煤矿变电站巡检机器人关键技术的研究与应用

摘要

随着煤矿井下开采力度的不断增大，井下大型机电设备的数量越来越多，使得煤矿变电站面积越来越大，进出线回路不断增多，切换动作频繁，运行环境变得愈加复杂，传统的人工巡检方式已满足不了现代化煤矿变电站的运行需求。 本课题主要针对煤矿变电站中存在的问题，设计了一种适用于煤矿变电站的智能巡检机器人。 首先，从变电站智能巡检机器人的研究现状与适用场所出发，对煤矿变电站巡检机器人的整体结构进行设计，使其能够满足对煤矿变电站的安全运行巡检。 然后，对煤矿变电站巡检机器人关键技术进行研究，由于巡检机器人的关键技术多而复杂，本文主要针对运动控制系统与自主充电系统进行深入研究。 （1）运动控制系统设计。首先对巡检机器人的运动控制系统进行规划与运动学分析，在此基础上，完成对元器件的选型，设计出与之匹配的运动控制主电路与驱动电路，并将矢量控制控制算法与S加减速控制算法相结合，融入到软件设计当中，从软件层面实现对巡检机器人的运动控制。 （2）自主充电系统设计。从可靠性与经济性方面出发，研究并确定了巡检机器人的充电方式与对接方式，设计了一种适用于煤矿变电站的可自主寻源与无线充电系统，当机器人检测到自身电量过低，不足以完成下一次的巡检任务时，可自动返回到充电室进行充电。 最后，搭建系统测试平台与 MATLAB/Simulink 仿真平台，对系统进行模块化的仿真与测试，由仿真测试结果得出所设计的巡检机器人符合煤矿变电站的技术要求。

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