1.本发明属于煤矿机器人技术领域，具体涉及一种矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法。
背景技术：2.煤矿冲击地压、瓦斯突出等灾害的防治是减少煤矿灾害事故、推进无人化开采的重要手段。传统钻探设备和自动化钻机需要人工视距内遥控，效率低、人员暴露在钻场区域附近危险性高；钻孔位置根据勘探结果和人工经验设计，受经验影响打孔位置质量的随机性较大，整体智能化程度低。目前的自动钻机无法获得自身在世界坐标系下的定位结果，无法直接使用地质勘探获得的钻孔设计坐标来指导钻孔施工作业，尚不具备通过自动规划和避障实现自主行走作业的能力。迫切需要开发具有自主作业能力的智能化钻孔机器人。
3.目前已有与钻孔机器人系统相关的专利中，专利“一种煤巷穿层瓦斯防治钻孔设计计算方法(申请号：202110068860.9)”提出了一种煤巷穿层瓦斯防治钻孔设计计算方法，通过建立瓦斯防治钻孔信息数据库、提出瓦斯防治无人化智能钻孔设计原则与方法，实现了三维瓦斯地质模型的自动建立与精准纠正、抽采单元的自动划分与更新、钻孔智能设计与动态调整。专利“煤矿井下钻孔机器人及其控制方法(201911185729.x)”提出了一种煤矿井下钻孔机器人及其控制方法，包括行走底盘和设置在其上的钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和智能控制系统，以及导航定位行走系统；智能控制系统与钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和导航定位行走系统相连，设计了煤矿井下钻孔机器人系统和控制方法。
技术实现要素：4.解决的技术问题：上述专利保护的内容包括了钻孔的设计方案，钻孔机器人的相关系统和控制方法，但是未实现地质模型、巷道模型中钻孔作业任务如何与钻孔机器人系统进行耦合，无法实现同一坐标系下的统一规划、决策和控制，因此难以实现完全自主。针对前述技术问题，本发明提出了一种矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，能够实现钻孔机器人的全自主行走与钻孔作业，使机器人具备根据瓦斯抽采或冲击地压防治任务目标进行与地质、巷道模型耦合的自动孔位设计、自主导航行走、自主反应式钻孔及异常情况自动处理功能，继而实现安全、高效、友好的全自主、智能化钻孔作业。
5.技术方案：
6.一种矿用钻孔机器人，所述矿用钻孔机器人包括钻孔机器人主机系统、井下无线-环网高速通讯系统、远程监控服务系统和巷道人工信标系统；
7.所述井下无线-环网高速通讯系统包括井下无线基站与光纤组成的环网通讯网络，用于将钻孔机器人主机系统的状态数据传输到远程监控服务系统、以及将远程监控服务系统的决策结果传输给钻孔机器人主机系统；
8.所述巷道人工信标系统安装在钻孔机器人主机系统行驶途经的巷道内，辅助钻孔
机器人主机系统进行定位；
9.所述钻孔机器人主机系统包括机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统、机器人底盘行走系统；所述机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统，均安装于机器人底盘行走系统上；所述机器人定位导航控制系统用于定位、路点规划、路径跟踪和实时避障，根据生成的运动轨迹生成动作系列指令，利用履带式差动运动模型，生成钻孔机器人左右履带对应转速并发送给机器人底盘行走系统，实现钻孔机器人主机系统的全自主运动；所述钻孔机器人主机系统的机器人自动钻机系统用于执行钻杆推进任务，实现钻孔作业；所述钻孔机器人主机的尾线电缆收放系统结合履带实际转速，卷、放并排布电缆，卷、放速度与机器人底盘行走系统实际的运动速度相匹配，与巷道内变电所输出的尾线电缆供电柜相连实现机器人系统移动过程的可靠供电；
10.所述远程监控服务系统包括地质分析与孔位设计系统、仿真优化系统；所述地质分析与孔位设计系统用于基于煤层瓦斯赋存情况数据和冲击地压监测数据，判断矿井危害类型及程度，生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案，再根据生成的瓦斯防治和/或冲击地压防治方案，结合钻孔机器人主机系统实时反馈的钻进参数与孔区应力场、瓦斯流动场信息，生成下一阶段钻场内的钻孔信息；所述钻孔信息包括绝对地理坐标系下的钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小；所述仿真优化系统接收机器人定位导航控制系统反馈的定位信息、环境模型信息、障碍物信息，机器人自动钻机系统反馈的钻杆角度、姿态信息、随钻感知参数，尾线电缆收放系统反馈的线缆释放长度与速度信息，机器人底盘行走系统反馈的底盘运动参数信息，结合地质分析与孔位设计系统生成的钻孔信息，构建钻孔作业数字仿真场景并进行模拟钻孔作业过程，模拟生成下一任务点的行走路径、自动钻机系统的钻杆运行轨迹、钻孔钻进过程、边界与碰撞点检测并进行可靠性校验，基于仿真过程复现出的故障与异常情况进行模拟钻孔作业过程参数的优化设计，生成下一阶段钻孔信息对应的决策结果。
11.进一步地，所述巷道人工信标系统包括apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射信标和无线定位模块基站信标；所述apfiltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站安装于巷道内坐标系标定区域和校正区域内；
12.所述apriltag信标利用apriltag标签进行编码，钻孔机器人利用视觉相机基于apriltag信标进行自身定位定姿，利用apriltag信标编码绝对地理坐标；所述激光器横纵线束信标利用一字、十字、doe激光器及其组合，照射到巷道内壁和顶板上，构成点、线、面人工激光线束信标特征，使钻孔机器人利用视觉相机采集人工激光线束信标特征进行视觉定位或slam；所述激光反射标靶利用lidartag进行编码，使钻孔机器人利用激光雷达采集点云进行识别和编码；所述无线定位模块基站采用uwb节点id进行编码，通过查询提前构建好的编码库对应绝对地理坐标。
