煤礦井下探測機器人機構(gòu)與特性分析.pdf

1、我國由于富煤貧油少氣的特點，決定了煤炭在我國的能源類生產(chǎn)和消費中占據(jù)主導地位，世界第一的煤炭產(chǎn)銷量加大了我國發(fā)生煤礦事故的幾率，井下透水、瓦斯爆炸和頂網(wǎng)坍塌等煤礦事故已經(jīng)給國家財產(chǎn)和人員生命造成了極大的威脅。礦難發(fā)生后，井下工作環(huán)境遭到了嚴重破壞，救援人員的貿(mào)然深入不僅會將自己陷入危險境地，也會浪費寶貴的援助時間。為了最大程度地降低救援安全隱患，探測機器人被應用到了煤礦事故搜救領(lǐng)域，通過其自身攜帶的傳感器和攝像頭對井下進行實時監(jiān)測，及時

2、了解災后現(xiàn)場情況，縮減救援時間，減少傷亡事故。
　　對比和總結(jié)了國內(nèi)外探測機器人的底盤機構(gòu)特點，以煤礦發(fā)生災難后的特殊性和緊迫性作為主要考慮因素，本文提出了一種具有機械手臂的煤礦井下探測移動機器人。機器人的行走機構(gòu)以TUT-CMDR為設計藍本和研究平臺，在車體上安裝了機械手臂，可抓取放置中繼器增強無線信號和搜集樣本用于地面指揮部分析。本文從結(jié)構(gòu)選型、運動學動力學分析、正向越障角度規(guī)劃和樣機仿真等方面展開研究。
　　本文根據(jù)動

3、力傳輸方式的特征采用驅(qū)動輪后置，機器人使用雙行進履帶擺臂驅(qū)動直線和轉(zhuǎn)彎運動，雙履帶擺臂進行越障和跨溝工作，車體上安裝的機械手臂采用三自由度關(guān)節(jié)式手臂布置形式，手爪采用電磁驅(qū)動，最大可抓取10kg的重物。
　　針對CATIA建模的底盤和手臂分別進行了運動學和動力學討論，底盤運動學進行了直線、轉(zhuǎn)彎分析，動力學進行了受力計算，導出了底盤車體坐標系關(guān)于世界坐標系的運動學和動力學方程。手臂采用歐拉角旋轉(zhuǎn)變換，運動學討論了手臂正解、反解及抓取