煤礦救援探測機(jī)器人控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、中國作為世界上最大的產(chǎn)煤國家，同時(shí)也是在世界范圍內(nèi)事故起數(shù)、死亡人數(shù)最多的國家，瓦斯、煤塵爆炸、礦山動(dòng)力性災(zāi)害、透水事故、火災(zāi)各項(xiàng)指標(biāo)雖然有緩解，但是依然是居于世界最高位，國家對(duì)此高度重視。
　　本課題研究內(nèi)容來源于“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目“救援救災(zāi)危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人技術(shù)”，“煤礦井下救援探測機(jī)器人”是該重大項(xiàng)目的其中的一個(gè)子課題。本論文設(shè)計(jì)了一臺(tái)煤礦探測機(jī)器人控制系統(tǒng)。提供一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人的原形系統(tǒng)，為開展移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究提供試驗(yàn)

2、平臺(tái)。
　　在文章開始介紹了課題的來源、背景、意義及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，并且專門針對(duì)于控制系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外的研究情況。為了使大家對(duì)機(jī)器人平臺(tái)有直觀的認(rèn)識(shí)，介紹了一下機(jī)器人的機(jī)械本體結(jié)構(gòu)。然后，介紹了課題的總體設(shè)計(jì)方案及指標(biāo)。
　　本論文圍繞煤礦探測機(jī)器人控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，針對(duì)于煤礦環(huán)境下履腿式機(jī)器人底層運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用了基于CAN總線的嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用“直流伺服電機(jī)+光電編碼器+CAN總線伺服電機(jī)控制器”方

3、式。煤礦災(zāi)難環(huán)境有別于地面環(huán)境，災(zāi)難后伴隨著的環(huán)境潮濕、高溫、彌漫著有毒氣體和石礫以及大量涌水，本文將采用能在爆炸環(huán)境下使用的本質(zhì)安全性的傳感器和計(jì)算機(jī)通過CAN總線實(shí)時(shí)通訊，在特殊環(huán)境下的傳感系統(tǒng)的工藝改進(jìn)方面提出了新的方法，并經(jīng)過了驗(yàn)證。接口電路作為計(jì)算機(jī)和底層系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，本文設(shè)計(jì)了整套針對(duì)于煤礦井下運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及傳感系統(tǒng)的一整套接口電路。
　　總之，煤礦探測機(jī)器人的控制系統(tǒng)需要做到在整體機(jī)械密封環(huán)境下工作，采用嵌入式

4、計(jì)算機(jī)控制，低功耗、高性能、分布式CAN總線控制，中斷響應(yīng)。要做到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的高機(jī)動(dòng)性，爬坡、越障、涉水，要保持速度和轉(zhuǎn)矩特性的平衡，針對(duì)于不同的路面特征，每個(gè)環(huán)節(jié)能夠單獨(dú)工作亦能協(xié)同運(yùn)動(dòng)；傳感系統(tǒng)要求本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，基于CAN總線分布式的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊，將井下的位置、姿態(tài)、環(huán)境參數(shù)、視音頻等信息通過計(jì)算機(jī)光纖通訊接口實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳到地面指揮中心，達(dá)到快速救援、避免二次傷亡的目的。
　　煤礦探測機(jī)器人對(duì)于煤礦災(zāi)難救援有著十分重要的意義