我國煤礦事故時有發(fā)生,井下救援工作必不可少。隨著2019年《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》發(fā)布,大量機器人將被用于煤礦事故救援工作,以提高救援效率。在事故救援中,機器人閉環(huán)運動控制系統(tǒng)正常運行和救援工作安全、快速展開都離不開災區(qū)環(huán)境信息的支持,所以針對井下救援機器人設計一套災區(qū)環(huán)境感知系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。本文以ZRK型煤礦救援機器人為基礎(chǔ),設計了一套搭載在該機器人之上的感知系統(tǒng),用于實現(xiàn)對井下災區(qū)視頻、聲音以及環(huán)境參數(shù)的采集、壓縮、存儲、顯示等。系統(tǒng)采用ARM+Linux的整體解決方案。硬件上,利用模塊化思想,將系統(tǒng)分為處理單元、音視頻單元、環(huán)境參數(shù)單元、通信接口單元等。處理單元采用性能功耗均衡的S5PV210處理器為控制核心;視頻單元采用“BH1750感光+850nm LED補光+攝像頭”的方案實現(xiàn)低照度視頻圖像采集;環(huán)境參數(shù)單元利用傳感器完成對CH4、CO、O2以及溫度的采集,經(jīng)過調(diào)理電路放大后,發(fā)送給處理單元進行處理;通信接口單元設計了 USB、RJ45、UART多種類型接口,方便數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)調(diào)試以及升級拓展。系統(tǒng)設計中參照GB3836.4防爆標準,符合礦用電器設備安全要求。軟件上,采... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

RATLER救援機器人“土撥鼠”煤礦探測機器人是由美國卡

1緒論3圖1.1RATLER救援機器人圖1.2V2救援機器人“土撥鼠”煤礦探測機器人是由美國卡內(nèi)基梅隆大學機器人研究中心研制成功[16]。如圖1.3所示，該機器人采用四輪轉(zhuǎn)向的運動方式，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，每小時行走最遠可達10公里。另外“土撥鼠”機器人搭載了激光測距儀、氣體檢測模塊、陀螺儀以及夜視攝像機等環(huán)境探測設備，可以全方位的測量礦井復雜環(huán)境，實現(xiàn)井下地圖繪制[17]。2010年美國Black-IRobotics公司成功研發(fā)了GeminiScout救援機器人。如圖1.4所示，該機器人采用四履帶行進方式，并且搭載紅外熱成像儀、氣體濃度檢測儀、云臺相機以及雙向語音收發(fā)裝置，操作人員可以通過遠程操控的方式利用該機器人完成對煤礦危險區(qū)域的探測和危險等級評估[18]。在2011年，GeminiScout通過了桑迪亞國家實驗室的認證許可，可以進行深入開發(fā)和商用生產(chǎn)。圖1.3“土撥鼠”救援機器人圖1.4GeminiScout救援機器人1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀相比于西方發(fā)達國家，我國關(guān)于煤礦救援機器人的研究起步較晚，但是隨著我國近幾年科技的迅猛發(fā)展以及國家在煤礦救援裝備研發(fā)領(lǐng)域的大量投入，國內(nèi)包括中國礦業(yè)大學、唐山開誠電器有限公司、中煤科工集團重慶研究院在內(nèi)的多家研究機構(gòu)和單位在煤礦救援機器人領(lǐng)域也取得了不錯的成果。2006年6月我國第一臺煤礦搜救機器人CUMT-I由中國礦業(yè)大學研制成功[19,20]。如圖1.5所示，該機器人配備了低照度攝像頭、拾音器、喇叭、補光燈和各類環(huán)境信息傳感器等設備，采用輔助引導和自主避障的行動控制策略，使其可以深入到達事故現(xiàn)場，進行災區(qū)視頻圖像、氣體濃度等數(shù)據(jù)的采集。另外CUMT-I機器人可以攜帶簡單的自救工具以及食物等救助物資，幫助被困者實現(xiàn)自我救助。后來中國礦業(yè)大學又相繼研發(fā)出

1緒論3圖1.1RATLER救援機器人圖1.2V2救援機器人“土撥鼠”煤礦探測機器人是由美國卡內(nèi)基梅隆大學機器人研究中心研制成功[16]。如圖1.3所示，該機器人采用四輪轉(zhuǎn)向的運動方式，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，每小時行走最遠可達10公里。另外“土撥鼠”機器人搭載了激光測距儀、氣體檢測模塊、陀螺儀以及夜視攝像機等環(huán)境探測設備，可以全方位的測量礦井復雜環(huán)境，實現(xiàn)井下地圖繪制[17]。2010年美國Black-IRobotics公司成功研發(fā)了GeminiScout救援機器人。如圖1.4所示，該機器人采用四履帶行進方式，并且搭載紅外熱成像儀、氣體濃度檢測儀、云臺相機以及雙向語音收發(fā)裝置，操作人員可以通過遠程操控的方式利用該機器人完成對煤礦危險區(qū)域的探測和危險等級評估[18]。在2011年，GeminiScout通過了桑迪亞國家實驗室的認證許可，可以進行深入開發(fā)和商用生產(chǎn)。圖1.3“土撥鼠”救援機器人圖1.4GeminiScout救援機器人1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀相比于西方發(fā)達國家，我國關(guān)于煤礦救援機器人的研究起步較晚，但是隨著我國近幾年科技的迅猛發(fā)展以及國家在煤礦救援裝備研發(fā)領(lǐng)域的大量投入，國內(nèi)包括中國礦業(yè)大學、唐山開誠電器有限公司、中煤科工集團重慶研究院在內(nèi)的多家研究機構(gòu)和單位在煤礦救援機器人領(lǐng)域也取得了不錯的成果。2006年6月我國第一臺煤礦搜救機器人CUMT-I由中國礦業(yè)大學研制成功[19,20]。如圖1.5所示，該機器人配備了低照度攝像頭、拾音器、喇叭、補光燈和各類環(huán)境信息傳感器等設備，采用輔助引導和自主避障的行動控制策略，使其可以深入到達事故現(xiàn)場，進行災區(qū)視頻圖像、氣體濃度等數(shù)據(jù)的采集。另外CUMT-I機器人可以攜帶簡單的自救工具以及食物等救助物資，幫助被困者實現(xiàn)自我救助。后來中國礦業(yè)大學又相繼研發(fā)出


本文編號：2906402