煤礦事故發(fā)生后,環(huán)境的復雜性和危險性使得救援人員無法接近現(xiàn)場進行偵查或施救。本項目針對這一應用背景,設計了自組網(wǎng)煤礦救災機器人,機器人采用多段履帶可變結構設計,在復雜地形環(huán)境下具備優(yōu)秀的通過能力;可深入井下通過自組網(wǎng)方式建立通信鏈路,以解決遠距離通信的難題;機器人帶有功能完備的環(huán)境監(jiān)測器、生命探測器和音視頻采集裝置,實現(xiàn)事故現(xiàn)場環(huán)境的遠程監(jiān)測評估,為救援活動提供決策依據(jù),有效地提高災難救援的效率。
本項目從煤礦事故現(xiàn)場的實際環(huán)境出發(fā),設計了帶有翻轉臂機構的可變結構履帶機器人,研發(fā)了機器人底層驅動和運動控制系統(tǒng),增強了機器人在復雜地形條件下的通過能力。救災機器人以PC104工控計算機為控制核心,搭載了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、音頻和視頻采集系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測器以ARM處理器為核心,包含了礦用溫度、濕度、氣壓、一氧化碳、甲烷、氧氣、粉塵等傳感器,并預留8路全時功能復用,增強擴展能力;同時具備生命探測功能,可及時發(fā)現(xiàn)并定位井下被困人員;采用IEEE 802.11n標準組建無線通信網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)傳輸通道,設計制作了網(wǎng)絡中繼節(jié)點,在此基礎上以WDS組網(wǎng)方式建立高速、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈路?;贏RM嵌入式平臺和Android操作系統(tǒng)設計了救災機器人的手持終端,該手持終端通過C/S網(wǎng)絡模型與救災機器人之間進行數(shù)據(jù)交換。視頻信號以H.264壓縮編碼格式通過RTP實時傳輸控制協(xié)議發(fā)送到手持終端,救災人員可通過功能完備的手持終端查看事故現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和音頻視頻信息,并可對機器人進行遠程控制,提高了救援工作的效率和安全性。
該自組網(wǎng)救災機器人已經(jīng)完成原型制作并進行了功能測試,目前正與煤炭科學研究院沈陽分院聯(lián)合進行本質安全和隔爆設計,獲得證書后可以下井測試并進行推廣應用。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
2011年5月,遼寧省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術作品競賽特等獎