摘要：针对煤矿救援机器人远程、自动、智能化控制要求高的需求,设计了煤矿救援机器人嵌入式实时操作系统,并对嵌入式实时操作系统内核结构、任务状态、同步事件标志、软件开发结构、配置文件解析器结构进行研究和分析,基于设计的嵌入式实时操作系统实现对煤矿救援机器人远程、自动、智能控制,为煤矿救援机器人嵌入式实时操作系统优化、改造及应用等方面提供技术支持及参考依据。

摘要：设计了一种适用于煤矿井下救援机器人的水弹轮式结构,以提高救援机器人在复杂条件下的工作可靠性和非结构化环境下的适应性。提出以平行四边形为基本单元的水弹轮式结构径向运动学建模方法,研究不同基本单元水弹轮式结构的承载特性。基于连续介质损伤力学理论对轴向压缩载荷下平行四边形水弹轮式结构的疲劳寿命进行预测,以折展比为约束条件,以极限承载力、疲劳寿命作为评价函数对关键设计参数进行多目标优化。研究结果表明,在质量相同情况下平行四边形水弹轮式结构具有较好的极限承载力,优化后平行四边形水弹轮折展比、极限承载力、裂纹萌生疲劳寿命分别提高15.8%、40.7%、55.4%,水弹轮式结构的工作可靠性得到提高,实际疲劳寿命破坏区域与理论计算结果一致,试验结果验证了分析过程的准确性和优化方法的有效性。

摘要：首先针对煤矿救援机器人系统进行总体设计,并分析当前主流的无线通信技术的优缺点,确定在矿道中选用900 MHz的ZigBee组网完成救援机器人的无线通信;然后根据ZigBee技术自身特性设计了无线组网的流程,使无线通信带宽更高,维护更加方便,同时避免了因传输路径占用而无法进行数据传递的问题;最后基于CC2530芯片完成了煤矿救援机器人无线通信系统的硬件设计,并依据设计的通信协议,实现了多机器人协作完成救援任务。

摘要：为了能够更好地解决煤矿救援机器人的防爆问题,尝试了将液压系统应用于煤矿救援机器人。设计由液压泵、液压马达和相关控制阀组成的闭式液压系统,使之既满足煤矿救援机器人驱动的基本需求,又能对机器人的防爆起到积极作用。运用AMESim软件对所设计的液压系统进行平地行走和越障能力仿真,结果表明,所设计的液压系统完全能够实现煤矿救援机器人驱动的要求。因此,液压驱动方法用于煤矿救援机器人是可行的。

摘要：介绍煤矿救援机器人的系统构成,包括运动控制卡、伺服驱动系统、位置检测系统、电源系统以及机械本体,并简要介绍各构成部分的作用。采用积分Backstepping设计思想设计出轨迹跟踪反馈控制器,并且在MATLAB中进行仿真测试。仿真结果证明,所设计的轨迹跟踪控制器可以达到全局渐近稳定。

摘要：根据拉格朗日方程建立了救援机器人机械腿的刚性动力学微分方程,通过对机械腿运动微分方程的推导和数值求解,对机械腿各关节的转角和末端轨迹进行了分析.采用Recurdyn建立了机器人机械腿的仿真模型,对仿真模型进行了动力学仿真,对比仿真结果和数值求解得到的轨迹,两种方法的结果基本一致,证明了采用多体动力学方法建立的机器人足臂的运动方程,可以准确地描述机器人足臂的动力学特性,为足臂的智能控制提供依据.

摘要：运用虚拟样机技术,在CATIA环境下建立煤矿救援机器人三维实体模型并对其结构和运动姿态进行仿真分析。以机器人自撑起运动为例,建立其动力学模型,在ADAMS下进行运动学和动力学仿真。分析机器人在完成自撑起运动时,摆臂的速度、加速度与驱动力矩的变化规律,为煤矿救援机器人的进一步仿真分析提供依据,同时也为煤矿救援机器人控制系统设计提供可行的理论数据。

摘要：介绍了煤矿救援机器人动力系统、防爆设计、多参数监测及通信系统等的国内外研究现状及应用情况,指出煤矿救灾机器人存在续航能力有限、行走控制距离短、防爆材料质量大、信息处理与传输可靠性差等问题。展望了煤矿救灾机器人的发展趋势:研发适用于煤矿领域的新能源电池是煤矿救援机器人动力电源的发展趋势之一;研发具有自主行走、定位与路径规划的智能化机器人是未来煤矿救援机器人发展的趋势;防爆材料轻量化、多源信息智能融合、无线加有线的通信方式也将是煤矿救援机器人智能多元化发展的方向。

摘要：全局路径规划是煤矿救援机器人自主导航的关键技术之一,其任务是按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的安全避碰路径。文中针对矿难发生后,井下部分巷道的局部环境不确定的特点,提出以矿难前的已知GIS系统为基础,结合改进蚁群算法获取环境不确定情况下的优化路径,从而获得全局最优路径的策略;依据安全性、路径最短原则设计了适应值评价函数,依此作为路径评价和信息素更新的依据;为避免停滞现象,采用确定性选择和随机选择相结合的路径选择策略。实验结果验证了算法的正确性和有效性。

摘要：针对发生煤矿事故后的环境探测和紧急救援任务,研发和使用煤矿救援机器人是提高救援效率和降低救援危险系数的关键途径,而双目视觉技术是煤矿救援机器人获取事故现场信息和实现自主避障及路径规划的前提。首先,基于双目视觉技术的实现流程,介绍了视觉测距的数学原理,归纳了目前摄像机标定领域的代表性方法,包括传统标定方法、主动视觉标定方法和自标定方法。阐述了立体视觉匹配中全局匹配算法、局部匹配算法和亚全局匹配算法的最新研究成果,并比较了3类匹配算法的优缺点。然后,在对近年来煤矿救援机器人研究文献进行分析的基础上,研究了双目视觉技术在煤矿救援机器人中的应用和发展情况。指出双目视觉技术在煤矿救援机器人领域的研究范围主要涵盖立体视觉匹配算法、模式分类与识别、视觉测量与3维重建、组合测量与定位、视觉伺服控制和基于虚拟现实技术的视觉算法仿真等方面。最后,根据煤矿非结构化环境的高动态和强干扰特点,指出煤矿救援机器人现场应用的关键是解决运动模糊和镜头污染、超广角镜头的非线性大幅畸变、弱/零照度条件等技术难题;根据煤矿救援机器人双目视觉的大视场、高精度、自适应感知等要求,提出了包括多自由度测量、多传感器信息融合、基于主动视觉的自适应感知等未来发展建议。