基于多传感器信息融合的矿井搜救机器人设计

摘要

目前煤矿事故多发，矿难事故发生后，救援人员难以及时了解井下的情况，无法尽快展开救援行动，造成了巨大的损失。采用搜救机器人进行前期侦查和辅助搜救工作，为救援人员提供井下事故现场环境情况，将大大提高救援效率，缩短救援时间，尽可能地挽救被困人员的生命。
　　本文在分析和研究矿井搜救机器人的应用环境和技术要求的基础上，从软硬件结合的角度对搭载多种传感器、可以进行环境信息采集和建模的矿井搜救机器人系统进行了较为深入的研究。
　　首先搭建了以ARM+FPGA双控制芯片为控制核心的矿井搜救机器人硬件平台，并对用于矿井搜救机器人的温湿度传感器、气体传感器、红外人体传感器、里程计、倾角仪等传感器的原理和应用进行了研究。
　　其次，通过对井下无线通信技术的研究，提出了应用于矿井搜救机器人的动态多跳无线通信技术，同时采用该技术设计了多跳无线通信中继节点模块，并在实验中验证了该技术的可行性。
　　然后，利用LabVIEW软件编写了上位机控制平台，并对涉及到的矿井搜救机器人行进轨迹跟踪、二维地图绘制以及三维虚拟环境建模等技术和算法进行了研究。
　　最后，对矿井搜救机器人远程半自主控制技术和遥操作技术进行了探讨
　　本文设计的矿井搜救机器人结合了多传感器信息融合技术、无线通信技术以及三维环境建模技术，可以为矿井事故救援提供快速有效的辅助手段。

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1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文所做工作

1.4论文主要内容

2 系统功能分析及结构规划

2.1 功能需求及分析

2.2 系统结构层次规划

2.3 底层平台控制核心

2.4 控制平台开发软件

3 信息采集及处理功能模块

3.1环境量采集及处理

3.2 行进轨迹跟踪及二维地图创建

3.3 道路通行状况及三维建模

4 遥控制及半自主控制功能模块

4.1 电动机驱动及控制

4.2 遥控制及控制平台软件设计

4.3 半自主控制

4.4避障行为控制

5 信息传输功能模块

5.1无线多跳通信基本原理

5.2 通信节点系统硬件设备设计

5.3 信息传输格式设计

5.4 无线通信实验及分析

6 总结

6.1研究工作总结

6.2存在的问题及改进方案

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