一、功能需求

环境感知

采用工业相机，能够在不同光照条件下清晰获取环境图像。利用机器视觉算法识别巷道中的特征信息。配备高精度激光雷达，实时扫描周围环境，获取三维点云数据。

路径规划

根据机器人的起始位置、目标位置和地图信息，规划出从起点到终点的全局最优路径。在机器人执行全局路径的过程中，利用实时感知的环境信息。

避障功能

通过视觉传感器和激光雷达实时检测机器人周围的障碍物。当检测到障碍物时，机器人应能够根据障碍物的位置、大小和运动趋势，自动选择合适的避障策略。

二、性能需求

定位精度

在正常工况下，机器人的定位精度应达到 ±50mm。在复杂环境（如光照变化剧烈、粉尘浓度高、存在遮挡物等）中，定位精度应不低于±100mm。

避障可靠性

机器人应能够可靠地检测和避开各种类型的障碍物，避障成功率不低于 99%。

续航能力

机器人在一次充电后，应能够连续运行 4 小时以上，满足煤矿井下长时间巡检任务的需求。

三、可靠性与安全性需求

可靠性设计

1、硬件冗余：关键硬件设备采用冗余设计，当某一设备出现故障时，备用设备能够自动切换，确保系统的正常运行。采用双电源供电系统，提高电源的可靠性。

2、故障诊断与预警：设计故障诊断模块，实时监测导航系统的硬件和软件状态，能够及时发现故障并进行诊断。通过数据分析和模型预测，实现故障预警，提前采取措施避免故障发生。将故障信息及时反馈给机器人本体的控制系统和井上监控中心，便于进行维修和维护。

安全性需求

机器人在运行过程中，应具备多重安全防护机制，确保人员和设备的安全。设置紧急停止按钮，当出现紧急情况时，能够立即停止机器人的运行。安装碰撞检测传感器，当机器人与障碍物发生碰撞时，能够及时触发制动系统，避免造成更大的损坏。