煤礦護(hù)盾式掘進(jìn)機器人系統(tǒng)精確定位研究

馬宏偉，楊金科，毛清華，汪強

（1.西安科技大學(xué) 機械工程學(xué)院,陜西 西安 710054；2.陜西省礦山機電裝備智能監(jiān)測重點實驗室,陜西 西安 710054）

0 引言

煤礦護(hù)盾式掘進(jìn)機器人適用于巷道斷面大、夾矸與片幫共存的復(fù)雜地質(zhì)條件掘進(jìn)作業(yè)。煤礦護(hù)盾式掘進(jìn)機器人在掘進(jìn)過程中大多采用激光指向儀指示巷道的設(shè)計中線，通過人工目測激光光斑的方式控制截割頭截割，極易因工作面環(huán)境惡劣、作業(yè)現(xiàn)場光線差等原因造成超挖或欠挖等，無法滿足掘進(jìn)工作面智能化、無人化的要求，而掘進(jìn)機的井下精確定位是煤礦掘進(jìn)智能化、無人化的核心技術(shù)之一[1-3]。因此，深入研究煤礦護(hù)盾式掘進(jìn)機器人精確定位方法十分必要。

目前，煤礦護(hù)盾式掘進(jìn)機器人一般采用單一傳感器定位方法，主要采用全站儀、機器視覺、超寬帶等技術(shù)進(jìn)行定位。全站儀雖然定位精度高，但煤礦井下巷道環(huán)境惡劣，光路可能被遮擋，使測量結(jié)果不可靠[4]。機器視覺測量精度容易受井下粉塵影響[5]。超寬帶雖能夠解決傳統(tǒng)無線技術(shù)傳播問題，但其節(jié)點安裝和維護(hù)是個難題，不適用于長距離井下掘進(jìn)定位[6-7]。因此，在井下環(huán)境復(fù)雜多變的情況下，單一傳感器定位方法常常會導(dǎo)致定位精度和可靠性降低，針對上述問題，有學(xué)者提出了組合慣導(dǎo)定位方法。慣導(dǎo)系統(tǒng)是一種自主式定位定向系統(tǒng)，適用范圍廣，通過加速度計及陀螺儀采集掘進(jìn)機的加速度及角速度[8]，通過數(shù)值積分運算可獲得掘進(jìn)機器人的姿態(tài)、速度及位置信息，對掘進(jìn)機器人定位具有較好的效果。……