煤礦井下搜救探測(cè)機(jī)器人的虛擬樣機(jī)建模技術(shù)與研究.pdf

1、我國(guó)已成為世界煤炭開(kāi)采和消耗的第一大國(guó)，也是發(fā)生煤礦安全事故最多的國(guó)家。研究設(shè)計(jì)一種能夠代替人的機(jī)器人深入煤礦井下進(jìn)行搜救和探測(cè)必將大大減少我國(guó)在煤礦開(kāi)采與礦難搶險(xiǎn)中的人員傷亡。同時(shí)在這方面技術(shù)的突破必將有利于提升我國(guó)智能機(jī)器人的研制水平，推動(dòng)我國(guó)機(jī)器人技術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展。
　　 本文針對(duì)煤礦井下搜救探測(cè)機(jī)器人技術(shù)的要求，提出了一種機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)器人進(jìn)行了系統(tǒng)的建模與研究。
　　

2、 本文設(shè)計(jì)了一種采用三段式橡膠履帶——擺臂復(fù)合行走機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用Pro/E軟件建立了完整的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)數(shù)字樣機(jī)模型，對(duì)模型進(jìn)行了初步檢測(cè)與干涉分析，確定了機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，通過(guò)ADAMS軟件建立了機(jī)器人橡膠履帶行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)仿真與分析，計(jì)算出了橡膠履帶阻尼系數(shù)，選定了主驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)，確定了機(jī)器人在各種工況下的起步加速度和運(yùn)行速度，分析了機(jī)器人越障、越

3、溝、爬坡與轉(zhuǎn)彎等運(yùn)行狀態(tài)性能。本文還應(yīng)用ANSYS軟件建立了機(jī)器人擺臂單元的有限元模型，進(jìn)行了機(jī)器人擺臂單元靜力學(xué)分析。
　　 仿真分析試驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)動(dòng)靈活，具有良好的動(dòng)力性和復(fù)雜路面的通過(guò)性；擺臂單元的剛度和強(qiáng)度能夠滿足機(jī)器人在各種工況下運(yùn)行的要求。該煤礦井下搜救探測(cè)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)的研發(fā)為環(huán)境探測(cè)、避障控制等功能的研究與實(shí)現(xiàn)搭建了一個(gè)機(jī)動(dòng)性能好、運(yùn)行效率高的機(jī)械移動(dòng)平臺(tái)，目前該設(shè)計(jì)已申請(qǐng)國(guó)家