煤礦救援探測機器人控制系統(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、礦山動力性災害、透水事故、火災各項指標雖然有緩解，但是依然是居于世界最高位，國家對此高度重視。
　　本課題研究內(nèi)容來源于“863”計劃重大項目“救援救災危險作業(yè)機器人技術”，“煤礦井下救援探測機器人”是該重大項目的其中的一個子課題。本論文設計了一臺煤礦探測機器人控制系統(tǒng)。提供一個移動機器人的原形系統(tǒng)，為開展移動機器人運動控制研究提供試驗

2、平臺。
　　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，并且專門針對于控制系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外的研究情況。為了使大家對機器人平臺有直觀的認識，介紹了一下機器人的機械本體結構。然后，介紹了課題的總體設計方案及指標。
　　本論文圍繞煤礦探測機器人控制系統(tǒng)的關鍵問題，針對于煤礦環(huán)境下履腿式機器人底層運動控制系統(tǒng)采用了基于CAN總線的嵌入式計算機控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)采用“直流伺服電機+光電編碼器+CAN總線伺服電機控制器”方

3、式。煤礦災難環(huán)境有別于地面環(huán)境，災難后伴隨著的環(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算機通過CAN總線實時通訊，在特殊環(huán)境下的傳感系統(tǒng)的工藝改進方面提出了新的方法，并經(jīng)過了驗證。接口電路作為計算機和底層系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)非常關鍵，本文設計了整套針對于煤礦井下運動系統(tǒng)及傳感系統(tǒng)的一整套接口電路。
　　總之，煤礦探測機器人的控制系統(tǒng)需要做到在整體機械密封環(huán)境下工作，采用嵌入式

4、計算機控制，低功耗、高性能、分布式CAN總線控制，中斷響應。要做到運動系統(tǒng)的高機動性，爬坡、越障、涉水，要保持速度和轉(zhuǎn)矩特性的平衡，針對于不同的路面特征，每個環(huán)節(jié)能夠單獨工作亦能協(xié)同運動；傳感系統(tǒng)要求本質(zhì)安全型設計，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算機光纖通訊接口實時遠傳到地面指揮中心，達到快速救援、避免二次傷亡的目的。
　　煤礦探測機器人對于煤礦災難救援有著十分重要的意義