基于阻塞栅格地图的煤矿救援机器人路径规划 被引量：1

1

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：1

2

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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膜计算优化PID控制在煤炭分拣机器人中的应用 被引量：3

3

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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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

4

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

5

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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基于改进RRT*算法的移动机器人路径规划研究 被引量：5

6

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

7

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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煤矿救灾机器人防爆视觉系统设计与分析 被引量：1

8

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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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

9

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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基于ANSYS的煤仓清仓机器人工作装置的有限元分析 被引量：1

10

作者 詹峰 郑姗姗 李晓蕾 《煤矿机械》 北大核心 2010年第1期92-94,共3页

对煤仓清仓机器人的工作装置有限元模型进行了静力学分析,运用三维绘图软件UG建立了工作装置的CAD模型,并通过工程分析软件ANSYS10.0进行了网格划分和静态强度分析,获得了工作装置在不同的工作情况下的变形量和强度载荷,校核工作装置强... 对煤仓清仓机器人的工作装置有限元模型进行了静力学分析,运用三维绘图软件UG建立了工作装置的CAD模型,并通过工程分析软件ANSYS10.0进行了网格划分和静态强度分析,获得了工作装置在不同的工作情况下的变形量和强度载荷,校核工作装置强度是否满足要求。 展开更多

关键词 清仓机器人 工作装置 有限元分析 ANSYS

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小视场星敏感器的星图识别算法 被引量：2

11

作者 孙龙 蔡佳楠 姜建华 《电子科技》 2017年第12期71-74,共4页

传统的星图识别算法在星敏感器捕获到少于3颗星时不能进行星图识别,因此,就不适用于小视场星敏感器。然而,某些情况下为了满足低功耗、小型化等要求,小视场星敏感器可以发挥作用。针对这种情况,文中提出了一种小视场星敏感器的星图识别... 传统的星图识别算法在星敏感器捕获到少于3颗星时不能进行星图识别,因此,就不适用于小视场星敏感器。然而,某些情况下为了满足低功耗、小型化等要求,小视场星敏感器可以发挥作用。针对这种情况,文中提出了一种小视场星敏感器的星图识别算法。该算法利用陀螺的输出信息和载体上一时刻的姿态信息,形成当前时刻的投影星,利用新算法能够将投影星与拍摄星进行匹配识别。这种星图识别方法能够在星敏感器只捕捉到一颗星或者两颗星的情况进行识别。仿真实验证明,该方法具有可行性,适用于小视场星敏感器。 展开更多

关键词 小视场星敏感器 星图识别 陀螺 姿态

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基于混合粒子群算法的机械臂轨迹规划研究 被引量：7

12

作者 嵇鹏海 李长勇 陈立新 《煤矿机械》 2022年第4期45-48,共4页

针对六自由度工业机械臂在工作中存在运动轨迹规划效率低的问题,提出了一种基于混合粒子群算法的时间最优轨迹规划算法。该算法相比于其他算法,复杂度较低且更易于实现,还较大地改善了粒子群算法局部易于收敛的问题。结果显示,相较原始... 针对六自由度工业机械臂在工作中存在运动轨迹规划效率低的问题,提出了一种基于混合粒子群算法的时间最优轨迹规划算法。该算法相比于其他算法,复杂度较低且更易于实现,还较大地改善了粒子群算法局部易于收敛的问题。结果显示,相较原始粒子群算法在机械臂轨迹运动更加节约时间,其时间缩短了约50%。该算法在一定约束范围内提高六自由度机械臂轨迹运行的时效性,改善了机械臂轨迹规划的时间最优问题。 展开更多

关键词 五次多项式 轨迹规划 粒子群算法 遗传算法 时间最优

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煤矿救援机器人结构设计及其越障分析 被引量：1

13

作者 李秋生 户满堂 《煤炭技术》 CAS 2018年第4期190-193,共4页

基于煤矿井下的特殊工作环境,以及煤矿事故发生时对救援机器人的越障能力和抗震性能的要求,提出一种能有效减震和提高越障稳定性的履带式救援机器人。根据RPY组合变换建立坐标系,计算出机器人的质心坐标,分析机器人在跨越台阶、沟槽等... 基于煤矿井下的特殊工作环境,以及煤矿事故发生时对救援机器人的越障能力和抗震性能的要求,提出一种能有效减震和提高越障稳定性的履带式救援机器人。根据RPY组合变换建立坐标系,计算出机器人的质心坐标,分析机器人在跨越台阶、沟槽等相关障碍时的运动特性,得出最大越障能力。 展开更多

关键词 煤矿 越障 救援机器人 结构设计

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煤仓清洁机器人悬挂线缆对机器人本体影响分析

14

作者 邓美州 孙江宏 《煤炭技术》 CAS 2024年第1期211-215,共5页

针对人工清洁大型圆筒煤仓仓壁粘煤效率低、工作强度大等问题,设计一款清洁机器人。首先,提出清洁机器人设计方案;其次,对悬挂线缆进行设计与强度分析;最后,通过对机器人本体有、无悬挂线缆的2种情况,施加工况载荷进行仿真分析,研究悬... 针对人工清洁大型圆筒煤仓仓壁粘煤效率低、工作强度大等问题,设计一款清洁机器人。首先,提出清洁机器人设计方案;其次,对悬挂线缆进行设计与强度分析;最后,通过对机器人本体有、无悬挂线缆的2种情况,施加工况载荷进行仿真分析,研究悬挂线缆对机器人本体的影响以及验证设计方案的可行性。结果表明,悬挂线缆具有平衡机器人本体在极端工况下受力不均的积极影响,进一步验证了设计方案的可行性。 展开更多

