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煤矿消防灭火机器人系统设计 被引量:5
1
作者 陈骋 陈秀田 朱明亮 《工矿自动化》 北大核心 2022年第4期142-146,共5页
消防灭火机器人是煤矿井下防灭火治理及灾后救援的重要装备,但目前针对煤矿井下复杂地形的机器人定位、路径规划、火灾险情识别及精准灭火等方面的研究较少。针对该问题,提出了一种煤矿消防灭火机器人系统设计方案。结合超宽带(UWB)、... 消防灭火机器人是煤矿井下防灭火治理及灾后救援的重要装备,但目前针对煤矿井下复杂地形的机器人定位、路径规划、火灾险情识别及精准灭火等方面的研究较少。针对该问题,提出了一种煤矿消防灭火机器人系统设计方案。结合超宽带(UWB)、激光雷达技术,采用迭代最近点(ICP)算法实现机器人定位初始化;结合惯性测量装置和里程计数据,采用自适应蒙特卡洛定位(AMCL)算法实现机器人实时定位,实测定位精度达5~10 cm;通过加入寻找新目标点的容忍距离参数对A^(*)算法进行优化,并采用优化A^(*)算法实现机器人路径规划,测试结果表明,采用优化A^(*)算法进行路径规划用时短,规划的路径合理;通过先验知识生成着火点特征图片库,采用模板匹配方法识别险情目标,测试结果表明,机器人对动态多着火点的虚警率在10%以内,识别率达90%,满足应用要求;采用速度、位置双闭环的串级控制器实现云台俯仰轴和偏航轴角度控制,并通过云台控制将消防弹投射至险情目标,为煤矿精准灭火提供技术支持。 展开更多
关键词 煤矿防灭火 消防灭火机器人 精准灭火 实时定位 UWB 路径规划 目标识别 云台控制
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新型智能消防灭火机器人设计及实现 被引量:5
2
作者 李瑞 刘琦 +3 位作者 袁文正 潘强辉 戴慎超 陶卫军 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期553-560,共8页
为了实现消防灭火机器人在工业园区自主行走与智能灭火,研发了一款具有良好应用前景的智能消防灭火机器人。根据机器人性能要求,明确了其主要结构与工作原理,完成了机器人结构设计、控制系统搭建与行走动力学建模。结合载波相位差分的... 为了实现消防灭火机器人在工业园区自主行走与智能灭火,研发了一款具有良好应用前景的智能消防灭火机器人。根据机器人性能要求,明确了其主要结构与工作原理,完成了机器人结构设计、控制系统搭建与行走动力学建模。结合载波相位差分的实时动态(Real time kinematic,RTK)和同时定位与建图(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术实现了机器人自主导航与定位功能,在开发机器人自主火源探测与定向技术的基础上提出并实现了机器人智能灭火的新方法。试验结果表明,所研发的智能消防灭火机器人能在工业园区自主行走、自主寻找火源与智能灭火,其行走速度大于0.4 m/s,定位误差小于0.4 m,火源识别率大于90%。 展开更多
关键词 消防机器人 结构设计 自主导航 火源探测
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基于改进蚁群算法的消防机器人路径规划 被引量:4
3
作者 王宏北 黄民 +1 位作者 黄小龙 郎需强 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2021年第4期82-87,共6页
针对地形复杂、地貌特征易改变和不具有先验性的火场中消防机器人的路径规划,在经典蚁群算法的基础上,提出了一种自适应改进蚁群算法来解决经典蚁群算法收敛速度慢、容易陷入局部最优解和效率低等问题。算法对每代蚁群动态随机统计分析... 针对地形复杂、地貌特征易改变和不具有先验性的火场中消防机器人的路径规划,在经典蚁群算法的基础上,提出了一种自适应改进蚁群算法来解决经典蚁群算法收敛速度慢、容易陷入局部最优解和效率低等问题。算法对每代蚁群动态随机统计分析,提取最优值、平均值和最差值,构成自适应算子,并将自适应算子引入信息素的更新中。Matlab仿真实验表明,自适应改进蚁群算法得到最优路径的概率能达到90%,明显优于其他对比算法,同时也具有较快的收敛速度。 展开更多
关键词 消防机器人 路径规划 蚁群算法 自适应算子
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灭火机器人竞赛中火焰搜索路径的设计与实现 被引量:3
4
作者 林小杰 吴凡 《浙江树人大学学报(自然科学版)》 2014年第1期5-8,共4页
