本文關(guān)鍵詞：凈化廠安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人的研究與制作

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【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能理論及智能檢測(cè)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,針對(duì)石油、煤炭、化工行業(yè)中安全檢測(cè)不夠智能化的現(xiàn)狀,為達(dá)到提高安全檢測(cè)的效率與安全性的要求,綜合運(yùn)用路徑規(guī)劃技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及GPS (Global Position System)定位技術(shù),提出了一套智能巡檢機(jī)器人代替人工進(jìn)行安全檢測(cè)的方案。本論文針對(duì)已知環(huán)境下的TSP (Traveling Salesman Problem)路徑規(guī)劃問題以及關(guān)鍵檢測(cè)站可燃?xì)怏w濃度采集及處理問題進(jìn)行了深入研究,制作出安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人,使其在實(shí)驗(yàn)室有限條件與學(xué)校環(huán)境中進(jìn)行模擬巡檢,證實(shí)了該方案的有效性,達(dá)到了機(jī)器人代替人工進(jìn)行安全檢測(cè)的效果。在TSP路徑規(guī)劃問題中,由于關(guān)鍵檢測(cè)站數(shù)目較多,達(dá)到40個(gè),因此僅用一種啟發(fā)式算法很難得到最優(yōu)路徑。本論文提出先用貪心算法初始種群,再用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行路徑規(guī)劃,使用MATLAB軟件仿真出最優(yōu)路徑。然后對(duì)關(guān)鍵檢測(cè)站的危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行設(shè)置,使關(guān)鍵檢測(cè)站分為危險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)的檢測(cè)站與危險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)的檢測(cè)站,在某些緊急情況下,先檢測(cè)危險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)的檢測(cè)站,后檢測(cè)危險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)的檢測(cè)站,對(duì)這種情況進(jìn)行路徑規(guī)劃,并用MATLAB軟件對(duì)其仿真。最后結(jié)合工業(yè)環(huán)境中經(jīng)常遇到的大修狀況,在原先規(guī)劃的路徑上進(jìn)行修改,得到在大修情況下的最優(yōu)路徑。在采集可燃?xì)怏w濃度的問題上,提出了一套通過無線通信方式傳輸采集數(shù)據(jù)的方案。即安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人沿著最優(yōu)路徑行走,將GPS模塊采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳入上位機(jī)中,對(duì)所在的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,到達(dá)關(guān)鍵檢測(cè)站后,機(jī)器人讀取氣體濃度數(shù)據(jù),同時(shí)將檢測(cè)站序號(hào)及可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心的上位機(jī)中,在上位機(jī)中對(duì)超限氣體濃度值進(jìn)行報(bào)警。針對(duì)以上方案,考慮安全因素且結(jié)合實(shí)驗(yàn)室有限的條件,設(shè)計(jì)可燃?xì)怏w檢測(cè)站測(cè)量可燃?xì)怏w值模擬代替可燃?xì)怏w檢測(cè)站測(cè)量的可燃?xì)怏w濃度值,用研制出的安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人沿著規(guī)劃路徑行進(jìn),到達(dá)可燃?xì)怏w檢測(cè)站讀取可燃?xì)怏w值數(shù)據(jù)與定位數(shù)據(jù),傳到上位機(jī)中,對(duì)超限可燃?xì)怏w值報(bào)警,證實(shí)了安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人的可用性。論文中完成了安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人的硬件制作、軟件設(shè)計(jì)及軟硬件的綜合調(diào)試,驗(yàn)證了方案的可用性,為實(shí)現(xiàn)安全巡檢全智能化打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人 路徑規(guī)劃 遺傳算法 數(shù)據(jù)采集 無線通信
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)組織10-12
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容10
• 1.3.2 論文的研究思路10-12
• 第2章 總體方案設(shè)計(jì)12-17
• 2.1 論文設(shè)計(jì)原則12
• 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)12-13
• 2.3 凈化廠安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人參數(shù)指標(biāo)13-14
• 2.3.1 物理指標(biāo)13-14
• 2.3.2 功能指標(biāo)14
• 2.4 關(guān)鍵技術(shù)14-17
• 2.4.1 路徑規(guī)劃技術(shù)14-15
• 2.4.2 氣體檢測(cè)技術(shù)15
• 2.4.3 無線通信技術(shù)15-17
• 第3章 硬件部分17-28
• 3.1 安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17
• 3.2 行走平臺(tái)17-22
• 3.2.1 輪式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-18
• 3.2.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)18
• 3.2.3 速度控制部分18-21
• 3.2.4 循跡部分21-22
• 3.3 GPS定位部分22-24
• 3.3.1 GPS的組成部分22-23
• 3.3.2 GPS的定位原理23
• 3.3.3 GPS模塊的選型23-24
• 3.4 通信平臺(tái)24-27
• 3.4.1 無線通信方式24
• 3.4.2 UART24-25
• 3.4.3 無線通信模塊選型25-27
• 3.5 電源部分27-28
• 第4章 路徑規(guī)劃28-43
• 4.1 路徑規(guī)劃的分類28-29
• 4.1.1 環(huán)境信息獲取程度分類28
• 4.1.2 算法模型分類28-29
• 4.2 安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃算法29-36
• 4.2.1 遺傳算法概述29-32
• 4.2.2 貪心算法的概述32
• 4.2.3 貪心算法與遺傳算法結(jié)合32-36
• 4.3 路徑規(guī)劃情況分類36-37
• 4.4 仿真結(jié)果37-43
• 4.4.1 非緊急情況仿真結(jié)果37-38
• 4.4.2 緊急情況仿真結(jié)果38-39
• 4.4.3 大修情況39-41
• 4.4.4 迭代次數(shù)對(duì)仿真結(jié)果的影響41-43
• 第5章 可燃?xì)怏w數(shù)據(jù)采集43-50
• 5.1 可燃?xì)怏w檢測(cè)方法43-48
• 5.1.1 電纜檢測(cè)法43
• 5.1.2 示蹤劑檢測(cè)法43
• 5.1.3 壓力梯度檢測(cè)法43
• 5.1.4 實(shí)時(shí)模型檢測(cè)43-44
• 5.1.5 紅外檢測(cè)法44
• 5.1.6 激光檢測(cè)法44-46
• 5.1.7 氣敏傳感器檢測(cè)46-48
• 5.2 方案設(shè)計(jì)部分48-50
• 第6章 安全自動(dòng)巡檢機(jī)器人調(diào)試與功能測(cè)試50-55
• 第7章 結(jié)論與展望55-57
• 7.1 結(jié)論55
• 7.2 展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 附錄61-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1116183