煤礦井下搜救探測機器人的虛擬樣機建模技術(shù)與研究.pdf

1、我國已成為世界煤炭開采和消耗的第一大國，也是發(fā)生煤礦安全事故最多的國家。研究設(shè)計一種能夠代替人的機器人深入煤礦井下進行搜救和探測必將大大減少我國在煤礦開采與礦難搶險中的人員傷亡。同時在這方面技術(shù)的突破必將有利于提升我國智能機器人的研制水平，推動我國機器人技術(shù)研究和實際應(yīng)用的發(fā)展。
　　 本文針對煤礦井下搜救探測機器人技術(shù)的要求，提出了一種機器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并應(yīng)用虛擬樣機技術(shù)對所設(shè)計機器人進行了系統(tǒng)的建模與研究。
　　

2、 本文設(shè)計了一種采用三段式橡膠履帶——擺臂復(fù)合行走機器人的本體結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用Pro/E軟件建立了完整的機器人本體結(jié)構(gòu)數(shù)字樣機模型，對模型進行了初步檢測與干涉分析，確定了機器人整體結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用虛擬樣機技術(shù)，通過ADAMS軟件建立了機器人橡膠履帶行走機構(gòu)的虛擬樣機模型，并對機器人行走機構(gòu)進行了系統(tǒng)的運動學(xué)/動力學(xué)仿真與分析，計算出了橡膠履帶阻尼系數(shù)，選定了主驅(qū)動電機型號，確定了機器人在各種工況下的起步加速度和運行速度，分析了機器人越障、越

3、溝、爬坡與轉(zhuǎn)彎等運行狀態(tài)性能。本文還應(yīng)用ANSYS軟件建立了機器人擺臂單元的有限元模型，進行了機器人擺臂單元靜力學(xué)分析。
　　 仿真分析試驗結(jié)果表明本文設(shè)計的機器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、運動靈活，具有良好的動力性和復(fù)雜路面的通過性；擺臂單元的剛度和強度能夠滿足機器人在各種工況下運行的要求。該煤礦井下搜救探測機器人的本體結(jié)構(gòu)的研發(fā)為環(huán)境探測、避障控制等功能的研究與實現(xiàn)搭建了一個機動性能好、運行效率高的機械移動平臺，目前該設(shè)計已申請國家