悬臂式掘进机超宽带位姿检测精度研究

"面向掘进机的超宽带位姿检测系统精度分析.pdf" 本文是一篇关于超宽带（UWB）位姿检测系统在悬臂式掘进机应用中的精度分析研究论文，旨在实现掘进机的无人化作业。研究中提出了一个基于UWB测距技术的位姿检测方案，该方案特别针对狭长封闭巷道的工作环境。 首先，作者分析了悬臂式掘进机的工况环境，强调了在这种复杂环境中进行精确定位的必要性。接着，他们设计了一个UWB位姿检测系统，该系统利用4个配备了UWB模块的移动基站机器人来测量掘进机的各个节点，通过计算这些距离信息来确定掘进机的三维位置（X、Y、Z轴）以及姿态信息（航向角、俯仰角、横滚角）。 在实际实验中，研究人员在狭长封闭巷道中验证了UWB测距的精度，结果显示，UWB模块的测距精度可以达到2厘米，这在同类技术中表现出色。此外，系统在10到95米的空间范围内，三轴定位精度从4毫米线性增加到3厘米，而航向角、俯仰角和横滚角的精度则从0.2°到1.5°线性增加。这些结果表明，该系统能够满足悬臂式掘进机对位姿检测精度的严格要求，为实现掘进机的自主巡航提供了重要的技术支持。 论文还对比分析了两种不同的解算方法，即直接解析法和基于Caffery算法，以评估系统的位姿精度。通过仿真，研究者发现这两种方法都能有效提高系统的定位和姿态测量准确性，但具体性能可能因应用场景和算法参数设置而异。 总体而言，这项研究对于推动采矿行业的自动化进程具有重要意义，尤其是对于提高掘进作业的安全性和效率。通过UWB技术，即使在具有挑战性的地下环境中，也能实现精准的机器位姿控制，为未来智能采矿的发展奠定了坚实的基础。