煤炭科学技术

作者：周林娜, 吴体昊, 黄新利, 杨春雨, 张鑫,

关键词：煤矿救援机器人, 多机器人系统, 自主探索, 车辆路径问题, A*算法,

煤矿灾后环境退化，救援任务复杂艰巨，救援人员面临着众多威胁，机器人参与救援可以有效提高救援效率和安全性，但现有遥感救援机器人面临无法实时通信等问题。因此，针对井下灾后复杂环境，提出基于扩展无向图的多机器人自主探索方法，研究多机器人自主探索系统协同搜救以进一步提高救援效率。首先，根据煤矿井下环境特点和灾后救援需求，针对自主探索计算效率和空间探索深度的问题，结合局部和全局规划策略构建煤矿救援多机器人自主探索系统架构和算法流程；其次，在机器人系统进行局部救援探索时，存在狭窄/开阔空间并存的特殊环境，难以快速采样并生成局部探索路径导致救援任务过早结束，因此融入旅行商问题，各机器人在局部空间进行视点采样与探索增益计算构建局部图并确定待访问点，利用A*算法优化局部图最短探索路径；然后，当局部图探索增益不足时进行全局图探索，各机器人共享全局图并以增量方式扩展，减少多个机器人直接访问目标点造成的整体效率下降影响，协同全局图搜索算法求解各车的全局图探索最短路径。最后，使用3台不同型号的机器人进行实车试验，并与基于边界点方法的常用多机器人自主探索算法对比，结果表明本文多机器人自主探索方法在探索完整度上提高了51%、探索时间节约了58%以上，可以较好地实现复杂环境下多机器人自主探索任务。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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