13.进一步地，对于不具有高精地图的巷道，所述巷道人工信标系统的各类信标的绝对地理信息利用全站仪基于控制点和导线点传导坐标、利用经纬仪定向测量获得；对于具有绝对世界坐标系下的高精地图的巷道，所述巷道人工信标系统利用地理坐标与高精地图进行对齐，获得基于绝对坐标系下的各类信标的位置和姿态，
14.进一步地，所述机器人定位导航控制系统包括感知单元、运算单元、执行单元；所述感知单元包括本质安全型激光雷达、本质安全型相机、超宽带模块、惯性测量器件，用于
感知钻孔机器人自身状态和周围环境信息，并发送给运算单元；所述运算单元利用感知单元发送的信息计算生成机器人自身位姿和周围环境障碍物信息，同时接收远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统发送的钻孔信息，基于先验地图进行定位和路点规划、基于构建的局部地图进行钻孔机器人路径跟踪和实时避障，将生成的运动轨迹发送给执行单元；所述执行单元根据运算单元输出的运动轨迹生成动作系列指令，利用履带式差动运动模型，生成钻孔机器人左右履带对应转速并发送给机器人底盘行走系统。
15.进一步地，所述机器人自动钻机系统包括钻杆自动装卸机械臂、钻杆自动排布装置、钻杆推进装置、钻进系统状态感知单元、钻孔空间位置指引单元、运算控制单元；所述钻杆自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出并放置钻杆推进装置中，执行钻杆推进任务；所述钻进系统状态感知单元包含角编码器、惯性测量单元、随钻测量装置，用于分别测量钻杆倾角、姿态、加速度、速度信息；所述钻孔空间位置指引单元包含十字激光器和双目视觉相机，安装于自动装卸机械臂末端，十字激光器发射十字形激光线并照射到巷道墙壁，双目视觉相机识别十字形激光线中点在相机坐标系下的空间位置，传输给运算控制单元；所述运算控制单元接收钻进系统状态感知单元反馈的角度测量值与机械臂各臂杆姿态，同时接收钻孔机器人定位导航控制系统的运算单元计算得到的机器人本体位姿信息，计算获得钻杆自动装卸机械臂的各个关节与末端执行器上钻杆相对于钻杆自动装卸机械臂基座的位置和姿态，利用安装关系的坐标变换计算末端执行器上钻杆在绝对世界坐标系下的坐标和姿态；再利用双目识别十字形中点的相机坐标系下的空间位置，基于机器人本体定位结果和坐标变换转换到世界坐标系下，获得十字激光器在巷道壁照射中点的世界坐标，与远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统规划的坐标点坐标对比进行反馈伺服控制，实现目标钻孔位置的视觉伺服控制和巷道内目标钻孔点可视化。
16.进一步地，所述远程监控服务系统还包括故障诊断系统和人机交互系统；
17.所述故障诊断系统接收机器人定位导航控制系统反馈的机器人定位漂移、规划异常、控制错误故障信息，机器人自动钻机系统反馈的钻进参数状态监测数据及卡钻、抱钻故障信息，尾线电缆收放系统反馈的尾线电缆收放力矩超限信息，机器人底盘行走系统反馈的液压系统压力、流量、振动检测异常信息，根据故障类型与故障参数表对比，生成相应解决方案；
18.所述远程监控服务系统还包括人机交互系统；所述人机交互系统用于为地质分析与孔位设计系统、仿真优化系统、故障诊断系统提供接口、内容属性查询、运行状态查询、仿真控制过程演示、机器人运行同步镜像反馈和虚拟场景运行模拟、状态演变回溯、2d/3d模型显示、参数配置、控制操作、故障信息显示与报警服务。
19.本发明还提及一种矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法，＝所述矿用钻孔机器人采用如前所述的矿用钻孔机器人；
20.所述耦合作业方法包括以下步骤：
21.s1、地质与巷道初始模型构建：利用gis+bim技术构建井下作业巷道的初始数字模型，再构建统一地理坐标系下的初始地质与巷道模型，将构建得到的统一地理坐标系下的初始地质与巷道模型存储于远程监控服务系统；
22.s2、人工信标部署、编码与数据库建立：基于巷道中的控制点和导线点，利用全站仪测量人工信标坐标并计算地理坐标系下的绝对位置或位姿；利用全站仪定位、经纬仪定
向测得激光器横纵线束信标的交点坐标、线束方向；将对应人工信标信息建立为备选数据库提前部署到机器人定位导航控制系统的运算单元中，作为定位和规划任务的已知输入参数；
23.s3、地质分析与孔位设计：采用地质分析与孔位设计系统生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案、下一阶段钻场内的钻孔信息，钻孔信息包括同一断面上各个钻孔的绝对地理坐标系下的开孔点钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小；将钻孔信息传输给机器人定位导航控制系统，作为规划任务候选路点的输入参数；将钻孔信息传输给远程监控服务系统，用于候选钻孔信息在地质与巷道模型上的可视化；
24.s4、钻孔机器人本体定位导航控制系统初始化：利用钻孔机器人附近的人工信标进行定位初始化，获得机器人在全局地理坐标系下的初始位姿；对于已有绝对地理信息对齐的高精地图的巷道，基于巷道模型地图进行初始定位；利用激光雷达构建机器人启动的初始位置附近的局部点云地图；
25.s5、地质模型驱动的钻孔路点规划：基于地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息，以及地质与巷道初始模型，规划绝对地理坐标系下的机器人在巷道中的候选停靠路点，利用垂直等距法确定机器人路点停靠位置、姿态；
26.s6、作业过程仿真模拟与行为优化：根据巷道初始模型、机器人构建的周围局部三维点云模型与定位信息，在仿真优化系统中模拟下一阶段路径规划、行走避障、钻孔作业过程，对行走过程中规划的路点、行走避障轨迹、钻孔作业动作执行、目标路点位置机器人状态参数进行虚拟仿真，对仿真结果进行性能参数、工艺参数的调优；
27.s7、行走任务与路点停靠：仿真结束后按照调优结果，钻孔机器人开启移动，移动过程中同时执行环境和自身状态感知、信标辅助的多源信息融合定位、激光局部点云地图实时构建、巷道模型耦合的路径规划与轨迹跟踪、自主行走避障，直到到达规划的下一路点后，停止前进并调整机器人本体姿态到规划路点的预期姿态；
