基于嵌入式系统的矿用救援机器人控制体系结构研究

“矿用救援机器人控制体系结构研究” 在矿用救援机器人领域，控制体系结构的设计至关重要，因为它直接影响着机器人的工作效率、稳定性和安全性。本文深入探讨了矿用救援机器人的工作环境及其对控制体系结构的性能需求。矿用救援机器人通常在恶劣且危险的煤矿井下作业，因此其控制系统需要具备高度的可靠性、抗干扰能力和适应性。 已有的矿用救援机器人控制体系结构主要包括基于工控机的闭式控制体系结构、基于PLC（可编程逻辑控制器）的分布式控制体系结构、基于工控机的分布式控制体系结构以及基于嵌入式系统的分布式控制体系结构。基于工控机的闭式控制结构通常处理能力强，但体积大，不便于井下操作；而PLC的分布式结构在模块化和实时性上有优势，但可能在复杂计算能力上有所欠缺。基于工控机的分布式结构则结合了两者优点，但仍然存在体积和能耗问题。基于嵌入式系统的分布式控制结构则以其小巧、低功耗和高效能的优势，越来越受到关注。 作者提出了一个新的控制体系结构，即基于嵌入式系统和CAN（Controller Area Network）总线的分布式控制结构。这种结构充分利用了嵌入式系统的实时性、低功耗和小型化特点，同时通过CAN总线实现各个节点间的高效通信，提高了系统的整体性能。CAN总线在煤矿井下的抗干扰能力和网络扩展性都表现出色，非常适合在复杂环境下使用。 此外，文中还提及了一种镍氢电池的隔爆型电气设备备用电源系统，它采用了智能控制策略，如涓充、恒充和浮充三阶段式充电，确保了电池快速充满且温升低，增强了系统的安全性和稳定性。该电源系统已在现场得到应用，并满足了GB3836.2—2010的防爆标准，证明了其在矿用设备中的实用性。 矿用救援机器人的控制体系结构设计需要考虑环境适应性、智能化程度、安全性和效率。基于嵌入式系统和CAN总线的分布式控制结构为解决这些问题提供了一种有效方案。同时，可靠的备用电源系统是保证机器人在矿井救援任务中持续工作的关键，而本文介绍的电源系统设计为同类应用提供了有价值的参考。