基于传感器的煤矿救援机器人局部路径规划

摘要

本文针对煤矿井下发生瓦斯爆炸后的环境状况，主要研究煤矿救援机器人的局部路径规划问题。
　　 提出了煤矿救援机器人局部路径规划研究的内容和技术要求，以及救援机器人局部路径规划的关键技术问题：机器人局部地图的创建、环境信息的采集和显示、机器人局部环境中的定位及机器人的局部路径规划算法等，并给出了解决方案。
　　 研究了煤矿救援机器人局部路径规划的栅格法地图创建方法，针对RGB图像在计算机中的数据存储和显示特点，建立了基于RGB 图像的栅格地图，仿真时可以对建立的地图进行实时显示。同时，通过改变RGB图像的数据，可以快捷地将障碍物添加到地图中。提出了在滚动窗口中建立反应式模型，通过对机器人可行走的各个方向进行优势评估的方法得出机器人应行走的方向，在此基础上计算机器人的路径长度等方法，进行局部路径规划。研究了机器人局部路径规划中的局部极值点和陷阱问题，在分析极值点和陷阱产生的原因、如何判断机器人落入极值点或陷阱等问题的基础上，通过添加扰动角度[17]等方法使该问题得到有效解决。针对煤矿救援机器人在井下行驶中遭遇动态障碍物的情况，提出了救援机器人在动态环境中的局部路径规划算法。
　　 通过仿真验证了本文局部路径规划算法的有效性，实时性。最后将算法移植到救援机器人上，通过实验室验证了算法在具体环境中的可行性。