近年來，我國煤炭需求量逐年加大，加之多年來對(duì)安全投入的虧欠，導(dǎo)致礦難事故時(shí)有發(fā)生，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。 礦難事故以瓦斯爆炸事故危害最為嚴(yán)重。 事故發(fā)生時(shí)，救援專家由于缺少必要的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，無法及時(shí)做出有針對(duì)性的搶險(xiǎn)預(yù)案; 救援人員往往需要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)制通風(fēng)，排盡毒氣后才能進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵查和救援，從而延誤了寶貴的第一救援時(shí)間。 因此，有必要研制一種實(shí)用可靠的搜救機(jī)器人，使之能夠替代救援人員在第一時(shí)間進(jìn)入井下執(zhí)行搜索任務(wù)，并將搜索所得信息反饋給救援人員。 該研究對(duì)提高煤礦事故應(yīng)急搶險(xiǎn)能力、減少人員傷亡、救援決策具有重要意義,也為機(jī)器人技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。 

　　1　搜索探測(cè)多機(jī)器人系統(tǒng)工作原理 

　　為解決礦井事故中井下復(fù)雜環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、人員搜索定位、遠(yuǎn)程通信等問題，本文建立了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的搜索探測(cè)多機(jī)器人系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用功能強(qiáng)大的母機(jī)器人和數(shù)個(gè)子機(jī)器人組成子母式體系結(jié)構(gòu)，以母機(jī)器人為越障和探測(cè)主體，小型子機(jī)器人作為沿途的通訊、監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。 機(jī)器人系統(tǒng)要有效穿越障礙，到達(dá)危險(xiǎn)和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，采集(氣、火、水) 信息并將信息傳遞給井外的救援人員，因此需要重點(diǎn)考慮機(jī)器人系統(tǒng)的越障能力、通信能力和傳感能力。 

　　該多機(jī)器人系統(tǒng)的井下搜索探測(cè)主要針對(duì)4種地形環(huán)境: 普通的粗糙地面; 相對(duì)機(jī)器人車體較高的障礙; 上下甚至左右都有障礙，只有1個(gè)狹小的開放空間; 相對(duì)機(jī)器人車體較長(zhǎng)的裂縫。 前2種障礙類型要求機(jī)器人具有很強(qiáng)的地形附著能力，履帶式機(jī)器人會(huì)比輪式機(jī)器人更有效; 而通常單個(gè)履帶移動(dòng)機(jī)器人較大的體積(橫截面) 又限制了它進(jìn)入狹窄空間和跨越較大裂縫。 因此，需要構(gòu)建1個(gè)由多種履帶構(gòu)型多關(guān)節(jié)體鉸接而成的母機(jī)器人，該構(gòu)型增強(qiáng)了機(jī)器人翻越、穿越障礙的能力，同時(shí)提高了整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入巷道的快速性; 同時(shí)子機(jī)器人采用2輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)外加彈跳足方式，以減小體積便于部署且具有一定的局部越障運(yùn)動(dòng)能力，用以構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)并調(diào)整整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。 

　　整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)解決了穿越障礙進(jìn)入巷道深處的難題。 同時(shí)，母機(jī)器人自身攜帶并按需配置子機(jī)器人作為無線通訊節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建多跳通訊網(wǎng)絡(luò)，為井下通訊搭建了健壯的平臺(tái)。 子母機(jī)器人間通過中繼節(jié)點(diǎn)無線通訊，不但進(jìn)一步擴(kuò)展了探測(cè)距離，而且能通過節(jié)點(diǎn)機(jī)器人的傳感功能動(dòng)態(tài)監(jiān)控巷道環(huán)境變化。 機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