28.s8、钻臂末端姿态自适应控制：完成机身姿态调整后，以地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息t
goal
为钻孔作业目标，利用钻孔空间位置指引单元的十字激光器照射到巷道墙壁上的十字形激光中点为当前钻臂末端位置，基于双目视觉识别定位和坐标变换获得十字中心点的地理坐标t
current
，以的取值最小为优化目标进行视觉伺服控制，调整钻臂末端姿态直到与开孔目标姿态匹配，控制钻杆自动装卸机械臂的末端位置和姿态，使得十字形激光中点逐渐接近开孔点，直到e小于设定误差阈值e
thres
后停止机械臂运动；机械臂规划过程中同时利用激光点云地图实时信息进行避障，通过规划结果的坐标变换关系判断机械臂末端位置坐标与标记的待钻孔位置对应激光点云坐标，来判断机械臂末端与巷道壁的相对位置关系；
29.s9、钻孔自动施工与随钻状态监测：控制自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出，并放置到钻杆推进装置上，执行钻杆旋转推进任务；完成当前钻杆推进过程后，重复执行取钻杆、装钻杆、推进钻杆流程，直到完成当前钻孔位置的钻孔施工作业任务后，反向旋转拆除钻杆；随钻过程中利用钻进系统状态感知单元测量的信息判断作业状态识别故障类型；
30.s10、移动状态复位与钻场转移：机器人完成当前位置的钻孔施工任务后，恢复自动钻机系统的运动模式状态；行走过程中利用尾线电缆收放系统释放供电电缆；
31.s11、重复步骤s3～s10，直至完成全部钻孔施工作业任务。
32.进一步地，步骤s5中，利用垂直等距法确定机器人路点停靠位置、姿态的过程包括以下步骤：
33.s51、钻孔位置点云法向量及圆心坐标提取：提取巷道初始点云模型同一断面z个钻孔位置的标记圆形点云所在平面的局部点云进行平面拟合，计算各平面法线向量拟合并计算标记圆形点云的几何中心oi，获得对应绝对坐标
34.s52、地面点云提取：利用激光雷达的安装高度作为先验信息提取地面，提取z个钻孔所在巷道断面前后宽度为lm范围内的点云，并进行平面拟合；假设为平整地面，计算此断面处地平面的单位法向量平面方程为ax+by+cz+d＝0，d为将平面平移到地理坐标所需的距离，x、y、z对应平面上点的坐标；
35.s53、巷道平面点云提取：去除地面点云后，利用ransac和聚类提取巷道点云中最大的平面p
max
，作为巷道侧壁所在平面，计算法向量并取指向巷道内侧方向的向量，即为与巷道壁面垂直的向量；
36.s54、停靠路点位置计算：构建优化函数：
[0037][0038]
其中xj＝(xj，yj，zj)为待优化变量，dj为机器人与地面的距离约束；求解有约束优化函数得到最终坐标为当前停靠路点坐标；
[0039]
s55、停靠路点姿态计算：利用巷道断面处地平面的单位法向量和巷道侧壁的法向量作为约束，确定机器人在当前路点的姿态为
[0040]
进一步地，步骤s7中，通过构建apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站信标的特征约束，构建绝对地理信息约束，进行地理坐标的传导；进一步结合激光雷达扫描匹配约束、相机自然特征约束，基于因子图优化进行多源信息融合定位；通过优化后的位姿重新构建包含多帧激光点云滑动窗作为局部点云地图；在执行路径规划和轨迹跟踪过程时，通过轨迹跟踪控制进行补偿步骤s52中路点规划的平面假设导致引入的模型误差。
[0041]
进一步地，步骤s8中，开孔点钻孔信息t
goal
的位置和钻进方向表示为其中为钻孔位置坐标，为钻孔方向向量，由步骤s51点云圆形平面拟合的结果获得。
[0042]
有益效果：
[0043]
第一，本发明提出的矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，钻孔机器人系统完整、功能完善，可以真正实现井下钻孔机器人在复杂环境下的完全自主作业；
[0044]
第二，本发明提出的矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，通过构建各类人工信标传导地理坐标，基于多源信息融合定位进行地理坐标系下的全局定位，实现钻孔机器人执行行走过程与地质模型、巷道模型的耦合；
[0045]
第三，本发明提出的矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，通过地质模型驱动钻孔路点规划，利用钻臂末端姿态自适应控制，进一步实现钻孔机器人执行钻孔作业时与地质模型、巷道模型的耦合；
[0046]
第四，本发明提出的矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，具有仿真模拟和行为优化、随钻状态监测等功能，智能化程度高，对环境的适应能力强、作业精度高。
附图说明
[0047]
图1为矿用钻孔机器人的结构示意图；
[0048]
图2为矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法流程图。
具体实施方式
[0049]
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0050]
实施例1
[0051]
图1为矿用钻孔机器人的结构示意图。参见图1，该矿用钻孔机器人包括钻孔机器人主机系统、巷道人工信标系统、井下无线-环网高速通讯系统、远程监控服务系统。
[0052]
其中，所述钻孔机器人主机系统包括机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统、机器人底盘行走系统；所述机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统，均安装于机器人底盘行走系统上；所述巷道人工信标系统包括视觉apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射信标、无线定位模块基站信标，安装于钻孔机器人行驶途经的巷道内；所述井下无线-环网高速通讯系统包括井下无线基站与光纤组成的环网通讯网络，用于将钻孔机器人主机系统的状态数据传输到远程监控服务系统、将远程监控服务系统的决策结果传输给钻孔机器人主机；所述远程监控服务系统包括地质分析与孔位设计系统、仿真优化系统、故障诊断系统和人机交互系统。
