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井下机器人避障失效案例与安全冗余设计

共计 30 章节
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01
课程导入与井下机器人避障失效问题界定
井下特殊环境对避障的挑战 · 避障失效的定义与后果分类 · 本课程的学习目标与案例分析方法
课程导入井下机器人避障失…
02
井下机器人避障系统构成与失效模式总览
感知传感器 · 决策算法 · 执行机构的典型组成
井下机器人避障系…失效模式总览
03
案例一
粉尘与水雾导致激光雷达失效的避障事故… · 高湿度环境下的信号衰减机理 · 失效表现与现场数据还原
案例一粉尘
04
案例二
低照度与强眩光下视觉避障失效的案例剖… · 矿灯眩光下的图像退化与误判 · 失效链分析及多传感器融合的初步对策
案例二低照度
05
案例三
超声波避障在狭窄巷道中的误报与漏报案… · 误报/漏报的触发条件与现场处置过程 · 冗余设计需求提炼
案例三超声波避障
06
案例四
红外避障受热源与粉尘干扰的失效案例 · 粉尘浓度的敏感性分析 · 失效场景复现与阈值调整的局限性
案例四红外避障受热源
07
案例五
避障算法在动态障碍物下的决策失效案例 · 人员突然闯入时的算法响应不足 · 决策延迟与轨迹规划失效分析
案例五避障算法
08
案例六
执行机构卡滞导致避障动作失效的案例 · 碎石环境下的卡滞与响应失效 · 机械冗余与故障隔离设计要点
案例六执行机构卡滞导致…
09
案例七
通信中断导致远程避障指令失效的案例 · 失效场景与应急处理 · 通信冗余与本地自主避障的协同设计
案例七通信
10
案例八
多传感器数据冲突引发的避障决策混乱案… · 冲突检测与仲裁机制缺失分析 · 冗余融合架构设计原则
案例八多传感器数据冲突…
11
案例九
电源波动与电磁干扰导致避障系统失效的… · 失效机理与电源/信号冗余设计
案例九电源波动
12
案例十
软件缺陷与逻辑错误导致的避障失效案例 · 状态机死锁等缺陷分析 · 软件冗余与形式化验证的引入
案例十软件缺陷
13
避障失效案例的共性归因与分类框架
从感知 · 决策 · 执行
避障失效案例的共…分类框架
14
安全冗余设计的基本原理与井下适用性原则
冗余类型（硬件冗余 · 软件冗余 · 时间冗余
安全冗余设计的基…井下适用性原则
15
感知层冗余设计
多传感器异构融合与互补配置：激光雷达 · 视觉 · 超声波
感知层冗余设计多传感器异构融合
16
感知层冗余设计
传感器故障检测与健康管理：传感器自检 · 交叉校验与故障隔离方法 · 健康状态评估与降级运行策略
感知层冗余设计传感器故障检测
17
决策层冗余设计
避障算法的多模冗余与安全监控 · 安全监控器（Safety Monit… · 决策结果仲裁与紧急制动触发逻辑
决策层冗余设计避障算法的多模冗…
18
决策层冗余设计
形式化验证与安全约束嵌入 · 安全约束（如最小安全距离 · 速度限制）的嵌入与实时校验
决策层冗余设计形式化验证
19
执行层冗余设计
执行机构冗余与故障容错控制 · 故障检测与切换控制 · 容错控制算法在避障动作中的应用
执行层冗余设计执行机构冗余
20
通信与供电冗余设计
保障避障系统持续运行 · 断电续供与电源冗余管理 · 通信中断下的本地自主避障降级策略
通信供电冗余设计
21
软件冗余设计
避障软件的多样性设计与恢复机制 · 恢复块 · 异常处理与看门狗机制
软件冗余设计避障软件的多样性…
22
冗余系统的可靠性与安全性建模分析
冗余系统的可靠度计算 · 共因失效分析 · 马尔可夫模型与故障树分析在避障冗余设…
冗余系统的可靠性安全性建模分析
23
避障失效注入测试与冗余有效性验证方法
故障注入测试（传感器故障 · 通信中断 · 执行卡滞）的设计与实施
避障失效注入测试冗余有效性验证方…
24
井下机器人避障系统安全冗余设计规范与标准
相关安全标准（如功能安全 · 煤矿安全规程）对避障冗余的要求 · 设计规范要点与合规性检查
井下机器人避障系…标准
25
实战任务一
针对粉尘工况的感知冗余方案设计与仿真 · 设计激光雷达+视觉+超声波的冗余配置 · 在仿真环境中验证失效切换与避障成功率
实战任务一针对粉尘工况的感…
26
实战任务二
动态障碍物场景下的决策冗余与安全策略… · 设计主备避障算法与安全监控器 · 通过场景回放验证决策冗余的有效性
实战任务二动态障碍物场景下…
27
实战任务三
执行机构卡滞故障下的容错控制与冗余切… · 搭建执行机构故障模拟平台 · 实现故障检测与冗余执行器切换控制
实战任务三执行机构卡滞故障…
28
实战任务四
通信中断条件下的本地自主避障降级策略… · 设计通信中断检测与本地避障降级逻辑 · 在模拟巷道环境中测试降级运行安全性
实战任务四通信
29
综合案例研讨
从失效案例到冗余设计方案的完整推演 · 分组完成失效分析 · 冗余方案设计
综合案例研讨从失效案例到冗余…
30
课程总结与工程实践展望
回顾避障失效案例与安全冗余设计方法体… · 讨论井下机器人避障冗余设计的工程落地…
课程总结工程实践展望