深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制 被引量：2

1

作者 鲍久圣 李玥锋 +4 位作者 周恒 阴妍 赵少迪 王忠宾 葛世荣 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期264-278,共15页

我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了... 我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了研究。首先,基于流态化开采工艺原理及装备组成,设计了一种增阻迈步式自主行走机构,可实现采掘、转化和输出等多舱体的分段式自主行走;其次,针对液压推进系统的多缸同步控制要求,分析对比了主从控制、相邻交叉耦合控制、偏差耦合控制、均值耦合控制4种控制策略以及比例、积分、微分控制(PID)算法、自抗扰控制器(ADRC)的优缺点,分别开展了在均匀负载、突变负载、时变负载3种工况下的控制性能仿真试验;再次,采用雷达图测评法对不同控制策略下的同步控制性能进行综合评价,最终选定基于ADRC的均值耦合控制方法为最佳同步控制策略;最后,研制自主行走机构试验台并开展了多液压缸同步控制试验,试验结果表明:当采用基于ADRC的均值耦合同步控制策略时,4个液压缸在不同工况下的最大同步误差均能保持在±5 mm以内,且具有优异的鲁棒性,可满足流态化开采装备自主行走机构的多缸同步推进要求。 展开更多

关键词 深部开采 液压推进系统 均值耦合控制 多缸同步 自抗扰控制器(ADRC) 自主行走机构

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基于改进A^(*)与DWA算法的井下搬运机器人自主行走路径规划 被引量：4

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作者 张可琨 鲍久圣 +4 位作者 艾俊伟 袁晓明 阴妍 王茂森 葛世荣 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期197-213,共17页

针对井下搬运过程用工多且效率低等问题以及转运环节多、转运操作难、人工转运慢等困境,以搬运机器人为研究对象,通过仿真与试验进行井下巷道路径规划方法研究。首先,对井下转运工况进行特定的需求分析,确定井下“多转运点巷道”与“最... 针对井下搬运过程用工多且效率低等问题以及转运环节多、转运操作难、人工转运慢等困境,以搬运机器人为研究对象,通过仿真与试验进行井下巷道路径规划方法研究。首先,对井下转运工况进行特定的需求分析,确定井下“多转运点巷道”与“最后1 km直达运输”等典型搬运场景,并分别建立自主行走策略,提升井下搬运机器人自主行走路径规划的适用性与合理性;其次,设计路径规划系统方案,对比分析常规路径规划算法的性能,分别选取A^(*)算法与DWA算法作为井下搬运机器人的全局路径规划与局部路径规划的基本算法;然后,针对常规A^(*)算法搜索效率低与规划路径平滑性不足的问题,依次使用指数优化法与二次B样条曲线法进行改进,同时对比分析改进A^(*)算法的性能,仿真结果发现:改进A^(*)算法在“最后1 km直达运输”与“多转运点自主行走”等典型井下搬运场景的路径规划时间分别缩短了24.62%与22.02%,路径规划效率获得了提升,且生成路径的平滑性较好;接着,针对传统DWA算法存在运行时间与路径长度欠优的问题,统筹井下巷道速度限制、移动底盘驱动电机限制与搬运机器人制动距离限制等约束性要素构建预测路径评价函数,并衡量安全性与高效性引入障碍物评价子函数改进DWA算法,仿真结果发现:基于改进DWA算法的规划路径长度与自主行走时间分别缩短了31.27%与42.33%,有效提升了搬运机器人动态避障能力及路径规划性能;最后,搭建试验巷道场景与搬运机器人模型开展井下搬运机器人路径规划试验,试验结果表明:改进A^(*)-DWA融合算法在多转运点巷道自主行走A→B、A→C以及最后1 km直达运输等试验场景的路径规划效率分别提升了21.90%、18.57%、14.67%,行驶过程实现实时有效动态避障,规划路径安全高效且具有平滑性,能够符合井下“减人、提效、增安”的目标导向以及满足搬运机器人自主行走路径规划需求。 展开更多

关键词 搬运机器人 井下自主行走 路径规划 A^(*)算法改进 DWA算法改进

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单侧制动式转向履带底盘自主行走局部路径规划方法 被引量：1

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作者 齐泽中 周俊 +2 位作者 叶子渭 周学剑 杨浩勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期52-59,共8页

