煤礦探測機器人自適應(yīng)重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國是一個煤炭產(chǎn)銷大國，而且存在大量的小型煤礦，瓦斯爆炸、火災(zāi)、透水、頂板冒落等事故頻繁發(fā)生。中國的煤炭產(chǎn)量約占全球的35％，事故死亡人數(shù)則占近80％，因此礦難發(fā)生后的搜救工作至關(guān)重要。但由于事故發(fā)生后井下環(huán)境存在不確定和危險因素，救援人員盲目下井救援可能發(fā)生二次災(zāi)難。如何迅速、準(zhǔn)確地獲得井下環(huán)境狀況，并以此為依據(jù)制定有效的救援方案尤為重要，迫切需要一種能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的煤礦搜救探測機器人。
　　 通過分析國內(nèi)外搜救探測機器人結(jié)

2、構(gòu)特點，并考慮到礦難后搜救的緊迫性，本文提出了一種輪履復(fù)合運動的煤礦井下搜救探測機器人。利用平行四邊形連桿機構(gòu)平動特點設(shè)計車輪升降機構(gòu)，實現(xiàn)了履帶式運動和輪式運動模式的切換，使機器人能夠根據(jù)礦井下環(huán)境狀況自動選擇運動模式，迅速完成探測和搜救任務(wù)。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)分析、運動仿真、有限元分析和控制系統(tǒng)等方面展開了研究。
　　 分析各種搜救探測機器人結(jié)構(gòu)，并在履帶機器人的基礎(chǔ)上設(shè)計了輪履復(fù)合運動的搜救探測機器人，并對機器人關(guān)鍵結(jié)

3、構(gòu)和部件進行了分析和設(shè)計。運用三維設(shè)計軟件UG對機器人進行虛擬樣機的建模，并進行了整機模型的裝配工作。
　　 根據(jù)機器人運動狀態(tài)的不同，從履帶運動、輪履切換運動和輪式運動三種模式進行了數(shù)學(xué)建模和分析，推出機器人水平運動的動力學(xué)模型。建立虛擬樣機模型，并對機器人履帶運動到輪式運動整個過程進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析。利用ANSYS軟件對輪履切換過程中關(guān)鍵部件進行了靜力學(xué)分析，檢驗轉(zhuǎn)軸及車輪升降擺臂的強度、剛度及材料選擇的合理性。運動