• 一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位方法及系统

    • 摘要:

      本发明涉及煤矿机器人定位技术领域,具体涉及一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位方法及系统,该方法根据钻锚作业需求,研究基于分布式激光测距传感器的钻锚机器人与掘进工作面之间的距离信息,建立"机器人‑工作面"定位模型,解算钻锚机器人前移过程中与掘进工作面的位置关系;以机器人后端顶部锚杆为目标,利用激光雷达扫获取锚杆与钻锚机器人的动态点图信息,建立"机器人‑锚杆"定位模型,解算钻锚机器人后移过程中与锚杆的空间位置关系.本发明实现了钻锚机器人在煤矿巷道的精确定位,大大提高了巷道掘进的支护效率以及煤矿设备的智能化水平.

    • 专利类型:

      发明专利

    • 申请/专利号:

      CN202010950319.6

    • 申请日期:

      2020.09.10

    • 公开/公告号:

      CN112114327A

    • 公开/公告日:

      2020-12-22

    • 发明人:

      马宏伟 汪强 李亚坤 杨金科 姚阳 薛旭升 王川伟 赵昊 梁林 高佳晨 贾泽林 孙那新

    • 申请人:

      西安科技大学

    • 主分类号:

      G01S17/42(2006.01),G,G01,G01S,G01S17

    • 分类号:

      G01S17/42(2006.01),E21D20/00(2006.01),G,E,G01,E21,G01S,E21D,G01S17,E21D20,G01S17/42,E21D20/00

    • 主权项:

      1.一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位系统,其特征在于:包括: 前移定位模块:由分布式激光测距传感器组成,其位于钻锚机器人顶梁结构处且呈左右对称分布,钻锚机器人向前移动时,利用分布式激光测距传感器测量钻锚机器人与掘进工作面的垂直距离,建立"机器人-工作面"前移定位模型,并根据左右传感器所采集的距离差,求解机器人前移位姿信息,实现钻锚机器人的前移定位; 后移定位模块:由激光雷达完成偏角检测,其位于钻锚机器人后端顶部中线处,在钻锚机器人向后移动时,利用激光雷达所扫描到的点图信息,建立"机器人-锚杆"后移定位模型,求解机器人后移位姿信息,实现钻锚机器人的后移定位; 机载计算机,用于实现人机交互,显示"机器人-工作面"前移定位模型解算的定位信息以及"机器人-锚杆"后移定位模型解算的定位信息,并基于所述定位信息以预设的机器人位姿解算公式计算显示钻锚机器人在巷道中具体位姿信息;还用于远程干预钻锚机器人启停,将控制指令下发至运动控制卡并执行; 运动控制卡:用于接收各传感器所采集数据并进行A/D转换发送至机载计算机,同时接收机载计算机下发控制指令,以实现钻锚机器人前移、后移等基础运动. 2.如权利要求1所述的一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位系统,其特征在于:"机器人-工作面"前移定位模型以掘进工作面为参考,利用分布式激光测距传感器检测钻锚机器人到掘进工作面之间的距离,最终得到钻锚机器人在前移时位姿信息;"机器人-锚杆"后移定位模型以后端首排顶部锚杆为参考,利用激光雷达扫面钻锚机器人与后端首排顶部锚杆的图像,最终得到钻锚机器人在后移时位姿信息. 3.如权利要求1所述的一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位系统,其特征在于:激光测距传感器安装在钻锚机器人前端顶梁结构位置,以机器人中心轴线为基准呈左右对称分布,以实现前后距离定位和偏航夹角计算,左右两侧的激光传感器用来检测机器人与左右煤壁的距离,辅助机器人位姿调整. 4.如权利要求1所述的一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位系统,其特征在于:所述分布式激光测距传感器安装在钻锚机器人前端顶梁结构左右两侧位置以及钻锚机器人两侧,所述激光雷达安装在钻锚机器人后端顶梁结构中间位置. 5.一种基于多传感器融合的煤矿巷道钻锚机器人精确定位方法,其特征在于:包括如下步骤: S1、根据钻锚作业需求,研究基于分布式激光测距传感器的钻锚机器人与掘进工作面之间的距离信息,建立"机器人-工作面"定位模型,解算钻锚机器人前移过程中与掘进工作面的位置关系; S2、以机器人后端顶部锚杆为目标,利用激光雷达扫获取钻锚机器人与顶部首排锚杆的动态点图信息,建立"机器人-锚杆"定位模型,解算钻锚机器人后移过程中与锚杆的空间位置关系; S3、基于所述定位信息以预设的机器人位姿解算公式计算钻锚机器人在巷道中具体位姿信息.