煤炭学报

作者：苏国用, 帅洪锌, 郭永存, 胡坤, 赵东洋, 庞子金,

关键词：掘支锚机器人联合机组, 红外热成像, 视觉测量, UNet分割算法, 位姿测量,

针对煤矿掘进工作面高尘雾、低照度复杂环境下，掘支锚机器人联合机组相对位姿感知存在的定位参照差、标定工序复杂、检测参数不完全等难题，提出了一种基于红外热成像的掘支锚机器人联合机组相对位姿检测方法。首先，基于自主研发的掘支锚机器人联合机组，构建由红外热成像相机、热源标靶、迈步式锚支护装备等组成的相对位姿测量系统；通过红外热成像相机捕捉安装在掘支锚机器人联合机组上的热源标靶信号源，并对其输出的热成像图像进行畸变校正与图像增强处理；其次，采用UNet分割算法对热源标靶信号源进行区域分割，再利用图像二值化与形态学处理对分割后的信号源区域进行特征细化，并结合OpenCV库函数提取信号源中心点的像素坐标；再者，采用P4P方法求解4组信号源中心点的空间三维坐标，并通过坐标系转换解算掘支锚机器人联合机组的相对位姿参数；然后，以Realsense D435i深度相机结合奇异值分解算法测得的相对位姿参数作为真值，进一步计算所提方法的测量误差，以验证所提方法的可行性与有效性；最后，搭建了基于红外热成像的掘支锚机器人联合机组相对位姿检测实验平台，实验结果表明，在2.40～4.80 m测量范围内，在迈步式锚支护装备坐标系下，掘进机沿X、Y、Z三轴方向平移量相对误差绝对值均值分别为0.021 6、0.019 8、0.026 9 m，绕X、Y、Z三轴的旋转角度相对误差绝对值均值分别为1.45°、1.07°、1.27°，可以满足煤矿复杂环境掘支锚机器人联合机组相对位姿感知需求。

来源：2025年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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