  　　2　多機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與越障功能 

　　2．1．1　母機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成 

　　母機(jī)器人是獨(dú)立完整的個(gè)體，具有行走、越障、探測(cè)和簡(jiǎn)單的救護(hù)功能。 所開發(fā)的這種母機(jī)器人由多關(guān)節(jié)體鉸接而成，由5個(gè)單元組成，每個(gè)單元具有不同的功能，單元之間通過鉸鏈連接，可以適應(yīng)非常復(fù)雜的地形條件，實(shí)現(xiàn)控制、傳感和通訊功能。 總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，每個(gè)單元都裝有自己的電機(jī)、減速器，驅(qū)動(dòng)器用以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)自身的運(yùn)動(dòng)。 頭部單元和尾部單元末端裝有可折疊柔性臂,臂前端安有攝像頭，可柔性適應(yīng)狹小通道。 控制傳感單元內(nèi)含基于嵌入式主板的主控制器、各電機(jī)控制器、多種傳感器、無線射頻收發(fā)器等。 搭載單元具有可開閉艙門，裝有多個(gè)小機(jī)器人。 電源單元攜帶較大的鋰聚合物電池，為各模塊供電。

  　　2.1.2　母機(jī)器人越障性能分析 

　　煤礦爆炸會(huì)有大量的煤塊跌落，根據(jù)我國各地煤礦煤質(zhì)分析，爆炸后碎片一般不超過300 mm，因此需要機(jī)器人能攀越由碎片構(gòu)成的300 mm的障礙，并可跨越不寬于600 mm的壕溝，以適應(yīng)煤礦破壞后各種物體構(gòu)成的極限非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。 

　　針對(duì)該越障要求開發(fā)的母機(jī)器人本體主要包括多層履帶機(jī)器人單元和連接鉸鏈。

  　　(1) 多層履帶機(jī)器人單元。 機(jī)器人采用多層履帶式結(jié)構(gòu)，利于產(chǎn)生摩擦驅(qū)動(dòng)前進(jìn)。 該機(jī)器人的5個(gè)單元共采用了3種履帶模塊: 頭部單元和尾部單元由單電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)雙層四履帶(圖3) ; 搭載單元采用雙電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)履帶，它帶有搭載艙，艙門放下可釋放出子機(jī)器人; 其他單元采用體模塊(圖3)， 由雙電機(jī)左右獨(dú)立驅(qū)動(dòng)雙層履帶和側(cè)履帶，即上下雙層四履帶，左右加裝側(cè)履帶，每側(cè)共4 條履帶由1個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，便于轉(zhuǎn)向推進(jìn)。 
　
　　單層履帶在推進(jìn)過程中會(huì)將前上方障礙物卷向履帶下方造成進(jìn)一步的阻礙，而雙層履帶則將障礙物卷向后方，以“挖掘”的方式推進(jìn)，因此可以鉆過狹小空間。 在井下復(fù)雜彎曲巷道中前進(jìn)時(shí)側(cè)履帶與巷道底面和側(cè)面的接觸有利于助推和轉(zhuǎn)向。 當(dāng)機(jī)器人車體發(fā)生大的傾斜，下履帶不能很好地附著地面時(shí)，側(cè)履帶與巷道底面的接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以起到助推的作用; 當(dāng)有比較大的轉(zhuǎn)彎時(shí)，側(cè)履帶與巷道側(cè)面的接觸不但避免了車體卡死，還能以較大的驅(qū)動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)彎。

　　(2) 鉸鏈結(jié)構(gòu)。 所采用的兩自由度主動(dòng)鉸鏈可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其前部單元的抬舉，從而翻越高達(dá)2個(gè)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的障礙，或者跨越相對(duì)機(jī)器人車體較長(zhǎng)的裂縫; 通過離合器控制鉸鏈還可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)，讓機(jī)器人體根據(jù)不規(guī)則地形被動(dòng)調(diào)整自身姿態(tài)，使履帶有效覆蓋地面，靈活適應(yīng)地形。

