ESP32在关闭矿井瓦斯监测中的应用研究

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作者 张兴宇 桑冬青 《淮南职业技术学院学报》 2026年第1期87-89,共3页

矿井关停后,通风与瓦斯抽排系统失效导致瓦斯积聚风险剧增,传统人工巡检存在覆盖不全面、响应不及时、人力成本高及安全风险大等问题,难以满足全时段监测需求。为此,设计了一种基于ESP32的关停矿井瓦斯无人化监测方案。系统以ESP32为主... 矿井关停后,通风与瓦斯抽排系统失效导致瓦斯积聚风险剧增,传统人工巡检存在覆盖不全面、响应不及时、人力成本高及安全风险大等问题,难以满足全时段监测需求。为此,设计了一种基于ESP32的关停矿井瓦斯无人化监测方案。系统以ESP32为主控芯片,基于TGS2619甲烷传感器、温湿度传感器等器件,通过主动抽吸式采样、MQTT协议无线传输,实现瓦斯浓度数据的实时采集与云端可视化监控,报警响应及时,可有效防范关停矿井瓦斯爆炸、窒息等安全事故,为关停矿井安全监管提供技术支撑。 展开更多

关键词 ESP32 矿井安全 瓦斯浓度监测 低功耗 云平台

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基于阻塞栅格地图的煤矿救援机器人路径规划 被引量：2

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作者 邵小强 刘明乾 +3 位作者 马博 李浩 吕植越 韩泽辉 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期249-261,共13页

针对矿难发生后,煤矿救援机器人面对井下复杂环境使用路径规划算法耗时太长,路径规划过程中产生冗余点过多且易陷入死锁的问题,提出一种基于类型匹配的栅格地图阻塞算法,该算法可通过迭代阻塞以减少栅格地图中无需探索的可通行节点数量... 针对矿难发生后,煤矿救援机器人面对井下复杂环境使用路径规划算法耗时太长,路径规划过程中产生冗余点过多且易陷入死锁的问题,提出一种基于类型匹配的栅格地图阻塞算法,该算法可通过迭代阻塞以减少栅格地图中无需探索的可通行节点数量。算法的阻塞过程利用定义的栅格节点和其邻节点构成的3×3子图类型与栅格地图进行匹配。首先根据路径规划算法的寻路特点定义可阻塞栅格类型和不可阻塞栅格类型;然后按照各种类型特征进行建模,为每种类型设置权重和偏置;最后将各类型子图与初始栅格地图通过二维卷积操作进行匹配以阻塞无需拓展节点,在使用基于栅格地图的路径规划算法之前对输入栅格地图进行阻塞处理。阻塞节点不会断开原始栅格地图中存在最小成本路径。结果表明:该算法可应用于各种栅格环境地图中,在真实煤矿井下栅格地图环境下,与单独使用路径规划算法相比,使用本文算法结合A*算法与仅使用A*算法相比,该算法结合A*算法路径规划总时间减少60.0%,拓展节点数量减少60.4%;结合蚁群算法与仅使用蚁群算法相比,该算法结合蚁群算法路径规划总时间减少55.8%,迭代次数减少53.7%。所提算法极大缩小了路径规划时间,解决了路径规划死锁问题,在复杂环境地图中优势明显,保证事故救援的及时性。 展开更多

关键词 煤矿救援机器人 栅格地图 阻塞栅格地图 A*算法 蚁群算法

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基于UWB和IMU融合的矿井巡检机器人定位技术研究与应用 被引量：2

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作者 蒯文博 张宏伟 +1 位作者 蒲忠辉 肖卫 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第8期200-208,共9页

