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

1、我國(guó)是一個(gè)煤炭產(chǎn)銷大國(guó)，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(guó)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(xiǎn)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(cè)機(jī)器人。
　　 通過分析國(guó)內(nèi)外搜救探測(cè)機(jī)器人結(jié)

2、構(gòu)特點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)的煤礦井下搜救探測(cè)機(jī)器人。利用平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)平動(dòng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)車輪升降機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了履帶式運(yùn)動(dòng)和輪式運(yùn)動(dòng)模式的切換，使機(jī)器人能夠根據(jù)礦井下環(huán)境狀況自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)模式，迅速完成探測(cè)和搜救任務(wù)。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)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(cè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并在履帶機(jī)器人的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了輪履復(fù)合運(yùn)動(dòng)的搜救探測(cè)機(jī)器人，并對(duì)機(jī)器人關(guān)鍵結(jié)

3、構(gòu)和部件進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件UG對(duì)機(jī)器人進(jìn)行虛擬樣機(jī)的建模，并進(jìn)行了整機(jī)模型的裝配工作。
　　 根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同，從履帶運(yùn)動(dòng)、輪履切換運(yùn)動(dòng)和輪式運(yùn)動(dòng)三種模式進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和分析，推出機(jī)器人水平運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型。建立虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)機(jī)器人履帶運(yùn)動(dòng)到輪式運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。利用ANSYS軟件對(duì)輪履切換過程中關(guān)鍵部件進(jìn)行了靜力學(xué)分析，檢驗(yàn)轉(zhuǎn)軸及車輪升降擺臂的強(qiáng)度、剛度及材料選擇的合理性。運(yùn)動(dòng)