煤炭是我国的能源基石,煤矿智能化是煤炭行业高质量发展的必由之路。煤机装备智能化是煤矿智能化的重要组成部分,悬臂式掘进机（文中简称为掘进机）作为煤矿巷道机械化掘进的主要装备,其智能化技术包括智能化自动截割、智能化自动纠偏、智能化自动行走等,其共同前提是导航定位技术。掘进机导航定位技术包括掘进机机身测姿和定位两部分,其中,掘进机定位是难点,也是本文的研究重点。分析了见于文献的光电导航、惯性导航、组合导航等方法及视觉-惯导组合方法在掘进机位姿检测方面的研究现状。针对传统定位方法由机载模块和巷道固定模块组成,易因巷道中其他装备遮挡导致定位失败的问题,提出以掘进机机身上方巷道顶板托盘为目标的基于视觉-惯导组合的掘进机自主定位方法,利用惯性导航系统辅助掘进机机载视觉技术完成掘进机定位。全文通过基于锚杆托盘的掘进机定位方法、基于惯性导航系统的掘进机定位方法、基于视觉-惯导组合的掘进机定位方法等三部分主体内容对掘进机定位方法进行研究。在“基于锚杆托盘的掘进机定位方法研究”部分,将巷道顶板托盘作为识别目标,对采集的顶板图像进行预处理后,利用阈值分割技术分离托盘目标与背景图像,对Otus边缘分割处理后的托盘轮廓图像进行形态学处理,再经Canny算法检测托盘边缘,采用霍夫变换完成了对托盘特征点的提取。采用张正友算法对相机进行标定,与得到的特征点图像坐标结合,基于相机成像模型,采用PNP算法解算得到相机相对托盘的静态位姿参数。在“基于惯性导航系统的掘进机定位方法研究”部分,以掘进机为载体建立坐标系,根据惯性导航系统与导航坐标系之间的方位关系及初始时刻掘进机的位置和速度信息,进行初始时刻对准,采用四元数法完成对掘进机的姿态解算,并搭建惯导测试试验装置,利用六自由度运动模拟台完成了惯导系统对准及姿态解算实验。在“基于视觉-惯导组合的掘进机定位方法”部分,在相机相对托盘静态位姿检测的基础上,结合惯性导航系统获取的姿态信息,利用相邻两帧图像间掘进机姿态增量对顶板图像序列中的托盘目标进行辅助匹配,在此基础上,实现掘进机相对初始位置的连续定位,与惯导系统输出的掘进机姿态信息结合即可实现掘进机实时空间位姿检测。最后,搭建了模拟巷道及试验装置,以陀螺寻北全站仪测量数据为参考,对本文提出的定位方法进行试验验证,分析了试验数据,将组合定位系统测得轨迹与陀螺寻北全站仪测得轨迹进行对比,试验结果表明了该方法的有效性。