煤矿救灾机器人防爆技术研究

介绍了煤矿救灾机器人防爆技术的概况,阐述了煤矿救灾机器人防爆技术的国内外研究现状及应用情况,指出煤矿救灾机器人防爆技术已取得一定进展,尤其在防爆电动机、防爆外壳及动力电源等方面,但防爆材料应用技术、能源动力技术、本安控制技术、故障诊断与容错控制技术等仍存在问题,需要在加工材料轻便化、动力电源高效化、防爆技术本安化、控制系统智能化等方面不断完善,从而确保煤矿救灾机器人各个构件的防爆技术更加成熟。     

煤矿探测机器人行走机构设计与步态分析

为了适应煤矿井下复杂地形,设计了一种煤矿探测机器人行走机构:躯体为圆形,6条腿均布在躯体四周;躯体及腿部采用高强度铝合金材料,整机仅800g。对该机器人直线行走步态、原地转向步态及其运动能力进行了分析。采用Solidworks和ADAMS软件建立了机器人仿真模型,对其进行仿真及样机试验,结果表明,机器人单次旋转动作的最大完成角度达24°,最多2次旋转操作即可完成任意角度转向;机器人直线行走时平均速度达0.1m/s,其位移、速度及加速度变化较规律,运动较平稳,没有出现剧烈抖动。     

煤矿救灾机器人研究现状及发展方向

介绍了煤矿救灾机器人的发展背景,综述了国内外煤矿救灾机器人的研究现状及应用情况;分析并指出了目前机器人参与矿难救援时存在地形适应性差、体型庞大、有效工作距离短、智能性欠缺、可靠性低等技术问题;提出了煤矿救灾机器人的技术发展方向,即机构仿生化、能源高效化、材料轻便化、操控智能化、救援协同化、设计模块化,同时指出煤矿救灾机器人未来的发展需伴随多种技术的共同发展。     

煤矿救灾机器人动力电源研究

针对机器人电源系统的需求,分析并比较了磷酸铁锂电池、超级电容以及磷酸铁锂电池并联超级电容的混合电源的性能,认为磷酸铁锂电池较适合作为煤矿救灾机器人的动力电源;研究了磷酸铁锂电池的小电流放电特性,建立了相应的放电模型,并据此对24V,40A.h的电池进行理论计算,得出结论:放电电流在30A以下时,电池自身消耗的能量可以控制在12%以下,降低输出电流可以降低电池自身的能量消耗,增加输出的能量。     

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°。     

煤矿救灾机器人灾变环境侦测技术探讨

在分析传统的煤矿救灾机器人突水水源、火灾及瓦斯浓度侦测技术原理和特点的基础上,提出了基于无线自组网的煤矿救灾机器人突水水源侦测方法、基于大数据的煤矿救灾机器人火灾侦测方法、基于多源信息融合的煤矿救灾机器人瓦斯浓度侦测方法,可有效提高煤矿救灾机器人突水水源、火灾及瓦斯浓度侦测的准确率。指出了煤矿救灾机器人灾变环境侦测技术将深度融合云计算、人工智能、物联网等现代信息技术,从而全面提升煤矿救灾机器人灾变环境侦测结果的可靠性。     

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。     

矿井救灾机器人能量效率模型研究

理论分析了机器人的能量传递过程,得到了能量传递各环节的效率公式,并据此建立了机器人能量综合效率模型。通过Matlab仿真得到了机器人效率与电流、电池容量的关系,得出了如下结论:电池容量对机器人能量效率影响较小,输出电流的大小决定了机器人能量效率,输出电流为20A时,机器人的能量利用效率最高。该结论可为建立机器人能耗模型、确定电池容量及电源管理策略提供理论依据。     

水下机器人的研究现状与发展趋势

本文从水下机器人(ROV&AUV)的分类入手,对水下机器人的国内外研究现状进行了简要概述,论述了其系统组成及关键技术,并对水下机器人的发展趋势及应用前景进行了探讨。     

矿井灾害预警救援与环境预测一体化系统设计

针对灾害预警救援系统和环境预测系统由于是独立运行而具有局限性的问题,提出了一种矿井灾害预警与环境预测一体化系统的设计方案;给出了该系统设计思路及架构,阐述了该系统中相互关联的数据采集、灾害预警、救援指挥和环境预测4个子系统的设计原理,介绍了该系统人机界面的结构及设计原则。该系统的研究对井下救援工作具有重要意义。     

