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基于改进蚁群算法的煤矿巡检机器人路径规划
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作者 孙强 孙霞 《煤矿机械》 2025年第4期199-202,共4页
机器人巡检是保证煤矿开采过程安全的重要措施。针对目前煤矿用机器人巡检时采用固定步长和串行方式生成巡检路径效率低、路径长等问题,从优化算法的启发函数和信息素挥发系数入手,提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划方法。仿真结果... 机器人巡检是保证煤矿开采过程安全的重要措施。针对目前煤矿用机器人巡检时采用固定步长和串行方式生成巡检路径效率低、路径长等问题,从优化算法的启发函数和信息素挥发系数入手,提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划方法。仿真结果表明,在保证有效躲避障碍物的前提下,改进算法相对于传统算法,平均迭代次数减少31,收敛速度更快;平均路径长度减少2.24,巡检路径更短;平均拐点数量减少7,路径更加平滑。该方法规划出的路径性能更佳。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 改进蚁群算法 路径规划 栅格地图
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煤矿巡检机器人路径规划方法 被引量:1
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作者 朱洪波 花荣 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期107-114,共8页
路径规划是巡检机器人自主移动的关键技术。煤矿巡检机器人采用快速扩展随机树(RRT)算法规划路径时存在收敛速度慢、搜索效率低等问题。针对该问题,提出了一种合力势场引导RRT算法:利用合力势场中的斥力场构建动态步长,使煤矿巡检机器... 路径规划是巡检机器人自主移动的关键技术。煤矿巡检机器人采用快速扩展随机树(RRT)算法规划路径时存在收敛速度慢、搜索效率低等问题。针对该问题,提出了一种合力势场引导RRT算法:利用合力势场中的斥力场构建动态步长,使煤矿巡检机器人在障碍物附近调整步长,提高算法收敛速度;利用目标节点和随机节点2个方向上的引力场与最近障碍物对煤矿巡检机器人产生的斥力场形成的合力场来改善新节点的生成方向,降低树在扩展时的随机性,提高算法搜索效率。对基于合力势场引导RRT算法规划的路径进行剪枝操作,并利用三阶贝塞尔曲线进行平滑处理。在Matlab软件中对基于合力势场引导RRT算法的煤矿巡检机器人路径规划方法进行仿真实验,结果表明:与RRT算法和RRT*算法相比,简单环境下合力势场引导RRT算法的路径规划时间平均值分别减少了33.84%和44.27%,路径长度平均值分别减少了15.29%和4.42%,复杂环境下路径规划时间平均值分别减少了34.93%和47.12%,路径长度平均值分别减少了13.64%和9.44%,模拟煤矿环境下路径规划时间平均值分别减少了28.06%和42.67%,路径长度平均值分别减少了12.22%和10.18%;对基于合力势场引导RRT算法规划的路径进行剪枝和平滑操作后,路径转折点减少,路径角度变化减小,路径更加平滑。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 路径规划 RRT算法 合力势场 动态步长 路径平滑
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融合目标导向和跳跃点改进A算法的煤矿巡检机器人路径规划
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作者 殷宏亮 朱洪波 《煤矿机械》 2024年第12期180-184,共5页
针对煤矿巡检机器人采用A算法规划路径效率低、安全性差等问题,提出了一种融合目标导向和跳跃点改进A算法的煤矿巡检机器人路径规划方法。首先,在传统A算法中引入碰撞约束机制,改进节点搜索条件,使得获得的节点与周围障碍物节点保持一... 针对煤矿巡检机器人采用A算法规划路径效率低、安全性差等问题,提出了一种融合目标导向和跳跃点改进A算法的煤矿巡检机器人路径规划方法。首先,在传统A算法中引入碰撞约束机制,改进节点搜索条件,使得获得的节点与周围障碍物节点保持一定的安全距离;其次,通过融合目标导向和跳跃点优化A算法,剔除路径搜索过程中无关扩展节点的搜索,以提升路径搜索效率;最后,利用分层平滑优化策略消除路径中的冗余点和转折点,减少路径长度并提高路径平滑性。仿真结果表明,该算法能够有效提升煤矿巡检机器人的工作效率和安全性。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 A算法 目标导向 跳跃点 碰撞约束 分层平滑
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煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统设计 被引量:28
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作者 聂珍 马宏伟 《工矿自动化》 北大核心 2020年第6期17-22,共6页
