煤礦井下探測機(jī)器人機(jī)構(gòu)與特性分析.pdf

1、我國由于富煤貧油少氣的特點(diǎn)，決定了煤炭在我國的能源類生產(chǎn)和消費(fèi)中占據(jù)主導(dǎo)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(cái)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(yán)重破壞，救援人員的貿(mào)然深入不僅會(huì)將自己陷入危險(xiǎn)境地，也會(huì)浪費(fèi)寶貴的援助時(shí)間。為了最大程度地降低救援安全隱患，探測機(jī)器人被應(yīng)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)

2、了解災(zāi)后現(xiàn)場情況，縮減救援時(shí)間，減少傷亡事故。
　　對比和總結(jié)了國內(nèi)外探測機(jī)器人的底盤機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，以煤礦發(fā)生災(zāi)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(jī)械手臂的煤礦井下探測移動(dòng)機(jī)器人。機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)以TUT-CMDR為設(shè)計(jì)藍(lán)本和研究平臺(tái)，在車體上安裝了機(jī)械手臂，可抓取放置中繼器增強(qiáng)無線信號(hào)和搜集樣本用于地面指揮部分析。本文從結(jié)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)分析、正向越障角度規(guī)劃和樣機(jī)仿真等方面展開研究。
　　本文根據(jù)動(dòng)

3、力傳輸方式的特征采用驅(qū)動(dòng)輪后置，機(jī)器人使用雙行進(jìn)履帶擺臂驅(qū)動(dòng)直線和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，雙履帶擺臂進(jìn)行越障和跨溝工作，車體上安裝的機(jī)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(dòng)，最大可抓取10kg的重物。
　　針對CATIA建模的底盤和手臂分別進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)討論，底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了直線、轉(zhuǎn)彎分析，動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了受力計(jì)算，導(dǎo)出了底盤車體坐標(biāo)系關(guān)于世界坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。手臂采用歐拉角旋轉(zhuǎn)變換，運(yùn)動(dòng)學(xué)討論了手臂正解、反解及抓取