由于煤礦井下具有低照度、巷道結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尚無精確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)（如北斗、GPS）等問題,導(dǎo)致常用于地面上空作業(yè)的四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足煤礦井下的飛行控制和巡檢作業(yè)需求,針對(duì)以上問題,結(jié)合煤礦環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等巡檢需求,提出并設(shè)計(jì)一種煤礦四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)。（1）研究分析煤礦四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求,提出該機(jī)器人測控系統(tǒng)的總體方案,將測控系統(tǒng)分為飛行控制系統(tǒng)與巡檢信息回傳系統(tǒng)兩大部分,并進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（2）針對(duì)測控系統(tǒng)在性能和功能上的設(shè)計(jì)需求,確定測控系統(tǒng)硬件的基本組成部分,并采用模塊化設(shè)計(jì)思想搭建定位模塊、控制模塊、自主避障模塊、巡檢作業(yè)模塊以及電源管理模塊,對(duì)傳感器等相關(guān)元器件進(jìn)行選型,設(shè)計(jì)巡檢作業(yè)模塊和電源管理模塊的接口電路和轉(zhuǎn)換電路。（3）為解決井下遠(yuǎn)程操控機(jī)器人難度大、自主性差等問題,利用MAVROS軟件包對(duì)Pixhawk飛控器進(jìn)行二次開發(fā),設(shè)計(jì)機(jī)器人井下飛行控制的應(yīng)用程序;利用光流定位原理和基于單目相機(jī)標(biāo)定的方法,解決機(jī)器人井下姿態(tài)穩(wěn)定和空間位置解算等問題;利用多方位超聲測距的方法,設(shè)計(jì)機(jī)器人自主避障策略,保障井下飛行的安全。（4）基于云平... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼飛行器測控系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人機(jī)巡檢技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線
2 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 基于煤礦四旋翼飛行機(jī)器人的井下巡檢系統(tǒng)
    2.2 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人需求分析
        2.2.1 煤礦井下作業(yè)環(huán)境分析
        2.2.2 測控系統(tǒng)需求分析
    2.3 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        2.3.1 硬件整體設(shè)計(jì)
        2.3.2 軟件整體設(shè)計(jì)
    2.4 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人相關(guān)技術(shù)分析
        2.4.1 井下飛行控制相關(guān)技術(shù)分析
        2.4.2 井下巡檢信息回傳相關(guān)技術(shù)分析
    2.5 本章小結(jié)
3 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 測控系統(tǒng)基本組成
    3.2 控制模塊設(shè)計(jì)
        3.2.1 飛行控制器
        3.2.2 機(jī)載計(jì)算機(jī)
    3.3 井下定位模塊設(shè)計(jì)
        3.3.1 光流傳感器
        3.3.2 單目相機(jī)
    3.4 自主避障模塊設(shè)計(jì)
    3.5 巡檢作業(yè)模塊設(shè)計(jì)
        3.5.1 溫濕度傳感器
        3.5.2 氣體傳感器
        3.5.3 視頻采集模塊
    3.6 電源管理模塊設(shè)計(jì)
    3.7 本章小結(jié)
4 煤礦四旋翼飛行機(jī)器人測控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)
        4.1.1 飛行控制器固件源碼修改
        4.1.2 飛行控制應(yīng)用程序開發(fā)
    4.2 井下定位方案設(shè)計(jì)
        4.2.1 井下定位懸停
        4.2.2 空間位置解算
    4.3 自主避障控制策略設(shè)計(jì)
    4.4 巡檢回傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.4.1 井下巡檢方案設(shè)計(jì)
        4.4.2 信息回傳方案設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
5 試驗(yàn)測試與分析
    5.1 飛行控制系統(tǒng)試驗(yàn)
        5.1.1 定點(diǎn)懸停功能測試
        5.1.2 位置解算試驗(yàn)
        5.1.3 自主避障功能測試
    5.2 巡檢回傳系統(tǒng)試驗(yàn)
        5.2.1 數(shù)據(jù)采集回傳功能測試
        5.2.2 視頻采集回傳功能測試
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于迭代最近點(diǎn)的井下無人機(jī)實(shí)時(shí)位姿估計(jì)[J]. 王巖,馬宏偉,王星,楊林.  工礦自動(dòng)化. 2019(09)
[2]煤礦巡檢機(jī)器人同步定位與地圖構(gòu)建方法研究[J]. 楊林,馬宏偉,王巖,王川偉,張珍珍.  工礦自動(dòng)化. 2019(09)
[3]雙搖臂履帶式礦山機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 胡坤,張志遠(yuǎn),李德永,王爽.  工礦自動(dòng)化. 2019(09)
[4]礦山鉆孔救援探測機(jī)器人研究進(jìn)展[J]. 馬宏偉,馬琨,田海波.  工礦自動(dòng)化. 2019(02)
[5]基于煤礦固定場所的智能視頻巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張永福,吳慶娟,李倩倩.  機(jī)電信息. 2018(33)
[6]對(duì)煤炭生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目檔案建設(shè)的思考[J]. 溫愛紅.  辦公室業(yè)務(wù). 2018(21)
[7]基于PX4飛控?zé)o人機(jī)的避障飛行系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 萬宇樓,張琳琳,路淑貞,徐佳,陳娉婷.  電子制作. 2018(13)
[8]煤礦巷道懸線巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真[J]. 姜俊英,周展,曹現(xiàn)剛,馬曉燕,狄航,吳旭東.  工礦自動(dòng)化. 2018(05)
[9]一種煤礦軌道巡檢機(jī)器人的研制[J]. 周明靜,裴文良,岑強(qiáng).  制造業(yè)自動(dòng)化. 2018(04)
[10]可自動(dòng)回撤煤礦探測機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 王志同,牛志剛,郭晨星,李一君.  工礦自動(dòng)化. 2018(05)

博士論文
[1]基于視覺的微小型四旋翼飛行機(jī)器人位姿估計(jì)與導(dǎo)航研究[D]. 鄭偉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]礦用懸線巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 周展.西安科技大學(xué) 2018
[2]基于云平臺(tái)的無人機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究[D]. 樊知非.西安電子科技大學(xué) 2018
[3]一種四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D]. 朱明明.華中師范大學(xué) 2018
[4]無人機(jī)電力巡檢及三維模型重建技術(shù)研究[D]. 馬青岷.山東大學(xué) 2017
[5]基于云平臺(tái)的智能家居分析控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 盧海峰.東華大學(xué) 2017
[6]煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革路徑及調(diào)控政策研究[D]. 劉樂樂.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[7]四旋翼無人機(jī)建模與控制問題研究[D]. 劉昌龍.湖北工業(yè)大學(xué) 2016
[8]基于航拍圖像的目標(biāo)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 韓露.北京理工大學(xué) 2015
[9]航拍圖像中指定目標(biāo)的鎖定與跟蹤技術(shù)研究[D]. 于映雪.南京航空航天大學(xué) 2012
[10]一種四旋翼無人直升機(jī)飛行控制器的設(shè)計(jì)[D]. 黃溪流.南京理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3497197