针对点动控制的单侧制动式转向履带底盘在自主行走中控制精度低、转向切换频繁的问题,提出了一种基于单侧制动转向履带底盘的三切线局部路径动态规划算法,根据履带底盘转向制动力矩不可控特性,设计了“转向-直行-转向”的局部路径规划... 针对点动控制的单侧制动式转向履带底盘在自主行走中控制精度低、转向切换频繁的问题,提出了一种基于单侧制动转向履带底盘的三切线局部路径动态规划算法,根据履带底盘转向制动力矩不可控特性,设计了“转向-直行-转向”的局部路径规划方式。三切线局部路径动态规划算法由1条直线与2条圆弧相切组成,第1段圆弧与车辆行驶方向相切,车辆沿圆弧转向逐步偏向目标航线;第2段直线与两段圆弧相切,车辆沿直线行驶逐步靠近目标航线;第3段圆弧与目标航线相切,车辆沿圆弧转向逐步与目标航向一致。车辆通过历史移动的横向偏差和航向偏差采用加权递推平均滤波计算转弯半径,判断当前所处阶段进行调整。田间自动直线行驶试验结果表明:在横向偏差0.25m、航向偏差为0°的起始状态下,以行驶速度0.4m/s前进,在该算法下行驶的横向偏差绝对值均值和横向偏差标准差分别为0.085、0.104m,分别比bang-bang算法增加23.19%、19.54%,航向偏差绝对值均值和航向偏差标准差分别为3.31°、3.74°,分别比bang-bang算法减少25.95%、25.64%,总转向控制次数为9次,比bang-bang算法减少43.75%。三切线局部路径动态规划算法适用于单侧制动式转向履带底盘,具有更高的路径跟踪精度和较低的控制频率,满足田间作业需求。 展开更多

关键词 履带底盘 单侧制动 自主行走 局部路径规划 模糊控制

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一种在蔬菜设施内使用的自主行走小车的结构及控制方案

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作者 李金宝 《数字农业与智能农机》 2024年第4期34-37,共4页

为解决蔬菜设施中人工施药所带来的系列问题,设计了可以自主行走的小车,用来搭载施药器械实施无人化蔬菜植保作业。该小车特点为:外形尺寸小,可以在蔬菜设施内部狭窄的路面上完成直行、转弯、倒车等动作;使用直流电机、控制器、光电传... 为解决蔬菜设施中人工施药所带来的系列问题,设计了可以自主行走的小车,用来搭载施药器械实施无人化蔬菜植保作业。该小车特点为:外形尺寸小,可以在蔬菜设施内部狭窄的路面上完成直行、转弯、倒车等动作;使用直流电机、控制器、光电传感器等器件,实现低成本的自主行走控制方案。将小车自主行走所需动作和控制器指令关联并编制程序,通过样机行走确认,小车可以完成包括直行、原地转弯、轨迹修正在内的各种动作,能够实现设施内的高精度自主行走。 展开更多

关键词 自主行走 原地转弯 无人化

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基于目标识别与避障的煤矿救援机器人自主行走 被引量：12

5

作者 巩固 朱华 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期32-39,共8页

煤矿救援机器人是在煤矿井下恶劣环境中完成救援工作的特种机器人,采用双目视觉系统确保对环境信息实时感知以实现目标识别与障碍物识别,进而实现自主行走。与地面环境相比,煤矿井下环境恶劣,特别是灾后环境更加恶劣,为了使煤矿救援机... 煤矿救援机器人是在煤矿井下恶劣环境中完成救援工作的特种机器人,采用双目视觉系统确保对环境信息实时感知以实现目标识别与障碍物识别,进而实现自主行走。与地面环境相比,煤矿井下环境恶劣,特别是灾后环境更加恶劣,为了使煤矿救援机器人实现煤矿井下环境识别和避障以达到自主行走,该文提出基于运动视频的光流场目标视觉识别方法,实现机器人视觉识别煤矿井下环境目标和避障,在无线信号控制不到的井巷中实现自主行走。实验结果表明,采用运动视频的视觉识别算法在目标识别方面具有非常好的实时性,提高了煤矿救援机器人避障准确性,提出的目标识别方法保证了煤矿救援机器人在煤矿井下视觉识别的有效性。 展开更多

关键词 救援机器人 目标识别 运动视频 光流场算法 避障 自主行走

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自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术研究 被引量：8

