一种移动式煤矿机器人环境检测方法与流程

本发明涉及煤矿环境检测，具体为一种移动式煤矿机器人环境检测方法。

背景技术：

1、是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿，在开采煤矿时，需要向地下挖掘矿井，需要进入到矿井中对煤矿进行运输，矿井深处地下，地形复杂且空气中存在有害有毒气体，对人体危害较大，矿井的安全问题一直都是采矿中重点关注的问题，随着机器人的推广使用，采矿机器人可以代替人们进入到矿井中，能够对矿井中的环境进行提前检测，帮助熟悉矿井内部情况，对矿井内部空气进行检测，了解有害有毒物质含量，提前采取应对措施，保障煤矿工人的安全；

2、但是目前矿井环境检测使用的移动式煤矿机器人在对矿井检测的过程中，经常因为矿井内部障碍物较多，造成自身行走困难，甚至损坏机器人。

技术实现思路

1、本发明提供一种移动式煤矿机器人环境检测方法，可以有效解决上述背景技术中提出目前矿井环境检测使用的移动式煤矿机器人在对矿井检测的过程中，经常因为矿井内部障碍物较多，造成自身行走困难，甚至损坏机器人的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动式煤矿机器人环境检测方法，包括如下检测步骤：

3、s1、首先在煤矿机器人上布设矿用照明灯、激光雷达、摄像头、气体检测设备和自检设备，并与中心控制器连接，设定行走的初步路线；

4、s2、对煤矿机器人的长、宽、高进行测量，并将数据输入煤矿机器人的存储模块中，将煤矿机器人放入矿井中，遥控煤矿机器人开始检测；

5、s3、矿用照明灯提供照明，摄像头采集矿井中的画面，激光雷达对矿井内部的方位、高度和形状进行探测，将探测信息发送至后台，在后台建立3d画面；

6、s4、在每个巷道交叉位置、拐弯位置，对后续路线进行识别，对路面平整度进行评估，挑选出需要规避的位置，进一步确定行走路线；

7、s5、煤矿机器人行走时通过自检设备记录行走速度，机身高度，调整机器人的行走速度；

8、s6、遇到无法规避的障碍时，先将全部数据传回后台，再分析障碍情况，重新规划路线；

9、s7、煤矿机器人每行走一段距离采集一次矿内空气，进行检测，分析气体成分，并记录采集位置；

10、s8、划定矿井内部的障碍物位置，气体检测异常位置，优化返回路线，避开障碍行走。

11、根据上述技术方案，所述s1中，自检设备安装在煤矿机器人中部位置；

12、行走路线包括线路的方向和路径的宽度范围，煤矿机器人行走时居于路径宽度范围的中间位置。

13、根据上述技术方案，所述s3中，矿用照明灯与摄像头成对设置，照明灯的方向随摄像头的方向移动而移动；

14、激光雷达探测方向包括前、后、左、右、上、下六个方向。

15、根据上述技术方案，所述s4中，在巷道交叉口位置、拐弯位置，通过摄像头、矿用照明灯和激光雷达同时对后续路线进行识别，确定障碍物位置，规划行走路线规避障碍物。

16、根据上述技术方案，所述s5中，在行走过程中对机身高度的变化进行识别，并计算前后高度差，从而调整行进速度。

17、根据上述技术方案，所述s6中，通过激光雷达对障碍物的高度、宽度和形状进行测量，再对障碍物上方空余位置和侧边空余位置进行测量，根据煤矿机器人自身长、宽、高数据分析能否通过；

18、在能通过的情况下，确定越过障碍物的路线，在不能通过的情况下，返回寻找避开障碍物的路线；

19、在通过障碍物后，煤矿机器人进行一次自检，确定受损情况，并向后台反馈。

20、根据上述技术方案，所述s7中，第一次采集的位置为煤矿机器人开始行进的位置，记为初始位置，初始位置的数据存储至煤矿机器人的存储模块中；

21、每间隔1-3m采集一次矿井内的空气，检测结果传输至后台，并与初始位置的数据进行比较。

22、根据上述技术方案，所述s8中，在煤矿机器人返回初始位置时，对煤矿机器人全部行走的路径的路况进行分析，对障碍物的位置、形状数据进行分析，选择障碍最少、同行时间最短的路径返回。

23、根据上述技术方案，所述s3中，包括如下构建3d画面的步骤：

24、a1、先设定环境检测的距离间隔和时间间隔，然后利用气体检测设备采集矿井内部空气，进行气体检测后发送检测结果至后台；

25、a2、实时对矿井环境进行拍摄，并对障碍物的数据进行记录，随气体检测结果一同发送回后台；

26、a3、后台对空气数据进行汇总和综合分析，对环境中存在的危险进行预测；

27、a4、后台对障碍物情况进行分析，结合拍摄画面绘制矿井内部环境的3d画面。

28、根据上述技术方案，所述a1中，对矿井内部空气的检测包括空气中的气体成分、每种气体的含量，并对气体含量超标的位置进行红色标记；

29、同时对正常光照下空气中的能见度进行检测，对于能见度低于1-3m的位置进行橙色标记；

30、所述a2中，障碍物的数据包括障碍物的长、宽、高，障碍物距离矿井侧壁的距离，障碍物顶部距离矿井顶部的距离，并分析煤矿机器人通过的可能性，通过时障碍物对煤矿机器人的损坏程度。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果：

32、1、通过煤矿机器人在矿井中的巷道交叉位置和拐弯位置，对后续行走的路径进行照明、拍摄和激光雷达检测，对路径上的障碍物进行检测，能够提前对障碍物进行感知，并进一步的对障碍物的长、宽、高进行检测，对障碍物侧边和顶部的空隙进行测量，从而计算煤矿机器人是否能够通过，对机器人行走的路径提前进行检测，为后续煤矿机器人的行走提供参考。

33、2、通过检测前对煤矿机器人自身体型数据的测量和记录，在行进过程中对障碍物的体型和外部空隙的检测，检测能够通过障碍物时，减速通过障碍物，并在通过障碍物后，煤矿机器人进行自检，确定自身损坏程度，检测到不能通过障碍物时，重新规划路径，绕行障碍物，能够为煤矿机器人选择合适的路径，减少其损坏，并在煤矿机器人返回时，重新规划回程路线，帮助避开障碍物，节省回程的时间。

34、3、通过在煤矿机器人上安装自检设备，能够检测机身高度和行走速度，对于机身高度发生变化，遇到崎岖的地形，能够及时调整自身行走速度，从而帮助采集到稳定的矿井内部画面，通过在煤矿机器人进入矿井时的位置采集空气进行检测，每间隔一段距离采集一次空气进行检测，对矿井内部的有毒有害气体进行检测，对矿井内部的能见度进行检测，并与初始位置的空气进行比较，能够更加直观的了解内部环境。

35、综上所述，通过煤矿机器人对自身数据的检测，并提前在矿井内部巷道交叉和拐弯位置对地形进行拍摄，对障碍物进行检测，从而能够了解地形，对障碍物进行分析，选择通过和绕行，煤矿机器人损坏减小，且每间隔一段距离采集空气进行检测，与初始位置空气进行比较，帮助人们直观了解矿井内部空气情况，并构建矿井内部的3d画面，帮助了解矿井内部环境。