矿用带式输送机巡检机器人驱动系统设计

目前矿用带式输送机巡检机器人的研究主要针对带式输送机巡检机器人故障识别与诊断等方面,忽视了巡检机器人运动问题。煤矿井下巷道设备较多,作业空间狭小且地形复杂,巡检机器人运动时会遇到爬坡、煤泥障碍等极端路面情况。鉴于矿用带式输送机巡检距离较长、巡检目标相对单一且巡检路线固定,采用轨道式传动作为巡检机器人的行走方式。但该方式在轨道面附着煤泥的情况下驱动轮会卡死,且面对坡度较大的轨道时可能发生打滑现象,因此设计了一种四轮支撑、两轮驱动的轨道式驱动系统,巡检机器人依靠驱动轮与轨道之间的摩擦向前运动,支撑轮承载巡检机器人的质量并起到辅助行走的作用。对巡检机器人驱动系统主要零件传动轴和摆臂进行了有限元仿真分析,得到传动轴和摆臂的极限应力分别为83.2,65.8MPa,远低于材料的屈服强度,保证了巡检机器人的可靠性。对巡检机器人驱动系统的爬坡和煤泥越障性能进行了试验,结果表明,巡检机器人在25°斜坡轨道上仍可完成加速运动,且在上下坡过程中运行平稳,在煤泥障碍轨道上运行没有发生打滑和卡死现象。     

煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统设计

机器视觉已在煤矿带式输送机分拣机器人目标检测与识别方面具有一定的理论基础,但目前煤矿带式输送机分拣机器人目标识别主要针对煤矸石识别,对造成输送带穿透、撕裂等的异物目标识别的研究较少,且在目标异物精确定位方面的研究也较少。针对上述问题,设计了一种基于机器视觉的煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统,可对输送带上存在的不同类型和不同形状的异物进行识别与定位。采用双目视觉实时获取输送带上异物图像信息,并对图像进行预处理,基于Canny算子进行图像信息增强,通过灰度拉伸方法改进图像边缘信息,突出煤矿带式输送机上异物的边缘特征;利用形态学方法提取异物形状特征,建立异物图像特征样本库,通过图像特征匹配的方式解算出异物存在区域,实现异物类型的检测、分类与识别;在异物类型成功识别的基础上,以目标异物边缘特征值为基础,建立目标异物的感兴趣区域(ROI),构建相机、输送带与目标异物坐标转换关系,利用多目标质心快速计算方法求取目标异物质心坐标,实现对目标异物的定位。系统样机实验结果表明：煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统异物识别率不受尺寸、材质和颜色等因素影响,能够实现输送带目标异物图像的采集、...     

变电站巡检机器人控制系统设计

变电所作为电力传输的枢纽,为保证其安全可靠的运行,必须对变电站的设备做定期巡检。本文针对变电站环境设计在变电站运行的巡检机器人携带多种传感器,按照设计指令进行设备状态检测、记录仪表数据,提高了变电站自动化水平。     

变电站巡检机器人控制系统设计

本文针对变电站设备巡检工作的实际情况,提出了一种基于嵌入式Linux操作系统的巡检机器人控制系统的软件体系结构;完成了在PC104硬件模块上的机器人控制系统的设计,介绍了本嵌入式系统软件的总体流程;给出了PMAC运动控制卡驱动程序的实现过程.现场运行试验表明,该控制系统可以真正形成全监控方式,可以大大提高变电站设备运行的安全性、可靠性和实时性.     

管沟机器人自动化巡检系统设计

随着铁路涵洞、公路排水渠和城市管网的快速发展,管沟维护任务的工作量逐年增加。为了确保工作人员的安全和提高管沟维护的效率,设计了一套管沟自动化检测系统。该系统由PC、控制手柄、管沟机器人和线缆车构成。管沟自动化检测系统以PC为核心,PC通过RS485与控制手柄、管沟机器人和线缆车进行通信。PC下发指令给机器人和线缆车,对管沟机器人和线缆车进行远程操控与传感器数据监测。PC通过同轴电缆接收管沟内部图像,实时对管沟进行监控。经实验测试,该管沟自动化检测系统能够正常运行在管沟环境中,机器人通信距离超过100m,PC上位机实时显示1080P 30Hz的管沟视频。该管沟自动化检测系统具有一定的应用价值,符合设计需求,具有一定的推广价值。     