6

作者 李俊霞 孔德政 《中国农机化学报》 北大核心 2020年第5期157-162,共6页

针对农副产品如何能够高效、高质量的收获这一大难题,本文对自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术进行了深入的研究。首先,本文针对自主行走农业机器人的自主识别、收获农作物的问题,以葡萄收获机器人为模板,研究了基于视觉的导... 针对农副产品如何能够高效、高质量的收获这一大难题,本文对自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术进行了深入的研究。首先,本文针对自主行走农业机器人的自主识别、收获农作物的问题,以葡萄收获机器人为模板,研究了基于视觉的导航信息处理技术。其次,分析了自主行走葡萄收获机器人的研究现状,因其对于重复性工作完成具有较高的质量和速度,相较于人工更可以保障在农产品收获阶段的品控。再次,给出了农业机器人控制器软件架构,分析了其主要特点。最后,提出了通过基于视觉SLAM的方法完成农产品的收获操作的具体方法。通过实验验证,与传统的激光导航算法相比,视觉导航技术具有更高的定位导航精度,定位精度可以2~3cm。证明了自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术研究的有效性。 展开更多

关键词 视觉SLAM 农业机器人 自主行走 导航

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农业自主行走机器人视觉导航技术研究 被引量：1

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作者 赵颖 孙群 张民 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第13期3032-3035,共4页

对农业自主行走机器人的单目视觉导航技术展开了研究,包括行走路径的提取方法和机器人的自定位方法。对复杂农田场景和道路场景进行了描述和合理的假设,通过对图像信息的处理和理解,采用改进的Hough变换的方法提取出导航路径,并根据导... 对农业自主行走机器人的单目视觉导航技术展开了研究,包括行走路径的提取方法和机器人的自定位方法。对复杂农田场景和道路场景进行了描述和合理的假设,通过对图像信息的处理和理解,采用改进的Hough变换的方法提取出导航路径,并根据导航路径信息对农业自主行走机器人的自定位技术进行了研究,最终求得机器人相对于导航路径的横向偏离和角度偏差。实验结果表明,该方法能够满足农业机器人自主行走的要求。 展开更多

关键词 农业自主行走机器人 视觉导航 图像分割 改进HOUGH变换 机器人自定位

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自主行走管道清洗机器人设计 被引量：3

8

作者 崔曦元 杨茉 《林业机械与木工设备》 2016年第8期19-21,共3页

为实现管道清洗自动化,设计了一种自主行走式管道清洗机器人。履带式行走机构可实现机器人自主行走,采用螺纹钻头清洗管道污垢,利用Arduino控制板对电机扭矩进行控制。通过对管道清洗机器人主体结构与控制系统的研究,完成了机器人硬件... 为实现管道清洗自动化,设计了一种自主行走式管道清洗机器人。履带式行走机构可实现机器人自主行走,采用螺纹钻头清洗管道污垢,利用Arduino控制板对电机扭矩进行控制。通过对管道清洗机器人主体结构与控制系统的研究,完成了机器人硬件与程序设计,并进行了可行性分析。该研究结果可为自主行走式管道清洗机器人的进一步开发利用奠定基础。 展开更多

关键词 机器人 管道清洗 自主行走 Arduino控制板

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自主行走植保车的设计与试验研究 被引量：2

9

作者 秦伟桦 冉云亮 +2 位作者 朱晨辉 秦超彬 王万章 《农业装备与车辆工程》 2021年第7期19-23,共5页

为进一步提高烟草病虫害防治机械智能化水平,研制了一款自主行走式植保作业车。通过结构设计、主要部件选择和控制系统设计,采用四轮驱动、中部折腰转向及轮距和底盘可调节的方式,实现作业车自主行走,具有机动性强、操控简单、作业效率... 为进一步提高烟草病虫害防治机械智能化水平,研制了一款自主行走式植保作业车。通过结构设计、主要部件选择和控制系统设计,采用四轮驱动、中部折腰转向及轮距和底盘可调节的方式,实现作业车自主行走,具有机动性强、操控简单、作业效率高等优点。田间试验结果表明:该车最小转弯半径为2m,直线偏移率为0.05m,续航时间达2.54h,符合设计要求,为烟草植保机械的研发提供理论参考和技术支持。 展开更多

