基于WiFi的移动机器人无线应急救援系统

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我国是全球煤炭生产和消费的大国,然而由于存在着监管力度不大、法律不够完善和技术工艺落后等原因,导致我国煤炭矿井安全事故层出不穷,所以在灾难发生后应采用何种积极有效的救援措施已经成为学者、科研机构研究的热点问题。因此,本文针对灾后的井下环境提出了一种机器人平台设计,并在此基础上完成了基于WiFi的移动机器人无线应急救援系统。首先,本文通过对应急救援系统应执行的任务、工作环境等需求概况的研究,完成了应急救援系统的详细需求分析。在此基础上,设计了应急救援系统的体系结构,对其层次和功能进行了划分,并结合具体要求,确定了无线链路的通信协议和局域网组网方式分别采用了IEEE802.11n和WDS。其次,通过对井下机器人平台机械性能的要求和指标的分析,设计了一种符合该机械要求的六轮三摇臂式机器人平台,并结合机器人运动的相关知识,构建了基于阿克曼原理的四轮转向和原地转向模型,通过对两种模型的分析研究,得出了两种转向方式下机器人各轮转向角和各轮速度的关系,为机器人转向控制提供理论依据。利用运动仿真技术和UG软件,对比了三种六轮机器人的越障稳定性,验证了本机器人平台良好的越障性能。接下来,以模块化的思想设计开发了应急救援系统的软件部分,系统架构采用C/S结构,利用网络编程技术完成了命令和视频信息在无线链路中的传输,制定了决策系统与硬件层的通信规范,详细阐述了电机控制系统和视频图像处理系统的实现过程。最后,本文分别对视频传输性能和机器人移动性能进行了测试实验,在此基础上,完成了对整个应急救援系统的调试工作,通过实验验证了系统的工作性能,确保了系统的稳定性、可靠性和工作性能都达到了基本要求。
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