[0053]
其中，所述钻孔机器人主机系统的机器人定位导航控制系统包括感知单元、运算单元、执行单元。所述感知单元包括本质安全型激光雷达、本质安全型相机、超宽带模块、惯性测量器件，用于感知钻孔机器人自身状态和周围环境信息，并发送给运算单元；所述运算单元利用感知单元发送的信息计算生成机器人自身位姿和周围环境障碍物信息，同时接收远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统发送的钻孔信息，基于先验地图进行定位和路点规划、基于构建的局部地图进行钻孔机器人路径跟踪和实时避障，将生成的运动轨迹发送给执行单元；所述执行单元根据运算单元输出的运动轨迹生成动作系列指令，利用履带式差动运动模型，生成钻孔机器人左右履带对应转速并发送给机器人底盘行走系统。
[0054]
所述钻孔机器人主机系统的机器人自动钻机系统包括钻杆自动装卸机械臂、钻杆自动排布装置、钻杆推进装置、钻进系统状态感知单元、钻孔空间位置指引单元、运算控制单元；所述钻杆自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出并放置钻杆推进装置中，执行钻杆推进任务；所述钻进系统状态感知单元包含角编码器、惯性测量单元、随钻测量装置，用于测量钻杆倾角、姿态、加速度、速度信息；所述钻孔空间位置指引单元包含十字激光器和双目视觉相机，安装于自动装卸机械臂末端。利用十字激光器发射十字形激光线
并照射到巷道墙壁，利用双目视觉相机识别十字形中点在相机坐标系下的空间位置，传输给运算控制单元；所述运算控制单元接收钻进系统状态感知单元反馈的角度测量值与机械臂各臂杆姿态，同时接收钻孔机器人定位导航控制系统的运算单元计算得到的机器人本体位姿信息，计算获得钻杆自动装卸机械臂的各个关节与末端执行器上钻杆相对于钻杆自动装卸机械臂基座的位置和姿态，利用安装关系的坐标变换计算末端执行器上钻杆在绝对世界坐标系下的坐标和姿态。利用双目识别十字形中点的相机坐标系下的空间位置，基于机器人本体定位结果和坐标变换转换到世界坐标系下，获得十字激光器在巷道壁照射中点的世界坐标，与远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统规划的坐标点坐标对比进行反馈伺服控制，实现目标钻孔位置的视觉伺服控制和巷道内目标钻孔点可视化。
[0055]
所述钻孔机器人主机的尾线电缆收放系统利用力矩电机驱动卷缆滚筒实现正反转、通过自动排线装置卷、放并排布电缆，卷、放速度与机器人底盘行走系统实际的运动速度相匹配，与巷道内变电所输出的尾线电缆供电柜相连实现机器人系统移动过程的可靠供电。
[0056]
所述钻孔机器人主机的机器人底盘行走系统接收机器人定位导航控制系统输出的左右履带对应转速，控制液压和电气驱动、传动、执行机构，实现底盘履带的运动，同时反馈履带实际转速给机器人定位导航控制系统和尾线电缆收放系统。
[0057]
作为本发明的一种优选技术方案，所述巷道人工信标系统包括apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射信标、无线定位模块基站信标。
[0058]
所述apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站安装于巷道内坐标系标定区域和校正区域内。所述apriltag信标利用apriltag标签进行编码，钻孔机器人利用视觉相机基于apriltag信标进行自身定位定姿，利用apriltag信标编码绝对地理坐标；所述激光器横纵线束信标利用一字、十字、doe激光器及其组合，照射到巷道内壁和顶板上，构成点、线、面等人工激光线束信标特征。钻孔机器人利用视觉相机采集人工激光线束信标特征进行视觉定位或slam。所述激光反射标靶利用lidartag进行编码，钻孔机器人利用激光雷达采集点云进行识别和编码；所述无线定位模块基站采用uwb节点id进行编码，通过查询提前构建好的编码库对应绝对地理坐标。
[0059]
作为本发明的一种优选技术方案，所述环网高速通讯系统包括井下无线基站与光纤组成的环网通讯网络，以及机器人定位导航系统的通讯终端，具有双向高速通讯能力。所述环网高速通讯系统将地质分析、孔位设计系统输出的钻孔信息，发送给机器人定位导航系统和机器人自动钻机系统；同时将机器人定位导航系统输出的机器人位置和姿态信息、机器人现场环境信息，以及机器人自动钻机系统输出的钻臂末端位置等信息，发送给人机交互系统。
[0060]
作为本发明的一种优选技术方案，所述远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统包括地质分析单元和孔位设计单元。
[0061]
所述地质分析单元基于前期地质勘探获得的煤层瓦斯赋存情况数据，以及基于微震和电磁辐射方法获得的冲击地压监测数据，判断矿井危害类型及程度，利用历史防治数据和专家系统生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案。
[0062]
所述孔位设计单元根据所述地质分析单元生成的瓦斯防治和/或冲击地压防治方案，结合机器人自动钻机系统实时反馈的钻进参数与孔区应力场、瓦斯流动场信息，生成下
一阶段钻场内的钻孔信息。所述钻孔信息包括绝对地理坐标系下的钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小。
[0063]
所述远程监控服务系统的仿真优化系统接收钻孔机器人主机的机器人定位导航控制系统反馈的定位信息、环境模型信息与障碍物信息，机器人自动钻机系统反馈的钻杆角度、姿态信息和随钻感知参数，尾线电缆收放系统反馈的线缆释放长度与速度信息、机器人底盘行走系统反馈的底盘运动参数信息，结合地质分析与孔位设计系统生成的钻孔信息，构建钻孔作业数字仿真场景并进行模拟钻孔作业过程，模拟生成下一任务点的行走路径、自动钻机系统的钻杆运行轨迹、钻孔钻进过程、边界与碰撞点检测并进行可靠性校验，基于仿真过程复现出的故障与异常情况进行模拟钻孔作业过程参数的优化设计。
