基于激光SLAM 的綜采工作面實(shí)時(shí)三維建圖方法

亓玉浩，關(guān)士遠(yuǎn)

（1. 山東能源集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2. 北京天瑪智控科技股份有限公司，北京 101399）

0 引言

“十三五”以來(lái)，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等部門相繼印發(fā)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030 年）》《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，大力推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)。對(duì)綜采工作面進(jìn)行智能感知，實(shí)時(shí)構(gòu)建工作面三維地圖，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自主作業(yè)，是煤礦智能化發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)[1-2]。

煤礦三維地圖的構(gòu)建方法主要包括站點(diǎn)式建圖[3]和移動(dòng)式建圖[4]。站點(diǎn)式建圖方法先將整個(gè)區(qū)域劃分成多個(gè)子區(qū)域，然后逐站掃描獲取激光點(diǎn)云，同時(shí)用全站儀測(cè)量各個(gè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，最后結(jié)合激光點(diǎn)云和站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行整個(gè)區(qū)域的點(diǎn)云拼接。該方法所需時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)效性較差，不能滿足綜采工作面實(shí)時(shí)建圖需求。移動(dòng)式建圖方法主要采用激光雷達(dá)進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，利用慣導(dǎo)和里程計(jì)計(jì)算位姿，實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)云實(shí)時(shí)拼接[5-6]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建圖。該方法依賴高精度的光纖慣導(dǎo)和里程計(jì)進(jìn)行位姿計(jì)算，而在實(shí)際工程實(shí)踐中里程計(jì)精度難以滿足應(yīng)用需求，導(dǎo)致獲取的工作面三維激光點(diǎn)云不完整，從而難以獲取完整、準(zhǔn)確的工作面三維地圖。

同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（Simultaneous Localization And Mapping，SLAM）[7-10]是實(shí)時(shí)移動(dòng)建圖技術(shù)研究熱點(diǎn)，通過(guò)搭載特定的傳感器主體，在沒(méi)有環(huán)境先驗(yàn)信息的情況下，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中建立環(huán)境模型，同時(shí)估計(jì)傳感器位姿，如果傳感器采用激光雷達(dá)，即為激光SLAM。本文提出一種基于激光SLAM 的綜采工作面實(shí)時(shí)三維建圖方法。……