反应式导航在地下自主行驶铲运机中的应用_杨超1
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第
36
卷第
11
期
煤 炭 学 报
Vol． 36 No． 11
2011
年
11
月
JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
Nov． 2011
文章编号
: 0253 － 9993( 2011) 11 － 1943 － 06
反应式导航在地下自主行驶铲运机中的应用
杨 超
，
陈树新
，
刘 立
，
罗 维东
，
孟 宇
，
冯 凯
(
北京科技大学 机械工程学院
，
北京
100083)
摘 要
:
基于
“
沿墙壁
”
的反应式导航技术
，
设计了铲运机自主导航算法
。
通过对铰接转向角和油
门的控制
，
使铲运机车体与墙壁保持一定的安全距离和安全角度自主行驶
。
根据条形码技术设计
了一种可识别的编码信标
，
该信标可以有不同的编码组合
，
利用激光雷达的扫描和这种编码信标可
以实现对若干关键位置
(
例如起点
、
采掘点
、
倾倒点等
)
的判定
，
为导航决策系统提供精确的位置信
息以做出行为决策
。“
沿墙壁
”
的反应式导航技术结合
“
信标识别
”
的关键位置判定技术
，
实现了地
下铲运机的自主导航行驶
。
关键词
:
反应式导航
;
地下铲运机
;
沿墙壁技术
;
激光雷达
;
编码信标
中图分类号
: TD655. 3
文献标志码
: A
收稿日期
: 2011
－
01
－
19
责任编辑
:
许书阁
基金项目
:
国家高技术研究发展计划
( 863)
资助项目
( 2011AA060408) ;
国家自然科学基金资助项目
( 50904007)
作者简介
:
杨 超
( 1983—) ，
男
，
山东新泰人
，
博士研究生
。Tel: 010 － 62332779，E － mail: superyang999@ 163. com。
联系人
:
陈树新
( 1959—) ，
男
，
内蒙古呼和浩特人
，
副教授
。Tel: 010 － 62332779，E － mail : chen － shuxin@ ustb. edu. cn
Reactive navigation for underground autonomous scr aper
YANG Chao，CHEN Shu-xin ，LIU Li，LUO Wei-dong，MENG Yu，FENG Kai
( School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China)
Abstract: Using reactive navigation technology based on “wall -following”，autonomous navigation algorithm was de-
signed out． By controlling the articulated angle and throttle，the body of the scraper was kept certain safe distance and
angle to the wall of the lane and driven autonomously． A type of barcode beacon was designed using barcode technolo-
gy
; it has different code composition and can be easily recognized． With the help of the scanning of the laser radar and
the barcode beacon，certain key locations such as start point，mining point and dumping point can be determined，and
those accurate locations were supplied to navigation system to make behavior decision． Using“wall -following”reactive
navigation technology and determination of key locations technology with “barcode bea co n recognition”，autonomous
navigation of the underground scraper was realized．
Key words: reactive navigation; underground scraper; wall-following; laser radar; barcode beacon
铲装设备是地下采矿的最主要设备
，
地下铲运机
因具有高效
、
灵活
、
机动
、
多用途等突出优点
，
成为了
高效采矿的首选铲装设备
。
目前
，
无轨采矿技术是地
下金属矿山高效采矿技术的发展方向
，
而地下铲运机
则是无轨采矿的核心装备
。
地下铲运机要实现自主行驶
，
必须依靠先进的导
航技术
。
国外一些发达国家在地下铲运机的自主导
航方面做了很多研究工作
。
目前主要有绝对式导航
和相对式导航两种技 术
。
绝对式导航技术要求有相对详细的地图信息
，
在
限定的坐标系下
，
规划好一条限定的路径让铲运机能
试图按照这一轨迹来运行
［1 － 2］
。
绝对式导航的典型
范例就是同时定位和地图创建技术
［3 － 8］
( Simultane-
ous Localization and Map Building，
简 称
SLAM
或 者
Concurrent Mapping and Localization，
简称
CML) 。
相
对式导航不需要知道预定的路径
，
只是通过主动的感
应来感知周围环境的基础设施或者是局部的物体来
实现导航
。
作为相对式导航的一种
，
反应式导航技术
得
到了广泛的应用
［9 － 15］
。
本文基于
“
沿墙壁
”
的反应式导航技术
，
通过对
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2011.11.031
透明流动虚无
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