针对矿山井下巡检机器人因受环境影响而定位精度低、实时性差等问题,提出了一种基于UWB(超宽带)与IMU(惯性测量单元)的融合定位方法。首先,利用UWB测距模块测量巡检机器人与UWB基站间的距离;其次,构建GRU(门控循环单元)神经网络模型,将... 针对矿山井下巡检机器人因受环境影响而定位精度低、实时性差等问题,提出了一种基于UWB(超宽带)与IMU(惯性测量单元)的融合定位方法。首先,利用UWB测距模块测量巡检机器人与UWB基站间的距离;其次,构建GRU(门控循环单元)神经网络模型,将UWB测量距离和真实距离输入神经网络模型中进行训练,得到GRU修正模型;然后,通过GRU神经网络修正模型对实测距离的修正,抑制复杂环境下NLOS(非视矩)距离误差,得到较之前更为精确的距离;最后,通过ESKF(误差状态卡尔曼滤波)将修正后的距离信息与IMU提供的数据结合,构建误差状态方程和量测方程,分别对系统的误差状态进行演化和更新,解算出更精确的位置坐标。试验结果表明:在三种不同NLOS环境下,修正后的静态实验定位精度较之前分别提升了6.09%、16.56%、18.89%,且在复合场景下定位精度较之前提升了11.36%;在动态实验中,修正后的平均定位精度较之前提升了11.10%。通过对非视距下测量的伪距进行修正可减小了非视距的影响,提高定位精度。 展开更多

关键词 巡检机器人 融合定位技术 惯性测量单元:GRU神经网络:非视距

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煤矿防冲钻孔机器人全自主钻进系统关键技术 被引量：23

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作者 王忠宾 司垒 +6 位作者 魏东 戴剑博 顾进恒 邹筱瑜 张聪 闫海峰 谭超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1240-1258,共19页

针对高地应力矿井钻孔卸压作业智能化程度低的技术难题,总结分析了国内外钻孔卸压技术和装备的研究现状,指出研发高性能、高可靠、高效率的防冲钻孔机器人全自主钻进系统是破解冲击地压防治难题的重要发展方向。为此,凝练了影响钻进系... 针对高地应力矿井钻孔卸压作业智能化程度低的技术难题,总结分析了国内外钻孔卸压技术和装备的研究现状,指出研发高性能、高可靠、高效率的防冲钻孔机器人全自主钻进系统是破解冲击地压防治难题的重要发展方向。为此,凝练了影响钻进系统性能的“孔位精准识别、钻具姿态精确感知、无线电磁随钻智能检测、钻具运行状态智能识别和钻进系统精确控制”五大关键技术,并给出了解决思路和方法。针对在复杂恶劣环境下卸压孔的精确识别问题,设计了融合图像尺寸调节和多阶段训练模式的卸压孔图像样本扩充SinGAN模型,引入多层特征融合优化的FasterRCNN,构建了基于改进SqueezeNet轻量级网络架构的孔位识别模型,以实现卸压孔位的准确快速识别;针对钻具姿态精确感知问题,提出了基于改进梯度下降法算法优化无迹卡尔曼滤波的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)初始对准方法,设计了多个IMU的空间阵列布局方式,研究了基于BP神经网络的钻具姿态误差补偿方法,旨在提高钻具姿态的解算精度,实现精准钻孔卸压;针对复杂地质环境下钻进工况的精确检测问题,搭建了煤矿井下随钻测量无线电磁传输系统架构,探讨了微弱电磁波信号自适应调制和随钻高速双向电磁传输技术原理,研究了孔底地质参数、几何参数和工程参数的测量原理和实现过程;针对钻进系统运行状态识别问题,构建了钻进信号时域、频域、时频域的多域特征和深度网络高级特征提取架构,提出了钻进系统关键零部件健康状态评估和故障诊断技术,构建了基于改进蝙蝠优化长短期记忆网络的卡钻风险因子预测模型,实现对卸压钻具卡钻状态的准确预测;针对钻进系统的精确控制问题,分析了钻进系统的液压系统工作原理,构建了考虑煤岩性状的钻进系统精确控制方案,探讨了基于转矩和位置的钻进系统最优控制参数求解原理,旨在实现钻进回转系统和给进系统的智能协同控制和并行作业。 展开更多

关键词 防冲钻孔机器人 卸压孔识别 钻具姿态感知 无线电磁检测 钻进状态识别 智能协同控制

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陕北煤炭资源回采率现状与对策研究 被引量：10

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作者 范立民 蒋泽泉 郭维森 《国土资源科技管理》 2006年第3期77-81,共5页

