井下救援机器人感知系统设计与实现
发布时间：2020-12-09 06:03
我国煤矿事故时有发生,井下救援工作必不可少。随着2019年《煤矿机器人重点研发目录》发布,大量机器人将被用于煤矿事故救援工作,以提高救援效率。在事故救援中,机器人闭环运动控制系统正常运行和救援工作安全、快速展开都离不开灾区环境信息的支持,所以针对井下救援机器人设计一套灾区环境感知系统具有现实意义。本文以ZRK型煤矿救援机器人为基础,设计了一套搭载在该机器人之上的感知系统,用于实现对井下灾区视频、声音以及环境参数的采集、压缩、存储、显示等。系统采用ARM+Linux的整体解决方案。硬件上,利用模块化思想,将系统分为处理单元、音视频单元、环境参数单元、通信接口单元等。处理单元采用性能功耗均衡的S5PV210处理器为控制核心;视频单元采用“BH1750感光+850nm LED补光+摄像头”的方案实现低照度视频图像采集;环境参数单元利用传感器完成对CH4、CO、O2以及温度的采集,经过调理电路放大后,发送给处理单元进行处理;通信接口单元设计了 USB、RJ45、UART多种类型接口,方便数据传输、系统调试以及升级拓展。系统设计中参照GB3836.4防爆标准,符合矿用电器设备安全要求。软件上,采...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RATLER救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡
1绪论3图1.1RATLER救援机器人图1.2V2救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡内基梅隆大学机器人研究中心研制成功[16]。如图1.3所示，该机器人采用四轮转向的运动方式，可以实现原地转向，每小时行走最远可达10公里。另外“土拨鼠”机器人搭载了激光测距仪、气体检测模块、陀螺仪以及夜视摄像机等环境探测设备，可以全方位的测量矿井复杂环境，实现井下地图绘制[17]。2010年美国Black-IRobotics公司成功研发了GeminiScout救援机器人。如图1.4所示，该机器人采用四履带行进方式，并且搭载红外热成像仪、气体浓度检测仪、云台相机以及双向语音收发装置，操作人员可以通过远程操控的方式利用该机器人完成对煤矿危险区域的探测和危险等级评估[18]。在2011年，GeminiScout通过了桑迪亚国家实验室的认证许可，可以进行深入开发和商用生产。图1.3“土拨鼠”救援机器人图1.4GeminiScout救援机器人1.2.2国内研究现状相比于西方发达国家，我国关于煤矿救援机器人的研究起步较晚，但是随着我国近几年科技的迅猛发展以及国家在煤矿救援装备研发领域的大量投入，国内包括中国矿业大学、唐山开诚电器有限公司、中煤科工集团重庆研究院在内的多家研究机构和单位在煤矿救援机器人领域也取得了不错的成果。2006年6月我国第一台煤矿搜救机器人CUMT-I由中国矿业大学研制成功[19,20]。如图1.5所示，该机器人配备了低照度摄像头、拾音器、喇叭、补光灯和各类环境信息传感器等设备，采用辅助引导和自主避障的行动控制策略，使其可以深入到达事故现场，进行灾区视频图像、气体浓度等数据的采集。另外CUMT-I机器人可以携带简单的自救工具以及食物等救助物资，帮助被困者实现自我救助。后来中国矿业大学又相继研发出
1绪论3图1.1RATLER救援机器人图1.2V2救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡内基梅隆大学机器人研究中心研制成功[16]。如图1.3所示，该机器人采用四轮转向的运动方式，可以实现原地转向，每小时行走最远可达10公里。另外“土拨鼠”机器人搭载了激光测距仪、气体检测模块、陀螺仪以及夜视摄像机等环境探测设备，可以全方位的测量矿井复杂环境，实现井下地图绘制[17]。2010年美国Black-IRobotics公司成功研发了GeminiScout救援机器人。如图1.4所示，该机器人采用四履带行进方式，并且搭载红外热成像仪、气体浓度检测仪、云台相机以及双向语音收发装置，操作人员可以通过远程操控的方式利用该机器人完成对煤矿危险区域的探测和危险等级评估[18]。在2011年，GeminiScout通过了桑迪亚国家实验室的认证许可，可以进行深入开发和商用生产。图1.3“土拨鼠”救援机器人图1.4GeminiScout救援机器人1.2.2国内研究现状相比于西方发达国家，我国关于煤矿救援机器人的研究起步较晚，但是随着我国近几年科技的迅猛发展以及国家在煤矿救援装备研发领域的大量投入，国内包括中国矿业大学、唐山开诚电器有限公司、中煤科工集团重庆研究院在内的多家研究机构和单位在煤矿救援机器人领域也取得了不错的成果。2006年6月我国第一台煤矿搜救机器人CUMT-I由中国矿业大学研制成功[19,20]。如图1.5所示，该机器人配备了低照度摄像头、拾音器、喇叭、补光灯和各类环境信息传感器等设备，采用辅助引导和自主避障的行动控制策略，使其可以深入到达事故现场，进行灾区视频图像、气体浓度等数据的采集。另外CUMT-I机器人可以携带简单的自救工具以及食物等救助物资，帮助被困者实现自我救助。后来中国矿业大学又相继研发出