灭火机器人比赛场地中顺利完成灭火任务,需要依靠一套稳定、完善的搜寻火焰并有效熄灭火焰的路径.笔者利用场地空间规格的不变性,结合灭火机器人的红外光电传感器、火焰传感器和地面灰度传感器等设备,设计了一种对特定场地进行有序自动... 灭火机器人比赛场地中顺利完成灭火任务,需要依靠一套稳定、完善的搜寻火焰并有效熄灭火焰的路径.笔者利用场地空间规格的不变性,结合灭火机器人的红外光电传感器、火焰传感器和地面灰度传感器等设备,设计了一种对特定场地进行有序自动火焰搜索的路径.经过多次场地测试表明,该路径设计合理可行. 展开更多
关键词 灭火机器人 静态路径设计 动态路径设计
原文传递
Research on Multi-robot Coordination Searching Ignition Sources Approach
5
作者 Jun Li Wen-Long Song Pu-Cheng Zhou 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2013年第2期50-54,共5页
For the purpose of study on forecasting forest fire behavior,a probability approach was presented to search ignition sources by multi-robot coordination. Firstly,the environment map is built based on Bayes rules. Then... For the purpose of study on forecasting forest fire behavior,a probability approach was presented to search ignition sources by multi-robot coordination. Firstly,the environment map is built based on Bayes rules. Then,the probability searching strategy based on the environment map was designed. Every grid of the searching area was assigned searching expectation value, and robots selected the grid with the highest expectation value as its searching target. The simulation results show the search time reduces greatly,which proves the feasibility and validity of the given algorithm under unknown fire condition. 展开更多
关键词 fire-fighting robots Bayes rules multi-robot coordination
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智能灭火机器人的设计与实现 被引量:20
6
作者 李小燕 陈帝伊 马孝义 《电子设计工程》 2010年第3期51-54,共4页
根据国际灭火机器人的比赛规则,给出灭火机器人的软硬件设计。该系统硬件设计是以嵌入式ARM966E-S为核心,科学布置6个红外测距传感器,实现远红外火焰传感器组,能够快速精确检测环境。并采用双电源供电,直流电机驱动。而系统软件设计采... 根据国际灭火机器人的比赛规则,给出灭火机器人的软硬件设计。该系统硬件设计是以嵌入式ARM966E-S为核心,科学布置6个红外测距传感器,实现远红外火焰传感器组,能够快速精确检测环境。并采用双电源供电,直流电机驱动。而系统软件设计采用优化的避障、灭火算法。实验证明,该设计大大提高系统的实时性、快速性和可靠性。机器人搜寻4个房间并完成灭火用时8 s左右,达到国际先进水平。 展开更多
关键词 机器人 嵌入式系统 传感器 灭火机器人
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基于红外火焰传感器和最小二乘法的灭火机器人 被引量:17
7
作者 林凡强 张阳 杨文旭 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第1期110-112,123,共4页
设计是基于红外火焰传感器和最小二乘法的灭火机器人,可以比较准确地定位着火点并进行灭火。系统硬件以STC12C5A为核心,在传统避障机器人的基础上加上了红外火焰传感器模块和灭火模块。在软件上采用最小二乘法进行曲线拟合,得到AD值和... 设计是基于红外火焰传感器和最小二乘法的灭火机器人,可以比较准确地定位着火点并进行灭火。系统硬件以STC12C5A为核心,在传统避障机器人的基础上加上了红外火焰传感器模块和灭火模块。在软件上采用最小二乘法进行曲线拟合,得到AD值和距离的转换模型,再通过比较各方向的传感器的数据,确定火焰的位置。最后将机械臂移动到着火点,控制喷水泵进行灭火。实验表明:系统能稳定运行,具有很好的通用性和推广前景。 展开更多
