煤矿井下探测机器人的远程监控设计与实现

摘要

伴随着人们对煤矿需求的日益增大，煤矿开采工作越来越繁重，而保证开采的安全生产显得尤为重要。煤矿井下探测机器人远程监控系统的应用可以预防发生安全事故，尤其在发生煤矿事故的时候能在救援行动能发挥巨大作用。本课题针对目前国内在煤矿井下探测机器人研究方面的不足，根据煤矿事故情况下的现场需求而设计并实现了一个专门的探测机器人来实现远程监控。
　　本课题根据当前国内外矿井探测机器人发展现状、存在的实际问题和应用需求，并结合实时性、可靠性、稳定性以及经济性要求，将机器人远程控制技术和视频、传感器监控技术相结合，对煤矿井下探测机器人远程监控系统进行总体设计。
　　分析了煤矿井下探测机器人远程监控的技术，包括基本模型、模式分析和影响因素三个方面；重点研究了煤矿井下远程通信，结合井下有线通信和无线通信的优缺点选择最佳的通信方案。根据远程监控系统的需求和功能要求，给出了系统整体设计方案，并分别实现了硬件系统和软件系统。硬件系统包括有：CPU模块、串口通信模块、无线通信模块、传感器模块、摄像机模块、电源模块和其他模块；软件系统包括有：机器人软件、上位机软件和人机交互界面。
　　最后结合所实现硬件和软件进行系统调试，主要分为仿真调试、硬件调试、软件调试和联机调试四部分；系统调试验证所有系统功能的正确性、可靠性和稳定性，保证煤矿井下机器人能够完成远程监控的任务。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外煤矿井下探测机器人的发展现状

1.3 煤矿井下探测机器人研究的关键技术

1.4 本文主要工作

第二章 机器人远程监控技术

2.1 机器人远程监控系统

2.2 煤矿井下远程通信研究

2.3 本章小结

第三章 煤矿井下探测机器人远程监控系统总体设计

3.1 总体需求分析

3.2 系统功能要求

3.3 总体设计方案

3.4 机器人结构

3.5 本章小结

第四章 远程监控系统硬件实现

4.1 硬件电路设计软件介绍

4.2 硬件电路总体设计

4.3 系统各模块的实现

4.4 机器人实物图

4.4 本章小结

第五章 远程监控系统软件实现与测试

5.1 软件整体结构

5.2 软件实现

5.3 系统测试

5.4 本章小结

第六章 结 论

参考文献

附录A 系统原理图

附录B 系统PCB图

附录C 程序

致谢

攻读学位期间的研究成果