摘要
分体式机器人在非结构化的封闭环境中（如地下煤矿）的应用日益增多，而在这些环境中，自主导航和协作跟踪控制仍然面临重大挑战。本文提出了一种基于视觉目标的跟踪控制方案，适用于分体式钻探机器人，该方案采用了主动领导者-被动跟随者架构。领导者机器人通过3D激光雷达进行离线路径生成和在线最优搜索，实现自主移动和避障功能。跟随者机器人利用AprilTag视觉标记通过Perspective-N-Point算法估计自身的六自由度相对姿态，并通过二维模糊PID控制器跟踪领导者，该控制器能够自适应调整PID参数。实验在仿真环境、模拟隧道、大规模机器人平台以及真实钻探机器人原型上进行了验证。结果表明，领导者的平均导航误差低于0.175米，跟随者的平均相对跟踪误差控制在0.06米以内。所提出的方法能够为重型分体式机器人提供稳定、精度较高的协作导航功能，具有更平滑、更少的振荡响应，为地下封闭空间中的智能钻探作业提供了实用的解决方案。