煤炭矿井回采率的高低,不仅关系到资源的节约利用,还关系到矿区环境保护问题。通过调查陕北9个生产矿井的煤炭资源回采率,发现其开采煤层均为中厚煤层和厚煤层,按照规定,矿井回采率最低应为75%,9个生产矿井全部没有达到75%的国家规定标... 煤炭矿井回采率的高低,不仅关系到资源的节约利用,还关系到矿区环境保护问题。通过调查陕北9个生产矿井的煤炭资源回采率,发现其开采煤层均为中厚煤层和厚煤层,按照规定,矿井回采率最低应为75%,9个生产矿井全部没有达到75%的国家规定标准,其中矿井回采率最高的为68.7%,最低29.3%。分析原因,除客观条件(如煤层厚度)等因素外,生产单位珍惜资源的意识淡漠,监管缺位和管理制度缺陷都在很大程度上影响了回采率的提高。 展开更多

关键词 回采率 煤炭资源 生产矿井 对策 陕北

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基于水下典型操作任务的机械手爪结构设计 被引量：7

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作者 刘正士 朱光胜 +1 位作者 王勇 葛运建 《组合机床与自动化加工技术》 2005年第8期60-61,共2页

文章首先对几种典型的机器人用机械手爪进行比较,综合考虑具体的作业环境、抓取能力和设计方案的简便性、可靠性,确定选取三爪结构。接着进行结构设计,用直流伺服电机驱动,用推动螺杆、平行四杆机构和曲柄滑块机构的组合而成的机构作为... 文章首先对几种典型的机器人用机械手爪进行比较,综合考虑具体的作业环境、抓取能力和设计方案的简便性、可靠性,确定选取三爪结构。接着进行结构设计,用直流伺服电机驱动,用推动螺杆、平行四杆机构和曲柄滑块机构的组合而成的机构作为运动变换单元。并且设计了导向装置。同时,进行了防水设计。最后基于机械手爪的水下典型操作任务对传感器进行了合理的布置。 展开更多

关键词 机械手爪 结构设计 防水设计 传感器

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可实现自动翻正的仿生四足机器人的设计与分析 被引量：3

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作者 朱红生 李露 +1 位作者 唐火红 徐慧 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第1期51-56,共6页

针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的姿态调整及安全着陆问题,设计了一种可以实现自动翻正和落地缓冲的仿生四足机器人;建立了双刚体运动学模型,推导了转身率与弯曲角之间的关系;以能量耗散最小为优化目标,建立了优化问题的数学模... 针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的姿态调整及安全着陆问题,设计了一种可以实现自动翻正和落地缓冲的仿生四足机器人;建立了双刚体运动学模型,推导了转身率与弯曲角之间的关系;以能量耗散最小为优化目标,建立了优化问题的数学模型,求解了最优输入速度及对应的能量;在此基础上,设计了含有3个电机的机器人样机,分析了整个翻身落地过程的动作时序,建立了动力学模型并进行了仿真。仿真结果表明,该机器人结构及输入参数可以实现自动翻正,设计的腿部弹簧有助于避免机器人翻倒,减小了落地碰撞的加速度,起到了落地缓冲作用。文中设计与分析过程为可实现自动翻正的仿生四足机器人的研发提供了参考。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 自动翻正 运动学建模 动力学仿真

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一种机械臂运动学研究及3D仿真平台构建 被引量：2

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作者 李宪华 张雷刚 +1 位作者 张军 于清波 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第3期39-44,共6页

针对川崎机械臂FS03N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与... 针对川崎机械臂FS03N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与反变换法相结合的方法,以解的组合关系为基础,得到了机械臂的8组封闭解。建立了基于Matlab的机械臂算法验证与3D仿真运动平台,验证了逆运动学解算的正确性,为机械臂的轨迹与路径规划提供了前提条件。 展开更多

关键词 机械臂 逆运动学 组合关系 封闭解 仿真验证

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膜计算优化PID控制在煤炭分拣机器人中的应用 被引量：3