灾难的设计拯救

地震、雪灾、火灾、台风、洪涝旱灾等灾难往往给人类带来无法估计的人员伤亡和经济损失.作为设计师,我们应具备强烈的社会责任感和使命感去解决灾难带来的问题。同时,应积极思考防灾救灾的设计对策.开发可应对各种突发事件及自然灾害的救助器材和灾后安置设施,减轻灾难带来的各种损失。     

救援机器人目标跟踪控制的研究

在分析了腿轮式救援机器人运动原理的基础上,建立了机器人的动力学模型,并根据该模型提出了一种基于线性反馈控制的目标跟踪控制方法,详细介绍了该控制方法的实现。实验结果证明了所提出控制方法的有效性。     

基于机器视觉的自主式救援机器人的研究

本文将面向自主式救援机器人,从现阶段日本、中国对自主式救援机器人研究现状出发,深入分析自主式救援机器人的功能需求和硬件设备需求,并且结合自主式救援机器人工作中所具备的功能进行研究。在灾害事故当中,由于环境复杂救援人员难以勘探真实的灾害环境,从而影响救援效果,而自主式救援机器人则能够通过自身强大的移动、远程通信、监测与跟踪等功能为救援人员提供帮助。面对灾害事故频发的现代化社会,救援机器人的研发已成为全球重要的研究事项。     

煤矿井下探测搜救机器人地形感知系统及路径规划方法研究

针对常规机器人导航系统采用单一类型地形识别传感器,观察维度单一等问题,对煤矿井下探测搜救机器人地形感知系统进行研究,使用远近感知系统数据融合,提高机器人避障能力。由激光扫描仪采集的二维点云数据建立远距离地形信息,由Kinect相机采集的地形深度信息建立近距离地形信息。基于PCL模型,应用像素遍方法,实现观测信息的采集与云图像的构建。使用2.5维栅格地图构建方法得到近距离环境地形信息。使用Dijkstra算法进行了路径规划研究,建立了融合路径长度和地面危险度等级的目标函数。通过仿真研究验证了本文提出的最优路径减小机器人行走过程的俯仰角、侧倾角的波动幅度。     

救援机器人远程监控平台的设计与实现

以救援机器人为研究背景,详细介绍了远程监控平台的设计方案和系统架构,包括硬件结构、底层软件和上层应用软件的设计和实现。该救援机器人通过便携式操控箱实现远程监控,具有人机交互友好、操作灵活、携带方便等特点。实践结果表明,该平台能很好地实现机器人远程操控和传感器信息的传输,有助于机器人在灾难环境中更好地开展探测和搜救工作。     

基于马尔科夫链的煤矿灾变预测系统的建模研究

提出了结合煤矿特点构造符合马尔科夫链特征的数学模型的观点,并以马尔科夫链为基本分析工具,详细介绍了设备故障、涌水预警、救险预测三个领域内的数学建模方法。所建模型可以预估机电设备发生故障的概率、井下透水后发生淹井的可能性、事故发生后井下人员的逃生状况,为煤矿灾变预测提供了概然性数据,为煤矿灾变预测系统的技术实现提供了理论支持。     

矿井应急救援与信息发布系统的设计

提出了一种矿井应急救援与信息发布系统的设计方案,详细介绍了系统结构、关键设备设计及系统功能。该系统弥补了现有各类采集系统自下而上的不足,提供了信息由上而下的发布渠道,为紧急情况下的矿井应急救援提供了有效支持。     

基于特征线段匹配的救援机器人建图方法

针对救援机器人的环境识别及其建图(SLAM)问题,提出了一种基于特征 线段匹配的方法。通过激光雷达获取环境信息,采用特征线段提取匹配的方法提高了系统运 行速度,在救援机器人移动过程中,系统能够及时、准确地进行全局地图更新。在救援环境 中,利用救援机器人进行环境识别及建图,实验结果表明：采用基于特征线段匹配方法实现 建图,能够得到较完整的环境地图,其方法具有很好的实用性。     

计算机视觉在室外移动机器人中的应用

近些年来,室外移动机器人(智能车)及其相关技术的研究越来越受到重视．计算机视觉技术作为移动机器人感受外界环境的最主要手段,也在很多相关领域取得了长足的发展．本文分别从道路检测、车辆检测、行人检测三个室外移动机器人系统中最主要的视觉检测方面对目前的发展做了一个概述, 并给出了今后的发展方向．