论文

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当前煤矿钻锚作业仍然主要依赖人工操作，这不仅增加了作业强度，而且工作环境恶劣，效率低下。为了解决这些问题，提高作业效率和保障工人生命安全，研发了煤矿钻锚机器人，以推动钻锚作业的自动化。

然而，钻锚机器人在煤矿工况环境下的定位面临挑战，尤其是定位精度低、干扰大和效率低等问题。为此，提出了一种基于激光测距传感器和激光雷达的组合传感器定位方法。研究过程中，针对钻锚作业需求，结合分布式激光测距传感器，我们建立了“机器人-工作面”定位模型，能够精准计算钻锚机器人前移过程中与掘进工作面的相对位置。

以机器人后端的顶部锚杆为目标，利用激光雷达扫描获取锚杆与钻锚机器人之间的动态点云信息，进一步建立了“机器人-锚杆”定位模型，以精确解析机器人后移过程中与锚杆的空间位置关系。为了验证这些定位模型的有效性，搭建了组合定位系统进行样机试验。结果显示，“机器人-工作面”定位模型的距离误差≤10 mm，偏航夹角误差≤1 °；而“机器人-锚杆”定位模型的距离误差≤20 mm，偏航夹角误差≤1.5 °，能够实现煤矿巷道钻锚机器人自动、准确、实时的定位目标。

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