[0064]
所述远程监控服务系统的故障诊断系统接收钻孔机器人主机定位导航控制系统反馈的机器人定位漂移、规划异常、控制错误等故障信息、机器人自动钻机系统反馈的钻进参数状态监测数据及卡钻、抱钻等故障信息、尾线电缆收放力矩超限信息、机器人底盘反馈的液压系统压力、流量、振动检测异常信息，根据故障类型与故障参数表对比，生成相应解决方案；
[0065]
所述远程监控服务系统的人机交互系统用于为地质分析与孔位设计系统、仿真优化系统、故障诊断系统提供接口服务、内容属性查询、运行状态查询、仿真控制过程演示、机器人运行同步镜像反馈和虚拟场景运行模拟、状态演变回溯、2d/3d模型显示、参数配置、控制操作、故障信息显示与报警。
[0066]
作为本发明的一种优选技术方案，对于不具有高精地图的巷道，所述人工信标系统各类信标的绝对地理信息利用全站仪基于控制点和导线点传导坐标、利用经纬仪定向测量获得；对于具有绝对世界坐标系下的高精地图的巷道，所述人工路标的位置和姿态利用地理坐标与高精地图进行对齐，获得基于绝对坐标系下的人工路标位置和姿态。
[0067]
实施例2
[0068]
图2为矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法流程图。参见图2，该耦合作业方法包括以下步骤：
[0069]
s1、地质与巷道初始模型构建：利用gis+bim技术构建井下作业巷道的初始数字模型，实现统一地理坐标系下的初始地质与巷道模型的构建，存储于钻孔机器人主机远程监控服务系统。
[0070]
s2、人工信标部署、编码与数据库建立：基于巷道中的控制点和导线点，利用全站仪测量人工信标坐标并计算地理坐标系下的绝对位置或位姿；利用全站仪定位、经纬仪定向测得激光器横纵线束信标的交点坐标、线束方向；将对应人工信标信息建立为备选数据库提前部署到机器人定位导航控制系统的运算单元中，作为定位和规划任务的已知输入参数。
[0071]
s3、地质分析与孔位设计：在钻孔机器人主机远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统中，生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案、下一阶段钻场内的拟钻孔信息，包括同一断面上各个钻孔的绝对地理坐标系下的开孔点钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小。将钻孔信息传输给机器人定位导航控制系统的运算单元，作为规划任务候选路点的输入参数。将钻孔信息传输给钻孔机器人主机远程监控服务系统，用于候选钻孔信息在地质与巷道模型上的可视化。
[0072]
s4、钻孔机器人本体定位导航控制系统初始化：利用钻孔机器人附近的人工信标进行定位初始化，获得机器人在全局地理坐标系下的初始位姿。对于已有绝对地理信息对齐的高精地图的巷道，基于巷道模型地图进行初始定位。利用激光雷达构建机器人启动的初始位置附近的局部点云地图；
[0073]
s5、地质模型驱动的钻孔路点规划：基于地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息，以及地质与巷道初始模型，规划绝对地理坐标系下的机器人在巷道中的候选停靠路点，利用垂直等距法确定机器人路点停靠位置、姿态。
[0074]
s6、作业过程仿真模拟与行为优化：根据巷道初始模型、机器人构建的周围局部三维点云模型与定位信息，在远程监控服务系统的仿真优化系统中模拟下一阶段路径规划、行走避障、钻孔作业过程，对行走过程中规划的路点、行走避障轨迹、钻孔作业动作执行、目标路点位置机器人状态参数进行虚拟仿真，对仿真结果进行性能参数、工艺参数的调优。
[0075]
s7、行走任务与路点停靠：仿真结束后按照调优结果，钻孔机器人开启移动，移动过程中同时执行基于信标辅助多源信息融合定位、激光局部点云地图实时构建、巷道模型耦合的路径规划与轨迹跟踪、自主行走避障，直到到达规划的下一路点后，停止前进并调整机器人本体姿态到规划路点的预期姿态。
[0076]
s8、钻臂末端姿态自适应控制：完成机身姿态调整后，以地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息为目标t
goal
，利用钻孔空间位置指引单元的十字激光器照射到巷道墙壁上的十字形激光中点为当前钻臂末端位置，基于双目视觉识别定位和坐标变换获得十字中心点的地理坐标t
current
，以最小为目标进行视觉伺服控制，调整钻臂末端姿态直到与开孔目标姿态匹配，控制钻杆自动装卸机械臂的末端位置和姿态，使得十字形激光中点逐渐接近开孔点，直到e小于设定误差阈值e
thres
后停止机械臂运动。机械臂规划过程中同时利用激光点云地图实时信息进行避障，通过规划结果的坐标变换关系判断机械臂末端位置坐标与标记的待钻孔位置对应激光点云坐标，来判断机械臂末端与巷道壁的相对位置关系。
[0077]
s9、钻孔自动施工与随钻状态监测：控制自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出(取钻杆)，并放置到钻杆推进装置上(装钻杆)，执行钻杆旋转推进任务(推进钻杆)；完成当前钻杆推进过程后，重复执行取钻杆、装钻杆、推进钻杆流程，直到完成当前钻孔位置的钻孔施工作业任务后，反向旋转拆除钻杆。随钻过程中利用钻进系统状态感知单元测量的信息判断作业状态识别故障类型。
[0078]
s10、移动状态复位与钻场转移：机器人完成当前位置的钻孔施工任务后，恢复自动钻机系统的运动模式状态；行走过程中利用尾线电缆收放系统释放供电电缆；重复步骤s3～s8直至完成全部钻孔施工作业任务。
[0079]
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1和s2中，所述地质与巷道初始模型与人工信标在地理信息上完全对应，统一建立在地理坐标系下。所述步骤s1中，巷道初始模型包含多层次信息，包括但不限于巷道bim模型层、点云模型层、网格模型层。
