煤矿井下机器人钻臂智能控制研究

把神经网络控制技术引入至煤矿井下机器人的钻臂控制系统里,针对机器人钻臂控制系统实施研究。推导出了工作装置电液比例控制系统的传递函数,设计了电液比例控制系统,分析了神经网络控制问题,构建了煤矿井下机器人电控系统模型,讨论了机器人钻臂控制问题。     

钻孔机器人钻进工况智能感知与自适应控制机理研究

为提高瓦斯抽采孔钻进过程中控制参数调节的智能化程度,揭示了钻孔机器人钻进工况智能感知与自适应控制机理,开发了钻进参数自适应控制技术。以最高钻进效率为控制目标,选择卡钻概率、排渣顺畅性和锚固稳定性为边界条件,并据此划分了钻进状态种类。通过分析边界条件对钻进过程的影响,建立了各边界条件的数学模型,构建了钻孔机器人钻进工况智能感知与自适应控制机理数学模型体系。根据钻进工况智能感知与自适应控制机理,开发了基于差分进化算法的自适应控制技术,实现了钻孔机器人控制向量的自动优化。地面钻进试验表明,钻进工况智能感知与自适应控制技术能控制钻孔机器人在钻进岩层突变时较快地实现对控制参数的自动调节,使钻孔机器人保持高效、稳定的钻进状态。     

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。     

机器人运动学分析

机器人运动学的分析是研究机器人控制的基础,能够保证机器人的控制化程度。以库卡机器人为例,建立D-H坐标系,对它进行运动学正反解,用MATLAB辅助计算。     

基于MATLAB煤矿搬运机器人控制系统设计及仿真

针对煤矿搬运工况条件严苛、劳动强度大等问题;以某型煤矿搬运机器人为研究对象,对搬运机器人主要组成进行分析,对搬运机器人控制系统进行设计,运用仿真分析的方法对搬运机器人路径跟踪、跟踪误差、控制输出等方面进行研究和分析。研究结果表明:设计的煤矿搬运机器人控制系统可以满足煤矿物资搬运、安全稳定运行;搬运机器人位置路径与目标曲线基本一致,跟踪误差较小可以满足煤矿物资搬运的要求;该研究为煤矿搬运机器人控制系统设计及优化、精度的提高等方面提供理论基础。     

煤矿钻锚机器人控制系统设计

针对目前煤矿井下巷道掘进作业中锚杆支护环节存在的人工操作频繁、支护效率低等问题,研究设计了一种结构简单的煤矿钻锚机器人。主要设计了钻锚机器人的控制系统,选用罗克韦尔Compact Logix系列MicroLogix 1100控制器,融合多传感器技术,通过工业以太环网EtherNet实现机器人本地遥控控制和远程人机交互控制。对钻锚机器人控制系统进行硬件选型配置和软件设计,实现钻锚机器人自动控制。为煤矿井下钻锚设备智能化研究提供设计依据。     

智能采煤机器人关键技术

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的“智能感知、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制、位-姿-速协同控制”五大关键技术,并给出解决方案。针对智能感知问题,提出了构建智能感知系统思路,给出了智能采煤机器人智能感知系统的架构,实现对运行状态、位姿、环境等全面感知,为智能采煤机器人安全、可靠运行提供保障;针对位姿控制问题,提出了智能PID位姿控制思路,给出了改进遗传算法的PID位姿控制方法,实现了智能采煤机器人位姿精准控制;针对速度控制问题,提出了融合“力-电”异构数据的截割载荷测量思路,给出了基于神经网络算法的截割载荷测量方法,实现了截割载荷的精准测量;提出牵引与截割速度自适应控制思路,给出了人工智能算法牵引与截割速度决策方法和滑模自抗扰控制的牵引与截割速度控制方法,实现了智能采煤机器人速度精准自适应控制;针对截割轨迹规划与跟踪控制问题,提出了截割轨迹精准规划思路,给出了融合地质数据和历史截割数据的截割轨...     