  　　2.1.3　輪跳復(fù)合子機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成及彈跳分析 

　　子機(jī)器人采用輪跳復(fù)合結(jié)構(gòu)，主要由輪式運(yùn)動(dòng)組件和彈跳運(yùn)動(dòng)組件組成，其基本設(shè)計(jì)思想是: 平坦環(huán)境中機(jī)器人兩輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)地址; 遇到障礙物或溝渠時(shí)，控制彈跳機(jī)構(gòu)使機(jī)器人以適當(dāng)姿態(tài)越過障礙。 機(jī)器人輪式運(yùn)動(dòng)組件由2個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪組成，彈跳運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)如圖4所示。 

　　彈跳組件主要由減速電機(jī)、釋放機(jī)構(gòu)、五桿彈跳機(jī)構(gòu)、拉繩、調(diào)整機(jī)構(gòu)5部分構(gòu)成。 當(dāng)減速電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，通過單向軸承和完全齒輪驅(qū)動(dòng)調(diào)整卷筒，改變五桿機(jī)構(gòu)拉繩的長(zhǎng)度從而調(diào)整彈簧拉伸量進(jìn)而調(diào)整五桿機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能; 當(dāng)減速電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，通過單向軸承和缺齒齒輪驅(qū)動(dòng)釋放卷筒,進(jìn)行彈簧拉伸量微調(diào)和拉繩釋放，五桿彈跳機(jī)構(gòu)與地面作用實(shí)現(xiàn)彈跳。 棘輪棘爪分別對(duì)釋放機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)起到任意位置鎖定的作用。 這種調(diào)整機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式可以最大限度的調(diào)整彈簧儲(chǔ)能量，釋放機(jī)構(gòu)任意位置釋放又可以方便地實(shí)現(xiàn)彈跳的控制。 機(jī)器人外形尺寸為<110 mm ×150 mm，總質(zhì)量為1112 kg。 在彈跳實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)五桿機(jī)構(gòu)水平拉簧采用4根彈性系數(shù)為k = 112 N /mm的彈簧時(shí)，測(cè)得機(jī)器人彈跳高度為75 mm，能夠通過輪式運(yùn)動(dòng)結(jié)合自主彈跳避障，運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置。 

　　3　多機(jī)器人系統(tǒng)控制與通訊 

　　3.1.1　多機(jī)器人系統(tǒng)控制集成 

　　母機(jī)器人以高可靠性嵌入式主板為主控計(jì)算機(jī)，完成運(yùn)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)、通訊、傳感器信息采集、數(shù)據(jù)處理、圖像和聲音采集等功能。 傳感器采用數(shù)字輸出，經(jīng)統(tǒng)一的RS232接口與計(jì)算機(jī)通訊。 

　　子機(jī)器人功能組成包含運(yùn)動(dòng)模塊、傳感器模塊、無線射頻通信模塊、處理器模塊、能量供應(yīng)模塊。 其中處理器模塊為整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用基于ARM的嵌入式控制器，協(xié)調(diào)控制運(yùn)動(dòng)、傳感、通訊模塊的功能。 

　　母機(jī)器人與子機(jī)器人、各子機(jī)器人之間的通訊通過母機(jī)器人和各子機(jī)器人搭建成的多跳通訊鏈路實(shí)現(xiàn)。 傳感器采集到的信息經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)融合壓縮，通過無線射頻模塊發(fā)送到通訊鏈路上并逐層傳遞到基站端。 

