位姿檢測在煤礦井下巡檢機器人的應用

溫曉軍

（西山煤電（集團）有限責任公司杜兒坪煤礦 山西省太原市 030022）

煤礦開始是當前我國能源生產中的重要組成部分，一定程度上關系到我國工業的整體發展，而在實際的煤炭能源生產中，建立巡檢機器人裝置系統非常關鍵，主要能夠完成煤礦井下工作面巡檢工作，確保井下工作安全有效。而在巡檢機器人裝置具體的應用過程中，其在巡檢工作展開過程中的在地下環境工作中，其巡檢定位精度還會受到一定的影響，影響實際工作的處理精度。而位姿檢測技術的應用可以完成巡檢機器人異常檢測精度的提升，對于巡檢機器人的工作優化也起到了非常關鍵的作用。

1 位姿檢測技術分析

位姿檢測技術是一項高精度的傳感定位技術，能夠在復雜環境下進行高精度檢測分析，對于檢測工作實施而言有非常重要的作用，一定程度上也關系到系統的工作效果。位姿檢測技術應用過程中，應用了多功能以及多位置傳感裝置，在其工作中利用地磁導航技術以及姿態導航分析方法完成對導航系統的計算分析，對于導航計算分析而言有非常重要的作用，一定程度上也關系到導航系統的工作運行效果。在其工作中能夠實現高精度以及全方面定位監測，確保技術應用更加合理，也能夠最大程度上提升定位應用效果。

2 巡檢機器人工作中受到的精度影響

煤礦開采工作是煤礦企業生產經營當中的重要環節，而在實際的煤礦開采工作中，其工作包括對煤礦井下工作進行開采處理非常關鍵，在其開采過程中，地下環境復雜，部分關鍵因素直接決定了整個精細工作的安全性，所以在現代化技術發展過程中，設計應用煤礦井下工作巡檢機器人裝置，通過井下機器人裝置的工作運行，完成對井下工作環境的傳感定位分析，并且完成實際的定位檢測工作，確保井下工作處理更加有效，也有利于提升井下工作狀態，確保井下工作運行更加安全合理。但是，在實際的巡檢機器人裝置工作運行過程中，其工作運行狀態還受到一定因素的影響，具體包括以下幾種：

（1）受到地下工作環境的影響，煤礦井下工作環境相對比較惡劣，地形比較復雜、巖體結構也比較多樣化，所以巡檢機器人在完成各項工作過程中，會受到地形、巖體以及磁場的影響，導致巡檢機器人檢測精度下降的問題。

（2）受自身工作狀態的影響。機器人在工作過程中，受到自身工作狀態的影響，一定程度上關系到工作效果。如，在實際的機器人工作過程中，要受到姿態角穩定性影響、航向角測量精度影響、振動工況影響到多方面因素影響相影響，不同的影響因素對于機器人的工作狀態影響也不相同，一定程度上影響到實際的工作運行效果。

巡檢機器人的安全巡檢工作，關系到后續的煤礦開采以及各項井下工作處理，對于井下工作的良好管控而言也有非常重要的意義，所以在當前煤礦企業工作優化過程中，應該注重對巡檢機器人進行工作優化，并且在工作中要求完成巡檢機器人的精度檢測，確保機器人工作運行狀態控制有效。

表1：航向角測試統計表

圖1：AH106B MEMS 捷聯貫導靜止2min 姿態角分析

圖2：融合后靜止200min 姿態角

3 位姿檢測技術在煤礦巡檢機器人中的應用分析

當前，相關專家研究在煤礦巡檢機器人中應用位姿檢測技術，通過位姿檢測技術的應用，確保煤礦巡檢機器人工作精度和效率提升，也能夠進一步提升煤礦開采工作效果。

3.1 位姿檢測技術設計分析

位姿檢測技術應用于巡檢機器人當中，需要對機器人的各項工作進行完善。其具體應用過程中，主要包括傳感裝置應用、數據處理模塊應用、慣導結算分析、地磁定位原理分析，數據優化處理以及驗證檢驗模塊應用等多項工作處理，確保工作展開更加優化。

（1）傳感模塊是位姿檢測系統中非常重要的模塊，對于位姿檢測技術的合理應用而言有非常重要的作用，一定程度上也關系到系統的工作效果，確保系統工作質量更加高效。在其傳感模塊建設應用中，設置了多傳感模塊工具，通過多個傳感模塊的合理設計，能夠完成位姿檢測的高精度控制，確保技術應用更加合理，也能夠最大程度上提升技術控制效果。傳感模塊主要是完成機器人的環境信息采集，并通過信息采集，完成各方面的信息技術控制，確保實際的技術應用更加合理，也能夠提升位姿檢測系統的應用效果。

（2）在位姿檢測技術應用過程中，還包括對數據預處理環節的應用，其實際的處理過程中，主要完成模型磁場強度值數據處理、磁場強度測量值數據獲取、數據采集獲取、誤差特性分析處理、工況振動特性分析等多方面內容，確保數據處理更加有效，通過合理的數據處理，確保后續的檢測精度控制更加合理，也能夠提升機器人裝置的應用效果。

