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煤矿救援探测机器人的通信系统研究

作　者: 陈为
导　师: 李元宗
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 无线通信 CAN总线 机器人 PTR8000
分类号: TD774
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


煤矿救援探测机器人能够完成矿井信息的采集,对矿井救援工作的顺利进行具有重要的作用。在井下稳定可靠的通信与良好的人机交互能力,是煤矿灾难搜救工作的保障。本文针对煤矿井下特殊的环境,首先提出了探测机器人的重要特征设计和驱动控制方案;接着通过比较分析,详细地从理论、设计、实现三个重要部分阐述了机器人在煤矿井下与外界通信的选择方案,即在基于CAN总线上采用无线模块实现远程有线和近距离无线通信。它结合了总线技术、单片机技术、无线数据通信和机器人等各方面知识,是一个综合的应用系统。本文探测机器人通信主要侧重研究数据以无线和有线结合的方式进行传输。通信硬件设计主要是针对煤矿下特殊的通信环境要求,选择合适的方案满足数据传输的基本功能,主要包括有线长距离CAN总线传送节点的设计、无线通信模块的选择等。通信软件编写的主要内容是对无线模块收发系统以及CAN节点收发数据信息的控制。煤矿探测机器人的工作环境常处于危险和复杂的条件下并进入井下深处,因此在采取无线通信的方式时,增大了通信数据传输的误码率,会影响机器人正常任务进程的执行和控制。所以软件编程要求传输指令信息的误码率很低,且要求传输实时性较高。因此可以采用适当的传输协议和中断处理程序来提高机器人工作可靠性和实时性,保证信息传输的准确性、可靠性。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 问题的提出及意义  8-9
  1.2 国内外煤矿机器人研究现状  9-11
    1.2.1 国外煤矿机器人发展现状  9-10
    1.2.2 我国煤矿机器人发展现状  10-11
  1.3 本论文的主要工作  11-12
    1.3.1 简述煤矿探测机器人的设计原理  11
    1.3.2 煤矿下机器人通信方式的选择  11-12
    1.3.3 机器人与通信平台整体方案的选择  12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 煤矿探测机器人的重要特征设计  13-23
  2.1 确定对机器人的重要特征  13
  2.2 探测机器人传感器的选择方案  13-18
    2.2.1 传感器选用的一般原则  13-14
    2.2.2 探测机器人测距传感器的方案选择  14-17
    2.2.3 探测机器人瓦斯传感器的方案选择  17-18
  2.3 机器人运动器件设计方案选择  18-19
  2.4 机身控制器的设计方案选择  19-20
  2.5 驱动控制器的设计方案选择  20-21
  2.6 驱动电机的设计选择方案  21
  2.7 电源系统的设计方案选择  21
  2.8 其他注意事项  21-22
  2.9 机器人控制平台  22
  2.10 本章小结  22-23
第三章 无线通信技术  23-29
  3.1 无线通信概述  23-24
  3.2 无线通信协议及其基本要求  24-26
  3.3 地下无线通信概述  26-27
  3.4 机器人与外界无线通信  27-28
  3.5 本章小结  28-29
第四章 CAN 总线原理及其应用  29-33
  4.1 CAN 总线概述及特点  29
  4.2 CAN 总线通信协议规范  29-30
  4.3 CAN 的报文传输帧结构  30-31
    4.3.1 帧类型  30
    4.3.2 数据帧的结构  30-31
  4.4 CAN 总线基本规则  31-32
  4.5 本章小结  32-33
第五章 煤矿抢险探测机器人通信硬软件设计  33-70
  5.1 通信硬件整体设计  34-54
    5.1.1 机身内通信总线的方案选择  34
    5.1.2 机身与CAN 通信总线的方案选择  34-35
    5.1.3 CAN 总线接口模块器件方案选择  35-39
    5.1.4 CAN 总线系统部分的硬件设计  39-48
    5.1.5 无线通信硬件部分和PTR8000  48-54
  5.2 通信系统软件设计  54-64
    5.2.1 无线模块程序设计原理  54-58
    5.2.2 CAN 总线通信模块程序设计  58-64
  5.3 通信系统与上位机的通信监控界面设计  64-66
    5.3.1 硬件设备  64-65
    5.3.2 程序设计  65-66
  5.4 系统调试  66-69
    5.4.1 系统调试原理  66
    5.4.2 系统调试工具  66-67
    5.4.3 通信系统调试实验  67-69
    5.4.4 实验调试结果  69
  5.5 本章小结  69-70
第六章 总结与展望  70-71
  6.1 主要研究成果  70
  6.2 未来工作展望  70-71
参考文献  71-75
附录A PTR8000 程序代码  75-77
附录B 监控界面VB 程序代码  77-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表的学术论文目录  81

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中图分类: > 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
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