关键词 灭火机器人 最小二乘法 红外火焰传感器
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城市消防安全前沿技术及研究进展——新型主动和被动消防技术 被引量:14
8
作者 尤飞 蒋军成 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2010年第6期457-462,共6页
对纳米消防技术、绿色消防技术、智能化火灾探测和预警技术、消防机器人技术、新材料及其相关技术等领域的技术类别、现状及其发展进行介绍,讨论未来数十年内最有可能发展的消防技术及其重要性,概括中国今后亟需解决的消防问题。
关键词 城市 消防安全 纳米 绿色消防 新型消防材料 火灾探测技术 消防机器人
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智能消防车的发展研究现状 被引量:11
9
作者 李明璐 尹艺玲 《装备制造技术》 2019年第6期225-228,共4页
面对日益严峻的消防安全问题,智能消防车一直都是当前各国消防行业的一个重要研究发展方向。目前,国际上以美国和日本为代表,先后研制出了具有侦察和移动功能的新型消防车,国内的智能消防车发展总体上还处于起步阶段。首先,简要介绍了... 面对日益严峻的消防安全问题,智能消防车一直都是当前各国消防行业的一个重要研究发展方向。目前,国际上以美国和日本为代表,先后研制出了具有侦察和移动功能的新型消防车,国内的智能消防车发展总体上还处于起步阶段。首先,简要介绍了智能消防车的研究背景,综述国内外智能消防车具有代表性的产品,并分析国内外技术发展情况,指出智能消防车目前主要面临的问题和挑战,对我国智能消防车发展提出相应的建议,最后对智能消防车的发展趋势作出了预测。 展开更多
关键词 智能消防车 消防机器人 发展 研究现状
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变电站消防机器人系统设计 被引量:7
10
作者 张伟 阮鹏程 +3 位作者 徐岳 张茂春 于柠源 王海磊 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2020年第9期1301-1303,共3页
为保证变电站消防安全,在发现火情后及时处置,设计研发了一套应用于变电站的消防机器人系统,该系统包括消防机器人及消防介质供给装备。机器人采用履带式移动底盘,配备红外热成像仪、可见光摄像机和测距传感器等装置,灭火装置具有升降... 为保证变电站消防安全,在发现火情后及时处置,设计研发了一套应用于变电站的消防机器人系统,该系统包括消防机器人及消防介质供给装备。机器人采用履带式移动底盘,配备红外热成像仪、可见光摄像机和测距传感器等装置,灭火装置具有升降调节功能,可选择使用消防水、泡沫和超细干粉等多种灭火介质。机器人本体携带干粉,消防介质供给装备为机器人持续提供消防泡沫和消防水。火灾报警后,后台控制系统根据机器人实时获取的现场数据信号对着火点进行定位并判断火情,通过计算机或远程遥控指挥机器人行进,选择使用消防水、泡沫和干粉进行灭火降温作业,第一时间对火灾进行处置。机器人还设有自喷淋降温系统,以保证机器人在高温环境下的持续作业能力。 展开更多
关键词 多功能 履带式 变电站 消防机器人
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智能灭火机器人硬件电路的设计与实现 被引量:6
11
作者 关为民 陈帝伊 马孝义 《微型机与应用》 2010年第4期21-24,共4页
针对现有灭火机器人只能实现简单智能活动的不足,提出了一种基于嵌入式微处理器控制系统的设计。本设计以ARM9为核心,以红外测距传感器、地面灰度传感器、远红外火焰传感器组等作为检测系统,通过对采集信号的处理,确定机器人周围环境的... 针对现有灭火机器人只能实现简单智能活动的不足,提出了一种基于嵌入式微处理器控制系统的设计。本设计以ARM9为核心,以红外测距传感器、地面灰度传感器、远红外火焰传感器组等作为检测系统,通过对采集信号的处理,确定机器人周围环境的信息,并根据路径规划出决策行进运动。同时,为使机器人能更好地完成任务,本设计采用双电源供电系统,低电压电源供给控制器和灭火风扇直流电机,高电压电源用来驱动大功率直流电机以带动轮胎转动。 展开更多
关键词 ARM9微处理器 PWM控制 传感器 灭火机器人
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灭火机器人火源追踪抗扰算法研究和应用 被引量:5
12
作者 郭亭亭 鲍明松 +1 位作者 池荣虎 李娟 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2020年第5期675-678,共4页
