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地下铲运机自主行驶与避障控制方法研究
地下铲运机自主行驶与避障控制方法研究
随着工业和矿业的发展，地下开采的需求越来越大。地下铲运机作为地下开采的必要工具，其自主行驶和避障控制方法的研究具有重要意义。本文将首先介绍地下铲运机的自主行驶技术，然后分析避障控制的关键技术和方法，并对其进行研究。
一、地下铲运机的自主行驶技术
地下铲运机自主行驶技术是指使用传感器等设备，将地下铲运机变为具有自主行驶功能的无人车辆，实现对其自身的协同、定位与导航等智能控制。在这些技术中，定位和导航是最基本的控制任务之一，同时，精确定位支持多种应用，例如在地下矿山环境中，可精确地定位和导航铲运机，实现地下人员的保护，提高生产效率和安全性。
定位和导航技术主要有以下几种：
1.全球定位系统
利用全球定位系统实现地下铲运机的定位和导航，具有定位精度高，系统可靠性高等特点，但受设备本身限制，信号覆盖范围受到限制，可能存在信号受阻等缺点。
2.惯性导航系统
利用惯性测量单元（IMU）采集铲运机的运动状态，根据运动模型对位置和姿态进行预测，可以实现在GPS信号不稳定或无法获取时的定位和导航。
3.激光雷达
激光雷达是一种利用激光光束测量距离和地图精确匹配的传感器，可以实现铲运机的定位和导航，同时提供实时环境数据，并进行建模。
二、避障控制的关键技术和方法
铲运机在地下矿山环境中，需要面临复杂的避障情况，提高铲运机的避障能力是提高生产效率和安全性的关键。避障控制是指，借助传感器和计算机控制系统，使铲运机能够根据周围环境数据自主判断并避开障碍物。
避障控制的关键技术和方法有以下几个：
1.环境感知
环境感知是指通过传感器和计算机控制系统获取铲运机周围环境信息，主要涉及运动状态和环境特征的获取。其中，环境特征包括地形、墙壁、障碍物等。
2.路径规划
铲运机路径规划是指根据环境感知的结果制定行进路径，以确保铲运机能够快速、安全地绕过障碍物。路径规划通常基于全局定位和环境感知的结果产生。
3.避障算法与决策
铲运机的避障算法和决策是指控制系统如何根据获取的环境信息做出有效的避障决策，实现快速、偏移和动态避障。
4.控制策略的选择
选择适当的控制策略，可以根据环境感知的结果，并以机器学习来自适应的调节策略，实现避障控制。
三、研究和普及地下铲运机避障控制的意义
研究和普及地下铲运机避障控制，具有重要的科学和现实意义。一方面，作为传统闭式开采矿山中的主要工具之一，地下铲运机避障技术可以大大提高生产效率和安全性，并且在未来的矿产开采中也可以减少人力投入。另一方面，研究和普及地下铲运机避障技术也可以为其他无人车辆的开发和应用提供技术引领和经验借鉴。
结论
地下铲运机自主行驶和避障控制技术是目前地下开采领域研究的热点，精准的定位和导航、高效的路径规划、可靠的环境感知和个性化的控制策略选择是实现铲运器自主行驶和避障控制的关键技术。随着技术的不断发展和推动，地下铲运机避障控制技术将逐渐进入人们的视野，为地下矿山的发展提供新的机遇和挑战。