煤矿钻锚机器人多传感器组合定位方法研究

"这篇论文研究了基于多传感器组合的钻锚机器人机身定位方法，旨在解决在煤矿钻锚作业中，由于环境恶劣、效率低下而采用自动化钻锚机器人的定位问题。作者提出了一种结合激光测距传感器和激光雷达的定位策略，通过建立‘机器人-工作面’和‘机器人-锚杆’的定位模型来提高定位精度和效率。实验结果表明，该方法能够实现钻锚机器人在巷道中的精确、实时定位，具有小于10mm的距离误差和小于1°的偏航夹角误差（对于‘机器人-工作面’），以及小于20mm的距离误差和小于1.5°的偏航夹角误差（对于‘机器人-锚杆’）。" 这篇论文详细探讨了当前煤矿钻锚作业的挑战，如高强度劳动、恶劣环境以及低效率，这些问题促使研究人员开发钻锚机器人以提高自动化水平并保障工人安全。论文的核心在于解决钻锚机器人在复杂工况下的定位难题。具体来说，它采用了一种创新的定位方法，结合了激光测距传感器和激光雷达两种传感器的优势。 首先，为了处理钻锚机器人在向前移动过程中的定位，研究团队利用分布式激光测距传感器来获取机器人与掘进工作面之间的距离信息。通过这些数据，他们构建了一个“机器人-工作面”的定位模型，用于计算机器人在前移时相对于工作面的位置变化。这种方法能够有效地减小定位误差，确保机器人能准确地在巷道内移动。 其次，当机器人向后移动进行锚杆安装时，研究者采用激光雷达扫描技术来捕捉锚杆与机器人之间的动态点云信息。这使得他们能够建立另一个“机器人-锚杆”的定位模型，用来解算机器人后移时与锚杆的空间关系。这个模型对于保证锚杆安装的精确度至关重要。 论文中提到的实验结果非常积极，显示所提出的组合定位系统能够达到很高的定位精度。在“机器人-工作面”定位中，最大距离误差不超过10mm，最大偏航夹角误差不超过1°；而在“机器人-锚杆”定位中，最大距离误差为20mm，最大偏航夹角误差为1.5°。这些结果表明，该方法不仅能够满足实时定位的需求，还能确保定位的准确性和稳定性，对提升煤矿巷道钻锚机器人的作业效率和安全性有着显著作用。 这项研究为煤矿自动化钻锚作业提供了一种有效且可靠的定位方案，对于未来智能采矿技术和煤矿安全性的提升具有重要意义。通过结合多种传感器的数据，实现了对钻锚机器人精确的三维空间定位，为后续的机器人路径规划和操作控制提供了坚实的基础。