煤矿井下移动机器人激光标靶定位方法研究
马宏伟1
苏浩1
薛旭升1
李超2
郭逸风1
王星2
周文剑1
崔闻达1
喻祖坤1
成佳帅1
1.西安科技大学机械工程学院,陕西 西安 710054;陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西 西安 7100542.中煤能源研究院有限责任公司,陕西 西安 710054
摘要：针对煤矿井下巷道中移动机器人受环境影响,位姿感知难、定位精度低等难题,提出了一种以激光标靶作为定位基准的移动机器人精确定位方法.根据巷道环境特征与激光追踪检测原理,提出激光标靶网络分布式部署策略,构建基于激光标靶网络与激光追踪器的机身定位检测平台;依据已知巷道空间信息与激光标靶位置信息,构建巷道坐标系及位置信息数据库并内置于激光标靶,利用定位检测平台解算激光标靶在激光发射器坐标系下的实际位置信息,建立激光标靶在巷道坐标系与机身坐标系的关联关系;通过提取数据库中激光标靶的 4个特征点坐标信息,将其作为输入数据引入激光发射器与激光标靶定位模型,通过EPnP(Efficient Perspective-n-Point)算法求解机身位置信息,并以激光标靶巷道坐标与实测坐标最小残差平方和表征机身位置误差,构建机身位置误差模型,利用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,L-M)算法最小化机身位置误差,通过空间坐标转换得到移动机器人在巷道坐标系的精确位置信息.经试验验证:移动机器人沿巷道方向、宽度方向和高度方向位置测量最大误差小于 11.33、8.12、8.57 mm;动态轨迹测量试验的实际位置与理论位置误差在巷道方向、宽度方向、高度方向最大误差率为 2.74%、3.14%、2.36%,且保证了在转弯的复杂巷道中机身定位的稳定测量,满足煤矿井下移动机器人定位精度要求.
关键词：煤矿井下移动机器人定位激光标靶EPnPLevenberg-Marquardt(L-M)算法
分类号：TD263(矿山设计与建设)TP242(自动化技术及设备)
资助基金：国家自然科学基金(52374161)国家自然科学基金(52174150)陕西省重点研发计划专项资助项目(2023-LL-QY-03)
论文发表日期：2024-11-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 60-73 )
英文信息