　　3.1.2　多跳通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要有2種結(jié)構(gòu): 集中式控制結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。 集中式結(jié)構(gòu)需要功能強(qiáng)大且處于中心位置的主節(jié)點(diǎn)，很難在井下實(shí)現(xiàn); 分布式結(jié)構(gòu)需要很大的建鏈和維護(hù)開銷，容易出現(xiàn)泛洪等問題[ 5 ] 。經(jīng)分析，煤礦主巷道結(jié)構(gòu)狹長(zhǎng); 工作面巷道雖有大的平面空間，但通訊所面臨的障礙仍然是錯(cuò)綜復(fù)雜的巷道壁面造成的阻擋。 因此，建立一種由多機(jī)器人組成的分布式鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以很好地解決狹長(zhǎng)巷道多跳通訊的問題。 同時(shí)，為了保障鏈狀結(jié)構(gòu)的可靠性，在2個(gè)機(jī)器人有效通訊距離之間設(shè)置一個(gè)冗余機(jī)器人,解決節(jié)點(diǎn)惟一造成的壽命和可靠性問題，形成一種帶冗余節(jié)點(diǎn)的分布式鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 

　　這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由基站、子機(jī)器人節(jié)點(diǎn)、子機(jī)器人冗余節(jié)點(diǎn)、母機(jī)器人節(jié)點(diǎn)組成。 在網(wǎng)絡(luò)的配置上，基站設(shè)置在人可達(dá)到的巷道最深處，以實(shí)現(xiàn)盡可能深地進(jìn)入礦井，盡可能長(zhǎng)地利用有纜方式與控制中心相連，保證能源和通訊的可靠性; 母機(jī)器人通過攜帶倉攜帶子機(jī)器人行走，當(dāng)母機(jī)器人通過RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度指示法) 檢測(cè)到與基站或上級(jí)節(jié)點(diǎn)間無線信號(hào)衰減到指定閾值時(shí)，母機(jī)器人打開攜帶倉倉門，釋放一個(gè)子機(jī)器人，由子機(jī)器人做通訊中繼。 通過合理設(shè)置該閾值可以使正常節(jié)點(diǎn)通訊距離內(nèi)存在冗余節(jié)點(diǎn)。 采用負(fù)載平衡機(jī)理和最小能量原則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的資源規(guī)劃和節(jié)能控制[ 6 ]， 使冗余節(jié)點(diǎn)和工作節(jié)點(diǎn)交替工作，并根據(jù)能量情況適當(dāng)移動(dòng)，可以最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。 這種多個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)多跳組網(wǎng)的方式有利于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，尤其適用于井下彎曲巷道中的通訊。 給每個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)加裝傳感元件，還可以動(dòng)態(tài)監(jiān)控整個(gè)巷道的氣體、溫度變化情況。 

　　3.1.3　通信協(xié)議 

　　為提高吞吐量，并降低路由設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，整個(gè)鏈狀網(wǎng)采用按節(jié)點(diǎn)ID次序順序擔(dān)當(dāng)主節(jié)點(diǎn)的路由策略。 

　　配置前首先通過程序固化的方式確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，母機(jī)器人按照ID順序依次配置完成后，機(jī)器人系統(tǒng)就構(gòu)成了1個(gè)按ID次序排列的鏈狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[ 7 ] 。 在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行狀態(tài)下，各節(jié)點(diǎn)都處于監(jiān)聽狀態(tài),由主機(jī)器人每隔一段時(shí)間向逆序的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信請(qǐng)求(控制幀)。 普通節(jié)點(diǎn)接收到的控制幀，如果信息中的目的ID和自身匹配時(shí)，此節(jié)點(diǎn)成為主節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)入接收模式，從前主節(jié)點(diǎn)接收信息(數(shù)據(jù)幀) ;當(dāng)其接收完全部信息后，前主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入監(jiān)聽狀態(tài)，主節(jié)點(diǎn)開始尋找逆序的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)作主節(jié)點(diǎn)。 如果目的ID的節(jié)點(diǎn)沒有響應(yīng)，主節(jié)點(diǎn)自動(dòng)將目的ID號(hào)減1尋找更小ID號(hào)的節(jié)點(diǎn)，更小ID號(hào)的節(jié)點(diǎn)接收到此請(qǐng)求后成為主節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)在幾個(gè)通訊周期內(nèi)如果監(jiān)聽不到上級(jí)節(jié)點(diǎn)的任何信息，它將自動(dòng)調(diào)整自身的位置向上級(jí)節(jié)點(diǎn)靠攏。 數(shù)據(jù)幀以這種逐節(jié)點(diǎn)多跳的方式傳遞到基站，整個(gè)通信過程結(jié)束。 