带式输送机智能控制系统设计与实现

针对矿井控制与管理自动化的需求,本文介绍了一种基于多电机驱动的带式输送机控制系统,包括系统的整体架构、PLC硬件选型以及上位机监控界面。针对实际生产中煤流量和带速不匹配会造成电能浪费的问题,提出了模糊控制器的设计,达到了节能降耗的效果。通过现场联试证明,该系统运行稳定、安全可靠、功能完善,具有一定的推广价值。     

带式输送机托辊故障检测方法

针对现有带式输送机托辊故障检测方法采用接触式测量、不便于安装操作、不适合于井下大范围故障检测等问题,提出了一种基于小波去噪和BP-RBF神经网络的托辊故障检测方法。采集托辊运行时的音频信号,采用结合了软阈值法和硬阈值法的折中法对音频信号进行小波去噪处理;将每一层小波分解信号的能量和作为该层的特征值,通过处理系数对低频部分的特征值进行转换,以减小其在总能量中的占比,使故障特征更加明显;将提取的特征向量输入BP-RBF神经网络模型中进行故障检测。测试结果表明,对于正常托辊信号、托辊表面存在裂痕、托辊表面磨损3种情况,该方法的故障识别率达到96.7%。与传统的频谱分析诊断技术相比,该方法所需的工作量更少、准确率更高;相较于基于温度检测等的故障检测技术,该方法采用非接触安装方式,安装更方便,检测范围更大,具有良好的应用前景。     

带式输送机托辊故障检测方法

针对现有输煤传送机托辊故障检测方法存在识别精度较低、抗环境干扰能力较差、无法长期稳定运行等问题,提出了一种基于融合信号（TFM）及多输入一维卷积神经网络（MI-1DCNN）的输煤传送机托辊故障检测方法。首先,通过拾音器采集输煤传送机沿线托辊运行的音频信号,采用dB4小波无偏风险估计阈值降噪法对信号进行预处理,消除背景噪声,提高信噪比。然后,对降噪音频信号的时域、频域和梅尔频率倒谱系数（MFCC）及其一阶二阶差分系数进行归一化处理,并进行拼接,得到特征TFM。最后,将TFM输入到多尺度卷积核的MI-1DCNN模型,在网络通道末端进行特征融合,通过Softmax函数完成对正常托辊和故障托辊的分类识别。以某煤矿实际采集的输煤传送机托辊音频信号样本对TFM-MI-1DCNN模型进行试验,结果表明：故障托辊平均识别准确率达98.65%,较改进小波阈值降噪-反向传播-径向基函数网络、MFCC-K邻近方法-支持向量机的平均识别准确率分别提高了1.50%和1.03%。现场应用结果表明：该方法下故障托辊平均识别准确率为98.4%,说明该方法适用于现场应用。     

带式输送机故障定位系统网关的设计

以带式输送机故障定位系统为应用背景,提出了一种基于STM32F103VE微处理器的CAN总线与Profibus-DP总线网关的设计方案。该网关在CAN网络中作为一个CAN通信节点,在Profibus-DP网络中作为一个从站;带式输送机沿线分布若干个CAN检测节点,每个节点负责检测其段内的4种传感器设备采集的实时数据,如果检测到故障信息,CAN检测节点就会向网关发送故障信息报文,网关接收CAN检测节点发送的报文并进行存储;当网关与Profibus-DP主站连通后,作为Profibus-DP从站的网关可以通过查询方式把故障信息报文传送到Profibus-DP主站中,从而实现故障定位功能。实际应用表明,该网关运行稳定、可靠,实现了带式输送机故障定位系统中CAN总线及Profibus-DP总线的互联。     

基于PLC的带式输送机智能保护系统设计

针对国内现有矿井带式输送机保护系统功能单一、可靠性低、系统集成性与扩展性差等问题,结合煤矿带式输送机的常见故障类型,提出了一种基于PLC的带式输送机智能保护系统,介绍了系统硬件结构和软件设计。该系统可独立操控,也可多级闭锁操控;具备良好的通信联网接口,可扩展性强;支持工业以太网传输,具有智能化集控功能。实际应用验证了该系统的可行性和有效性。     

选煤厂带式输送机防伤人安全保护系统设计

针对现有选煤厂带式输送机保护装置缺少动态防伤人监测功能,输送机旋转部位易导致伤人事故等问题,提出一种选煤厂带式输送机防伤人安全保护系统设计方案;介绍了该系统的总体设计方案、设备选型、探测器布置方式。该系统通过热释放红外探测器、对射红外探测器及红外电子网检测人体靠近输送机旋转部件的情况,当工作人员进入检测区域活动时给予提示、报警或进行停机保护。现场工业试验结果显示,选煤厂带式输送机防伤人安全保护系统可有效预防带式输送机旋转部件伤人事故。     