9

作者 葛平平 黄友锐 +2 位作者 曲立国 龚大伟 杨再甫 《煤炭工程》 北大核心 2014年第8期139-142,共4页

在传统煤炭分拣机器人的分拣过程中,由于时变负载的非线性变化经常引起速度的波动,严重影响了系统的控制性能,降低了机械手操作的精确性和快速性。论文设计了一种基于模糊星形拓扑结构的膜计算优化算法(FST-MC算法)优化的PID自整定系统,... 在传统煤炭分拣机器人的分拣过程中,由于时变负载的非线性变化经常引起速度的波动,严重影响了系统的控制性能,降低了机械手操作的精确性和快速性。论文设计了一种基于模糊星形拓扑结构的膜计算优化算法(FST-MC算法)优化的PID自整定系统,将PID的三个控制参数编码成FST-MC算法优化的对象,经过换位、交流、交叉和改写这四个规则处理后得到理想的优化值。最后,进行了仿真实验,实验结果验证了本系统响应速度快、有着很好的动态跟随性能和很高的控制精度,在煤炭分拣机器人系统中有着很好的应用前景。 展开更多

关键词 模糊星形拓扑结构的膜计算优化算法 煤炭分拣机器人 PID

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煤层底板突水机理及评价 被引量：14

10

作者 王立平 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第5期514-519,共6页

针对我国北方地区煤矿开采时煤层底板突水问题,介绍了我国矿井水害的现状和防治水技术发展的情况,阐明了喀斯特裂隙水的赋存条件、运移规律以及奥陶系灰岩喀斯特发育的规律;结合国外治水理论,论述了煤层底板突水机理,总结出煤层底板突... 针对我国北方地区煤矿开采时煤层底板突水问题,介绍了我国矿井水害的现状和防治水技术发展的情况,阐明了喀斯特裂隙水的赋存条件、运移规律以及奥陶系灰岩喀斯特发育的规律;结合国外治水理论,论述了煤层底板突水机理,总结出煤层底板突水的水害特点、突水机理和评价方法,通过突水事例说明"突水系数法"的实际治水效果,最后对煤层底板突水提出了对策. 展开更多

关键词 喀斯特裂隙水 煤层底板突水 突水机理 突水评价

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协同优化方法及铰接式自卸车系统设计协同优化模型 被引量：1

11

作者 仝令胜 石博强 +1 位作者 申焱华 李畅 《煤矿机械》 北大核心 2007年第12期25-28,共4页

对协同优化方法的基本思想、计算框架、研究现状及发展进行了分析论述,并将协同优化方法引入到铰接式自卸车(ADT)系统设计中,叙述了对铰接式自卸车进行协同优化的必要性,对ADT系统进行分解,建立协同优化模型,并提出协同优化方法的求解... 对协同优化方法的基本思想、计算框架、研究现状及发展进行了分析论述,并将协同优化方法引入到铰接式自卸车(ADT)系统设计中,叙述了对铰接式自卸车进行协同优化的必要性,对ADT系统进行分解,建立协同优化模型,并提出协同优化方法的求解思路。 展开更多

关键词 多学科设计优化 协同优化 铰接式自卸车 系统分解

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六轮救援机器人实验装置虚拟设计与运动分析 被引量：1

12

作者 王军 李明 马东海 《煤矿机械》 北大核心 2013年第8期38-39,共2页

设计并实现了具有较好越障性能及适应能力较强的六轮救援机器人实验装置,使用UG进行了虚拟设计,并进行了实物装配和越障能力的运动分析;该设计对于机器人结构设计和系统优化有着较强的借鉴意义。

关键词 救援机器人 虚拟设计 越障能力 运动分析

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基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别 被引量：4

