井下救援机器人控制系统的仿真与实现

本论文以新松公司和山东省科学院的《井下探测救援机器人的研究》项目为依托，展开井下探测救援机器人控制系统的研究。 我国的煤炭资源十分丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，矿井自然条件差，加上技术和管理等诸多方面不到位，使得我国煤矿矿井灾害事故频繁发生，人员伤亡十分惨重，煤矿安全形势已经十分严峻。 传统的救援方法只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。这种方式危险性大，伤亡人数多，救援周期长，效率低。因此，迫切需要研发替代或部分替代救险队员进入矿井灾害现场进行环境探测和完成搜救任务的煤矿救援机器人，这对煤矿安全生产，建立特种危险环境下的工业救援体系具有十分重要的意义。 本文以沈阳新松公司的井下救援机器人为研究对象，对移动机器人控制体系结构进行了研究。主要工作如下： 从分析当前的体系结构入手，针对井下救援机器人的具体特点和设计要求，设计了一种以混合式体系结构为基础的移动机器人分布式体控制器。这种结构使用一种基于服务的概念，各个服务提供相当的功能，任意组合服务可以获得相应功能的机器人控制器。服务内部基于纵向的层次划分和横向的功能划分，并融合了特定的反应式行为。 本系统的特点是：自主与监控相结合，动作与感知相结合的行为，采用分布式程序的开发方法并且具有相当程度的开放性。在微软的机器人开发仿真平台上对该体系进行了实验仿真，并在新松公司井下救援机器人开发中实现了该系统。