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由于煤矿井下具有低照度、巷道结构复杂且尚无精确的导航定位系统(如北斗、GPS)等问题,导致常用于地面上空作业的四旋翼飞行机器人测控系统远远不能满足煤矿井下的飞行控制和巡检作业需求,针对以上问题,结合煤矿环境参数、设备状态等巡检需求,提出并设计一种煤矿四旋翼飞行机器人测控系统。(1)研究分析煤矿四旋翼飞行机器人测控系统的设计需求,提出该机器人测控系统的总体方案,将测控系统分为飞行控制系统与巡检信息回传系统两大部分,并进行软硬件系统设计。(2)针对测控系统在性能和功能上的设计需求,确定测控系统硬件的基本组成部分,并采用模块化设计思想搭建定位模块、控制模块、自主避障模块、巡检作业模块以及电源管理模块,对传感器等相关元器件进行选型,设计巡检作业模块和电源管理模块的接口电路和转换电路。(3)为解决井下远程操控机器人难度大、自主性差等问题,利用MAVROS软件包对Pixhawk飞控器进行二次开发,设计机器人井下飞行控制的应用程序;利用光流定位原理和基于单目相机标定的方法,解决机器人井下姿态稳定和空间位置解算等问题;利用多方位超声测距的方法,设计机器人自主避障策略,保障井下飞行的安全。(4)基于云平台搭建井下巡检系统的数据库和流媒体服务器,通过采集程序和编程接口建立传感器与云数据库的连接,实时将机器人检测到的相关数据上传至云数据库,实现井下巡检数据的回传:通过调用ffmpeg和librtmp等库函数,实时将视频信息推流发送至云平台流媒体服务器,实现巡检视频的回传。(5)针对所研发的煤矿四旋翼飞行机器人测控系统方案,搭建相应的测试环境,并对飞行控制功能和巡检回传功能分模块进行试验测试。测试结果表明,该设计方案能够满足煤矿井下巡检对四旋翼飞行机器人测控系统的功能要求。