煤礦井下探測機器人運動控制路徑規(guī)劃傳感器融合控制系統(tǒng)伺服算法碩士論文

1、煤礦井下探測機器人運動控制的研究機械設(shè)計及理論， 2011， 碩士【摘要】 中國是世界最大的煤炭生產(chǎn)與消費國家之一,也是煤礦瓦斯爆炸、涌水、著火等事故高發(fā)國家之一。研究一種代替或者部分代替搜救人員進入礦井災(zāi)害現(xiàn)場進行環(huán)境探測的設(shè)備,有利于礦井救援工作順利展開,減少煤礦災(zāi)害造成的人員傷亡。課題來源于山西省科技攻關(guān)項目“煤礦井下探測機器人技術(shù)與系統(tǒng)研究”,本文所研究的運動控制是該項目的重要研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù),包括外界環(huán)境檢測與建模、機器人運動越障、運動控制和路徑規(guī)劃等技術(shù)。針對煤礦井下存在甲烷、一氧化碳等多種可燃性氣體,且路面狀況較差的惡劣環(huán)境,研究了探測機器人控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上位嵌入式工控機

2、與下位機DSP和CPLD相結(jié)合的方式。電路系統(tǒng)全部采用本安電路設(shè)計阻燃氣體保護法防爆設(shè)計。本機器人外界環(huán)境檢測采用聲納傳感器、PSD傳感器和視頻采集相結(jié)合的多傳感器特征層數(shù)據(jù)融合技術(shù),首先將檢測的數(shù)據(jù)進行去極值平均濾波,然后根據(jù)各個傳感器的特點進行可信性融合,最終獲得接近實際情況的環(huán)境檢測數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦井下探測機器人的機構(gòu)特點,建立了機器人的運動學(xué)方程,推導(dǎo)出在直行、轉(zhuǎn)彎時兩個履帶的速度公式。提出了用于電機伺服控制的模糊自整定PID算法,使用Simulink軟件對該算法進.更多還原【Abstract】 China as one of the largest coal production an

3、d consumption country around the world, it is also one of the accident occurred frequently country such as fire damp explosion, water burst, catch on fire during the exploitation of coal mine. The research of detecting by coal mine shaft underground explorative robot make the coal mine rescue works

4、implements smoothly, to reduce casualties caused by mine disaster, it will be substituted for or partial substituted for emergency workers to enter the mi.更多還原 【關(guān)鍵詞】 煤礦井下探測機器人； 運動控制； 路徑規(guī)劃； 傳感器融合； 控制系統(tǒng)； 伺服算法； 【Key words】 Coal Mine Detection Robot； motion control； path planning； sensor fusion； control

5、 system； servo controlled【索購全文】Q聯(lián)系Q： Q聯(lián)系Q: 付費即發(fā)摘要 3-5 ABSTRACT 5-7 目錄 8-11 第一章 緒論 11-20 1.1 課題研究背景及意義 11-12 1.2 煤礦井下探測機器人國內(nèi)外研究動態(tài) 12-15 1.3 機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢 15-16 1.4 機器人運動控制的研究與發(fā)展 16-17 1.5 移動機器人路徑規(guī)劃的研究與發(fā)展 17-19 1.6 本論文主要的研究內(nèi)容 19-20 第二章 煤礦井下探測機器人平臺研究 20-38 2.1 煤礦井下探測機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 2.2 煤礦井下探測機器人控制系統(tǒng) 21-24 2.

6、2.1 上位機控制系統(tǒng) 21-22 2.2.2 下位機控制系統(tǒng) 22-24 2.3 煤礦井下探測機器人驅(qū)動系統(tǒng) 24-25 2.4 煤礦井下探測機器人傳感器系統(tǒng) 25-30 2.4.1 聲納傳感器 25-27 2.4.2 PSD傳感器 27-29 2.4.3 視覺傳感模塊 29-30 2.5 環(huán)境檢測傳感器融合 30-38 2.5.1 多傳感器信息融合的原理 30-31 2.5.2 機器人中的傳感器融合技術(shù) 31-32 2.5.3 多傳感器層次的融合 32-34 2.5.4 探測機器人測距傳感器融合算法 34-38 第三章 煤礦井下探測機器人運動控制 38-57 3.1 煤礦井下探測機器人的運

7、動學(xué)方程 38-41 3.1.1 履帶式移動機器人運動學(xué)方程 38-40 3.1.2 煤礦井下探測機器人的運動學(xué)方程 40-41 3.2 煤礦井下探測機器人越障分析 41-50 3.2.1 探測機器人通過性的分析 42-43 3.2.2 探測機器人擺臂在前的越障規(guī)劃 43-45 3.2.3 探測機器人擺臂在后的越障規(guī)劃 45-47 3.2.4 探測機器人姿態(tài)穩(wěn)定性分析 47-50 3.3 探測機器人運動控制算法研究 50-57 3.3.1 PID控制原理 50-52 3.3.2 模糊控制原理和特點 52 3.3.3 探測機器人運動控制算法 52-57 第四章 煤礦井下探測機器人路徑規(guī)劃 57-

8、73 4.1 移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù) 57-60 4.1.1 探測機器人的全局路徑規(guī)劃 57-58 4.1.2 基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃 58-59 4.1.3 探測機器人的動態(tài)避障算法 59-60 4.2 反應(yīng)慎思路徑規(guī)劃 60-62 4.3 探測機器人慎思反應(yīng)混合的路徑規(guī)劃 62-73 4.3.1 行為單元的激活算法 63-65 4.3.2 煤礦井下探測機器人緊急避障規(guī)劃 65-66 4.3.3 煤礦井下探測機器人地圖規(guī)劃 66-69 4.3.4 煤礦井下探測機器人模糊規(guī)劃 69-73 第五章 煤礦井下探測機器人軟件設(shè)計與仿真 73-83 5.1 引言 73 5.2 煤礦井下探測機器人運動控制模塊 73-74 5.3 煤礦井下探測機器人聲納控制模塊 74-76 5.4 煤礦井下探測機器人PSD控制模塊 76-7