13

作者 董惠娟 于震 樊继壮 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1191-1198,共8页

针对驻波悬浮辐射/反射面之间(谐振腔内)的非轴对称声场,首先通过COMSOL仿真得到第3悬浮模式下声场典型截面上的声压分布。然后,采用Matlab编程将此声压进行Radon变换,得到该截面上各方向的激光测振仪(LDV)速度输出,并将其与实验得到的... 针对驻波悬浮辐射/反射面之间(谐振腔内)的非轴对称声场,首先通过COMSOL仿真得到第3悬浮模式下声场典型截面上的声压分布。然后,采用Matlab编程将此声压进行Radon变换,得到该截面上各方向的激光测振仪(LDV)速度输出,并将其与实验得到的LDV速度输出进行对比,验证了LDV速度输出与声场声压的对应关系。最后,基于FBP算法并通过Matlab编程将实验中获得的LDV速度输出进行重建,得到该截面的声压分布,对比COMSOL仿真结果,从而验证非轴对称驻波声场的识别效果。 展开更多

关键词 自动控制技术 超声驻波 谐振腔 声场识别 激光测振仪速度输出 RADON变换 滤波反投影算法

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基于改进RRT*算法的移动机器人路径规划研究 被引量：5

14

作者 印峰 谢青松 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第4期22-31,共10页

在移动机器人路径规划研究中,快速探索随机树(RRT)是应用最为广泛的路径规划方法之一.由于RRT采用随机方式产生移动路径上的下一个父节点,其搜索过程具有较大的盲目性;产生的大量冗余无用的父节点也极大地影响了路径规划的整体效率.为... 在移动机器人路径规划研究中,快速探索随机树(RRT)是应用最为广泛的路径规划方法之一.由于RRT采用随机方式产生移动路径上的下一个父节点,其搜索过程具有较大的盲目性;产生的大量冗余无用的父节点也极大地影响了路径规划的整体效率.为了提高渐进最优快速随机搜索树(RRT*)方法的效率,该文提出了一种改进的RRT*算法,其主要思想是应用动态步态延伸帮助RRT*算法找到更优的潜在父节点集,然后结合一种新颖的类三维地图中的驻点信息,在可行的范围内确定最优的父节点,从而更为高效地规划出一条从初始点到目标点的可行路径.最后在不同环境下的实验验证改进后的RRT*算法的有效性. 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 RRT*算法 引导点

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基于视觉导航技术人形机器人的行走和爬行研究 被引量：1

15

作者 宋莹莹 王宏民 《煤矿机械》 北大核心 2012年第11期45-47,共3页

主要研究面向人形机器人行走和爬行的立体视觉问题。障碍检测和物体识别广泛采用图像处理和物体识别技术,数据拟合技术也应用于人形机器人的路径规划。通过实时合成高精度的物体特征检测方法能够提供精准的视觉反馈。提出了基于这些方... 主要研究面向人形机器人行走和爬行的立体视觉问题。障碍检测和物体识别广泛采用图像处理和物体识别技术,数据拟合技术也应用于人形机器人的路径规划。通过实时合成高精度的物体特征检测方法能够提供精准的视觉反馈。提出了基于这些方法和机器人导航系统的立体视觉系统,并且利用人形机器人进行了仿真实验。 展开更多

关键词 立体视觉 物体检测 路径规划

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机器人在汽车挡风玻璃自动涂胶系统中的应用 被引量：9

16

作者 马可 张波 《华北科技学院学报》 2007年第1期47-51,共5页

对机器人在汽车挡风玻璃自动涂胶系统中的应用进行了阐述,对机器人工作站中的主要组成部件设计和功能进行了详细的说明。从机器人挡风玻璃涂胶系统的生产实际需要出发,提出并设计了一套玻璃自动对中识别装置,可以对不同规格型号的玻璃... 对机器人在汽车挡风玻璃自动涂胶系统中的应用进行了阐述,对机器人工作站中的主要组成部件设计和功能进行了详细的说明。从机器人挡风玻璃涂胶系统的生产实际需要出发,提出并设计了一套玻璃自动对中识别装置,可以对不同规格型号的玻璃进行自动对中识别,提高了生产的柔性。并根据设计经验详细论述了此套系统的工作节拍。 展开更多