[0080]
所述步骤s2中，各类人工信标根据井下实际工况、环境适应性、性价比、安全性、可实现性等因素综合考虑进行部署。除部署到初始化阶段巷道内坐标系标定区域和校正区域内之外，所述人工路标中的视觉二维码部署于光照条件较好的无明显纹理特征的巷道区
域，对于光照条件较差的区域利用巷道基础设施进行供电实现自发光；所述人工路标中的激光标靶部署于无明显结构变化的巷道区域；所述uwb基站部署于粉尘、水汽、烟雾巷道区域；所述人工路标的组合可以实现井巷全场景覆盖。
[0081]
所述步骤s2中，巷道人工路标系统的apriltag和激光反射路标在地理坐标系下的绝对位姿计算方法为：
[0082][0083]
其中，
[0084][0085]
其中p1(x1，y1)、p2(x2，y2)、p3(x3，y3)为正方形apriltag或激光标靶的四个角点任意连续三个点的坐标，p0(x0，y0)为正方形中心点坐标，各点的地理坐标利用全站仪基于控制点引导测量获得。其中需满足垂直于标靶、朝向巷道内侧方向。
[0086]
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5中，垂直等距法通过以下步骤实现：
[0087]
s51、钻孔位置点云法向量及圆心坐标提取：提取巷道初始点云模型同一断面z个钻孔位置的标记圆形点云所在平面的局部点云进行平面拟合，计算各平面法线向量拟合并计算标记圆形点云的几何中心oi，获得对应绝对坐标
[0088]
s52、地面点云提取：利用激光雷达的安装高度作为先验信息提取地面，提取z个钻孔所在巷道断面前后宽度为lm范围内的点云，并进行平面拟合。假设为平整地面，计算此断面处地平面的单位法向量平面方程为ax+by+cz+d＝0，d为将平面平移到地理坐标所需的距离，x、y、z对应平面上点的坐标。
[0089]
s53、巷道平面点云提取：去除地面点云后，利用ransac和聚类提取巷道点云中最大的平面p
max
，作为巷道侧壁所在平面，计算法向量并取指向巷道内侧方向的向量，即为与巷道壁面垂直的向量。
[0090]
s54、停靠路点位置计算：构建优化函数
[0091][0092]
其中xj＝(xj，yj，zj)为待优化变量，dj为机器人与地面的距离约束。求解有约束优化函数得到最终坐标为当前停靠路点坐标。
[0093]
s55、停靠路点姿态计算：利用巷道断面处地平面的单位法向量和巷道侧壁的法向量作为约束，确定机器人在当前路点的姿态为
[0094]
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s7中，基于本质安全型激光雷达、本质安全型相机、超宽带模块、惯性测量器件实现多传感器融合slam、目标识别、语义分割与分类，实现环境和自身状态的感知；通过构建apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站信标的特征约束，构建绝对地理信息约束，实现地理坐标的传导，
进一步结合激光雷达扫描匹配约束、相机自然特征约束等，基于因子图优化实现多源信息融合定位；通过优化后的位姿重新构建包含多帧激光点云滑动窗作为局部点云地图；在执行路径规划和轨迹跟踪过程中，由于步骤s5路点规划的平面假设导致引入的模型误差，通过轨迹跟踪控制进行补偿。
[0095]
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s8中，在使用激光点云标记目标点与机器人坐标变换关系的机械臂末端位姿规划的基础上，进一步使用规划目标点世界坐标与视觉伺服控制的机械臂末端位姿，实现机器人由于冲击振动导致的机器人本体位姿变化时快速调整的反应式钻孔。
[0096]
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s8中，开孔点钻孔信息t
goal
的位置和钻进方向其中为钻孔位置坐标，为钻孔方向向量，由步骤s51点云圆形平面拟合的结果获得。
[0097]
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
技术特征：1.一种矿用钻孔机器人，其特征在于，所述矿用钻孔机器人包括钻孔机器人主机系统、井下无线-环网高速通讯系统、远程监控服务系统和巷道人工信标系统；所述井下无线-环网高速通讯系统包括井下无线基站与光纤组成的环网通讯网络，用于将钻孔机器人主机系统的状态数据传输到远程监控服务系统、以及将远程监控服务系统的决策结果传输给钻孔机器人主机系统；所述巷道人工信标系统安装在钻孔机器人主机系统行驶途经的巷道内，辅助钻孔机器人主机系统进行定位；所述钻孔机器人主机系统包括机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统、机器人底盘行走系统；所述机器人定位导航控制系统、机器人自动钻机系统、尾线电缆收放系统，均安装于机器人底盘行走系统上；所述机器人定位导航控制系统用于定位、路点规划、路径跟踪和实时避障，根据生成的运动轨迹生成动作系列指令，利用履带式差动运动模型，生成钻孔机器人左右履带对应转速并发送给机器人底盘行走系统，实现钻孔机器人主机系统的全自主运动；所述钻孔机器人主机系统的机器人自动钻机系统用于执行钻杆推进任务，实现钻孔作业；所述钻孔机器人主机的尾线电缆收放系统结合履带实际转速，卷、放并排布电缆，卷、放速度与机器人底盘行走系统实际的运动速度相匹配，与巷道内变电所输出的尾线电缆供电柜相连实现机器人系统移动过程的可靠供电；所述远程监控服务系统包括地质分析与孔位设计系统、仿真优化系统；所述地质分析与孔位设计系统用于基于煤层瓦斯赋存情况数据和冲击地压监测数据，判断矿井危害类型及程度，生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案，再根据生成的瓦斯防治和i或冲击地压防治方案，结合钻孔机器人主机系统实时反馈的钻进参数与孔区应力场、瓦斯流动场信息，生成下一阶段钻场内的钻孔信息；所述钻孔信息包括绝对地理坐标系下的钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小；所述仿真优化系统接收机器人定位导航控制系统反馈的定位信息、环境模型信息、障碍物信息，机器人自动钻机系统反馈的钻杆角度、姿态信息、随钻感知参数，尾线电缆收放系统反馈的线缆释放长度与速度信息，机器人底盘行走系统反馈的底盘运动参数信息，结合地质分析与孔位设计系统生成的钻孔信息，构建钻孔作业数字仿真场景并进行模拟钻孔作业过程，模拟生成下一任务点的行走路径、自动钻机系统的钻杆运行轨迹、钻孔钻进过程、边界与碰撞点检测并进行可靠性校验，基于仿真过程复现出的故障与异常情况进行模拟钻孔作业过程参数的优化设计，生成下一阶段钻孔信息对应的决策结果。