【开题报告】煤矿救灾机器人毕业设计开题报告范文.pdf

煤矿救灾机器人毕业设计开题报告范文

1、立论依据(包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析)

1、项目的研究意义

在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常

发生。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废

墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为0。在这种紧急而危险的环境

下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。因此，将具有自主智能的救灾机器

人用于危险和复杂的灾难环境下搜索和营救(sar)幸存者，是机器人学中的1个

新兴而富有挑战性的领域。

我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事

故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工

程或生产设备。然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结

合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点]。因此，研究

煤矿救灾新装备是1项紧迫任务。目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救

灾的方案，1般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等

设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。这种方式危险性大，伤亡

人数多，救灾周期长，往往效率低。随着科技的发展，机器人将被应用到煤矿

救灾领域。救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降

低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义，具体表现为:

(1)机器人具有灵活性好、机动性强的特点，有较好的爬坡和越障能力，能

适应现场各种各样的地理环境。比如，蛇形救灾机器人能适应任何的复杂环

境，在井下能自由运动。

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(2)机器人的探测技术发展迅速，能迅速找到井下遇险矿工的位置。机器人

利用传感器通过探测井下遇险矿工的呻吟声、体温的变化及心脏跳动的频率的

信息能找到他们的位置。其次，机器人的视频探测器(ccd摄像头)具有信息直

观、能实现计算机辅助控制等特点，可以将现场环境的图像返回到救灾中心，

为进1步控制机器人的运动方向，制定下1步救灾的方案提供决策依据。最

后，机器人还能进入井下区域，监测事故现场(如温度、瓦斯以及有害气体的浓

度)的变化，防止事故的2次发生。

(3)机器人具有为井下遇险矿工投放小包食品、药物和通讯装置等辅助功

能，能有效地减少遇险矿工的伤亡人数。

世界上许多国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机

器人等危险作业机器人。救灾机器人是机器人的1个新兴发展领域，属于危险

作业机器人的1个分支，具有危险作业机器人的特点。

2、国内外的研究现状

国外的研究现状

在国外，救灾机器人发展迅速，技术日益成熟，并进入实用化阶段，日

本、美国、英国等已开始装备使用。在灾难现场中，救灾机器人应能迅速找到

幸存者的位置。日本大阪大学研制出蛇形机器人，能在高低不平的模拟废墟上

前进，其顶端带有1部小型监视器，身体部位安装传感器，可以在地震后的废

墟里寻找幸存者。美国irobot公司研制了packbot系列机器人，能适应崎岖不

平的地形环境和爬楼梯，主要执行侦察任务、寻找幸存者、勘探化学品泄漏等

任务。inuktun公司研制了机器人microvgtv，机身可变位，采用电缆控制，含

有直视的彩色摄像头，并带有微型话筒和扬声器，可用于与压在废墟中的幸存

者通话，适用于在小的孔洞和空间中执行任务。除了前面的中小型救灾机器

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人，微型救灾机器人也正在研究中，美国加州大学伯克利分校研制出世界第1

个苍蝇机器人，通过装在它脑袋上的微型传感器与微型摄像机，可以到倒塌的

建筑物废墟底下或其他灾难场所寻找幸存者。

国内的研究现状

在国内，救灾机器人的研究刚刚起步，但进展很快。中科院沈阳自动化所

在XX年研制了1种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头、蛇尾组

成，在监控系统的无线控制下可实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚等多种动

作，并能通过安装在蛇头上的微型摄像头将现场图像传回监控系统。国防科技

大学在XX年也研制了1种蛇形机器人。中国矿业大学在211工程的支持下，已

开始研制煤矿救灾机器人。

2、设计产品的用途和应用领域

根