地下作业机器人与喷浆机器人

地下作业的种类主要有矿山采掘、铁路公路隧道及水工隧洞的修建、军用及民用地下空间的建设等。国际上研究与开发地下作业机器人的国家和地区 ,主要是日本、欧洲和美国等。国内与地下作业有关的行业 ,也都开展过这方面研究 ,如煤炭部、铁道部、水利部、冶金部等。国内外研究与开发的品种主要有喷浆机器人、探险/探测机器人、全断面掘进机 (TBM)、救灾与抢险机器人、采煤机器人等 ,其中尤以前三种研究者最多。由于我国是世界笫一产煤大国 ,又是铁路公路隧道、水工隧洞、地铁等基本建设规模的笫一大国 ,所以这方面的研究很活跃。本文仅重点…     

CAN总线及其在喷浆机器人中的应用

ＣＡＮ总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，它具有可靠性高、纠错能力强、走红少等优点，已成为一种总线标准。介绍了ＣＡＮ总线及其具体特性，论述了它在喷浆机器人中的应用。     

大型喷浆机器人的工作空间分析

对机器人工作空间的求解方法进行对比研究。针对大型喷浆机器人的具体特点 ,使用蒙特卡洛法分析其工作空间 ,取得了良好的效果。     

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。     

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．     

试论煤矿机器人的研究与开发

本文从我国发展工业机器人的政策和我国煤炭工业的现状发展趋势出发，论述了我国研究和开发煤矿机器人的必要性与可行性，以及把煤矿机器人作为发展我国工业机器人的重点之一的战略决策的合理性；并在调研和实践的基础上，就煤矿机器人应具备的特点及如何研究和开发煤矿机器人等问题提出了自己的意见和建议。     

煤矿井下群机器人高效任务分配算法

松散型合作群机器人系统在现阶段煤矿辅助机器人作业中具有广泛应用前景。但松散型合作群机器人系统的任务分配过程未向划分过程进行反馈,导致任务划分与分配过程高效性与合理性不足。针对该问题,提出一种基于改进型鲁宾斯坦协商策略的煤矿井下群机器人高效任务分配算法。根据群机器人系统任务划分与分配过程的多方博弈特点,将鲁宾斯坦协商策略由双方博弈向多方共同博弈方向延伸,提出多方协商博弈的“出价-讨价-还价”规则。从机器人个体执行能力与任务执行情况差异的角度出发,提出基于机器人个体单位时间任务完成量的折扣因子计算方法,以及基于各分配周期任务执行情况的任务完成状态反馈参数模型,以实现任务的动态划分与分配。通过3组机器人合作执行煤矿矿区的整体监测任务,对算法性能开展实验验证,结果表明：(1)算法3（采用改进型鲁宾斯坦协商策略）的任务划分与分配效率较算法1（将每组无人机数量与运行速度乘积的比例直接作为3组无人机任务划分与分配的标准）、算法2（使用多方共同协商的鲁宾斯坦协商策略,但不考虑任务完成状态反馈参数）分别提升了30.10%,18.29%。(2)基于算法3的3组无人机执行任务的平均最大时间差为42 s,较算...     

井下探险救援机器人语音通信系统实现

本文介绍了一种基于Vc++开发的井下探险救援机器人语音通信系统.该系统采用模块化设计,能够实现上位监控机和井下机器人控制机之间的语音通信.实践证明,该语音通信系统提高了井下探险救援机器人的智能性、可靠性、安全性和适应能力,扩大了井下机器人的应用范围.     

