皮带机巡检机器人控制系统设计与研究

发布时间：2020-07-04 01:45

【摘要】：带式输送机作为煤炭行业最重要的运输设备,其运行状况直接影响煤矿的生产与安全。由于运输线路长、工作环境恶劣,带式输送机在使用过程中常伴有事故发生,因此对其运行状态的实时监测至关重要。传统人工巡检主要依靠巡检人员的现场经验,存在效率低、可靠性差、劳动成本高等缺点。基于此本文设计了一种带式输送机巡检机器人,实现无人化巡检和事故预警。论文首先分析了带式输送机的常见故障的产生原因,得出带式输送机常见故障与其状态参数的对应关系,并以此作为巡检机器人故障诊断的理论依据。同时结合露天煤矿现场环境以及巡检作业内容,提出巡检机器人的总体设计方案。通过对不同驱动方案的样机实验和对比,确定了本机器人采用自驱动式齿轮齿条的驱动方案;同时对无刷直流电机的数学模型进行研究,作为电机控制的理论基础;对驱动电机所需扭矩进行力学分析,对电机进行参数化设计。结合巡检机器人功能需求,提出了控制系统硬件具体设计方案:确定了控制系统以工控机作为下位机的主控制器,以EPOS控制器作为电机驱动器;介绍了数据采集系统,包括温度、图像、声音和定位信息模块的具体实现方法;以UDP协议为基础,构建了上、下位机之间的无线通讯网络;提出了电池能源系统的供电方案,并设计了一种电池加热系统,解决低温环境下电池的充电问题。完成了下位机运动控制软件以及上位机用户界面的开发。下位机软件基于C++以Visual Studio 2012为开发环境,实现了电机控制和运动参数反馈。上位机用户界面基于Qt软件开发,其功能包括实时状态监控、机器人运动控制和数据查询等,通过上、下位机的数据传输,实现了对巡检机器人的远程控制。通过样机实验和现场实际应用验证了本设计的可行性,并根据使用情况反馈,对部分功能进行优化。经现场测试表明,该巡检机器人能实时监测带式输送机运行状态,减少巡检人员劳动强度,满足设计需求。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TD528.1
【图文】：

图 1-1 LineScout 悬线巡检机器人Figure 1-1 LineScout Suspension Inspection Robot8，巴西圣保罗大学的 Pinto, J.K.C 等人设计出一种变电站巡检示[14]。该系统中巡检装置在预先架设好的线缆上运行，这种装置进入到设备安全区域之内，从而不会威胁到设备的正常运外相机，对变电站现场设备工作温度进行监测。巡检系统可实现存在温度异常的设备时，系统将记录下异常信息并提醒现场

图 1-1 LineScout 悬线巡检机器人Figure 1-1 LineScout Suspension Inspection Robot2008，巴西圣保罗大学的 Pinto, J.K.C 等人设计出一种变电站巡检系统，如图 1-2 所示[14]。该系统中巡检装置在预先架设好的线缆上运行，这种运行方式可以防止装置进入到设备安全区域之内，从而不会威胁到设备的正常运行。装置搭载了红外相机，对变电站现场设备工作温度进行监测。巡检系统可实现自主作业，当发现存在温度异常的设备时，系统将记录下异常信息并提醒现场巡检人员确认。

【参考文献】

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本文编号：2740458