　　另外，考慮到某些巷道信息監(jiān)測(cè)的要求，有些時(shí)候需要允許普通節(jié)點(diǎn)成為主節(jié)點(diǎn)，主動(dòng)發(fā)起通信，發(fā)送一些緊急信息。 例如情況緊急時(shí)，普通節(jié)點(diǎn)必須將報(bào)警信息(消息幀) 馬上發(fā)回基站，以便采取相應(yīng)的措施。

　　如上所述，主節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)之間通信傳輸?shù)男畔? 種格式: 控制幀、數(shù)據(jù)幀和消息幀[。 3種傳輸幀的格式如圖5 所示，其中，控制幀和消息幀由主節(jié)點(diǎn)發(fā)射，普通節(jié)點(diǎn)接收; 而數(shù)據(jù)幀由普通節(jié)點(diǎn)發(fā)射，主節(jié)點(diǎn)接收。 控制幀分為4段: 第1段使用4 bit的字節(jié)用來說明幀的類型; 第2段為信息發(fā)送的目的ID號(hào); 第3段為控制信息; 第4段為校驗(yàn)段。 數(shù)據(jù)幀分為5段: 第1段用來說明幀的類型; 第2段為信息發(fā)送的目的ID號(hào);第3段為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度信息; 第4段為數(shù)據(jù)段，長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)長(zhǎng)度中的參數(shù)決定; 第5段為校驗(yàn)段。 消息幀也分為4段: 第1段說明幀的類型; 第2段為信息發(fā)送的目的ID號(hào); 第3段為報(bào)警信息; 第4段為校驗(yàn)段。 

　　4　多機(jī)器人系統(tǒng)傳感器與接口模塊 

　　4.1.1　高性能井下氣體及環(huán)境探測(cè)傳感器 

　　井下搜索探測(cè)需要探明包括甲烷(CH4 ) 、一氧化碳(CO) 、氧氣(O2 ) 、溫度、濕度和風(fēng)速在內(nèi)的多項(xiàng)指標(biāo)。 為減小體積、方便集成，選用MEMS工藝傳感器，并對(duì)傳感器進(jìn)行集成和本安設(shè)計(jì)，使之具有體積小、集成度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快等特點(diǎn)，適合井下探測(cè)需要。 本文對(duì)基于MEMS工藝的CH4，CO，O2 傳感器進(jìn)行了統(tǒng)一的接口設(shè)計(jì)，便于作為模塊調(diào)用。 

　　溫度感知選用數(shù)字式溫度傳感芯片LM75，它采用12位數(shù)字信號(hào)輸出，集成I2C串行接口，應(yīng)用方便，無須外圍電路。 本文中母機(jī)器人采用收發(fā)獨(dú)立的超聲傳感器TCT4010F /S，通過對(duì)超聲波從發(fā)射至接收往返時(shí)間來判斷與周圍障礙物的距離，保證機(jī)器人具有良好的避障能力。 機(jī)器人采用雙軸加速度傳感器ADXL203和角速度傳感器ADXRS150來確定自身任一時(shí)刻的位姿。 雙軸加速度傳感器依靠重力加速度的分量計(jì)算俯仰角和翻滾角，角速度傳感器用來測(cè)量方位角。 測(cè)得的信號(hào)經(jīng)A /D轉(zhuǎn)換送到傳感器模塊做進(jìn)一步處理。 

　　4.1.2　可靈活配置的傳感器接口模塊 

　　多傳感器模塊是機(jī)器人感知自身信息和外部信息的重要組成部分。 當(dāng)針對(duì)井下復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境時(shí)，多個(gè)攜帶不同傳感器的機(jī)器人組成機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作進(jìn)行環(huán)境偵查，因此需要構(gòu)建一個(gè)能靈活兼容多種傳感器件的硬件系統(tǒng)，根據(jù)用戶的要求配置所需的傳感器類型。