考虑能耗的煤矿井下水仓清挖机器人轨迹规划方法

井下环境的复杂性容易造成水仓清挖机器人行驶路径出现偏差,导致其能耗过高。为提升清挖机器人清挖效率,优化其轨迹规划性能,提出了考虑能耗的煤矿井下水仓清挖机器人轨迹规划方法。该方法基于B样条插值函数获取机器人动力学方程,完成机器人动力学分析;利用贝塞尔曲线方法对机器人光滑轨迹实施拟合,规划出机器人运动轨迹;在考虑清挖机器人能耗的情况下,采用粒子群算法对规划轨迹进行优化,确定最优规划轨迹,达到降低机器人能量消耗的目的,完成最终轨迹规划。实验结果表明,所提方法在有效避开障碍区域的同时实现了最优轨迹规划,且规划路径长度较短,规划时间短,可以更快地实现清挖工作。     

基于捷联惯导和里程计的井下机器人定位方法研究

针对现有煤矿井下移动机器人定位方法存在定位难、精度低的问题,提出了一种基于捷联惯导和里程计的井下机器人定位方法。该方法利用卡尔曼滤波对捷联惯导进行初始对准,以此确定定位的初始坐标,得到初始姿态转换矩阵;利用捷联惯导独立完成机器人位置解算,同时利用里程计输出的速度信息与捷联惯导输出的实时姿态转换矩阵进行航位推算解算,再次得到机器人的位置信息;为了减少累积误差对捷联惯导的影响,使用里程计和捷联惯导构成航位推算系统,采用Sage-Husa自适应滤波设计组合定位算法,选择误差作为系统状态,经过滤波计算和校正,可获得机器人的精确位置信息。实验结果表明,该方法可实现机器人实时定位,有效减少捷联惯导累积误差的影响;定位精度较高,机器人在Y向运动4.3m,Z向运动0.25m后,Y向定位误差为0.25m,Z向定位误差为0.005m。     

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°。     

基于神经元网络的超声传感器补偿算法及在井下机器人避障中的应用

详细分析了超声波传感器在测距应用方面的局限性,并针对每个局限性提出了解决方案。文章重点指出对超声波传感器进行温度、湿度的补偿,尝试用Elman反馈神经元网络逼近函数。Elman网络隐层采用了“tansig”激活函数,输出层选用了“pureline”激活函数,保证了只要有足够多的隐层神经元个数,网络就可以任意精度逼近任意函数。经实验验证,在对超声波测距传感器进行温度、湿度补偿后,其测量精度提高了两个数量级,大大提高了超声测距传感器的工作精度。在井下机器人避障系统中测试应用后,提高了避障系统的测量精确度,降低了避障系统的误判率,使井下机器人工作安全系数得到了提高。     

基于粒子群并行优化的煤矿井下机器人路径规划

路径规划是煤矿井下搜救探测机器人自主导航的关键步骤,矿井是三维的非机构化的环境,机器人行走过程应该具有高度智能的路径规划,传统的自适应能力与处理非线性的问题能力较差,路径规划误差较大,提出基于粒子群并行优化的煤矿井下机器人路径规划方法,充分考虑井下的环境高低变化,采用栅格法对环境建模,将粒子群独立分布在不同容器中分别进行路径建模,不同容器中粒子分别进行优化操作;因为速度和最优子群被分别保留,在机器人路径规划实验阶段,路径规划的时间较传统方法降低20%,避障成功率高达95%,最优路径的出现概率能保持在99%,这种方法具有很强的指导性与实用价值。     

机器人与全矿山自动化

文章简要介绍了机器人的定义、分类,较为详细地介绍了机器人在煤矿自动化中的应用及其在全矿山自动化中应用的关键技术,指出机器人在煤矿自动化的应用还处于初级阶段,但随着人工智能、传感器技术、计算机技术、通信技术等机器人关键技术的发展,机器人在未来实现无人化矿井方面将发挥关键的作用。     

服务机器人

在工业机器人问世30年后的今天,它已被世人看作是一种生产工具。在制造、装配领域以及最近在服务行业,机器人的应用取得了明显的进展,从而使科幻小说中的下述古老梦想比过去任何时候都更有可能加以实现,那就是: 让自主机器人作为“人的助手”,用以提高人们的生活质量。图1示出了工业机器人与服务机器人可能发展趋势的比较。     

煤矿井下人员考勤定位管理系统

建立可靠实用的煤矿井下人员定位系统,对改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义.通过RFID远距离射频识别技术,定位井下人员的轨迹,通过CAN总线传输到井上计算机,实现人员定位和考勤管理.