[發明專利]一種基于多傳感器融合的煤礦巷道鉆錨機器人精確定位方法及系統

有效

• 申請號: 202010950319.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112114327B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 馬宏偉;姚陽;薛旭升;王川偉;趙昊;梁林;高佳晨;賈澤林;孫那新;汪強;李亞坤;楊金科
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42;E21D20/00
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 鐘西飛

1.一種基于多傳感器融合的煤礦巷道鉆錨機器人精確定位系統，其特征在于：包括：

前移定位模塊：由分布式激光測距傳感器組成，其位于鉆錨機器人頂梁結構處且呈左右對稱分布，其安裝在鉆錨機器人前端頂梁結構左右兩側位置，以機器人中心軸線為基準呈左右對稱分布，以實現前后距離定位和偏航夾角計算；以及安裝在鉆錨機器人兩側，左右兩側的激光測距傳感器用來檢測機器人與左右煤壁的距離，輔助機器人位姿調整；鉆錨機器人向前移動時，利用分布式激光測距傳感器測量鉆錨機器人與掘進工作面的垂直距離，建立“機器人—工作面”前移定位模型，并根據左右兩側的激光測距傳感器所采集的距離差，求解機器人前移位姿信息，實現鉆錨機器人的前移定位；

后移定位模塊：由激光雷達完成偏角檢測，其位于鉆錨機器人后端頂部中線處，其安裝在鉆錨機器人后端頂梁結構中間位置，在鉆錨機器人向后移動時，利用激光雷達所掃描到的點圖信息，建立“機器人—錨桿”后移定位模型，求解機器人后移位姿信息，實現鉆錨機器人的后移定位；

機載計算機，用于實現人機交互，顯示“機器人—工作面”前移定位模型解算的定位信息以及“機器人—錨桿”后移定位模型解算的定位信息，并基于所述定位信息以預設的機器人位姿解算公式計算顯示鉆錨機器人在巷道中具體位姿信息；還用于遠程干預鉆錨機器人啟停，將控制指令下發至運動控制卡并執行；“機器人—工作面”前移定位模型以掘進工作面為參考，利用分布式激光測距傳感器檢測鉆錨機器人到掘進工作面之間的距離，最終得到鉆錨機器人在前移時位姿信息；“機器人—錨桿”后移定位模型以后端首排頂部錨桿為參考，利用激光雷達掃面鉆錨機器人與后端首排頂部錨桿的圖像，最終得到鉆錨機器人在后移時位姿信息；

運動控制卡：用于接收各傳感器所采集數據并進行A/D轉換發送至機載計算機，同時接收機載計算機下發控制指令，以實現鉆錨機器人前移、后移基礎運動。

2.根據權利要求1所述的一種基于多傳感器融合的煤礦巷道鉆錨機器人精確定位系統的定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、根據鉆錨作業需求，基于分布式激光測距傳感器的鉆錨機器人與掘進工作面之間的距離信息，建立“機器人—工作面”定位模型，解算鉆錨機器人前移過程中與掘進工作面的位置關系；

S2、以機器人后端頂部錨桿為目標，利用激光雷達掃獲取鉆錨機器人與頂部首排錨桿的動態點圖信息，建立“機器人—錨桿”定位模型，解算鉆錨機器人后移過程中與錨桿的空間位置關系；

S3、基于所述位置關系以預設的機器人位姿解算公式計算鉆錨機器人在巷道中具體位姿信息。