障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响

分析了煤矿井下对无线电能传输的需求,研究了微波、电磁感应、磁耦合谐振3种无线输电技术的特点及其在煤矿井下的适用性,认为磁耦合谐振无线输电技术可用于煤矿井下;重点分析了不同材质的障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响,采用HFSS三维电磁仿真软件搭建了磁耦合谐振无线输电系统仿真模型,分别采用金属障碍物和非金属障碍物进行实验研究,结果表明非金属障碍物对磁耦合谐振无线输电系统的传输效率没有影响,金属障碍物则会降低系统传输效率,且增加金属障碍物厚度或侧面积会加大影响程度。     

具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人设计

为解决爬壁机器人在船舶货舱清洗过程中多壁面过渡的问题,该文设计了一种具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人,其包括磁吸附机构、自适应清洗机构和行走机构。该文首先通过建立机器人壁面过渡时的力学模型,得到机器人磁吸附力的分布特点,并据此设计出一种弧形磁吸附机构。然后利用 ANSYS Maxwell 3D 软件对该机构磁吸附力的分布进行优化,以满足壁面过渡的需要;此外,还在机器人前端设计了一种自适应清洗机构,通过对该机构的结构原理进行分析和实验,验证了清洗机构也具有壁面过渡能力。最后通过模拟船舶货舱壁面的实际特点,对机器人样机进行壁面过渡综合实验,完成了机器人舱底过渡行走实验和舱顶过渡行走实验,验证了该机器人的壁面自适应和舱内行走的能力。     

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°。     

仿趋磁细菌的微型机器人研究

为了克服现存微型机器人运动灵活性欠佳的缺点,借鉴趋磁细菌的运动方式,设计了一种内外联合调控的仿生微型机器人．该微型机器人的螺旋桨模仿趋磁细菌的鞭毛,主动推进机器人运行;其体内的永磁块模仿趋磁细菌的磁小体链,与体外导向磁场相互作用控制其运动方向．实验研究了体外控制信号对微型机器人运动速度的影响以及导向磁场控制下微型机器人的转向特性．结果表明,该微型机器人可实现运行速度和运行方向的灵活控制,可在非磁性细小管路的探测中发挥重要作用．     

采用磁传感器的餐厅服务机器人导引控制方法

针对餐厅环境复杂、定位精度低等问题,提出了一种以磁传感器为核心的餐厅服务机器人导引控制方法。该方法通过安装在机器人底盘的磁传感器感知铺设在地面下的磁条,使得机器人能够平滑、准确地沿着磁条运动,在运动的过程中,结合地标模块感知到的地标信息,获取精准的位置信息和工作状态。最后将该方法应用于一种实际餐厅服务机器人,实现了机器人在餐厅内的精准定位与导航。实验结果表明,本文所提方法性能可靠、成本较低、实用性较强,具有较广阔的应用前景。     

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。     

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。     

磁驱动微型机器人的智能控制发展现状

低强度磁场无线驱动的微型机器人可以在狭小空间中运动并完成复杂作业任务,如靶向给药、微操作及环境检测等。本文旨在总结磁驱动微型机器人的智能控制发展现状,主要包括智能控制方法在以下方面的应用：从刚性结构到柔性结构的磁驱动微型机器人,从单一运动模态到多种运动模态的磁驱动微型机器人,从开环控制到闭环控制的磁驱动微型机器人,从单个个体到单个群体再到多个个体的磁驱动微型机器人。最后,展望了磁驱动微型机器人的未来发展方向,包括更大空间的磁驱动装置,更多运动模态的微型机器人,软体结构的医疗微型机器人,微型机器人自主导航和多个磁驱动微型机器人的控制。     

磁吸附爬壁机器人控制系统的研究

在研制爬壁机器人基础上，比较了磁吸附爬壁机器人的各种吸附与驱动方式的优缺点，设计了机器人的控制系统，推导出控制算法，并实验结果表明控制系统能满足工作要求。     

煤矿巡检机器人设计及模糊控制研究

基于煤矿井下回采工作面作业环境巡检需求,研究了一款基于高精度磁导航传感器和RFID射频识别模块的煤矿巡检机器人。同时,针对该机器人在复杂环境下的轨迹跟踪问题,对该机器人进行了数学分析和运动学建模,利用位置误差e和误差变化率e_c作为输入,左右轮速度差ΔV作为输出,提出了一种双输入-单输出的模糊控制方法,并在Matlab环境中搭建控制器模型,针对直线路径和圆形路径进行了计算机仿真验证。仿真结果表明,直线路径和圆形路径跟踪过程种,煤矿巡检机器人在1.5 s 时达到预设路径,方向偏差x_e、y_e超调量均≤0.1m,导航角θ_e超调量≤0.1rad,与常规PID控制器相比,所设计的模糊控制方法具有响应快、超调量小、稳定性强,系统可靠性和鲁棒性强的特点。     

煤矿计算机控制系统的抗恶劣环境设计

论述了我国第一台煤矿井下机器人计算机控制系统的抗恶劣环境设计。通过对计算机控制系统的可靠性、防爆、散热、抗震、防潮及安装加固等设计，系统经受了煤矿井下恶劣环境的考验，确保机器人在试验过程中可靠地工作。     

