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煤矿搜救机器人描述方法研究及其探测模块开发

作者：董晓坡 Publish: 2007-11-1 Hits:-

【中文题名】

煤矿搜救机器人描述方法研究及其探测模块开发

【英文题名】

Coal Mine Search and Rescue Robot Description Method Research and Its Detection Module Development

【学科专业】

地球探测与信息技术

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-11-1

【中关键词】

救援,机器人,瓦斯,ARM,无线,

【英关键词】

SAR,Robot,Gas,ARM,Wireless,

【分类导航】

工业技术>矿业工程>矿山安全与劳动保护>矿山事故及救护>矿山救护装备>

【论文摘要】

灾害发生之后为了能够尽快地搜救被困人员，人们开发了各种各样的灾害生命搜索定位设备，搜救机器人就是其中的一种。搜救机器人的应用涉及到搜救策略和搜救机器人本体技术开发两个问题，这两个方面的不断研究将共同推动搜救机器人的应用和发展。搜救机器人使用策略的首要问题就是如何选用搜救机器人的问题。当前世界各国正在开发了各式各样的灾害搜救机器人，然而到目前为止这些机器人系统还没有一套明确统一的描述标准和评价办法，这给如何选择使用合适的机器人参与具体的救援行动带来了很大的困难。煤矿搜救机器人本身的研究和开发，也是当前煤矿救援研究的重点方向之一。因此本论文“煤矿搜救机器人描述方法研究及其探测模块开发”，首先使用本体论的描述方法提出了一套搜救机器人的标准描述方法，形成了一份搜救机器人的最瘦特征描述表。这样一份描述表对救援指挥官选择合适的搜救机器人具有重要的参考价值。然后根据煤矿井下灾害搜救机器人的特殊需求，运用传感器、ARM单片机、MCS51单片机、μC／OSII、无线通信和数字信号处理等技术，设计完成了一个煤矿井下搜救机器人的探测部分。它具有瓦斯、一氧化碳、温度、人体红外探测及无线收发功能。整个系统分为两部分：移动测量...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-8
第1章引言	8-14
1.1 本文的目的和意义	8-10
1.2 国内外发展现状	10-11
1.2.1 国外机器人的发展过程及现状	10-11
1.2.2 我国搜救机器人的现状	11
1.3 本文主要研究内容	11-14
1.3.1 搜救机器人的标准描述方法研究	11-12
1.3.2 煤矿用搜救机器人探测部分开发	12-14
第2章搜救机器人描述方法研究	14-22
2.1 本体论描述方法	14-15
2.2 搜救机器人描述的组成	15-22
2.2.1 结构方面	15-16
2.2.2 功能方面	16-18
2.2.3 交互性方面	18-22
第3章煤矿搜救机器人探测部分硬件设计	22-39
3.1 主要目标及总体方案设计	22-24
3.1.1 本设计的主要目标	22
3.1.2 总体方案设计	22-24
3.2 传感器探头选择与计算	24-30
3.2.1 瓦斯传感器	24-27
3.2.2 一氧化碳传感器	27-29
3.2.3 温度传感器	29-30
3.3 移动前端的硬件设计	30-37
3.3.1 瓦斯浓度测量模块	30-31
3.3.2 一氧化碳浓度测量模块	31-32
3.3.3 温度测量模块	32-33
3.3.4 主控CPU部分	33-36
3.3.5 红外探测模块	36-37
3.4 控制显示终端硬件设计	37-39
3.4.1 液晶驱动电路	37-38
3.4.2 无线收发单元	38
3.4.3 电源模块	38-39
第4章煤矿搜救机器人探测部分软件设计	39-54
4.1 软件结构框架	39-42
4.1.1 移动端软件架构	39-41
4.1.2 控制显示端软件架构	41-42
4.2 μC/OS-II到LPC2132的移植	42-45
4.2.1 μC/OS-II介绍及特点	42-43
4.2.2 μC/OS-II移植到LPC2132	43-45
4.3 软件信号处理方法	45-50
4.3.1 温度信号处理方法	45-46
4.3.2 一氧化碳信号处理方法	46
4.3.3 瓦斯信号处理方法	46-47
4.3.4 滤波器的设计与实现	47-50
4.4 模块软件框图	50-54
4.4.1 按键处理流程图	50
4.4.2 无线发送流程图	50-51
4.4.3 温度采样控制图	51
4.4.4 滤波程序流程图	51-52
4.4.5 一氧化碳采样控制流程图	52
4.4.6 瓦斯采样控制流程图	52-53
4.4.7 控制显示终端串口通信流程图	53-54
第5章系统调试与实验	54-64
5.1 传感器的校准与标定	54-57
5.1.1 温度传感器的标定和校准	54-55
5.1.2 瓦斯传感器的标定和校准	55-56
5.1.3 一氧化碳传感器的标定和校准	56-57
5.2 硬件调试	57-59
5.2.1 温度电路的调试	57-58
5.2.2 瓦斯测量电路的调试	58-59
5.3 软件调试	59-62
5.3.1 误差参数存储(IAP功能)	59-62
5.4 系统测试结果	62-64
5.4.1 温度、人体红外及无线通信测试结果	62-63
5.4.2 瓦斯浓度测量结果	63
5.4.3 一氧化碳测量结果	63-64
第6章存在问题与展望	64-67
6.1 存在问题	64-66
6.1.1 电源问题	64-65
6.1.2 探头的探测范围和精度问题	65
6.1.3 防爆与防水性问题	65
6.1.4 无线传输问题	65-66
6.2 展望	66-67
6.2.1 视频采集系统	66
6.2.2 双向音频系统	66
6.2.3 红外识别系统	66
6.2.4 超声波避障及扫描系统	66-67
结论	67-68
致谢	68-69
参考文献	69-70

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386339



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