模块化煤矿移动机器人平台的研究

采用模块化的思想建立了模块化煤矿移动机器人平台的模块库,并具体介绍了通用模块中的各个模块以及具体实现细节。通过各个通用模块和专用模块的组装,搭建了小型煤矿移动机器人、防爆煤矿移动机器人和双机合作机器人等典型机器人样机。对小型煤矿移动机器人进行了运动学仿真,仿真出机器人的转弯情况。仿真结果表明该模块化设计的可行性和优越性。     

煤矿矿井移动机器人的设计与研究

介绍了移动机器人的功能和工作任务,对移动机器人进行了系统设计,包括移动、视觉结构和路径规划具体算法,总结了机器人的各部分组成以及其功能。     

煤矿井下移动机器人深度视觉自主导航研究

煤矿井下移动机器人是煤矿机器人的主力军,煤矿井下移动机器人的自主导航是其研究的难点和热点。目前,煤矿井下移动机器人自主导航所必须的三维环境数据库尚未形成,尤其是制作高分辨率、多信息融合的煤矿井下高精度地图还处于研究阶段。为了有效解决煤矿井下移动机器人自主导航问题,构建了基于深度相机的机器视觉系统,提出了一种基于深度视觉的导航方法,自主导航过程分为地图创建与自主运行两个阶段。在地图创建中:①对深度视觉数据进行特征提取与匹配,利用10组煤矿井下真实视频截图,对比测试5种特征提取与匹配组合算法,结果表明SURF+SURF+FLANN与GFTT+BRIEF+BF算法能够在煤矿井下获得良好匹配结果;②建立煤矿井下移动机器人深度视觉定位与建图问题的捆集调整迭代最近点图模型(Iterative Closest Points Bundle Adjustment,ICP BA);③通过图优化方式估计当前观测下的最优位姿与环境路标点坐标。在实验室场景中利用提出的ICP-BA图优化算法,建立了包含关键位姿与三维环境点的原始点云地图。在自主运行阶段:①通过八叉树数据结构,将点云地图转化为移动机器人运动规划可使用的Octomap导航地图,实验结果表明,Octomap导航地图分辨率可调、系统资源占用低、索引效率高;②使用三维到二维映射的视觉图匹配PNP(Perspective N Points)方法进行实时在线重定位;③基于图搜索的A*(A Star)路径规划作为轨迹规划初值,自定义最小化能量损失泛函为最小化加加速度的变化率(Minimum-Snap)求解2次规划问题,生成用于煤矿井下移动机器人运动执行的轨迹。在Matlab开发环境中设计随机导航地图,生成时间分配、位置、速度、加速度、加加速度的最优轨迹规划结果,验证了运动规划算法的正确性。通过理论分析和实验验证,表明笔者提出的煤矿井下移动机器人深度视觉自主导航方法的有效性。     

煤矿移动机器人隔爆壳体的建模与有限元分析

根据弹性力学理论和压力容器设计知识对煤矿移动机器人的隔爆壳体进行设计,得到初始参数,运用Solidworks软件结合设计参数对隔爆壳体进行建模,利用COSMOSworks工具箱对壳体和端盖进行有限元分析,根据分析结果对结构进行优化,对壳体进行应力分析,以检验优化后的结构满足强度要求。     

煤矿井下输送机双机拖动探讨

介绍淮北矿业集团公司童亭煤矿井下皮带输送机双机拖动使用、维护的实况及防范措施。     

ES210模块在煤矿瓦斯监控系统双机热备中的应用

提出一种基于煤矿瓦斯监控系统双机热备切换时不丢数据的新型网络通讯技术,其以ES210模块为核心。介绍了瓦斯监控系统双机热备的原理与系统架构,以及ES210模块的硬件设计原理与软件设计原理。经现场试验表明,该模块可靠性高、响应速度快。     

高可靠安全监控系统双机热备方法

针对煤矿监控系统对数据完整性要求,提出了通过数据库同步解决2台计算机之间双机热备方法,详细介绍了数据库同步软件配置、实现流程以及对计算机配置要求,并对实现功能及流程进行了阐述。实验与应用案例证明,方法符合相关行业安全标准并具备现实可行性。     

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。     

矿井救灾机器人运动学分析及避障策略研究

为了在发生矿难时准确地获取井下环境信息和搜救被困人员,建立了救灾机器人的运动学模型,并在此基础上对其运动姿态进行了分析;对救灾机器人的避障策略进行了研究,并提出了一种判断转弯方向和转弯角度的策略;通过实验验证了这种转向策略的可行性,这使得救灾机器人能够在井下实现智能自主的避障,从而完成救援任务。     

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。     

矿山搜寻机器人行走机构运动系统的研究

根据煤矿井下发生事故后需要快速救援以及灾后现场环境的特殊要求,研究出一种适合井下搜寻、救援失踪工作人员的转臂式四履带矿山搜寻机器人的运动系统。     

煤矿环境探测机器人航位研究

为了提高煤矿环境探测机器人的导航和定位性能,结合煤矿特殊的环境条件,采用惯性测量单元、电子罗盘和履带轴角编码器组合的导航方式,并通过对航向角、俯仰角和横滚角的修正,提高了机器人的定位和导航性能。     

煤矿救灾机器人遥操作系统的冗余设计

救灾机器人的遥操作系统是操作人员观测灾害现场和控制机器人运行的重要组成部分。设计了CUMT-3型救灾机器人的非对称结构的冗余遥操作系统,该系统提高了救灾机器人遥操作的稳定性、可靠性和灵活性,取得了很好的效果。     

煤矿救灾机器人环境探测多参数传感器设计

介绍一种应用于煤矿救灾机器人的多参数测量传感器模块。该传感器集测量瓦斯、O2、CO浓度和温湿度于一体,可根据温湿度对气体浓度输出进行补偿。硬件电路以AT89LV51单片机为核心,采用X5045看门狗芯片,使系统更加稳定可靠。传感器模块带有RS232接口,与机器人的PC104工控机实时通信更加方便。     

煤矿救援机器人语音交互单元设计

为了实现煤矿灾害救援过程中指挥中心与伤员或者现场救灾人员的语音交互,设计了煤矿救援机器人的语音交互单元,并通过实验证明了方案的可行性、实用性。该单元主要由光纤传输装置、语音控制电路、语音存储与录放电路和音频放大电路组成。     

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。