煤矿事故发生后,环境的复杂性和危险性使得救援人员无法接近现场进行侦查或施救。本项目针对这一应用背景,设计了自组网煤矿救灾机器人,机器人采用多段履带可变结构设计,在复杂地形环境下具备优秀的通过能力;可深入井下通过自组网方式建立通信链路,以解决远距离通信的难题;机器人带有功能完备的环境监测器、生命探测器和音视频采集装置,实现事故现场环境的远程监测评估,为救援活动提供决策依据,有效地提高灾难救援的效率。
本项目从煤矿事故现场的实际环境出发,设计了带有翻转臂机构的可变结构履带机器人,研发了机器人底层驱动和运动控制系统,增强了机器人在复杂地形条件下的通过能力。救灾机器人以PC104工控计算机为控制核心,搭载了环境监测系统、音频和视频采集系统。环境监测器以ARM处理器为核心,包含了矿用温度、湿度、气压、一氧化碳、甲烷、氧气、粉尘等传感器,并预留8路全时功能复用,增强扩展能力;同时具备生命探测功能,可及时发现并定位井下被困人员;采用IEEE 802.11n标准组建无线通信网络作为数据传输通道,设计制作了网络中继节点,在此基础上以WDS组网方式建立高速、稳定可靠的数据链路。基于ARM嵌入式平台和Android操作系统设计了救灾机器人的手持终端,该手持终端通过C/S网络模型与救灾机器人之间进行数据交换。视频信号以H.264压缩编码格式通过RTP实时传输控制协议发送到手持终端,救灾人员可通过功能完备的手持终端查看事故现场的环境监测数据和音频视频信息,并可对机器人进行远程控制,提高了救援工作的效率和安全性。
该自组网救灾机器人已经完成原型制作并进行了功能测试,目前正与煤炭科学研究院沈阳分院联合进行本质安全和隔爆设计,获得证书后可以下井测试并进行推广应用。
第十二届“挑战杯”作品 二等奖
2011年5月,辽宁省“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛特等奖