关键词 六自由度机器人 精密自动对中台 聚氨酯胶 旋转胶枪 工作节拍

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深井马头门软岩硐室复合支护技术研究 被引量：3

17

作者 韩承强 《矿业研究与开发》 北大核心 2017年第7期40-43,共4页

某矿副井马头门处于深井高应力、大断面、极破碎岩层等复杂条件下围岩破坏比较严重。通过分析马头门围岩破坏原因之后,提出了锚网索喷+反底拱钢筋混凝土砌暄的联合支护方案。利用FLAC^(3D)对原支护方案和优化方案模拟并对比分析之后,决... 某矿副井马头门处于深井高应力、大断面、极破碎岩层等复杂条件下围岩破坏比较严重。通过分析马头门围岩破坏原因之后,提出了锚网索喷+反底拱钢筋混凝土砌暄的联合支护方案。利用FLAC^(3D)对原支护方案和优化方案模拟并对比分析之后,决定采用锚-网-喷-索初次支护、双层钢筋砼二次支护方案修复副井马头门破坏段部分。现场监测表明:加固支护后,拱顶下沉量为16 mm,底鼓量为10mm,两帮移近量为12mm,硐室变形得到有效控制。 展开更多

关键词 马头门 支护方案 优化设计 围岩变形

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掘进机电气系统保护及故障诊断研究 被引量：19

18

作者 贾有生 《山西煤炭管理干部学院学报》 2008年第4期110-110,132,共2页

阐述了掘进机电气系统保护的工作原理以及查询故障的方法,并分析了如何根据信息提示进行电气系统故障诊断。

关键词 掘进机 保护 故障诊断

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煤矿救灾机器人防爆视觉系统设计与分析 被引量：1

19

作者 孙辉辉 丁军 张伟杰 《华北科技学院学报》 2015年第5期55-59,共5页

针对煤矿救灾机器人工作环境恶劣,救灾现场充斥着各种各样的易燃易爆性气体、粉尘,容易引起二次爆炸的问题,设计出一种专门用于救灾机器人的防爆视觉系统。首先,以救灾机器人视角广度为基础,设计出救灾机器人的整体机械结构,并建立相应... 针对煤矿救灾机器人工作环境恶劣,救灾现场充斥着各种各样的易燃易爆性气体、粉尘,容易引起二次爆炸的问题,设计出一种专门用于救灾机器人的防爆视觉系统。首先,以救灾机器人视角广度为基础,设计出救灾机器人的整体机械结构,并建立相应三维模型;其次,以间隙熄火原理为基础,分析视觉系统防爆壳体的参数,确定壳体间最大防爆间隙;最后,对防爆壳体进行有限元分析,验证了其力学性能的合理性。 展开更多

关键词 煤矿救灾 视觉系统 防爆设计 有限元分析

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两关节压电机械臂刚柔耦合振动特性分析

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作者 马天兵 陈凯 +1 位作者 刘健 杜菲 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第1期6-15,共10页

刚柔两关节机械臂的振动情况十分复杂,为对其振动进行控制,需要对其刚柔耦合下的振动特性进行探究,并分析不同因素对振动的影响情况。针对此问题,首先,利用拉格朗日方程与假定模态法对刚-柔耦合机械臂进行建模,并结合关节柔性对模型进... 刚柔两关节机械臂的振动情况十分复杂,为对其振动进行控制,需要对其刚柔耦合下的振动特性进行探究,并分析不同因素对振动的影响情况。针对此问题,首先,利用拉格朗日方程与假定模态法对刚-柔耦合机械臂进行建模,并结合关节柔性对模型进行优化,仿真对比两种模型的差异;其次,搭建刚柔两关节压电机械臂实验平台,选取电机转速、细分等作为影响因素,设计正交试验进行振动测量;最后,对测量信号进行基于小波变换的时频谱分析,选择振动强度等作为信号振动特征,归纳总结不同因素对振动特性的影响关系。经过实验与分析,验证了考虑关节柔性优化后的模型仿真结果更贴近于实验结果,得到了细分、转速等因素对机械臂振动特性相对具体的影响情况,为后续的振动控制奠定了一定的研究基础。 展开更多

关键词 刚柔耦合 两关节机械臂 振动特性分析 正交试验 小波变换

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