悬臂式掘进机视觉导航与定向掘进控制技术研究

煤矿巷道掘进装备位姿测量是国内外目前研究的热点，目前不同的巷道快速掘进系统均面临定向导航难题。为解决煤矿井下悬臂式掘进机自动定向掘进控制难题，提出一 种基于视觉导航的悬臂式掘进机自动定向掘进控制方法，利用单目视觉测量技术，以巷道中激光指向仪的激光点和激光束为特征构建基于门形结构的掘进机机身位姿视觉测量模型，通过空间矩阵变换解算巷道中机身位姿。根据悬臂式掘进机运动特点确定掘进机纠偏控制策略，基于悬臂式掘进机运动学建立掘进机定向掘进运动控制模型，采用 backstepping 方法，选取合适的 Lyapunov 函数设计掘进机轨迹跟踪控制器，有效解决掘进机轨迹跟踪控制问题。实验结果表明：悬臂式掘进