本文编号：2906402
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RATLER救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡
1绪论3图1.1RATLER救援机器人图1.2V2救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡内基梅隆大学机器人研究中心研制成功[16]。如图1.3所示，该机器人采用四轮转向的运动方式，可以实现原地转向，每小时行走最远可达10公里。另外“土拨鼠”机器人搭载了激光测距仪、气体检测模块、陀螺仪以及夜视摄像机等环境探测设备，可以全方位的测量矿井复杂环境，实现井下地图绘制[17]。2010年美国Black-IRobotics公司成功研发了GeminiScout救援机器人。如图1.4所示，该机器人采用四履带行进方式，并且搭载红外热成像仪、气体浓度检测仪、云台相机以及双向语音收发装置，操作人员可以通过远程操控的方式利用该机器人完成对煤矿危险区域的探测和危险等级评估[18]。在2011年，GeminiScout通过了桑迪亚国家实验室的认证许可，可以进行深入开发和商用生产。图1.3“土拨鼠”救援机器人图1.4GeminiScout救援机器人1.2.2国内研究现状相比于西方发达国家，我国关于煤矿救援机器人的研究起步较晚，但是随着我国近几年科技的迅猛发展以及国家在煤矿救援装备研发领域的大量投入，国内包括中国矿业大学、唐山开诚电器有限公司、中煤科工集团重庆研究院在内的多家研究机构和单位在煤矿救援机器人领域也取得了不错的成果。2006年6月我国第一台煤矿搜救机器人CUMT-I由中国矿业大学研制成功[19,20]。如图1.5所示，该机器人配备了低照度摄像头、拾音器、喇叭、补光灯和各类环境信息传感器等设备，采用辅助引导和自主避障的行动控制策略，使其可以深入到达事故现场，进行灾区视频图像、气体浓度等数据的采集。另外CUMT-I机器人可以携带简单的自救工具以及食物等救助物资，帮助被困者实现自我救助。后来中国矿业大学又相继研发出
1绪论3图1.1RATLER救援机器人图1.2V2救援机器人“土拨鼠”煤矿探测机器人是由美国卡内基梅隆大学机器人研究中心研制成功[16]。如图1.3所示，该机器人采用四轮转向的运动方式，可以实现原地转向，每小时行走最远可达10公里。另外“土拨鼠”机器人搭载了激光测距仪、气体检测模块、陀螺仪以及夜视摄像机等环境探测设备，可以全方位的测量矿井复杂环境，实现井下地图绘制[17]。2010年美国Black-IRobotics公司成功研发了GeminiScout救援机器人。如图1.4所示，该机器人采用四履带行进方式，并且搭载红外热成像仪、气体浓度检测仪、云台相机以及双向语音收发装置，操作人员可以通过远程操控的方式利用该机器人完成对煤矿危险区域的探测和危险等级评估[18]。在2011年，GeminiScout通过了桑迪亚国家实验室的认证许可，可以进行深入开发和商用生产。图1.3“土拨鼠”救援机器人图1.4GeminiScout救援机器人1.2.2国内研究现状相比于西方发达国家，我国关于煤矿救援机器人的研究起步较晚，但是随着我国近几年科技的迅猛发展以及国家在煤矿救援装备研发领域的大量投入，国内包括中国矿业大学、唐山开诚电器有限公司、中煤科工集团重庆研究院在内的多家研究机构和单位在煤矿救援机器人领域也取得了不错的成果。2006年6月我国第一台煤矿搜救机器人CUMT-I由中国矿业大学研制成功[19,20]。如图1.5所示，该机器人配备了低照度摄像头、拾音器、喇叭、补光灯和各类环境信息传感器等设备，采用辅助引导和自主避障的行动控制策略，使其可以深入到达事故现场，进行灾区视频图像、气体浓度等数据的采集。另外CUMT-I机器人可以携带简单的自救工具以及食物等救助物资，帮助被困者实现自我救助。后来中国矿业大学又相继研发出
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