隨著智能化礦山的建設(shè),研究自主巡檢機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人化巡檢已成為井下巡檢機(jī)器人的研究重點(diǎn)。單一導(dǎo)航系統(tǒng)很難滿足機(jī)器人在井下的自主導(dǎo)航要求,采用組合導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在井下的精準(zhǔn)自主導(dǎo)航是井下導(dǎo)航研究的趨勢(shì),另外,組合導(dǎo)航技術(shù)是涉及運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境認(rèn)知定位策略、多傳感器融合、路徑規(guī)劃的復(fù)雜課題,也是機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn),井下巡檢機(jī)器人組合導(dǎo)航技術(shù)的研究將為井下各類(lèi)自主式機(jī)器人的開(kāi)發(fā)提供參考,推動(dòng)井下智能化、無(wú)人化進(jìn)程。井下巡檢機(jī)器人進(jìn)行組合導(dǎo)航能夠依靠的有捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（SINS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及電機(jī)光電編碼器（OE）,如何將它們進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)融合以提高巡檢機(jī)器人在井下的組合導(dǎo)航精度和抗干擾能力是本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。本文圍繞著傳感器導(dǎo)航定位原理與誤差模型、多傳感組合濾波結(jié)構(gòu)、聯(lián)邦卡爾曼濾波算法優(yōu)化展開(kāi)研究,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,分析了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換方法;針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)更新算法、井下地理信息系統(tǒng)定位算法以及光電編碼器航位推算算法進(jìn)行了研究,并對(duì)三者的誤差模型進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。其次,分析了標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波以及無(wú)跡卡爾曼濾波的算法原理,結(jié)合巡檢機(jī)器人組合... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各行Fig.1-1Inspectionro

基于SINS/GIS的井下巡檢機(jī)器人組合慣性導(dǎo)航技術(shù)的研究2的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）煤礦井下環(huán)境要求井下巡檢機(jī)器人必須達(dá)到煤礦規(guī)定的防爆要求，這會(huì)增加機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)難度、設(shè)計(jì)成本以及實(shí)驗(yàn)難度；（2）井下巡檢要求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離移動(dòng)巡檢任務(wù)，機(jī)器人的供電續(xù)航以及充電問(wèn)題也是井下巡檢機(jī)器人實(shí)用化面臨的問(wèn)題；（3）相比地面環(huán)境，煤礦井下環(huán)境狹孝復(fù)雜，目前針對(duì)地面巡檢機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的研究在井下應(yīng)用時(shí)或多或少存在一些問(wèn)題。圖1-2煤礦軌道式和遙控式巡檢機(jī)器人Fig.1-2Trackandremotecontrolinspectionrobotforcoalmine目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的井下巡檢機(jī)器人主要為軌道式和遙控式，軌道式巡檢機(jī)器人不僅建設(shè)成本高，建設(shè)難度大，而且機(jī)器人的活動(dòng)范圍會(huì)受限于軌道鋪設(shè)范圍致使機(jī)器人靈活性降低，遙控式巡檢機(jī)器人則仍然需要工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)遙控，自主性差。因此需要研究一種靈活性更高，自主性更強(qiáng)的井下巡檢機(jī)器人。研究井下自主導(dǎo)航式巡檢機(jī)器人首要解決的問(wèn)題就是自主導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，當(dāng)然，單一的導(dǎo)航系統(tǒng)很難滿足機(jī)器人在井下復(fù)雜環(huán)境下的自主導(dǎo)航要求，采用組合導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在井下的精準(zhǔn)自主導(dǎo)航是井下導(dǎo)航研究的趨勢(shì)。另外，組合導(dǎo)航技術(shù)的研究涉及了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、環(huán)境認(rèn)知定位策略、多傳感器融合、路徑規(guī)劃等多個(gè)方面，該問(wèn)題的復(fù)雜性導(dǎo)致了其一直是井下巡檢機(jī)器人開(kāi)發(fā)與研究的技術(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)，其研究的成果與進(jìn)度是推動(dòng)井下自主導(dǎo)航機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵，研究?jī)r(jià)值不言而喻。因此本文僅針對(duì)井下巡檢機(jī)器人的組合導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)井下巡檢機(jī)器人電器防爆問(wèn)題以及供電續(xù)航問(wèn)題暫不做討論，本文的研究的主要目標(biāo)就是建立一個(gè)適合于井下環(huán)境的基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)/地理信息系統(tǒng)/光電編碼器的高精度組合?

基于SINS/GIS的井下巡檢機(jī)器人組合慣性導(dǎo)航技術(shù)的研究102SINS/GIS/OE導(dǎo)航原理及誤差模型的分析本章首先介紹了井下巡檢機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、光電編碼器的導(dǎo)航定位原理，同時(shí)推導(dǎo)了它們的誤差模型為后續(xù)數(shù)據(jù)融合提供理論依據(jù)。2.1井下巡檢機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-1所示，井下巡檢機(jī)器人主要由六個(gè)部分構(gòu)成：主控制器模塊、動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、氣體傳感器模塊、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)[43]。圖2-1井下巡檢機(jī)器人系統(tǒng)框圖Fig.2-1Blockdiagramofmineinspectionrobotsystem（1）主控制器主控制器作為井下巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心，主要功能有：對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下達(dá)動(dòng)作指令，控制井下巡檢機(jī)器人的前、后、左、右運(yùn)動(dòng)；實(shí)時(shí)采集慣性測(cè)量元

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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