加入临时路径的移动机器人路径跟踪模糊控制

对含不确定性的移动机器人系统设计了路径跟踪模糊控制方法。该方法引入临时路径,使机器人先从初始位置出发沿临时路径行进,当移动到期望路径附近时,再让机器人跟踪期望路径。整个控制过程只需要一个模糊控制器,极大地减少了工作量,并引进积分环节以消除稳态误差。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

电磁传感器的循迹特性分析

介绍了一种电磁传感器的循迹特性,对通电导线周围电磁场的模型进行了阐述,并用Matlab分析出磁场模型与电磁传感器的高度和水平距离的关系。通过对磁场模型的分析,选择了常见的电感线圈作为检测磁场的传感器,推导出双电感电磁传感器的循迹特性,并建立了循迹模型。根据大量的实验,确定了双电感电磁传感器的布局方案,实验结果表明：该循迹模型可以用于电磁场的检测。     

基于改进的MeanShift算法的选煤厂人员目标跟踪方法

针对采用传统的MeanShift算法进行智能视频监控易受背景干扰而丢失目标的问题,提出了一种将MeanShift算法与卡尔曼滤波算法相结合的选煤厂人员目标跟踪方法。该方法首先通过运动检测方法分割出跟踪目标区域,然后通过卡尔曼滤波算法预测下一帧跟踪窗口的起点,在此基础上采用MeanShift算法跟踪目标区域;由于选煤厂环境较复杂,为了防止跟踪失败,采用跟踪与检测相结合的方法来进一步保证跟踪的鲁棒性。实验结果表明,该方法能很好地消除背景中相似颜色区域的影响,具有较好的跟踪效果。     

基于霍尔开关的磁性浮子式液位传感器设计

针对传统的干簧管式液位计接触点易产生抖动、长期稳定性差等缺点,设计了一种利用开关式霍尔元件作为敏感元件的液位传感器,详细介绍了其工作原理和设计方案,并利用ANSYS软件对磁性浮子进行了磁场仿真计算,通过分析可根据测量精度确定所需永磁体大小,简化工艺流程,缩减了工作量.该传感器可根据需要输出标准电流信号4～20 mA或数字通信RS-485,并可配备LED现场指示器,实验表明:该传感器具有有效距离大、不易受干扰、响应速度快、可靠性高等特点.     

基于双干簧管的矿用磁性接近开关设计

针对提升机电控系统的减速开关和提升机综合后备保护装置的同步开关均采用单干簧管而存在误动作的问题,设计了一种基于双干簧管的矿用磁性接近开关;分析了干簧管的工作原理,详细介绍了该接近开关的结构、工作原理及性能。实际应用表明,该接近开关具有结构简单、防水、防爆、防振动、动作性能安全可靠等特点,有效保证了卸煤、卸料时提升机电控系统的减速开关和提升机综合后备保护装置的同步开关的正常工作。     

Robust Tracking Control for Self-balancing Mobile Robots Using Disturbance Observer

In this paper, a robust tracking control scheme based on nonlinear disturbance observer is developed for the self-balancing mobile robot with external unknown disturbances. A desired velocity control law is firstly designed using the Lyapunov analysis method and the arctan function. To improve the tracking control performance, a nonlinear disturbance observer is developed to estimate the unknown disturbance of the self-balancing mobile robot. Using the output of the designed disturbance observer, the robust tracking control scheme is presented employing the sliding mode method for the selfbalancing mobile robot. Numerical simulation results further demonstrate the effectiveness of the proposed robust tracking control scheme for the self-balancing mobile robot subject to external unknown disturbances.      

煤矿井下给煤机监控系统的设计

针对某煤矿井下给煤机由于给煤量超载而造成胶带断带的问题,提出了一种井下给煤机监控系统的设计方案;阐述了该系统的硬件结构及软件设计,介绍了该系统硬件设备的安装布置及软件模块的调试步骤。实际应用表明,该系统提高了给煤系统的可靠性。     

带有未知参数和有界干扰的移动机器人轨迹跟踪控

针对模型参数未知和存在有界干扰的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,本文提出了一种鲁棒自适应轨迹跟踪控制器方法.非完整移动机器人的控制难点在于它的运动学系统是欠驱动的.针对这一难点,本文利用横截函数的思想,引入新的辅助控制器,使得非完整移动机器人系统不再是一个欠驱动系统,缩减了控制器设计的难度,进而利用非线性自适应算法和参数映射方法构造李雅谱诺夫函数.通过李雅普诺夫方法设计控制器和参数自适应器,从而使得非完整移动机器人的跟随误差任意小,即可以任意小的误差来跟随任意给定的参考轨迹.仿真结果证明了方法的有效性.     

弧焊机器人焊缝跟踪神经网络控制器

介绍了一种能提高高弧焊机器人焊缝跟踪精度的神经网络控制器,通过神经网络的补偿作用,弥补了由于无法知道机器人精确模型所造成的控制上的误差,不同于机器人控制中传统的网络控制器,本文提出并应用了基于笛卡尔空间轨迹控制的机器人焊缝跟踪神经网络,大大简化了控制算法,计算机模拟及实验表明,该控制器非常适用于只的实际焊接,对于现有机器人,无须改变其控制器内部结构,即可应用该技术,与常用的机器人关节力矩控制法相比