基于虚拟现实的煤矿救援机器人远程控制技术-煤炭科学技术.PDF

　 第４５卷第５期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ４５　 Ｎｏ５　 　 ２０１７年 ５月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 　 Ｍａｙ ２０１７　 基于虚拟现实的煤矿救援机器人远程控制技术 张旭辉，董润霖，马宏伟，杜昱阳，毛清华，王川伟，薛旭升，马　 琨 （西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安　 ７１００５８） 摘　 要：针对当前煤矿井下救援机器人自主导航效率低下，难以满足矿难时效性的救援要求，提出了 一种基于虚拟现实（ＶＲ）的煤矿救援机器人远程控制方案，以虚拟仿真技术、智能检测与控制、远程通 信、环境动态建模等技术为基础，以煤矿救援机器人的远程控制为目标，建立了煤矿救援机器人虚拟 仿真模型以及井下工作环境场景，对传感器数据进行解析动态建模，完成机器人井下的以巷道为基础 的局部定位，并实时更新煤矿救援机器人井下作业场景，为机器人自主控制增加了判据。 此方案定位 于复杂工况下有效的人工远程干预，借助ＶＲ技术充分融合人、机和环境信息，可有效提升井下矿难 救援效率。 关键词：救援机器人；虚拟现实；远程控制；智能检测；动态建模 － － － 中图分类号：ＴＤ６７　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：０２５３ ２３３６（２０１７）０５ ００５２ ０６ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｒｅｓｃｕｅ ｒｏｂｏｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ Ｚｈａｎｇ Ｘｕｈｕｉ，Ｄｏｎｇ Ｒｕｎｌｉｎ，Ｍａ Ｈｏｎｇｗｅｉ，Ｄｕ Ｙｕｙａｎｇ，Ｍａｏ Ｑｉｎｇｈｕａ，Ｗａｎｇ Ｃｈｕａｎｗｅｉ，Ｘｕｅ Ｘｕｓｈｅｎｇ，Ｍａ Ｋｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　 ７１００５８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａｌｏｗ ａｕｔｏｍａｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅｍｉｎｅｒｅｓｃｕｅｒｏｂｏｔ ｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ ｍｉｎｅｓａｎｄｈａｒｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｓｃｕｅｒｅ⁃ ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓ，ａｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎ ｏｆ ｔｈｅｍｉｎｅｒｅｓｃｕｅｒｏｂｏｔｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂａｓｅｄｏｎＶＲ． Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｄｙｎａｍｉｃ，ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｒｅｓｃｕｅ ｒｏｂｏｔ ａｓｔｈｅｔａｒｇｅｔ，ａｖｉｒｔｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｒｅｓｃｕｅ ｒｏｂｏｔ ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｓｃｅｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｆｒｏｍｔｈｅｓｅｎｓｏｒｓ．Ｔｈｅｌｏ⁃ ｃａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｉｎｅｒｏａｄｗａｙ ａｓｔｈｅｂａｓｉｓ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｃｅｎｅｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｒｅｓｃｕｅ ｒｏｂｏｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅｔｉｍｅｌｙ ｕｐｄａｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｒｉｔｅｒ