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。     

基于GIS的矿井救援机器人定位导航研究

针对我国煤炭重大恶性事故率上升、救援危险性大的情况,依据我国煤矿救援现状,采用Visual C#.NET结合ArcGIS Engine组件进行矿井救援机器人定位导航关键技术的研究.主要实现救援机器人的定位与导航、踪迹分析、救援最佳路径分析以及井下巷道的三维显示,旨在实现灾后科学救援,减少人员伤亡,提高我国煤矿安全事故的救援水平.     

小口径深井落井救援机器人设计

针对小口径落井救援技术和设备落后的现状,研究了一种适用于小口径落井救援作业的救援机器人设计方案。该方案对救援机构进行了详细地描述,考虑到机器人井下作业环境空间的局限性,对井下作业救援机构进行了模块化设计,减小了机构的体积,同时对音频、视频、照明和通风等辅助救援系统进行了阐述。利用该落井救援机器人对落井人员进行救助,无需救助人员深入井下,仅在井上操作即可在较短时间内将落井人员救出井外,大大降低了传统救援方法因救助不及时而造成对被救人员的伤害,可节约大量人力、物力,并且缩短了救援时间,是一种针对小口径落井救援较为理想的救援装置。     

救援探测机器人动力系统设计

针对救援探测机器人在防爆条件下动力匹配设计的难点,首先通过对救援探测机器人的动力系统进行分析研究,确定了动力系统优化的关键部件及其参数决策范围,建立动力系统的多目标优化模型。其次,利用PlatEMO多目标优化平台,采用非支配排序的NSGA-II遗传算法对救援探测机器人动力参数优化问题进行求解。最后,参照求解结果设计救援探测机器人的动力系统,并制造样机进行测试,结果表明救援探测机器人的动力性能参数满足设计要求。     

基于WiFi的矿用应急救援通信系统设计与研发

介绍了当前国内煤矿的安全生产形势,应急救援通信系统的发展现状和研发的必要性;提出了基于WiFi技术的矿用应急救援系统设计方案。     

基于嵌入式Linux的煤矿救援机器人控制系统设计

针对煤矿救援机器人研发的重要性和紧迫性,设计了以S3C2440为主控制器、DSP F2812为从控制器的异构多核嵌入式控制系统。根据环境感知功能和W型摇臂式履带行走机构的控制要求,开发高性价比的主、从控制系统,利用主控制器植入的嵌入式Linux内核,高效处理从控制器监测的语音、视频、距离和障碍等信号,协调控制Wi-Fi通信、救援机器人行进、自动避障和标记障碍位置、定位和辨识受困矿工位置等,有助于对事故矿井开展科学救援工作、提高施救效率与成功率。     

矿井应急救援指挥通信装置的休眠唤醒功能实现探讨

针对现有矿井应急救援通信指挥装置电池供电的局限,提出了休眠唤醒功能设计方案;在装置闲置时,可以在井下基地(或者地面指挥中心)对救援通信终端进行休眠操作,也可以远程唤醒装置,监测现场的图像、语音和环境数据;休眠时电路功耗仅为正常工作时的1/40,有效地管理电池电量,延长远程终端单次使用时间,同时也解决了多次、持续救援作业的难题。     

基于WIFI的井下救援机器人无线监测系统设计

设计了井下救援机器人无线监测系统。系统采用2.4 GHz的无线高频电波,利用无线网桥进行桥接,在井下和地面之间建立了一条无线通信链路,使得集成视频监控、远程遥控、数据采集功能于一体的救援机器人能够及时、准确地将灾害现场的环境信息传送给上位机。探究了无线通信信道在煤矿井下的传输特性,并利用MATLAB/Simulink对其进行了仿真分析。     

矿难中井下救援通信系统设计与实现

针对矿难救援通信系统的设计需求,设计了基于无线传感器网络的应急通信系统应用框架,提出了以数据为中心的分层次路由算法策略和无线传感节点调度策略,应用这些策略,既提高了无线传感网络的效率和数据传输的可靠性,同时也极大地延长了无线传感网络的生命期。     

基于5G技术控制的煤矿救援机器人的设计

设计了一种以行星轮为特点的运动机构,通信系统采用5G技术的煤矿救援机器人;利用行星轮结构紧凑的大功率传动特点,可以提高煤矿救援机器人在未知环境中的垂直越障能力;利用5G网络,能快速传输机器人监测的视频、语音、所困矿工位置和障碍等信号,有助于救援人员及时了解井下情况并制定出科学的救援方案,提高救援效率和成功率。     

煤矿救灾机器人自动充电系统的设计

为实现矿井救灾机器人长时间可靠稳定的工作,需要解决移动机器人自动充电的技术问题,对矿井救灾机器人自动充电技术进行研究,介绍了机器人自动充电定位技术的相关进展。提出了一种简单、可行的基于定位矫正功能的自动充电系统的设计方案。结果表明该方案对于机器人自动充电技术的研究具有一定的实际意义。     

煤矿救灾机器人监测系统设计

以矿井已然普遍形成的完善的工业以太网为技术着眼点,探讨并设计了基于Wi Fi的煤矿救援机器人无线监测系统。监测系统硬件方面,主要运用PC、无线AP和探测终端设备;软件方面,则利用VS2010开发环境编程生成地面综合监控界面。监测系统的测试运行结果表明:此系统网络性能良好,设备间响应快、延时短,数据传输实时性强、可信度高。     

基于安全人机工程学的矿山应急救援多媒体系统设计

 根据矿山应急救援的特点,提出了矿山应急救援多媒体指挥系统的作用和系统组成及工作原理。从安全人机工程学的角度分析了系统设备的设计方法,科学的对系统装备的显示器进行了人机界面设计。由于矿山应急救援时环境特别复杂,现场条件十分恶劣,因此本文对系统装备的冗余性进行了分析,并依据安全人机工程学的原理对设备的可靠性进行了设计,使系统设备真正做到本质安全,更好的为矿山救护人员服务,同时对提升我国矿山救援通信设备的技术水平和全面实现数字矿山提供技术支持。     

履带式煤矿救灾机器人系统效率模型分析

对履带式煤矿救灾机器人的能量传递过程进行了理论分析,得到了各环节的效率公式,尤其对行走机构的效率进行了详细的分析,并据此建立了机器人系统综合效率的模型。通过对模型的分析发现,可以通过对放电电流的控制优化来提高机器人能量使用效率。进一步仿真得到履带式机器人系统效率和电流、电池容量的关系,结论可以为建立机器人能耗模型、提高机器人系统效率提供理论依据。     

基于PC104的煤矿救灾机器人控制系统

结合煤矿救灾机器人的应用环境,设计了一种基于PC104的控制系统。根据系统需要完成的任务特点,确定了硬件构架和软件体系。详细分析了系统的导航与避障算法,提出了融合陀螺仪、加速度计、电子罗盘和履带轴编码器等传感信息的航位推测法和基于行为的机器人半自主控制策略。通过模拟矿井试验,验证了控制系统的合理性。     

煤矿救援机器人系统运载车的设计与研究

煤矿救援机器人系统运载车设计是一个涉及多门学科的交叉研究领域。概述了煤矿救援机器人系统运载车设计中的关键技术要点,从运载车的车体设计、结构设计、关键部件设计、移动路径设计等方面探讨了煤矿救援机器人系统运载车的设计及应用开发前景。     

矿井救援通信系统的研究

提出一种新型矿井营救通信系统,可用来收集矿井下的实时事故信息,如:声音、视频、环境参数等并将它们以无线方式传送给救援指挥部。该系统不仅采用了嵌入式技术,而且结合无线和有线传输,为地下救援工作提供了巨大便利。     

基于ZigBee的矿用救灾无线通信装置的开发设计

根据矿井救援工作的实际需要,设计了一种基于ZigBee技术的便携式矿用救灾无线通信装置。该装置由通信终端头、通信终端尾和中继器组成。分析了该装置的体系结构、硬件原理、软件流程等。应用结果表明,该装置布设方便、成本低、可靠性高。     

基于GIS的矿井救援机器人最佳路径设计与实现

为了实现矿井救援机器人进行及时准确的救援,利用Visual C#．NET结合ArcGIS Engine组件对救援机器人的最佳路径分析功能进行设计研究,以山东兖矿集团有限公司北宿煤矿实践应用为例,试验得到了一个有效的最佳路径分析系统。介绍了该系统的功能模块设计、空间数据库设计及系统开发方法,并对构建巷道网络、获取起止点信息、配置网络参数和调用分析函数等关键技术进行了研究,该系统可快速设定矿井救援机器人至事故地点的最佳路径,实现了矿井救援机器人寻找一条从起始点到目标点的最佳路径。