目前井下危险气体巡检机器人大多采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知,对机器人的行驶灵活性产生了影响,且受机器人本体结构的限制,大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息,缺乏针对巷道任意截面空间... 目前井下危险气体巡检机器人大多采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知,对机器人的行驶灵活性产生了影响,且受机器人本体结构的限制,大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息,缺乏针对巷道任意截面空间内的气体浓度检测。针对以上问题,设计了一种基于气体扩散模型的煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统。该系统以气体扩散理论为基础,结合煤矿巷道气体环境特点,引入巷道壁帮围岩、风速、气体扩散系数对煤矿巷道气体扩散模型的影响,采用虚拟像源法和遗传算法优化BP神经网络智能算法建立了巷道气体扩散优化模型。通过传感器检测系统获取巡检机器人在行进过程中任意点的气体浓度等环境信息,代入气体扩散优化模型求解最优气体扩散系数,通过输入巷道某点坐标位置,可计算求解相应点的气体浓度分布情况,随着巡检机器人的移动,可获取其路径中不同巷道截面上气体浓度分布数据。实验结果表明,该系统能够解算出符合检测误差要求的巷道任意截面上任意点的气体浓度,并实现动态实时检测;克服了传统煤矿巷道气体检测方法的局限性。利用巡检机器人取代人工巡检作业,为煤矿井下气体智能检测提供了一种新思路与新方法。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 气体环境信息 智能 动态 气体扩散模型 高斯烟羽模型
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煤矿巡检机器人同步定位与地图构建方法研究 被引量:46
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作者 杨林 马宏伟 +2 位作者 王岩 王川伟 张珍珍 《工矿自动化》 北大核心 2019年第9期18-24,共7页
针对煤矿井下无GPS环境下巡检机器人自主定位问题,研究了基于激光雷达的同步定位与地图构建方法。首先建立激光雷达观测模型和里程计预测模型,将机器人定位和地图构建的实际问题转换为概率数学模型的逻辑推理问题。同时采用自适应蒙特... 针对煤矿井下无GPS环境下巡检机器人自主定位问题,研究了基于激光雷达的同步定位与地图构建方法。首先建立激光雷达观测模型和里程计预测模型,将机器人定位和地图构建的实际问题转换为概率数学模型的逻辑推理问题。同时采用自适应蒙特卡罗定位算法进行机器人实时位姿估计,提出了根据粒子权重(地图的匹配度)进行重采样的方法,以去除权重小的粒子,实现了用较少、较好粒子精确表达机器人位姿的后验概率分布,满足机器人利用传感器在栅格地图上实时定位的需求。通过对Fast-SLAM算法进行优化,减少了粒子数量,缓解了粒子耗散,提高了地图构建的精确性。实验结果表明,基于激光雷达的同步定位与地图构建方法有效解决了巡检机器人实时位姿估计和环境地图构建的问题,结合自适应蒙特卡罗定位算法和优化Fast-SLAM算法提高了机器人定位的自适应性和地图构建的精确性。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 位姿估计 同步定位 地图构建 地图匹配 激光雷达
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煤矿履带巡检机器人越障及牵引特性研究
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作者 许维革 《煤矿机械》 2025年第1期56-59,共4页
针对煤矿工况复杂、危险系数高、人员巡检困难等问题,以某型煤矿履带巡检机器人为研究对象,对履带机器人功能结构及其履带组成进行分析,运用仿真分析的方法研究了不同履带轮半径、履带宽度、履带齿高等履带参数对煤矿履带巡检机器人牵... 针对煤矿工况复杂、危险系数高、人员巡检困难等问题,以某型煤矿履带巡检机器人为研究对象,对履带机器人功能结构及其履带组成进行分析,运用仿真分析的方法研究了不同履带轮半径、履带宽度、履带齿高等履带参数对煤矿履带巡检机器人牵引特性的影响。研究结果表明:随着倾角的增加,煤矿履带巡检机器人可跨越的障碍物高度呈现先增大后减小的趋势;随着履带轮半径、履齿高的递增,机器人的牵引力均呈现出一种渐进式、相对较小的增强趋势;随着履带宽度增加,机器人的牵引力提升明显。该研究为煤矿巡检机器人牵引特性提升及应用推广等方面提供技术支撑及一定的参考。 展开更多
关键词 煤矿履带机器人 越障特性 履带参数 牵引特性
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煤矿智能化巡检机器人系统设计与现场应用
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作者 杨林 赵春雷 《山西焦煤科技》 2024年第12期42-46,共5页
为了解决五阳煤矿井下巷道及危险区域人工探巷所面临的安全问题,结合五阳煤矿井下地质条件与环境,对巡检机器人进行了本体功能与运动结构设计。阐述了机器人硬件组成、运动结构、数据采集存储功能、图像实时动态采集技术及音频降噪技术... 为了解决五阳煤矿井下巷道及危险区域人工探巷所面临的安全问题,结合五阳煤矿井下地质条件与环境,对巡检机器人进行了本体功能与运动结构设计。阐述了机器人硬件组成、运动结构、数据采集存储功能、图像实时动态采集技术及音频降噪技术、温度感知功能以及机器人自身控制功能。井下巡检机器人在五阳煤矿实际应用效果表明:该机器人安全高效、适应性强、工作效率高,在矿井内对气体、温湿度及差压等参数测量结果较为准确,可代替人工进行井下巡检,是矿井智能化、无人化的重要发展方向。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 本体设计 智能化 现场应用
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煤矿井下巡检机器人技术及应用
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作者 王周 田乐 +2 位作者 石浩然 杜永波 张涛 《数字通信世界》 2024年第6期185-187,共3页
该文将探讨巡检机器人的分类、技术原理以及在矿山安全管理中的应用场景,剖析其对煤矿安全生产的深远影响。指出现代矿山安全管理所面临的问题,以及巡检机器人技术为解决这些问题所带来的方案。
关键词 煤矿井下机器人 分类 技术原理 系统架构 应用
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