本書主要介紹了礦用搜救機器人的研究和設(shè)計方法。在介紹礦用搜救機器人的作業(yè)環(huán)境及性能要求的基礎(chǔ)上, 系統(tǒng)介紹了礦用搜救機器人的行走機構(gòu), 動力及驅(qū)動系統(tǒng), 多參數(shù)環(huán)境感知系統(tǒng), 救援機構(gòu), 控制系統(tǒng), 通信系統(tǒng), 環(huán)境建模、定位與導(dǎo)航, 以及機器人防爆等方面的設(shè)計技術(shù)和方法。重點介紹了地形適應(yīng)性好, 越障能力強的幾種行走機構(gòu), 適合井下應(yīng)用的有線-無線相結(jié)合的機器人通訊方法, 用于機器人通訊的光纖釋放技術(shù), 用于氣體探測的升降傳感測量技術(shù), 以及基于煤礦防爆要求的機器人局部和整體防爆設(shè)計方法。書中同時介紹了礦用搜救機器人的測試方法。
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前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 礦用搜救機器人的作用和要求
1.3 礦用搜救機器人發(fā)展現(xiàn)狀
1.3.1 國外礦用搜救機器人
1.3.2 國內(nèi)礦用搜救機器人
1.4 礦用搜救機器人應(yīng)用情況
1.5 礦用搜救機器人關(guān)鍵技術(shù)
參考文獻
第2章 煤礦井下環(huán)境與災(zāi)變特征
2.1 引言
2.2 井下巷道結(jié)構(gòu)特征
2.2.1 巷道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.2.2 巷道斷面特征
2.2.3 巷道道床特征
2.2.4 巷道坡度特征
2.2.5 巷道水溝特征
2.2.6 巷道管纜分布特征
2.2.7 巷道內(nèi)的雜物
2.3 采煤工作面結(jié)構(gòu)特征
2.4 掘進工作面結(jié)構(gòu)特征
2.5 井下危險氣體
2.5.1 有毒有害氣體
2.5.2 爆炸性氣體
2.5.3 礦井氣體濃度限值
2.6 井下視覺特征
2.7 井下通信干擾
2.7.1 巷道結(jié)構(gòu)影響
2.7.2 巷道設(shè)施影響
2.7.3 各種電纜、水管等縱向?qū)w影響
2.7.4 各種動力設(shè)備電磁干擾影響
2.7.5 不同頻率信號在巷道中的傳輸特性
2.8 煤礦常見災(zāi)變
2.8.1 瓦斯爆炸事故
2.8.2 頂板垮塌事故
2.8.3 礦井涌水事故
2.8.4 礦井火災(zāi)事故
2.9 礦井災(zāi)后結(jié)構(gòu)特征
參考文獻
第3章 機器人行走機構(gòu)
3.1 引言
3.2 礦用搜救機器人行走能力要求
3.3 輪式行走機構(gòu)及其運動學(xué)分析
3.3.1 普通輪式行走機構(gòu)簡介
3.3.2 普通輪式行走機構(gòu)運動學(xué)分析
3.3.3 三葉輪式行走機構(gòu)簡介
3.3.4 三葉輪式行走機構(gòu)運動學(xué)分析
3.4 履帶式行走機構(gòu)及其運動學(xué)分析
3.4.1 倒梯形彈簧履帶式行走機構(gòu)
3.4.2 履帶式行走機構(gòu)運動學(xué)分析
3.4.3 W形履帶式行走機構(gòu)簡介
3.4.4 W形履帶式行走機構(gòu)運動學(xué)分析
3.5 復(fù)合式行走機構(gòu)及其運動學(xué)分析
3.5.1 輪履復(fù)合行走機構(gòu)
3.5.2 擺臂式行走機構(gòu)
3.5.3 輪腿復(fù)合行走機構(gòu)
3.6 清障機構(gòu)
參考文獻
第4章 機器人動力系統(tǒng)
4.1 引言
4.2 機器人供能系統(tǒng)設(shè)計
4.2.1 動力電源設(shè)計
4.2.2 供能系統(tǒng)測試檢驗
4.3 機器人驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計
4.3.1 直流無刷電機研制
4.3.2 防爆輪轂電機研制
4.4 機器人動力系統(tǒng)匹配與優(yōu)化
4.4.1 動力系統(tǒng)匹配問題
4.4.2 動力系統(tǒng)多目標(biāo)粒子群優(yōu)化
參考文獻
第5章 機器人運動控制系統(tǒng)
5.1 引言
5.2 機器人運動控制硬件系統(tǒng)
5.3 機器人運動控制驅(qū)動器
5.3.1 運動控制板結(jié)構(gòu)分析
5.3.2 驅(qū)動器控制信號選取
5.3.3 PWM信號輸出電路設(shè)計
5.3.4 轉(zhuǎn)速頻率采集電路
5.3.5 模擬信號采集電路
5.3.6 運動控制板的EMC設(shè)計
5.4 機器人運動控制軟件系統(tǒng)
5.4.1 運動控制軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4.2 運動控制程序流程
5.4.3 電機轉(zhuǎn)速的PID閉環(huán)控制
5.5 機器人多驅(qū)動自適應(yīng)控制方法
5.5.1 基于電流的驅(qū)動模式自主切換理論
5.5.2 自主切換理論仿真與臺架試驗
5.6 運動控制系統(tǒng)性能測試
5.6.1 電機抗負(fù)載變化性能試驗
5.6.2 機器人直線行走穩(wěn)定性試驗
5.6.3 自適應(yīng)控制技術(shù)的野外試驗
參考文獻
第6章 機器人井下通信
6.1 引言
6.2 礦用搜救機器人現(xiàn)有通信方式
6.2.1 井下通信特點與通信系統(tǒng)性能需求
6.2.2 井下機器人有線通信
6.2.3 井下機器人無線通信
……