带式输送机传动滚筒轴承故障智能诊断

带式输送机工作环境恶劣,导致采集获得的滚动轴承信号受噪声影响较大,很难提取故障信号的特征频率。针对上述问题,提出了一种带式输送机传动滚筒轴承故障智能诊断方法。通过对滚动轴承振动信号的谱峭度进行分析,识别出瞬态冲击及其在频带中分布位置,同时根据谱峭度最大化原则确定最优中心频率和带宽,由此设计带通滤波器对滚动轴承信号进行滤波;对经过滤波处理后的滚动轴承有效信号进行谱峭度分析,确定故障特征信号,再进行希尔伯特变换获得包络谱,最终获得准确的故障特征。仿真结果表明,通过自适应谱峭度特征提取后,倍频信号更加清晰,特征频率更加明显准确,能有效识别滚动轴承故障。     

电气巡检机器人避障导航PLC控制系统设计

常规机器人避障导航PLC控制系统,局部导航全局最优路径时,抽象的局部虚构势场斥力过大,机器人无法精准识别小范围行进路径,导致到达巡检点距离偏差和角度偏差较大.针对这一问题,设计电气巡检机器人避障导航PLC控制系统.硬件设计方面,开发PLC控制器多个外围接口,PLC控制机器人关节轴和转座;软件设计方面,采用双传播算法,搜...     

变电站智能巡检机器人监控系统设计与实现

变电站巡检机器人可以帮助巡检人员完成大量的重复性工作,不仅仅节省人力成本,还可以避免由于人员懈怠所可能导致的安全隐患。而一套完整的巡检机器人监控与操作系统是变电站巡检机器人能否正常工作的关键。正是介绍如何系统地设计与实现变电站巡检机器人操控系统。包括协助巡检工作人员完成巡检任务的人机交互软件,以及为了实现无人巡检所采用的仪表设备图像处理算法。着重介绍了监控软件的设计,通过运用设计模式的方法,模块化、层次化的实现各个控制功能,处理室外无人作业的巡检机器人可能遇到的各种突发异常,让整个巡检系统可以安全平稳的运行。     

变电站巡检机器人导航控制系统设计与实现

随着信息技术的快速发展,作为电网中的重要节点,变电站的自动化程度不断提高。日常巡检工作对于变电站的正常运行起着至关重要的作用,针对人工巡检出现的一些问题,使用机器人代替人工完成巡检工作是经过验证的较好的解决方案之一。导航和控制模块是完成巡检工作的重要组成部分,在设计的过程中需要充分考虑导航和控制模块的组成结构、传感器种类和信息交互方式等,为软件系统的实现提供保障。     

基于VB的选煤厂带式输送机保护查询系统设计

以大平矿选煤厂带式输送机保护系统为背景,介绍了一种基于VB的选煤厂带式输送机保护查询系统的设计,详细介绍了该系统的结构、系统数据库的访问和操作。该系统实现了对带式输送机保护数据的查询、导出和打印等功能,为选煤厂安全生产提供了帮助。     

基于机器视觉的电力巡检机器人自动化系统设计

为实现巡检中更低的误检率,设计一种基于机器视觉的电力巡检机器人自动化系统。利用远距离激光雷达配合多种设备,实现机器人的定位导航。根据图像预处理模块能够实现巡检图像的色彩分割、降噪滤波等处理。总控平台模块主要由六部分构成,分别为图像识别单元、核心服务单元等。通过硬件与软件相结合实现机器人的电力巡检功能。实验结果表明,设计的机器人运动指标良好,能够实现高效变电站巡检,同时系统的巡检导航性能良好,巡检误检率较低,说明系统满足设计需求。     

基于ROS的粮面巡检机器人导航系统设计

考虑到粮食具有散粒性,采用履带式机器人可以在粮面上平稳运行。设计一种基于机器人操作系统ROS和激光雷达的粮面巡检机器人导航系统,使用基于粒子滤波的Gmapping算法构建栅格地图。全局路径规划使用改进启发函数的蚁群算法,加速收敛速度获得最短路径,应用动态窗口算法以关键点作为中间目标点规划局部路径,实现路径规划以及实时避障功能。经过仿真实验证明,该方案可以准确建立地图,改进的导航算法能够进行路径规划和避障,该方案设计具有可行性和有效性。