关键词 清洁机器人 悬挂线缆 煤仓清洁 有限元

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2081砂岩型铀矿床碳酸盐含量的计算方法及应用 被引量：1

15

作者 王佩华 彭云彪 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第3期282-287,共6页

与砂岩渗透性密切相关的物质成分有2种,即泥质成分和碳酸盐;2081铀矿床砂岩中的泥质含量较低,平均值仅为2.85%,而碳酸盐含量变化较大,它是影响砂岩渗透性的一个主要因素.计算出砂岩中碳酸盐含量,可为划分渗透与非渗透砂岩提供依据.此矿... 与砂岩渗透性密切相关的物质成分有2种,即泥质成分和碳酸盐;2081铀矿床砂岩中的泥质含量较低,平均值仅为2.85%,而碳酸盐含量变化较大,它是影响砂岩渗透性的一个主要因素.计算出砂岩中碳酸盐含量,可为划分渗透与非渗透砂岩提供依据.此矿床中碳酸盐主要以微晶方解石的形式填充于砂岩的孔隙中,因此影响了砂岩的渗透性.用孔隙度测井(声波时差)参数来计算碳酸盐含量具有一定的理论依据. 展开更多

关键词 砂岩型铀矿床 孔隙度 声波时差 碳酸盐含量

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基于改进A*的移动机器人路径规划算法 被引量：16

16

作者 石征锦 宿一凡 +1 位作者 卜春光 范晓亮 《单片机与嵌入式系统应用》 2020年第6期13-15,共3页

移动机器人全局路径规划旨在为移动机器人导航提供一条安全、平滑的运动路径。传统A*算法规划的路径转弯多、不平滑,且对于U型地形存在过于贴合障碍物的问题。针对A*算法的缺点,在启发函数中加入余弦相似性和方向信息,并做归一化处理。... 移动机器人全局路径规划旨在为移动机器人导航提供一条安全、平滑的运动路径。传统A*算法规划的路径转弯多、不平滑,且对于U型地形存在过于贴合障碍物的问题。针对A*算法的缺点,在启发函数中加入余弦相似性和方向信息,并做归一化处理。选取36阶邻域搜索矩阵,解决贴合U型弯的问题。此外,提出了基于贝塞尔曲线的后处理方法,使规划的路径曲率连续变化。通过仿真实验验证了改进算法的有效性。 展开更多

关键词 移动机器人 全局路径规划 A*算法

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新型四足机器人的单腿控制的研究

17

作者 朱大鹏 《煤矿机械》 2022年第9期70-74,共5页

以一种新型的仿蜘蛛的关节式四足机器人为研究对象,为了实现后期四足机器人的整机运动的协调控制,对其单腿的控制方案进行了设计,主控制器选用STM32,该设计方案采用一种新型电缸控制技术实现驱动,选用超声波传感器、双轴加速度传感器和... 以一种新型的仿蜘蛛的关节式四足机器人为研究对象,为了实现后期四足机器人的整机运动的协调控制,对其单腿的控制方案进行了设计,主控制器选用STM32,该设计方案采用一种新型电缸控制技术实现驱动,选用超声波传感器、双轴加速度传感器和压力传感器进行多传感器的信息融合,其信息融合中的相关参数采用模糊神经网络算法进行确定,通过融合后的信息来最终实现不同运动姿态的确定。仿真结果表明,采用这种新型电缸控制技术和多传感器信息融合技术的单腿控制能够准确实现预设的姿态要求,并为后期该新型机器人的整机运动的控制方案提供了参考依据。 展开更多

关键词 四足机器人 STM32 新型电缸 多传感器信息融合

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防爆轮式巡检机器人设计及应用

18

作者 张维斌 《内蒙古煤炭经济》 2019年第14期12-12,25,共2页

本文以防爆轮式巡检机器人为研究对象,立足现有研究成果,进行系统化梳理,全面分析防爆轮式巡检机器人设计思路及应用方法,总结规律,为后续相关设计研发及实践应用提供方向性引导。

关键词 防爆 轮式巡检机器人 设计思路 应用方法 综述

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煤矿巡检机器人机械手技术的应用研究

19

作者 张泽宇 《进展》 2022年第7期142-144,共3页

煤矿巡检机器人机械手广泛应用于煤矿企业中的设备巡检、维修、维保和图像勘察等日常工作中,对其研发投入不断加强。本文介绍了煤矿巡检机器人机械手的系统组成,并在此基础上,分析了机械手的性能特点;对煤矿巡检机器人机械手的应用进行... 煤矿巡检机器人机械手广泛应用于煤矿企业中的设备巡检、维修、维保和图像勘察等日常工作中,对其研发投入不断加强。本文介绍了煤矿巡检机器人机械手的系统组成,并在此基础上,分析了机械手的性能特点;对煤矿巡检机器人机械手的应用进行了研究;最后对机械手的研究发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 煤矿巡检机器人 机械手 应用

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