【摘要】：由于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)龐大復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中引入機(jī)器人技術(shù)將在未來(lái)煤礦少人或無(wú)人化開(kāi)采中發(fā)揮重要作用,而機(jī)器人定位技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)研究的重點(diǎn),目前常用的地面機(jī)器人定位技術(shù)在煤礦井下受環(huán)境惡劣、巷道轉(zhuǎn)彎多、能見(jiàn)度低、煤壁對(duì)信號(hào)吸收嚴(yán)重等條件的影響,本文提出一種以捷聯(lián)慣導(dǎo)和里程計(jì)組合定位為核心的煤礦井下移動(dòng)機(jī)器人定位方法。針對(duì)煤礦井下移動(dòng)機(jī)器人定位難、精度低的問(wèn)題,研究分析了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本定位理論;同時(shí)通過(guò)對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)慣性元件誤差進(jìn)行建模,完成慣性元件的標(biāo)定實(shí)驗(yàn),得到慣性元件的標(biāo)定結(jié)果,為進(jìn)一步研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始指向不明的問(wèn)題,提出了一種基于卡爾曼濾波的捷聯(lián)慣導(dǎo)初始對(duì)準(zhǔn)方法,實(shí)驗(yàn)表明該方法有效的提高了對(duì)準(zhǔn)精度以及速度,為捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)位姿解算提供了保障。針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)位姿解算精度不高的問(wèn)題,分析影響位姿解算精度的影響因素;利用等效旋轉(zhuǎn)矢量算法有效的補(bǔ)償了圓錐誤差以及劃槳誤差,同時(shí)建立了位姿解算模型,通過(guò)卡爾曼濾波對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正;通過(guò)機(jī)器人實(shí)測(cè)分析,顯示該方法有效的提高了位姿解算精度。針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)定位精度受振動(dòng)影響較大的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種捷聯(lián)慣導(dǎo)減振系統(tǒng);通過(guò)ANSYS軟件仿真對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)減振系統(tǒng)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)比分析了減振系統(tǒng)的振動(dòng)性能,驗(yàn)證了該減振系統(tǒng)的可行性。針對(duì)基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的煤礦井下移動(dòng)機(jī)器人定位精度不高的問(wèn)題,提出一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)和里程計(jì)的煤礦井下移動(dòng)機(jī)器人組合定位方法,根據(jù)各傳感器的應(yīng)用特點(diǎn),建立了捷聯(lián)慣導(dǎo)和里程計(jì)的誤差模型,對(duì)傳感器進(jìn)行了信息預(yù)處理,利用卡爾曼濾波算法完成了對(duì)機(jī)器人位姿的估計(jì)。最后,在煤礦井下移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,對(duì)本文提出的定位方法進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析,結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的定位方法能為機(jī)器人提供較好的位姿估計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文差的標(biāo)定誤差是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的主要誤差源，須通過(guò)標(biāo)定方法 2.2 節(jié)對(duì)慣性元件的建模分析，可以確定陀螺儀和加度因數(shù)誤差、安裝誤差以及零偏，本節(jié)將利用靜態(tài)位進(jìn)行標(biāo)定。度因數(shù)誤差及安裝誤差標(biāo)定定而言，無(wú)論是標(biāo)度因數(shù)還是其安裝誤差，一般需要然地球自轉(zhuǎn)速率一定，不過(guò)其自轉(zhuǎn)速率很小，所以需轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)完成上述標(biāo)定，如圖 2.7 所示，將捷聯(lián)慣導(dǎo)系向，使轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系重合。Y（U）

azzxzyzaMAaMAaSF ，1 1 112 12 12x y zx y za a aaa a a ， 11a△V ，可得NVMaa △ 可以求得：1( )Ta aaM V V V a △ △ △ 計(jì)的所有待標(biāo)定參數(shù)，通過(guò)求解M ，即可得出所有這里可以標(biāo)定出各個(gè)位置下的速率，由于其直接利相對(duì)簡(jiǎn)單，使用方便。節(jié)的標(biāo)定方法，本節(jié)利用西安科技大學(xué) METI 團(tuán)隊(duì)用的三軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)以及慣性傳感器的安裝如圖 2.10

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文針對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)的仿真，本節(jié)采取一段捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該段數(shù)據(jù)采集時(shí)間為 300s，由于初始信息確定的載體坐標(biāo)系和導(dǎo)航坐標(biāo)系存在失準(zhǔn)角，所以仿真結(jié)果將對(duì)北向失準(zhǔn)角、東向失準(zhǔn)角、方位失準(zhǔn)角的變化進(jìn)行分析，所得仿真結(jié)果如圖 3.1、圖 3.2、圖 3.3 所示：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785957