关键词 植保车 烟草 自主行走 试验研究

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自主行走式管道水培系统设计与应用

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作者 兰立波 王志冉 +3 位作者 李新旭 周增产 李秀刚 陈立振 《农业工程》 2025年第8期35-40,共6页

水培叶菜生产已成为提高劳动生产率、降低生产成本、提高经济效益的重要手段,其发展趋势已转向机械化与自动化生产。设计研发的自主行走式管道水培系统可根据植物不同生长期自动调节生长密度,通过合理利用栽培空间,实现高效种植,旨在解... 水培叶菜生产已成为提高劳动生产率、降低生产成本、提高经济效益的重要手段,其发展趋势已转向机械化与自动化生产。设计研发的自主行走式管道水培系统可根据植物不同生长期自动调节生长密度,通过合理利用栽培空间,实现高效种植,旨在解决水培叶菜在生产过程中人为干预过高、劳动强度过大和作业效率过低等问题。 展开更多

关键词 管道栽培 自主行走 水培 营养液 闭环灌溉模式

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可自主跨越障碍物弹跳式采摘机器人设计——基于跨栏跑摆腿技术动作分析 被引量：2

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作者 赵志伟 《农机化研究》 北大核心 2018年第10期86-90,共5页

跨栏是一项技术要求较高的运动项目,起跨角度和起跨距离等对跨栏的影响较大。随着采摘机器人的飞速发展,机器人的功能日新月异,但目前大部分机器人都存在翻越障碍等问题。为此,提出了一种基于跨栏动作技术的自主翻越障碍物采摘机器人,... 跨栏是一项技术要求较高的运动项目,起跨角度和起跨距离等对跨栏的影响较大。随着采摘机器人的飞速发展,机器人的功能日新月异,但目前大部分机器人都存在翻越障碍等问题。为此,提出了一种基于跨栏动作技术的自主翻越障碍物采摘机器人,该装置通过弹簧的起跳作用,使机器人前端部件向前跳跃到障碍物上,然后利用电机驱动力使机器人成功的翻越障碍物。为此,参考优秀运动员的跨栏技术指标,对可自主翻越障碍物采摘机器人的起跳核心部件、硬件控制核心部件和软件程序进行了设计,并在山地区域对采摘机器人的性能进行了测试。结果表明:相比传统的采摘机器人,所设计的机器人可以成功地在山地采摘区域实行障碍物的跨越,其翻越障碍物进行采摘的成功率较高,可以满足山区采摘作业的需求,为恶劣环境下采摘作业机器人的研究提供了技术参考。 展开更多

关键词 采摘机器人 跨栏动作 自主行走 翻越障碍 弹跳式

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煤矿履带式定向钻机路径规划算法 被引量：2

12

作者 毛清华 姚丽杰 薛旭升 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第2期18-27,共10页

煤矿履带式定向钻机路径规划过程中存在机身体积约束和实际场景下的行驶效率需求,而常用的A^(*)算法搜索速度慢、冗余节点多,且规划路径贴近障碍物、平滑性较差。提出一种以改进A^(*)算法规划全局路径、融合动态窗口法(DWA)规划局部路... 煤矿履带式定向钻机路径规划过程中存在机身体积约束和实际场景下的行驶效率需求,而常用的A^(*)算法搜索速度慢、冗余节点多,且规划路径贴近障碍物、平滑性较差。提出一种以改进A^(*)算法规划全局路径、融合动态窗口法(DWA)规划局部路径的煤矿履带式定向钻机路径规划算法。考虑定向钻机尺寸影响,在传统A^(*)算法中引入安全扩展策略,即在定向钻机和巷道壁、障碍物之间加入安全距离约束,以提高规划路径的安全性;对传统A^(*)算法的启发函数进行自适应权重优化,同时将父节点的影响加入到启发函数中,以提高全局路径搜索效率;利用障碍物检测原理对经上述改进后的A^(*)算法规划路径剔除冗余节点,并使用分段三次Hermite插值进行二次平滑处理,得到全局最优路径。将改进A^(*)算法与DWA融合,进行煤矿井下定向钻机路径规划。利用Matlab对不同工况环境下定向钻机路径规划算法进行仿真对比分析,结果表明:与Dijkstra算法和传统A^(*)算法相比,改进A^(*)算法在保证安全距离的前提下,加快了搜索速度,搜索时间分别平均减少88.5%和63.2%,且在一定程度上缩短了规划路径的长度,路径更加平滑;改进A^(*)算法与DWA融合算法可有效躲避改进A^(*)算法规划路径上的未知障碍物,路径长度较PRM算法和RRT^(*)算法规划的路径分别平均减小5.5%和2.9%。 展开更多

