煤矿水泵房巡检机器人路径规划与跟踪算法的研究

目前煤矿水泵房排水设备的巡检工作仍需要人工完成，存在工人巡检懈怠，巡检不及时，巡检不到位，巡检结果数字化不便等问题。结合里程计定位技术、轮式移动机器人导航和避障技术，以ROS机器人开发平台为基础，研究了一种适用于井下水泵房环境的巡检机器人全局路径规划与跟踪算法，可实现巡检机器人在无人为干预，无磁轨、线缆或GPS辅助的情况下按照设定的路径自主移动完成水泵房设备的巡检工作。首先根据水泵房的平面图建立二维栅格地图，通过PRM路径规划算法在建好的二维栅格地图中规划一条经过所有检测点和行进点的无障碍路径，接着通过Pure Pursuit路径跟踪算法计算巡检机器人沿该路径行走需要的实时线速度和角速度，将其发送给巡检机器人运动控制器，然后控制器根据雷达数据实时监测机器人10 cm范围内障碍物情况，决定巡检机器人是否采用当前的线速度和角速度沿规划路径行走，最后在机器人到达检测点后对排水设备进行拍照和运行数据的采集。通过对巡检机器人的模拟实验结果分析得出：巡检机器人能够避开路径上的障碍物，准确到达巡检点，机器人实际位置平均误差为4 cm,姿态角度平均误差为0.095 rad,满足机器人巡检工作的要求。