矿用搜救机器人

矿用搜救机器人是一种在矿井发生灾变事故后替代救护队员进入灾区，通过携带的多种传感器和救援设备，进行环境和生命探测以及对矿工实施救助的多功能矿用智能救援装备。本书针对矿用搜救机器人的工作环境和任务要求，对其研发中所涉及的主要技术问题及解决方法进行了具体介绍。全书共分11章，包括绪论、煤矿井下环境与灾变特征、机器人行走机构、机器人动力系统、机器人运动控制系统、机器人井下通信、井下图像处理与视频分析、机器人定位与矿图构建、机器人路径规划与自主避障、井下环境与生命探测以及机器人防爆设计。
本书内容集中了课题组多年来承担的国家和省部科研项目的研究成果，同时也吸收了国内外同行的相关研究成果，对从事矿山或其他特殊环境救援机器人研发的工程技术人员和高校研究生有一定的参考价值。

前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 矿用搜救机器人的作用和要求
1.3 矿用搜救机器人发展现状
1.3.1 国外矿用搜救机器人
1.3.2 国内矿用搜救机器人
1.4 矿用搜救机器人应用情况
1.5 矿用搜救机器人关键技术
参考文献
第2章 煤矿井下环境与灾变特征
2.1 引言
2.2 井下巷道结构特征
2.2.1 巷道系统结构
2.2.2 巷道断面特征
2.2.3 巷道道床特征
2.2.4 巷道坡度特征
2.2.5 巷道水沟特征
2.2.6 巷道管缆分布特征
2.2.7 巷道内的杂物
2.3 采煤工作面结构特征
2.4 掘进工作面结构特征
2.5 井下危险气体
2.5.1 有毒有害气体
2.5.2 爆炸性气体
2.5.3 矿井气体浓度限值
2.6 井下视觉特征
2.7 井下通信干扰
2.7.1 巷道结构影响
2.7.2 巷道设施影响
2.7.3 各种电缆、水管等纵向导体影响
2.7.4 各种动力设备电磁干扰影响
2.7.5 不同频率信号在巷道中的传输特性
2.8 煤矿常见灾变
2.8.1 瓦斯爆炸事故
2.8.2 顶板垮塌事故
2.8.3 矿井涌水事故
2.8.4 矿井火灾事故
2.9 矿井灾后结构特征
参考文献
第3章 机器人行走机构
3.1 引言
3.2 矿用搜救机器人行走能力要求
3.3 轮式行走机构及其运动学分析
3.3.1 普通轮式行走机构简介
3.3.2 普通轮式行走机构运动学分析
3.3.3 三叶轮式行走机构简介
3.3.4 三叶轮式行走机构运动学分析
3.4 履带式行走机构及其运动学分析
3.4.1 倒梯形弹簧履带式行走机构
3.4.2 履带式行走机构运动学分析
3.4.3 W形履带式行走机构简介
3.4.4 W形履带式行走机构运动学分析
3.5 复合式行走机构及其运动学分析
3.5.1 轮履复合行走机构
3.5.2 摆臂式行走机构
3.5.3 轮腿复合行走机构
3.6 清障机构
参考文献
第4章 机器人动力系统
4.1 引言
4.2 机器人供能系统设计
4.2.1 动力电源设计
4.2.2 供能系统测试检验
4.3 机器人驱动系统设计
4.3.1 直流无刷电机研制
4.3.2 防爆轮毂电机研制
4.4 机器人动力系统匹配与优化
4.4.1 动力系统匹配问题
4.4.2 动力系统多目标粒子群优化
参考文献
第5章 机器人运动控制系统
5.1 引言
5.2 机器人运动控制硬件系统
5.3 机器人运动控制驱动器
5.3.1 运动控制板结构分析
5.3.2 驱动器控制信号选取
5.3.3 PWM信号输出电路设计
5.3.4 转速频率采集电路
5.3.5 模拟信号采集电路
5.3.6 运动控制板的EMC设计
5.4 机器人运动控制软件系统
5.4.1 运动控制软件系统结构
5.4.2 运动控制程序流程
5.4.3 电机转速的PID闭环控制
5.5 机器人多驱动自适应控制方法
5.5.1 基于电流的驱动模式自主切换理论
5.5.2 自主切换理论仿真与台架试验
5.6 运动控制系统性能测试
5.6.1 电机抗负载变化性能试验
5.6.2 机器人直线行走稳定性试验
5.6.3 自适应控制技术的野外试验
参考文献
第6章 机器人井下通信
6.1 引言
6.2 矿用搜救机器人现有通信方式
6.2.1 井下通信特点与通信系统性能需求
6.2.2 井下机器人有线通信


6.2.3 井下机器人无线通信

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