关键词 煤矿巷道 履带式定向钻机 自主行走 路径规划 A^(*)算法 融合动态窗口法 避障

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矿山钻孔救援探测机器人设计 被引量：12

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作者 马宏伟 姚阳 +3 位作者 赵昊 梁林 马琨 田海波 《工矿自动化》 北大核心 2019年第9期1-6,共6页

基于矿山钻孔救援探测需求,针对现有探测机器人信息探测范围窄、探测距离较短、功能单一、无越障能力等问题,设计了一种矿山钻孔救援探测机器人。该机器人能够通过Φ225mm救援钻孔到达煤矿井下,利用携带的传感器和摄像头获取灾变区域的... 基于矿山钻孔救援探测需求,针对现有探测机器人信息探测范围窄、探测距离较短、功能单一、无越障能力等问题,设计了一种矿山钻孔救援探测机器人。该机器人能够通过Φ225mm救援钻孔到达煤矿井下,利用携带的传感器和摄像头获取灾变区域的环境信息和被困人员信息,并将信息实时传到地面;以NImyRIO作为控制核心,采用LabVIEW图形化编程构建控制系统,利用有线通信方式实现机器人在灾变区域内的数据远程控制。试验结果表明:该机器人运动性能良好,具有体积小、质量轻、越障能力强等特点,可顺利通过救援孔,能够对井下环境信息进行实时检测和传输,为地面救援指挥中心决策提供了第一手资料。 展开更多

关键词 矿山钻孔救援探测机器人 救援钻孔 小管径有线式小型履带式机器人 绳索牵引 自主行走 越障能力

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基于激光导航设施的收割机自动控制系统研究 被引量：8

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作者 倪江楠 《农机化研究》 北大核心 2021年第2期217-220,共4页

针对无人驾驶农机的应用需求,提出了一种应用于无人驾驶农机自主行走的激光扫描路径规划与导航算法。此方法利用激光测距仪获取当前视场内路径、作物及障碍物信息,根据田垄和作物区域的特征检测路径边缘,并生成行驶路径。为了保证导航精... 针对无人驾驶农机的应用需求,提出了一种应用于无人驾驶农机自主行走的激光扫描路径规划与导航算法。此方法利用激光测距仪获取当前视场内路径、作物及障碍物信息,根据田垄和作物区域的特征检测路径边缘,并生成行驶路径。为了保证导航精度,在控制器上采用了PID反馈调节方式,利用增量式PID控制器对行走方向进行调节,从而使农机可以按照预定的路径行走。以无人驾驶收割机为研究对象,对导航方案进行了测试,结果表明:采用激光导航设置可以成功地规划出行驶路径,使收割机自主的沿着行驶路径行走,实现了无人驾驶收割机的自主导航。 展开更多

关键词 收割机 自主行走 路径规划 激光导航 无人驾驶 PID调节

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隧道反光环清洗机器人的设计与实验研究 被引量：2

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作者 沈玉频 李玉寒 +1 位作者 首照宇 赵晖 《机床与液压》 北大核心 2022年第23期25-29,共5页

为解决隧道反光环清洗困难的问题,设计一种隧道反光环自动清洗机器人。分别对机器人主框架、行走装置、清洗装置和智能检测系统等部分进行了规划与设计,确定各部分的主要功能和实现方式,并利用ANSYS Workbench对主框架进行静力学分析。... 为解决隧道反光环清洗困难的问题,设计一种隧道反光环自动清洗机器人。分别对机器人主框架、行走装置、清洗装置和智能检测系统等部分进行了规划与设计,确定各部分的主要功能和实现方式,并利用ANSYS Workbench对主框架进行静力学分析。机器人样机真实隧道环境实验结果表明:该隧道反光环清洗机器人结构与控制设计合理,工作状况良好,在不影响隧道正常通车的情况下完成了反光环的清洗。 展开更多

关键词 隧道反光环清洗机器人 自主行走 智能检测

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