为实现灭火机器人利用热成像仪对火灾热源快速跟踪,对二维云台进行了水平回转和垂向俯仰方向的动力学建模,采用自抗扰控制器进行了跟踪控制仿真实验并对控制器进行了参数整定。在仿真实验基础上,对云台追踪系统进行了传统PID和ADRC自抗... 为实现灭火机器人利用热成像仪对火灾热源快速跟踪,对二维云台进行了水平回转和垂向俯仰方向的动力学建模,采用自抗扰控制器进行了跟踪控制仿真实验并对控制器进行了参数整定。在仿真实验基础上,对云台追踪系统进行了传统PID和ADRC自抗扰算法的实物对比验证。实验结果表明,所研发的自动追踪抗扰算法具备超调量小、调节时间短和抗扰动性能强等优势,为提高灭火器人定点灭火功能提供依据。 展开更多
关键词 灭火机器人 火源追踪 PID算法 ADRC抗扰算法
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基于C51单片机的智能灭火机器人的设计与研究 被引量:5
13
作者 程丽娜 陈杨阳 《机器人技术与应用》 2012年第3期38-41,共4页
本文介绍了灭火机器人的设计原理、控制方式、软件设计,实现了以AT89C51单片机为控制核心的机器人设计,科学的布置火焰传感器的位置,合理地利用继电器控制喷水电机,使机器人能够快速精确的检测环境、灵活机动、消灭火源。试验证明,该系... 本文介绍了灭火机器人的设计原理、控制方式、软件设计,实现了以AT89C51单片机为控制核心的机器人设计,科学的布置火焰传感器的位置,合理地利用继电器控制喷水电机,使机器人能够快速精确的检测环境、灵活机动、消灭火源。试验证明,该系统设计稳定性强,反应速度快,效率高。 展开更多
关键词 灭火机器人 AT89C51单片机 火焰传感器
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沿墙走算法在竞赛灭火机器人中的应用 被引量:5
14
作者 李霞 孙秋凤 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2018年第5期38-41,共4页
设计了一款自动寻找火源并进行灭火的机器人。以Makeblock推出的Me Auriga为主控板,Me Auriga是以Arduino Mega 2560为核心的控制板,运用了火焰传感器、超声波传感器、舵机以及风扇进行了设计组装,采用Arduino IDE开发环境进行编程。通... 设计了一款自动寻找火源并进行灭火的机器人。以Makeblock推出的Me Auriga为主控板,Me Auriga是以Arduino Mega 2560为核心的控制板,运用了火焰传感器、超声波传感器、舵机以及风扇进行了设计组装,采用Arduino IDE开发环境进行编程。通过超声波传感器测距,运用左右手法则实现了机器人自动沿墙走,使用火焰传感器感测火源。程序设计中对避障转弯、沿墙走、寻找火源进行了优先级处理。实验表明:该机器人在服务机器人比赛中能够流畅沿墙寻找火源,并成功灭火。 展开更多
关键词 沿墙算法 超声波传感器 火焰传感器 优先级机制 灭火机器人
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转臂式灭火机器人灭火技术研究与实现 被引量:5
15
作者 张建中 李东民 张陟峰 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第7期138-142,共5页
为有效地应对目前日益复杂的灭火环境,减少不必要的人员伤亡,根据火灾现场实际环境,针对现有灭火机器人研究所存在的问题,对机器人灭火技术进行研究并自主研发了基于ATMega单片机技术的灭火机器人系统,该系统设计了独特的转臂灭火机构... 为有效地应对目前日益复杂的灭火环境,减少不必要的人员伤亡,根据火灾现场实际环境,针对现有灭火机器人研究所存在的问题,对机器人灭火技术进行研究并自主研发了基于ATMega单片机技术的灭火机器人系统,该系统设计了独特的转臂灭火机构和喷水灭火装置。经灭火实验验证,该系统可有效地提高灭火质量和效率,为灭火机器人的实际应用和推广提供支持。 展开更多
关键词 转臂 灭火机器人 喷水 单片机
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可精准灭火的智能机器人设计 被引量:1
16
作者 成慧翔 马艳娥 +2 位作者 张强 陈宇光 王亦敏 《农业技术与装备》 2023年第3期27-29,共3页
可精准灭火的智能机器人以单片机为控制核心,控制无刷电机实现机器人的行走功能,再通过多传感器及摄像头作为侦查火源的装置对现场数据信号进行采集并定位着火点,最终通过消防机器人的自主灭火或消防人员的远程控制机器人行进并自动搬... 可精准灭火的智能机器人以单片机为控制核心,控制无刷电机实现机器人的行走功能,再通过多传感器及摄像头作为侦查火源的装置对现场数据信号进行采集并定位着火点,最终通过消防机器人的自主灭火或消防人员的远程控制机器人行进并自动搬取和抛扔灭火弹灭火,实现了自动寻找火源并灭火、自动避障等功能,对于保证农业农村消防安全,在发现火情后及时处置有重要作用。文章阐述了可精准灭火的智能机器人的设计思路和实现方法,具备一定的实用价值和推广价值。 展开更多