2.根据权利要求1所述的矿用钻孔机器人，其特征在于，所述巷道人工信标系统包括apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射信标和无线定位模块基站信标；所述apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站安装于巷道内坐标系标定区域和校正区域内；所述apriltag信标利用apriltag标签进行编码，钻孔机器人利用视觉相机基于apriltag信标进行自身定位定姿，利用apriltag信标编码绝对地理坐标；所述激光器横纵线束信标利用一字、十字、doe激光器及其组合，照射到巷道内壁和顶板上，构成点、线、面人工激光线束信标特征，使钻孔机器人利用视觉相机采集人工激光线束信标特征进行视觉定位或slam；所述激光反射标靶利用lidartag进行编码，使钻孔机器人利用激光雷达采集点云进行识别和编码；所述无线定位模块基站采用uwb节点id进行编码，通过查询提前构建好
的编码库对应绝对地理坐标。3.根据权利要求2所述的矿用钻孔机器人，其特征在于，对于不具有高精地图的巷道，所述巷道人工信标系统的各类信标的绝对地理信息利用全站仪基于控制点和导线点传导坐标、利用经纬仪定向测量获得；对于具有绝对世界坐标系下的高精地图的巷道，所述巷道人工信标系统利用地理坐标与高精地图进行对齐，获得基于绝对坐标系下的各类信标的位置和姿态，4.根据权利要求1所述的矿用钻孔机器人，其特征在于，所述机器人定位导航控制系统包括感知单元、运算单元、执行单元；所述感知单元包括本质安全型激光雷达、本质安全型相机、超宽带模块、惯性测量器件，用于感知钻孔机器人自身状态和周围环境信息，并发送给运算单元；所述运算单元利用感知单元发送的信息计算生成机器人自身位姿和周围环境障碍物信息，同时接收远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统发送的钻孔信息，基于先验地图进行定位和路点规划、基于构建的局部地图进行钻孔机器人路径跟踪和实时避障，将生成的运动轨迹发送给执行单元；所述执行单元根据运算单元输出的运动轨迹生成动作系列指令，利用履带式差动运动模型，生成钻孔机器人左右履带对应转速并发送给机器人底盘行走系统。5.根据权利要求1所述的矿用钻孔机器人，其特征在于，所述机器人自动钻机系统包括钻杆自动装卸机械臂、钻杆自动排布装置、钻杆推进装置、钻进系统状态感知单元、钻孔空间位置指引单元、运算控制单元；所述钻杆自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出并放置钻杆推进装置中，执行钻杆推进任务；所述钻进系统状态感知单元包含角编码器、惯性测量单元、随钻测量装置，用于分别测量钻杆倾角、姿态、加速度、速度信息；所述钻孔空间位置指引单元包含十字激光器和双目视觉相机，安装于自动装卸机械臂末端，十字激光器发射十字形激光线并照射到巷道墙壁，双目视觉相机识别十字形激光线中点在相机坐标系下的空间位置，传输给运算控制单元；所述运算控制单元接收钻进系统状态感知单元反馈的角度测量值与机械臂各臂杆姿态，同时接收钻孔机器人定位导航控制系统的运算单元计算得到的机器人本体位姿信息，计算获得钻杆自动装卸机械臂的各个关节与末端执行器上钻杆相对于钻杆自动装卸机械臂基座的位置和姿态，利用安装关系的坐标变换计算末端执行器上钻杆在绝对世界坐标系下的坐标和姿态；再利用双目识别十字形中点的相机坐标系下的空间位置，基于机器人本体定位结果和坐标变换转换到世界坐标系下，获得十字激光器在巷道壁照射中点的世界坐标，与远程监控服务系统的地质分析与孔位设计系统规划的坐标点坐标对比进行反馈伺服控制，实现目标钻孔位置的视觉伺服控制和巷道内目标钻孔点可视化。6.根据权利要求1所述的矿用钻孔机器人，其特征在于，所述远程监控服务系统还包括故障诊断系统和人机交互系统；所述故障诊断系统接收机器人定位导航控制系统反馈的机器人定位漂移、规划异常、控制错误故障信息，机器人自动钻机系统反馈的钻进参数状态监测数据及卡钻、抱钻故障信息，尾线电缆收放系统反馈的尾线电缆收放力矩超限信息，机器人底盘行走系统反馈的液压系统压力、流量、振动检测异常信息，根据故障类型与故障参数表对比，生成相应解决方案；所述远程监控服务系统还包括人机交互系统；所述人机交互系统用于为地质分析与孔
位设计系统、仿真优化系统、故障诊断系统提供接口、内容属性查询、运行状态查询、仿真控制过程演示、机器人运行同步镜像反馈和虚拟场景运行模拟、状态演变回溯、2d/3d模型显示、参数配置、控制操作、故障信息显示与报警服务。7.