基于SLAM和虚拟现实的综采工作面巡检系统

摘要

针对综采工作面巡检机器人由于缺乏尺度信息导致可靠性较低的问题,将虚拟现实(VR)技术引入综采工作面巡检中,设计了基于即时定位与地图构建(SLAM)和VR的综采工作面巡检系统。该系统包括位于井下的巡检机器人子系统和位于地面的VR实时渲染子系统2个部分。巡检机器人子系统利用激光SLAM技术实现实时三维扫描,并建立三维地图,同时利用全景相机实时捕获综采工作面的场景,将实时获取的激光点云及全景视频传输到VR实时渲染子系统。VR实时渲染子系统采用GPU加速技术对激光点云进行着色,通过对Unreal三维引擎渲染部分进行定制化开发,实现对激光点云的实时渲染,并将激光点云投屏到VR眼镜上。远程操作人员通过VR眼镜实时获取现场三维场景,通过操作手柄远程控制巡检机器人动作,从而实现基于第一视角的综采工作面巡检。井下工业性试验结果表明,该系统可实现视角自由切换,并对场景进行放大,从而能够更好地观察到细节部分,精确性和可靠性更高;采用GPU加速技术进行点云着色,处理时间明显比CPU处理时间短,GPU实时性更高,整个系统的延时能满足巡检任务需求。