煤矿救援机器人头部垂直越障性能研究

提出一种用于煤矿救援的虾形六轮移动机器人,对其头部的垂直越障能力与机器人结构参数、地面摩擦系数的关系进行了分析,通过建立头部垂直越障力学分析模型,得到了机器人头部垂直越障最大高度与其影响因素的定量关系模型,并用物理样机进行了验证。     

基于RPY的煤矿井下探测机器人越障分析

以煤矿井下探测机器人TUT-CMDR为研究模型,运用RPY和柱面坐标转换对其建立坐标系后进行分析,计算出煤矿探测机器人在任意位置的质心坐标,分析了机器人正向越障姿势和越障高度,绘制出了质心和越障高度与摆臂摆角和车身俯仰角的三维关系,并将分析结果与实验数据对比。研究方法和结论为机器人的越障控制提供了依据。     

四段式轮-履结合煤矿井下探测机器人结构设计及越障分析

设计了一种四段式轮-履结合越障机器人。设计了越障机器人的整体结构,前肢采用轮式驱动,后部双翼采用结构型履带拖动,以轮-履结合的方式实现正向和反向越障;对所设计的结构进行合理的简化并进行越障方案分析;采用质心法对机器人进行越障可行性和最大越障高度进行分析,得出最大越障高度;最后通过实验装置进行越障实验,机器人顺利通过设定越障高度,验证了四段式轮-履结合机器人越障性能分析的正确性。     

履带式煤矿搜救机器人机构设计及越障性能分析

文章设计了一种用于煤矿搜救的关节式双履带移动机器人,机器人平台由前、后两壳体组成,当机器人在煤矿搜救过程中遇到障碍物时,前、后两壳体通过旋转关节的调节可形成一定的角度,能有效解决双履带机器人越障性能低的难题。被动调节装置的设计,可防止机器人越障时履带发生松弛或脱落。在此基础上,以攀越台阶为例对机器人的越障性能进行分析。最后通过实验验证了关节式双履带机器人机构设计的合理性和理论分析的正确性。     

救援探测机器人越障能力研究

为适应煤矿井下复杂环境,实现机器人自主操作与控制,提出"场景集-动作规划集-电机控制集"的控制策略,以保证其具有较好的稳定性能和最佳的越障性能。对机器人摆臂姿态的变化分析,得到机器人有22种空间姿态变化组合形式;利用重心投影法制定了机器人机身最小失稳角度及最小失稳时间参数,以判定机器人的稳定性;根据机器人不同姿态变化情况表制定了控制策略,完成了越障实验,验证了机器人控制策略的正确性及可行性。     

煤矿环境探测机器人混合动力电源研究

为了使煤矿探测机器人具有更好的越障能力,针对普通动力电池难以提供机器人所需大电流放电的情况,结合动力电池和超级电容的特性,设计了动力电池和超级电容组成的混合电源。通过机器人模型进行运动学仿真得出使机器人爬上不同角度的坡道所需的最大电流,而以普通动力电池和混合电源的电流输出能力分别能使机器人爬上的最大坡度为30°和37°,并通过机器人爬坡试验获得了机器人实际最大爬坡角度,与仿真结果一致。表明混合电源能够提高机器人的越障能力。     

履带式煤矿救援机器人越障能力的运动学分析

针对履带式机器人越障时的重心运动规律,建立了数学模型,并结合CUMT-1型机器人参数进行了数字仿真分析和试验,仿真结果和试验数据验证了数学建模的正确性。根据建立的数学模型,可以估算履带式机器人能够越过的最大障碍高度;同时,还可以根据最大障碍高度确定履带机器人所需的最小长度,为履带式煤矿探测机器人的设计提供了理论依据。     

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。     

基于ADAMS的煤矿井下搜救机器人越障性能分析

针对复杂的煤矿井下环境对搜救机器人越障性能和转向灵活性的要求,提出了一种具有前摆臂的履带机器人。为了检验设计方案的有效性,对机器人爬坡、跨越凸台和转向进行分析,并用ADAMS进行仿真。仿真结果验证了机器人的越障、转向性能以及分析结论的正确性。     

煤矿井下搜救探测机器人结构设计

根据煤矿井下的环境特点,结合现有机器人结构组成,设计用于煤矿井下搜救探测机器人。该机器人由履带、摆臂复合式结构构成,分3段,具有良好的越障能力、地面适应能力和机械性能。其传感器支撑臂具有2个自由度,可以实现传感器的空间姿态调整。对其结构组成、运动原理、传动特点等进行了介绍和总结。为后续的动力学仿真、控制系统搭建和传感器选择等提供了工作平台。     

矿用巡检机器人在煤矿中的应用

为确保矿井生产的安全,龙王沟矿井在主斜井带式输送机沿线装设矿用巡检机器人。该矿用巡检机器人是集机械、电子、计算机、移动通信和矿用防爆等技术于一体的多学科相互交叉、融合的系统。它能实现从带式输送机机头到机尾的全线范围内的移动巡检,连续采集、存储、传输现场的图像、声音、温度、烟雾等数据,通过对采集数据的分析,判断设备是否存在故障并找出故障位置,大大提高了检修效率并节省了人力。     

矿用探测机器人虚拟控制系统研究

针对当前煤矿井下事故频发,井下救援难度增大等问题,提出了一种虚拟控制系统,通过遥控虚拟机器人在井下进行环境信息采集以及障碍物信息提取,实现机器人的局部与全局导航定位,根据这些信息实现对机器人的人为决策以及干预。研究成果可使井下机器人的作业可控、可预知,且移植性较强,提高了救援机器人的作业效率。     

井下煤仓煤位检测方法综述

针对井下煤仓表面不均、环境复杂的特点,分析了几种常用的煤仓煤位检测方法,包括超声波式、电容式、核辐射式及图像处理方式等,分别指出了这些方法各自的适用范围及不足,并给出了煤仓煤位检测方法的改进方向。     

巡检机器人在煤矿的应用分析

为了提升煤矿机电设备管理水平,解决煤矿日常人机管理存在的难题,提出将巡检机器人应用到煤矿的一些场景,用来替代矿井作业人员工作,实现了煤矿的减员增效和安全生产。     

矿用雷达式生命探测仪的设计

设计的雷达式生命探测仪,运用三角波线性调频连续波雷达对目标进行检测,穿透能力强,结构简单,信号的处理也相对简单,发射功率较低(有利于本安化),采用Lab Windows/CVI进行系统软件显示的开发。通过实验表明,该生命探测仪能穿透50 cm墙厚的情况下探测12 m远的静止目标。     

嵌入式煤矿瓦斯检测仪应用研究

利用ARM7内核处理器LPC2129和瓦斯传感器MQ-5设计了一款嵌入式煤矿瓦斯检测仪,通过ADC通道将采集瓦斯传感器的输出电压,经过量化后显示在LCD上,当被检测到的瓦斯浓度超过预设的安全临界值时就会发出声光报警信号,提醒工作人员及时撤离并采取有效的通风措施。     

雷达式煤矿救援生命探测系统

分析了煤矿事故救援特殊环境与要求,提出了一种基于低频二次雷达的全新生命探测设备,介绍了系统的基本原理及组成。     

寺河煤矿大采高工作面合理煤柱尺寸留设

采用理论分析和现场实测的方法,深入细致地研究了寺河煤矿大采高工作面的合理煤柱尺寸留设问题,达到了确保大采高工作面巷道的支护安全、减少采区的煤柱损失和提高矿井的技术经济效益的目的。     

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。