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。     

基于多传感器的煤矿探测机器人控制系统研究

针对煤矿探测机器人在煤矿井下事故现场未知环境中的控制需求,研究了基于多传感器的智能控制系统原理与构架方式,提出了煤矿探测机器人3层分布式模块化控制结构,其核心决策规划系统采用多智能体Agent原理进行设计,各个功能Agent按照机器人的行为决策过程递阶分布,各模块间按照反应式的行为准则相互协调配合,完成探测机器人的决策与控制过程。经试验验证,该系统可以使煤矿探测机器人具有处理复杂任务与应对煤矿井下地形环境的能力,实现了机器人的智能控制。     

综采工作面装备机器人化技术研究

针对综采智能化系统存在的问题,介绍了智能机器人技术及其结构体系,提出了综采群组机器人协同作业的技术思路,构建了综采装备机器人化的设计方案。通过液压支架推移控制和工作面直线度控制,详细描述了以局部精确控制、全局坐标定位的综采装备机器人化控制系统,提出了构建装备、工艺、生产等多维度构建神经网络系统,赋以综采机器人机器学习的能力,实现综采装备的智能化。     

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。     

基于ARM9+DSP+CAN的轮式机器人实验平台研究

由于轮式机器人的控制系统要求具有小型化、轻量化、实时性等特点,本文设计了一种基于ARM9+DSP+CAN的轮式机器人控制系统实验平台。在控制体系结构上采用CAN总线这种分布式体系结构,在传感检测方面,提出了一种基于飞利浦P87C591的CAN总线超声波测距系统的设计思想。试图通过对这种控制系统实验平台的研究找到一种对轮式机器人控制系统更为方便、灵活、高效的设计方法。     

基于模块化异构多机器人的煤矿灾害处置系统

针对煤矿环境提出一种新的煤矿灾害处置系统,即基于模块化异构多机器人（MHMRS）的煤矿灾害处置系统。该系统是以功能已知的基本单元,采用模块化组合构成不同结构的成员机器人、多个成员机器人形成的多机器人系统。系统具有构建简单、模块体积小、模块结构多样等特点,适合煤矿井下灾害处置需要。给出了试验研究平台的结构,研究了该系统在煤矿灾害处置中的应用特点和方式,提出采用应急临时网络降低人工救援的风险,提高救援系统应对灾害的能力。     

煤矿探巷机器人感测与控制系统研发与应用

为解决煤矿井下老巷及房采区探查面临的安全问题,结合防爆技术和机器人技术,研究并设计了煤矿探巷机器人。通过阐述探巷机器人的设计方案：机器人系统主要包括了机器人本体、无线中继和手持遥控终端,详细介绍了感知、检测、控制系统组成和工作原理,并进一步对于探巷机器人的软件系统设计流程和实现方法进行阐述：具体包括主控程序的流程设计、信息采集及显示报警程序以及数据传输及通讯程序的流程设计。研发成功的探巷机器人在现场进行应用。试验和应用效果表明：该机器人有很好的适应性,作业效率高,安全高效,可代替人工进行老巷探查,是矿井老巷探查的发展方向。     

井下探险救援机器人的设计

概述了研制井下探险救援机器人的必要性,详细论述了井下探险救援机器人设计的理论依据,探讨了其结构形式,设计了四轮驱动装置,以设计实例分析了其控制系统的组成,并介绍了所研制的井下探险救援机器人。     

无缆泳动式煤矿管道检测机器人控制系统的研究

针对煤矿生产中使用的大量管道存在内部老化而又难以检测的问题,提出了一种基于外磁场驱动的泳动式无缆机器人检测方案,该机器人控制系统以AVR单片机ATmegal6为核心处理器,可改变机器人的运动方向及速度,实现管道内裂缝的检测。在对控制系统硬件设计的基础上,给出系统软件流程图。该系统具有结构简单,适应性强,在井下管道检测方面具有广阔的应用前景。     

煤矿救灾机器人的摆臂结构设计

关节式煤矿救灾机器人若采用主动摆臂形式,在越障过程中,摆臂的控制较为复杂。为了简化机器人控制,在主动式关节机器人的基础上引入柔性关节,并对摆臂的结构进行优化。分析了该机器人水平状态受力情况,并据此对摆臂的参数进行确定,使其具有较好的越障性能。     

基于无线通信的移动机器人远程控制系统

介绍了一种移动机器人远程控制系统的设计和应用。论述了系统的硬件组成和软件实现方法,采用无线通信技术进行上位机与机器人的信息交互。实验结果表明,在有效距离内,该方案能够保障无线通信的可靠性和实时性。实现了上位机对机器人的灵活控制,机器人可以对周围环境进行温度数据采集,有较好地实用价值和应用前景。