1、煤礦災(zāi)害事故發(fā)生后，井下地形環(huán)境錯綜復雜，且隨時有發(fā)生二次災(zāi)害的危險，不能讓救援人員盲目下井救援。煤礦救援機器人可以替代救援人員進入災(zāi)害現(xiàn)場，進行環(huán)境探測和協(xié)助救援。本文以煤礦救援機器人多電機的驅(qū)動與控制為核心，從機器人的行走機構(gòu)與驅(qū)動方式、多電機協(xié)同控制建模仿真、電機控制系統(tǒng)、雙電機協(xié)同驅(qū)動系統(tǒng)等四個方面開展研究。
　　煤礦救援機器人在煤礦災(zāi)害環(huán)境中行走，需要翻越不規(guī)則障礙物、爬坡、跨越壕溝、行走泥濘和顛簸路面等。結(jié)合實際救援狀

2、況，需要在平地上高速前行，不規(guī)則路面上低速大扭矩行駛。分析了腿式、輪式、履帶式及輪履復合式行走機構(gòu)的優(yōu)缺點，在確定履帶式行走機構(gòu)后對幾種電機驅(qū)動方式進行了研究，決定采用四電機驅(qū)動方式，最后確認了采用彈簧履帶式四電機驅(qū)動的煤礦救援機器人行走與驅(qū)動方式。
　　以直流無刷電機為基礎(chǔ)，分析了直流無刷電機的結(jié)構(gòu)及工作原理，對電機進行仿真建模，對比分析了開環(huán)與閉環(huán)的運行效果。結(jié)合煤礦救援機器人的雙電機前驅(qū)與四電機同時驅(qū)動兩種方式，分別建立了左

3、右履帶偏差耦合控制模型。仿真結(jié)果表明，采用偏差耦合的控制方法比未采用偏差耦合的控制方法具有較好的控制效果。
　　針對四驅(qū)動的煤礦救援機器人，研發(fā)基于STM32F107微處理器的運動控制系統(tǒng)，選擇設(shè)計了系統(tǒng)中的各個組成部分，電池、電機、驅(qū)動器等。通過對直流無刷電機轉(zhuǎn)速的 PI閉環(huán)控制，提升電機抗負載變化的能力，提高煤礦救援機器人在變負載時轉(zhuǎn)速恒定的能力。據(jù)機器人在兩種驅(qū)動模式下采用偏差耦合控制算法，將左右履帶轉(zhuǎn)速相互耦合，試驗結(jié)果表

4、明，機器人在平地上高速前行與顛簸路面上低速前行的直線度得到顯著提升。
　　針對一般的多電機協(xié)同控制中存在驅(qū)動器與機器人控制系統(tǒng)需要各種通訊接口的互聯(lián)、信息相互交互與解析，消耗了大量時間，對電機同步的實時性有很大影響，且電機驅(qū)動器與控制器之間有過多的接線降低了系統(tǒng)的整體可靠性。為克服這些缺點，設(shè)計了一款能同時驅(qū)動兩臺電機的直流無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)，采用高性能專用運動控制芯片TMS320F2811同時驅(qū)動控制兩臺電機，使各種信號采集處理及