井下探測機器人控制系統(tǒng)研制及其運動性能分析.pdf

1、煤礦井下容易發(fā)生瓦斯、煤塵等爆炸，人員進入探測具有高危險性。因此，煤礦井下探測機器人的研究對減少礦井下救護人員傷亡、提高應急搶險能力、井上決策建議具有重要的實際意義。
　　本文結合哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所為唐山開誠電器有限公司研制的“煤礦井下探測機器人”項目，初步完成了如下的研究工作：
　　首先完成了井下探測機器人的控制系統(tǒng)的設計、安裝和調試工作。該機器人為三節(jié)履帶機構形式，分為驅動部分、擺臂部分和擺腿部分?？刂葡到y(tǒng)分為井

2、下機器人控制系統(tǒng)和井上控制盒遙控系統(tǒng)兩部分。井下機器人控制系統(tǒng)實現(xiàn)機構運動控制、井下視頻音頻信號采集及溫度、風速、CO、CH4傳感器的數據采集。井上控制盒遙控系統(tǒng)用于接收井下傳來圖像及聲音信息，并通過兩個控制搖桿和控制按鍵對系統(tǒng)發(fā)出控制命令，實現(xiàn)對井下系統(tǒng)的遙控。
　　其次，完成了機器人越障及轉彎兩方面的理論研究：
　　針對井下復雜的地形環(huán)境建立了越障運動學模型和機器人特殊姿態(tài)的運動學模型，規(guī)劃了上臺階、下臺階、越溝等越障動

3、作的步驟，機器人自動越過垂直障礙的方法。分析了該機器人的越障能力如越障的最大高度、越垂直障礙的最穩(wěn)定姿態(tài)和最大越溝寬度等。
　　針對履帶移動機器人轉彎的特殊運動情況，建立了履帶移動機器人轉彎的運動學和動力學模型，對機器人轉彎時的驅動力和轉向阻力矩的來源進行了較為深入的分析。在建立的模型基礎上，分析了由離心力引起的側向滑動角和由履帶打滑引起的縱向滑動系數變化后，轉彎軌跡的變化，分析了地面縱向摩擦系數和側向摩擦系數發(fā)生變化后，轉彎加速