一种矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法，其特征在于，所述矿用钻孔机器人采用如权利要求1-6任一项中所述的矿用钻孔机器人；所述耦合作业方法包括以下步骤：s1、地质与巷道初始模型构建：利用gis+bim技术构建井下作业巷道的初始数字模型，再构建统一地理坐标系下的初始地质与巷道模型，将构建得到的统一地理坐标系下的初始地质与巷道模型存储于远程监控服务系统；s2、人工信标部署、编码与数据库建立：基于巷道中的控制点和导线点，利用全站仪测量人工信标坐标并计算地理坐标系下的绝对位置或位姿；利用全站仪定位、经纬仪定向测得激光器横纵线束信标的交点坐标、线束方向；将对应人工信标信息建立为备选数据库提前部署到机器人定位导航控制系统的运算单元中，作为定位和规划任务的已知输入参数；s3、地质分析与孔位设计：采用地质分析与孔位设计系统生成瓦斯防治和/或冲击地压防治方案、下一阶段钻场内的钻孔信息，钻孔信息包括同一断面上各个钻孔的绝对地理坐标系下的开孔点钻孔位置和方向、钻孔间距和孔径大小；将钻孔信息传输给机器人定位导航控制系统，作为规划任务候选路点的输入参数；将钻孔信息传输给远程监控服务系统，用于候选钻孔信息在地质与巷道模型上的可视化；s4、钻孔机器人本体定位导航控制系统初始化：利用钻孔机器人附近的人工信标进行定位初始化，获得机器人在全局地理坐标系下的初始位姿；对于已有绝对地理信息对齐的高精地图的巷道，基于巷道模型地图进行初始定位；利用激光雷达构建机器人启动的初始位置附近的局部点云地图；s5、地质模型驱动的钻孔路点规划：基于地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息，以及地质与巷道初始模型，规划绝对地理坐标系下的机器人在巷道中的候选停靠路点，利用垂直等距法确定机器人路点停靠位置、姿态；s6、作业过程仿真模拟与行为优化：根据巷道初始模型、机器人构建的周围局部三维点云模型与定位信息，在仿真优化系统中模拟下一阶段路径规划、行走避障、钻孔作业过程，对行走过程中规划的路点、行走避障轨迹、钻孔作业动作执行、目标路点位置机器人状态参数进行虚拟仿真，对仿真结果进行性能参数、工艺参数的调优；s7、行走任务与路点停靠：仿真结束后按照调优结果，钻孔机器人开启移动，移动过程中同时执行环境和自身状态感知、信标辅助的多源信息融合定位、激光局部点云地图实时构建、巷道模型耦合的路径规划与轨迹跟踪、自主行走避障，直到到达规划的下一路点后，停止前进并调整机器人本体姿态到规划路点的预期姿态；s8、钻臂末端姿态自适应控制：完成机身姿态调整后，以地质分析与孔位设计获得的开孔点钻孔信息t
goal
为钻孔作业目标，利用钻孔空间位置指引单元的十字激光器照射到巷道墙壁上的十字形激光中点为当前钻臂末端位置，基于双目视觉识别定位和坐标变换获得十字中心点的地理坐标t
current
，以的取值最小为优化目标进行视觉伺服控制，调整钻臂末端姿态直到与开孔目标姿态匹配，控制钻杆自动装卸机械臂的末端位置和姿态，使得十字形激光中点逐渐接近开孔点，直到e小于设定误差阈值e
thres
后停止机械
臂运动；机械臂规划过程中同时利用激光点云地图实时信息进行避障，通过规划结果的坐标变换关系判断机械臂末端位置坐标与标记的待钻孔位置对应激光点云坐标，来判断机械臂末端与巷道壁的相对位置关系；s9、钻孔自动施工与随钻状态监测：控制自动装卸机械臂将钻杆从钻杆自动排布装置中取出，并放置到钻杆推进装置上，执行钻杆旋转推进任务；完成当前钻杆推进过程后，重复执行取钻杆、装钻杆、推进钻杆流程，直到完成当前钻孔位置的钻孔施工作业任务后，反向旋转拆除钻杆；随钻过程中利用钻进系统状态感知单元测量的信息判断作业状态识别故障类型；s10、移动状态复位与钻场转移：机器人完成当前位置的钻孔施工任务后，恢复自动钻机系统的运动模式状态；行走过程中利用尾线电缆收放系统释放供电电缆；s11、重复步骤s3～s10，直至完成全部钻孔施工作业任务。8.根据权利要求7所述的矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法，其特征在于，步骤s5中，利用垂直等距法确定机器人路点停靠位置、姿态的过程包括以下步骤：s51、钻孔位置点云法向量及圆心坐标提取：提取巷道初始点云模型同一断面z个钻孔位置的标记圆形点云所在平面的局部点云进行平面拟合，计算各平面法线向量拟合并计算标记圆形点云的几何中心o
i
，获得对应绝对坐标s52、地面点云提取：利用激光雷达的安装高度作为先验信息提取地面，提取z个钻孔所在巷道断面前后宽度为l
m
范围内的点云，并进行平面拟合；假设为平整地面，计算此断面处地平面的单位法向量平面方程为ax+by+cz+d＝0，d为将平面平移到地理坐标所需的距离，x、y、z对应平面上点的坐标；s53、巷道平面点云提取：去除地面点云后，利用ransac和聚类提取巷道点云中最大的平面p
max
，作为巷道侧壁所在平面，计算法向量并取指向巷道内侧方向的向量，即为与巷道壁面垂直的向量；s54、停靠路点位置计算：构建优化函数：其中x
j
＝(x
j
，y
j
，z
j
)为待优化变量，d
j
为机器人与地面的距离约束；求解有约束优化函数得到最终坐标为当前停靠路点坐标；s55、停靠路点姿态计算：利用巷道断面处地平面的单位法向量和巷道侧壁的法向量作为约束，确定机器人在当前路点的姿态为9.根据权利要求8所述的矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法，其特征在于，步骤s7中，通过构建apriltag信标、激光器横纵线束信标、激光反射路标、无线定位模块基站信标的特征约束，构建绝对地理信息约束，进行地理坐标的传导；进一步结合激光雷达扫描匹配约束、相机自然特征约束，基于因子图优化进行多源信息融合定位；通过优化后的位姿重新构建包含多帧激光点云滑动窗作为局部点云地图；在执行路径规划和轨迹跟踪过程时，通过轨迹跟踪控制进行补偿步骤s52中路点规划的平面假设导致引入的模型误差。
10.根据权利要求8所述的矿用钻孔机器人与地质、巷道模型的耦合作业方法，其特征在于，步骤s8中，开孔点钻孔信息t
goal
的位置和钻进方向表示为其中为钻孔位置坐标，为钻孔方向向量，由步骤s51点云圆形平面拟合的结果获得。
技术总结本发明公开了一种矿用钻孔机器人及其与地质、巷道模型的耦合作业方法，所述矿用钻孔机器人包括钻孔机器人主机系统、井下无线-环网高速通讯系统、远程监控服务系统和巷道人工信标系统。本发明能够实现钻孔机器人的全自主行走与钻孔作业，使机器人具备根据瓦斯抽采或冲击地压防治任务目标进行与地质、巷道模型耦合的自动孔位设计、自主导航行走、自主反应式钻孔及异常情况自动处理功能，实现安全、高效、友好的全自主、智能化钻孔作业。智能化钻孔作业。智能化钻孔作业。
技术研发人员：李猛钢 张运通 周公博 唐超权 胡而已 朱华 周坪 魏春领
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/1
