件体系。详细分析了系统的导航与避障算法,提出了融合陀螺仪、加速度计、电子罗盘和履带轴编码器等传感信息的航位推测法和基于行为的机器人半自主控制策略。通过模拟矿井试验,验证了控制系统的合理性。     

矿井救灾机器人的导航定位研究

介绍了矿井救灾机器人定位导航的目的及意义,结合矿井救灾机器人特殊的工作环境,对当前国内国际可用的移动机器人的定位导航方法进行了研究,对其定位导航技术进行了归类总结,指出了目前矿井救灾机器人导航定位方法研究中的难点及存在的问题,提出了今后矿井救灾机器人导航定位的发展趋势。     

井下探险救援机器人的设计

概述了研制井下探险救援机器人的必要性,详细论述了井下探险救援机器人设计的理论依据,探讨了其结构形式,设计了四轮驱动装置,以设计实例分析了其控制系统的组成,并介绍了所研制的井下探险救援机器人。     

Tracking control of chaotic dynamical systems with feedback linearization

A new method was proposed for tracking the desired output of chaotic dynamical system using the feedback linearization and nonlinear extended statement observer method. The feedback linearization was used to convert the nonlinear chaotic system into linear system. The extended Luenberger-like statements observer was designed to reconstructing and observing the unmeasured statements when the tracking controller was designed. By this way, the chaotic system could be forced to track variable desired output, which could be a time variant function or an equilibrium points.Taken the Lorenz chaotic system as example, the simulation results show the validity of the conclusion and effectiveness of the algorithm.     

基于STM32控制的全方位可视煤矿救援机器人的研究设计

针对矿难时煤矿巷道环境复杂,救援人员无法第一时间进入救援的情况,设计了一款基于STM32控制的全方位可视的煤矿救援机器人。该机器人运动机构采用同步带传动式的行星轮结构,增大了垂直越障的稳定性,同时配备有可移动式云台相机、生命探测仪、雷达等探测装置,实时探测回传巷道内视频画面、生命特征和障碍等信号,极大程度上提升了救援工作的效率和成功率。     

煤矿搜救蛇形机器人MK-01控制系统设计

为用于煤矿搜救的蛇形机器人MK-01设计了一个控制系统。该系统能够利用机器人自身携带的仪器设备采集煤矿巷道内部的状态信息,通过无线网络将信息传输给地面系统,为营救人员施救提供依据。该系统对提高煤矿搜救的智能化、自动化水平,降低搜救成本、提高搜救效率具有一定的意义。     

煤矿救灾机器人环境探测多参数传感器设计

介绍一种应用于煤矿救灾机器人的多参数测量传感器模块。该传感器集测量瓦斯、O2、CO浓度和温湿度于一体,可根据温湿度对气体浓度输出进行补偿。硬件电路以AT89LV51单片机为核心,采用X5045看门狗芯片,使系统更加稳定可靠。传感器模块带有RS232接口,与机器人的PC104工控机实时通信更加方便。     

煤矿救灾机器人自动充电系统的设计

为实现矿井救灾机器人长时间可靠稳定的工作,需要解决移动机器人自动充电的技术问题,对矿井救灾机器人自动充电技术进行研究,介绍了机器人自动充电定位技术的相关进展。提出了一种简单、可行的基于定位矫正功能的自动充电系统的设计方案。结果表明该方案对于机器人自动充电技术的研究具有一定的实际意义。