自行走地下掘进机器人自动姿态测量与卡尔曼滤波方法

"自行走地下掘进机器人导向系统的测量方法 (2014年)" 这篇论文主要探讨了自行走地下掘进机器人导向系统中的一种新型姿态测量方法，旨在解决现有技术中依赖人工操作、无法实现连续实时动态测量的问题。研究的核心是基于三点法的姿态测量原理，提出了一种多目标点的自动测量技术。 该方法采用了激光发射模块和接收模块，利用前方交会原理来测定机器人的姿态。具体来说，通过发射激光并测量多个预设目标点的坐标，可以计算出机器人的位置和姿态变化。论文详细介绍了测量装置的整体结构和硬件设计，包括激光发射与接收设备的布置以及数据采集系统。 在分析测量误差方面，论文深入探讨了由于环境因素、机械误差以及传感器精度等导致的误差源，并提出了相应的误差补偿策略。特别地，论文应用了卡尔曼滤波算法对测量坐标进行预测补偿，以提升测量精度和系统的实时性能。卡尔曼滤波是一种有效的数据融合算法，能够有效抑制系统噪声和量测噪声，提高数据质量。 仿真结果表明，采用这种测量装置和数据处理方法能够显著提高系统的实时响应速度，同时，对噪声的抑制能力也使得测量结果更为准确。这一创新性的工作对于自行走地下掘进机器人的自主导航和控制具有重要意义，有助于提高施工效率和安全性，减少人工干预的需求。 关键词涉及的关键技术点包括自行走式掘进机器人、姿态测量以及卡尔曼滤波。这些技术在现代隧道挖掘、地下工程建设等领域有着广泛的应用前景。论文的分类号TH74和TH86分别对应于机械工程和技术基础理论，文献标志码A则表明这是一篇原创性的科研论文。 这篇2014年的研究工作为地下掘进机器人的自动导航技术开辟了新的路径，其提出的多目标点激光测量方法结合卡尔曼滤波的补偿策略，为提高掘进机器人的定位精度和动态性能提供了理论支持和实践指导。