 　　FPGA以軟件的方式實(shí)現(xiàn)硬件接口電路，便于同各類傳感器接口。 它通過將EPROM中用戶配置數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，并以這些數(shù)據(jù)完成自身狀態(tài)的配置，硬件在連接上具有很強(qiáng)的靈活性。 當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需通過修改EPROM中的編程數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生不同的電路功能。 本文傳感器處理電路選用Altera公司的Cyclonee系列FPGA器件。 硬件組成原理如圖6所示，Cyclone FPGA器件包括N IOS軟核CPU、鎖相環(huán)、CPU同外部設(shè)備的接口; EPCS1用來上電時(shí)對(duì)FPGA進(jìn)行配置; EEPROM用來存儲(chǔ)傳感器標(biāo)定參數(shù); AD7888 用來采集傳感器信號(hào)，8路單端輸入，串行接口SPI; 目前選用的傳感器包括溫度傳感器、超聲傳感器、加速度傳感器和磁力計(jì)等。 

　　其中，32位CPU即N IOS軟核處理器是一種用戶可按需配置和構(gòu)建的32位/16位總線指令集和數(shù)據(jù)通道的嵌入式系統(tǒng)微處理器IP核。 這部分設(shè)計(jì)使用Altera 公司的SOPC Builder自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)定義，完成SOPC開發(fā)的集成過程，在處理器中加入定時(shí)器實(shí)現(xiàn)AD定時(shí)采樣。 SP I模塊用來實(shí)現(xiàn)與串行AD的接口。N IOS處理器的特點(diǎn)之一即是Avalon總線，它是連接片上處理器和其他IP模塊的一種簡(jiǎn)單的總線協(xié)議，規(guī)定了主部件和從部件之間進(jìn)行連接的端口和通信時(shí)序。 

　　與傳統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)中的中心仲裁器不同的是，Avalon總線的開關(guān)構(gòu)造使用從設(shè)備仲裁技術(shù)，允許多個(gè)主設(shè)備控制器同步操作，由從設(shè)備仲裁器決定哪個(gè)主設(shè)備獲得訪問權(quán)。 這種開關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化了數(shù)據(jù)流，提高了傳感系統(tǒng)的吞吐量。 

　　5　結(jié)論 

　　(1) 構(gòu)建了合理的子母式多機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了越障能力強(qiáng)、并具有較高機(jī)動(dòng)性和地形適應(yīng)性的母機(jī)器人和子機(jī)器人移動(dòng)載體，以適應(yīng)煤礦爆炸后的極度非結(jié)構(gòu)環(huán)境。 

　　(2) 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用多機(jī)器人構(gòu)成分布式鏈狀網(wǎng)絡(luò)，在巖壁散射、遮擋物多的情況下實(shí)現(xiàn)井下巷道中較遠(yuǎn)距離、穩(wěn)定的多跳網(wǎng)絡(luò)通訊。 

　　(3) 建立了一種基于FPGA軟核的多傳感器接口模塊，可以方便地集成各種環(huán)境探測(cè)傳感器、機(jī)器人狀態(tài)傳感器。 

　　目前我國煤礦事故處于高發(fā)期，對(duì)井下事故探測(cè)、救護(hù)機(jī)器人提出了迫切需求。 因此，研制實(shí)用的煤礦井下搜索探測(cè)機(jī)器人，并對(duì)前沿技術(shù)進(jìn)行探索研究具有重要的社會(huì)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值，未來的產(chǎn)業(yè)化前景也十分廣泛，不僅可以用于煤礦事故，也可以應(yīng)用于地震、火災(zāi)等其他自然災(zāi)害和人為事故。