目前在國(guó)內(nèi)井下礦爆破過程中,炸藥的填裝都是采用人工或簡(jiǎn)易的注藥設(shè)備完成的,這種作業(yè)環(huán)境中不但空氣潮濕、環(huán)境惡劣,而且工人的工作效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大、并且極度危險(xiǎn)。因此在炸藥填裝的工藝中使用機(jī)器人代替人工作業(yè)不但是提高礦山爆破裝備智能化水平的迫切需要,也是礦山行業(yè)智能化產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本課題主要研究“機(jī)器人自動(dòng)填裝炸藥”課題中的視覺識(shí)別問題,主要研究?jī)?nèi)容如下:第一,介紹井下礦乳化炸藥爆破裝置的發(fā)展?fàn)顩r,對(duì)國(guó)內(nèi)外乳化炸藥混裝車裝置的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和說明。針對(duì)傳統(tǒng)的炸藥填裝裝置進(jìn)行智能化設(shè)計(jì),重新確定整體設(shè)計(jì)方案,方案包括抓手設(shè)計(jì),支架設(shè)計(jì),車載控制,識(shí)別算法,手眼系統(tǒng),人工智能平臺(tái)。本文主要研究集中在井下礦炮孔的識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)。第二,主要分析了基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器人自動(dòng)尋孔注藥的方法,其中深度攝像頭采集到礦山中炮孔的位置,與機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃相結(jié)合處理。把炮孔識(shí)別進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)。本文首先使用了傳統(tǒng)的圖像識(shí)別方法進(jìn)行目標(biāo)是識(shí)別算法設(shè)計(jì),通過提取顏色、紋理和形狀特征,再對(duì)提取的特征進(jìn)行分類,結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的圖像識(shí)別算法的適應(yīng)能力較差,比如對(duì)于亮度、大小、角度等不統(tǒng)一的特征獲得的識(shí)別準(zhǔn)... 

【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

隧道內(nèi)炸藥填裝機(jī)器人注藥示意圖

遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文9（2）深度攝像機(jī)，深度攝像機(jī)的作用是獲取機(jī)器人周邊三維環(huán)境信息，在獲取周邊三維環(huán)境的基礎(chǔ)上對(duì)三維點(diǎn)云進(jìn)行信息構(gòu)建和幾何形狀識(shí)別，深度攝像機(jī)是獲取周邊三維信息的重要傳感器。（3）PLC和機(jī)器人控制箱，分別控制PLC設(shè)備和機(jī)械臂本體。在計(jì)算機(jī)的控制下PLC控制機(jī)械臂抓手的工具，PLC控制器控制注藥管的輸入和停止。機(jī)器人控制控制機(jī)械臂的所有運(yùn)動(dòng)動(dòng)作與開關(guān)。（4）機(jī)械臂本體，機(jī)械臂本體是替代人進(jìn)行實(shí)際物理動(dòng)作的實(shí)施者，機(jī)械臂替代工人完成注藥管支撐托舉、運(yùn)動(dòng)、規(guī)劃各種所需動(dòng)作，機(jī)械臂的控制由機(jī)器人控制箱完成。（5）機(jī)械臂抓手，抓手是機(jī)械臂末端實(shí)施套筒抓取的工具，是實(shí)現(xiàn)爆破雷管抓取的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)需要自主設(shè)計(jì)，除了套筒外，抓手還需要與視覺機(jī)構(gòu)合為一體，共同裝載到機(jī)械臂末端。（6）操作用電腦，操作用電腦是用戶對(duì)機(jī)器人操作的控制端，操作用電腦和服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接，用戶可以再遠(yuǎn)程直接控制機(jī)械臂和相關(guān)工作流程。（7）裝載安全欄，裝載安全欄是保護(hù)機(jī)器人不受外部破壞，也保護(hù)操作人不被機(jī)器人碰傷，同時(shí)安全欄前端裝載多個(gè)安裝孔，可以防止爆破雷管。（8）接口設(shè)備和接口協(xié)議，協(xié)議包括服務(wù)器和PLC之間的接口，包括PLC和機(jī)器人之間的接口，包括機(jī)器人和視覺機(jī)構(gòu)之間的接口，包括服務(wù)器和操作機(jī)器人之間的接口，通過各個(gè)接口系統(tǒng)鏈接為一個(gè)整體系統(tǒng)。該炸藥填裝機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖Fig.2.2Systemdesignstructurediagram

2.智能炸藥填裝機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)102.2智能炸藥填裝機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)2.2.1爆破專用車整體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)分為兩部分，第一部分是爆破專用車，作為基本地盤托舉機(jī)器人進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)。第二部分為機(jī)械臂系統(tǒng)，該系統(tǒng)在視覺的引導(dǎo)下，指揮機(jī)械臂進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)和注藥管抓取，并且完成注藥工作。爆破專用車整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2.3井下礦爆破專用車整體示意圖Fig.2.3Overallschematicdiagramofundergroundmineblastingspecialvehicle2.2.2機(jī)器人機(jī)械臂完成注藥的動(dòng)作流程機(jī)械臂末端是炮管抓取機(jī)構(gòu)，即抓手。抓手的工作是對(duì)套筒進(jìn)行抓取并將其送入炮孔底部。炮管的抓手是設(shè)計(jì)難點(diǎn)，首先抓手要對(duì)套筒進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定抓取，其次在炸藥推進(jìn)過程中，機(jī)械抓手要判斷出套筒是否被正確推進(jìn)到炮孔底部。如果判斷失誤要么炸藥沒有充分注入，要么套筒被注入炮孔底部后，抓手還在繼續(xù)推進(jìn)。這兩種情況都會(huì)造成嚴(yán)重問題。機(jī)械臂先抓取雷管，通過計(jì)算將雷管移動(dòng)至套筒附近，對(duì)準(zhǔn)套筒把雷管插入到套筒中，旋轉(zhuǎn)機(jī)器臂至另一角度，控制抓手抓取套筒，機(jī)械臂將套筒注入炮孔中。

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本文編號(hào)：3456205