基于栅格法的矿难搜索机器人全局路径规划与局部避障

朱磊 ，樊继壮，赵杰，吴晓光，刘罡

(1. 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨，150080；2. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春，130033)

随着时代的发展，煤炭作为一种重要能源，在国民经济发展中起着至关重要的作用。然而，许多煤矿为了获得暴利，不顾安全生产，使得近些年来矿难事故频发。与此同时，我国矿难搜救水平的落后也使得发生灾难后伤亡人数无法得到最大限度的减少[1]。由于矿难发生的突然性以及破坏性，救援人员很难及时得到足够多的井下环境信息，而确认井下环境的安全是救援人员下井搜救的必要条件。研究表明：当幸存者被困在矿井内超过48 h后其生还的概率将会变得很低[2]。因此，在井下情况未知甚至危险的情况下，矿难搜救机器人成了减少伤亡、降低损失的有效手段，对于提高我国矿难搜救水平将起到关键作用。

矿难搜索机器人作为一种移动机器人，其路径规划能力决定了其智能水平的高低。移动机器人的路径规划的主要任务是在具有静态或者动态障碍物的环境中，依据一定约束条件，寻找到一条没有碰撞的路径。同时，这些路径有时候要求满足一些优化参数，例如最短距离、最小时间和最低能耗等。针对环境信息的已知程度，可以将移动机器人的路径规划分为全局路径规划与局部避障。全局路径规划方法依据已知环境信息的情况，首先需要对环境建模，然后在环境模型中搜索出一条最优的路径。……