针对煤矿辅助运输机器人移动速度快、行驶路线多变、路况复杂等特殊工况，给出了煤矿辅助运输机器人的结构形式和技术框架。它采用无驾驶室的结构设计，以自动驾驶系统为控制中心，以轮式防爆线控动力底盘为移动平台，通过各种可更换的装载工具，实现井下不同物料的无人运输。针对煤矿辅助运输机器人的三大功能，即环境感知、定位导航和路径规划，提出了相应的解决方案:①弱光矿井环境下的机器视觉增强和感知融合技术:将深度相机的红外成像技术与平面激光雷达的探测技术相结合，实现机器人的环境感知功能；②受限空井下无线通信定位技术:利用物联网无线通信定位和即时定位与地图构建相结合(SLAM)技术，实现机器人在运输过程中的主动精确定位；③矿井复杂地质条件下的路径规划和避障机制:采用最短路径搜索算法和动态窗口算法分别实现机器人的全局路径规划和局部路径规划功能。

随着我国煤炭工业在综采自动化技术和系列综采设备方面取得重大突破，建设全生产过程智能化、信息化、机器人化矿井已成为煤炭工业的发展方向[1-2]。辅助运输系统是整个煤炭生产系统中的关键环节，其技术水平和运行效率直接关系到煤炭生产的减员增效目标。实现井下物资标准化装载、智能化配送、自动化运输、无人化运输的连续辅助运输技术，是智能矿山建设的必要条件和技术支撑[3-6]。目前，现有的煤矿辅助运输系统难以满足智能化综采工作面和无人驾驶工作面的发展需求，迫切需要开发结合清洁电力、物联网和自动驾驶技术的智能辅助运输系统，补充智慧矿建设的辅助运输短板。

煤矿辅助运输机器人是矿井智能辅助运输系统的配套设备。在煤矿深部受限空室内，通过机器视觉、无线通信、惯性导航和人工智能等技术实现可靠的环境感知、精确的定位导航和快速的路径规划，是研究辅助运输机器人的关键。杨等[7]将同步定位与地图创建(SLAM)技术应用于煤矿井下机器人巡检，利用多线激光雷达和双目摄像机实现了小型履带式移动机器人在井下的自主感知与定位。杜禹辛等人[8]将机器视觉技术应用于掘进机姿态检测系统，实现了掘进机姿态的自动实时检测。李森[9]将惯性导航装置捷联到采煤机上，实现了采煤机三维空轨迹的实时测量。谭玉新等[10]将人工智能算法应用于煤矿搜救机器人的路径规划，实现了移动机器人在井下局部复杂空中的平滑移动。同时，物联网技术在煤矿井下的应用，为建立覆盖辅助运输巷道的大规模、高可靠的无线通信网络提供了技术支持:①以超宽带(UWB)为代表的高精度定位技术已用于煤矿井下人员和设备的定位，定位误差可控制在30cm以内[11]。②以LongRangeRadio (LoRa)为代表的低功耗广域网技术已应用于井下无线通信领域，在复杂矿井环境下有效通信距离超过2000m，最高传输速率达到37.5kbit/s[12]。③5G、WiFi6等低时延、高带宽的无线通信技术已在煤矿井下投入使用[13]，可满足自动驾驶实时数据传输的需求。上述研究为煤矿辅助运输机器人提供了技术基础。但与掘进机、采煤机、巡逻机器人等移动速度低、运行环境单一、路线相对固定的设备不同，辅助运输机器人需要在长达十几公里甚至几十公里的巷道中独立完成运输任务，移动速度快、行驶路线多变、路况复杂，对设备的安全性、可靠性和智能化水平要求较高。针对辅助运输系统的特殊工况，首先构建了煤矿辅助运输机器人的技术框架，然后针对机器人的三大功能:环境感知、定位导航和路径规划提出了相应的解决方案。

煤矿辅助运输机器人是智能无轨辅助运输系统的关键载体平台。利用自动驾驶技术和物联网技术完成复杂矿井环境下点对点无人化物料运输作业，可以有效突破当前智慧煤矿建设中存在的辅助运输瓶颈，对实际煤矿减产增效具有重要意义。通过建立煤矿辅助运输机器人的技术框架，明确了各机器人系统的层次关系和功能单元组成。针对采矿环境，提出了低照度环境下的机器视觉增强和感知融合技术。将深度相机的红外成像技术与平面激光雷达的探测技术相结合，以较低的硬件成本实现对煤矿辅助运输机器人作业环境的可靠感知。传感单元的防爆结构采用模块化设计。通过合理规划各个防爆传感单元的布局位置，机器人可以无死角地对周围环境进行探测，确保作业安全。

利用物联网技术，通过部署防爆基站，实现机器人作业环境内的无线通信网络覆盖。同时结合SLAM技术和UWB无线通信定位技术，实现煤矿辅助运输机器人在受限空井下的精确定位。将全局路径规划和局部路径规划相结合，实现煤矿辅助运输机器人的路径规划。全局路径规划建立作业范围的栅格地图，并使用最短路径搜索算法来规划最优的全局期望路径。局部路径规划采用DWA算法，计算并仿真机器人在各种速度条件下的轨迹，选择最优轨迹对应的速度驱动机器人移动。