（3）位姿檢測技術應用過程中，還需要完成慣導定位計算，通過慣導定位計算的有效控制，確保技術應用更加合理，也能夠最大程度上提升精度控制效果。在其計算過程中，主要是完成地磁定位計算模型分析、航位推算分析、位置狀態分析、解算經緯高度，確保控制應用更加有效，也能夠提升控制效果，確保地理位置分析更加優化，也能夠最大程度上提升技術應用效果。

（4）位姿檢測技術應用中，還需要對融合算法進行應用，實際的融合算法應用中，需要控制其控制效果，確保技術應用更加合理，也能夠提升技術處理效果。在實際的技術應用時，主要完成時間更新計算、增益更新分析以及最優融合分析，確保技術應用更加合理，最大程度上提升技術處理效果。

（5）最后位姿檢測技術實際的應用過程中，還需要完成對數據的合理處理，確保技術應用更加合理，實際的分析過程中，主要是完成最優估量計算，同時完成試驗驗證，通過對試驗數據的合理驗證，最大程度上技術應用效果，并且確保技術控制更加合理，完成實際的控制效果掌控，完成合理的計算分析。

3.2 位姿檢測技術計算分析

位姿檢測技術應用過程中，慣導計算分析應用非常關鍵，對于整體的技術應用而言有非常重要的意義，一定程度上也關系到數據控制效果。并且實際的技術應用中，還需要對技術進行合理的管控。其合理的計算應用時，還可以完成各項數據處理。其計算過程中，主要完成MEMS 三軸加速度設計、三軸陀螺儀設計分析、四元數歸一化分析以及四元數修正等步驟，并且在實際的技術應用管控中，還需要完成對速度計算、位置計算以及姿態計算，通過合理的計算總結，確保后續的計算應用更加合理有效，提升計算控制效果。通過各項數據的模擬計算完成整個系統的定位分析，確保定位應用更加有效，也能夠提升定位控制效果。

4 煤礦機器人位姿檢測系統的工作試驗分析

煤礦機器人位姿檢測系統的工作過程中，還需要對機器人工作進行實際的控制，也能夠最大程度上提升技術控制效果，確保技術應用更加合理有效，而在本味完成設計之后，還針對設計系統進行了實際的實際分析，通過設計分析的有效掌控，確保系統實際的設計應用更加合理，以下是實際的試驗分析總結。

4.1 試驗模擬建立

在本次試驗模擬展開過程中，針對位姿檢測系統的工作，主要完成位姿檢測系統的實際控制，并且在其技術應用時，還針對各項參數進行實際的設計控制，確保系統控制應用更加合理，也能夠最大程度上提升設計效果。在試驗分析中，利用AH106B MEMS 型慣性測量單元，在實際的控制分析中，還需要完成各項控制，確保技術應用更加合理，也能夠提升技術應用效果。確保技術應用效果，確保技術控制更加合理，也能夠最大程度上提升技術控制效果。確保技術應用合理，在實際的設計管控中，更好應該控制技術應用效果，最大程度上提升技術應用質量。并且模擬應用中，需要完成LP3300-232 型三維數字羅盤、三軸磁強。通過實驗分析，完成具體的數字應用管控，確保技術控制更加合理。

4.2 具體實驗分析

在本次分析過程中，主要包括對姿態角測量分析、航向角測量精度測試分析、振動工況下姿態角測量精度分析等內容。

（1）姿態角測量穩定性測試分析。在實際的試驗分析過程中，主要針對捷聯慣導傳感器的傳感器定位分析更加優化，也能夠最大程度上提升技術應用效果。圖1 和圖2 分別AH106B MEMS 捷聯慣導靜止2min 姿態角、融合后系統靜止 200min 姿態角的試驗分析圖。

在實際的分析過程中，需要針對姿態角進行合理的控制研究，并且在實際的姿態角分析過程中，發現靜止200min 之后，其姿態角控制到0.1°，確保控制技術應用更加合理，也能夠最大程度上提升控制效果。而在此狀態下，其歐拉角度分別為橫滾角358.513°、俯仰角-1.5851°、航向角106.28°。此角度為其工作的最佳角度。

（2）航向角測定分析。在實際的試驗分析過程中，需要完成航向角測量精度分析，確保航向角控制更加有效，也能夠最大程度上提升航向角控制效果。并且在實際的航向角測量精度分析過程中，其主要包括參考角度以及測量角度兩方面內容，確保測量控制更加有效，也能夠最大程度上提升測量控制效果。在本次測量控制分析過程中，航向角測量精度控制非常關鍵，一定程度上決定了測量控制效果，表1 為具體的航向角測試統計表。通過試驗分析研究可知，測量姿態角誤差控制在1°以內，要引起掘進斷面誤差50mm、嚴重影響到實際的測量精度。而通過實際的定點測定，可以完成各項數據的應用分析，并且也可以完成數據的分析，確保技術應用更加合理，也能夠最大程度上提升技術的應用效果。確保技術管控更加合理有效。

5 結束語

在位姿檢測技術應用過程中，其航向角應該控制在1°以內，而其姿態角穩定性控制在融合后的200min 以內，對于姿態角的良好控制而言有非常重要的作用，一定程度上也有利于姿態角的控制效果應用，確保技術應用更加合理。