煤矿选煤厂巡检机器人的研究与设计

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liwl11
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选煤厂安全生产至关重要,巡检工作则是必不可少。但是人工巡检容易产生疲劳导致工作质量下降以至于甚至不能保证正常的巡检工作。基于此本文设计一款巡检机器人来定点定时的巡检,提高了巡检的安全性和高效性。该款机器人可以通过红外测距系统完成自主避障,利用其视觉系统完成对运行设备周围违规人员的检测,以保证工作人员的人身安全。本文研究内容主要包括以下几个方面:(1)考虑到实际的工作环境,用于选煤厂巡检,选择了轮式机器人作为运动平台并对其进行结构设计。巡检机器人常用的传动方式有带传动和链传动两种,轮式机通过链条传动的方式来完成四轮驱动。为了提高车轮的地面附着力,改善车身的减震效果以减少车身受到的冲击,机器人采用了独立的悬挂系统。(2)机器人控制系统的实现。机器人的控制系统主要包括摄像头、上位机和下位机。上位机控制界面是在VS2008开发环境下应用C#编程语言完成的,包括6个模块,每一个模块都相互独立应用RS485通信模块与下位机通信。下位机的设计工作主要包括:控制器最小系统的设计和电机驱动控制器的设计。(3)机器人采用了基于势场排斥法和多层感知策略的方法。本文利用势场排斥的方法结合实际的实验制作了避障策略表,简化了机器人处理的信息量,提高了机器人的反应速度。多层感知策略方法的应用进一步简化了对机器人运动情况的控制,四层感知层界定了机器人的四种运动状态,机器人可以直接通过感知层来进行行为界定,简单高效。(4)机器人的视觉系统主要用来辅助机器人的避障和对运行机器周围运动工人的检测,本文选择了基于混合高斯模型建模背景减除的方法进行运动目标的检测,实验结果表明,上述方法取得了较好的检测效果。最终完成了机器人的制作和相关功能的实现,并在实验室对机器人的工作性能进行了实验,取得了令人满意的效果。
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