关键词 STM32F407ZET6最小系统 激光测距 避障 灭火机器人
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一种自动化巡防的消防机器人系统设计
17
作者 曹志杰 《起重运输机械》 2023年第15期56-61,共6页
设计一种悬挂式自动巡防的消防机器人,利用设置在厂房顶部的固定轨道实现行走,定时在规定的路径上进行巡防,机器人携带有摄像头、烟感传感器、火焰传感器、高清摄像机、视频温度检测仪等多种传感器,对所覆盖区域进行检测。同时携带可调... 设计一种悬挂式自动巡防的消防机器人,利用设置在厂房顶部的固定轨道实现行走,定时在规定的路径上进行巡防,机器人携带有摄像头、烟感传感器、火焰传感器、高清摄像机、视频温度检测仪等多种传感器,对所覆盖区域进行检测。同时携带可调整喷射角度的消防炮,根据着火点所在位置,自动调整角度、自动瞄准喷射灭火。自动巡防的消防机器人可单台、多台联动使用,实现精准灭火的要求。 展开更多
关键词 消防机器人 巡防 着火点 消防炮
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基于STM 32的智能灭火机器人设计 被引量:4
18
作者 胡树坤 刘小虎 《新余学院学报》 2017年第5期152-156,共5页
基于STM32F103zet6最小开发板,使用C++在KEIL 5开发平台上开发了一款智能灭火机器人。该机器人机身采用四轮四驱设计,使其有较强的通过性和平稳性;五路红外避障传感器,两路颜色传感器,五路红外火焰传感器合理的布局,使得机器人很好地识... 基于STM32F103zet6最小开发板,使用C++在KEIL 5开发平台上开发了一款智能灭火机器人。该机器人机身采用四轮四驱设计,使其有较强的通过性和平稳性;五路红外避障传感器,两路颜色传感器,五路红外火焰传感器合理的布局,使得机器人很好地识别比赛场地环境,以最佳路径避开障碍,找到并熄灭火源,然后回家。通过不断地实验调试,性能得到了较好的验证,取得了良好的效果。 展开更多
关键词 灭火机器人 传感器 程序设计 路径规划
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基于ARM9嵌入式系统智能灭火机器人控制器设计 被引量:4
19
作者 席文姣 陈帝伊 马孝义 《现代电子技术》 2010年第10期114-117,共4页
控制器是机器人的"大脑"。在详细分析了比赛用智能灭火机器人系统对控制器要求的基础上,选择比较合理的系统架构。内容具体分为软件设计和硬件设计两方面。在硬件方面采用ARM9作为灭火机器人的控制器核心,ARM9的采用保证了机... 控制器是机器人的"大脑"。在详细分析了比赛用智能灭火机器人系统对控制器要求的基础上,选择比较合理的系统架构。内容具体分为软件设计和硬件设计两方面。在硬件方面采用ARM9作为灭火机器人的控制器核心,ARM9的采用保证了机器人在功能强大的同时拥有良好的扩展性,并且成本较低,易于普及。在软件方面给出了整体设计和沿墙走的流程图。实验证明,该系统设计合理,稳定可靠,达到了最初的设计目标,可以出色地完成灭火任务。 展开更多
关键词 嵌入式系统 灭火机器人 ARM9 控制器
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基于改进A*算法的消防机器人路径规划算法研究 被引量:3
20
作者 王迪 黎冠 +2 位作者 李志伟 李明宇 谢家顺 《华北科技学院学报》 2022年第1期72-79,共8页
在消防机器人领域,针对传统A*算法路径规划结果中存在较多转折点、搜索效率较低等问题,本文提出了一种基于改进A*算法的消防机器人路径规划算法。首先,在邻域搜索方面,将邻域节点进行分级,根据优先级确定搜索方向。其次,在轨迹优化方面... 在消防机器人领域,针对传统A*算法路径规划结果中存在较多转折点、搜索效率较低等问题,本文提出了一种基于改进A*算法的消防机器人路径规划算法。首先,在邻域搜索方面,将邻域节点进行分级,根据优先级确定搜索方向。其次,在轨迹优化方面,利用改进Floyd算法去除路径中冗余的节点,改善路径的平滑性。最后,本文利用MATLAB和GAZEBO仿真软件,从原理和应用两个方面对改进A*算法进行验证。仿真结果表明:改进A*算法可平均提升23.22%的搜索效率,减少62.49%的转折点数以及2.19%的路径长度。 展开更多
关键词 消防机器人 路径规划 改进A*算法
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