履带式煤矿搜救机器人机构设计及越障性能分析

文章设计了一种用于煤矿搜救的关节式双履带移动机器人,机器人平台由前、后两壳体组成,当机器人在煤矿搜救过程中遇到障碍物时,前、后两壳体通过旋转关节的调节可形成一定的角度,能有效解决双履带机器人越障性能低的难题。被动调节装置的设计,可防止机器人越障时履带发生松弛或脱落。在此基础上,以攀越台阶为例对机器人的越障性能进行分析。最后通过实验验证了关节式双履带机器人机构设计的合理性和理论分析的正确性。     

机器视觉的救灾机器人越障性能分析

为了更好地进行灾后救援工作,设计一种基于机器视觉的救灾(RWTT-I)机器人系统。机器人由视觉系统、双可变形双曲柄(PDC)模块和轮履替换(RWT)模块组成。PDC模块和RWT模块可以通过变形、轮履替换越过台阶、壕沟等障碍物,通过视觉系统获取的障碍物位置尺寸信息来控制机器人调整PDC或RWT机构至合适的越障姿态、运动模式进行越障救援。建立机器人越障运动学方程,分析其越障性能,机器人系统成功进行越障试验,表明它具有良好的越障能力,满足灾后现场救援机器人的要求,具有很大的实际应用价值和推广空间。     

煤矿探测机器人垂直越障性能研究

通过分析机器人摆臂姿态变化对机器人质心轨迹变化的影响,掌握了六履带四摆臂煤矿探测机器人摆臂姿态与垂直越障性能的关系,提出了机器人在攀越垂直型障碍时前后摆臂的姿态控制要求,得到了机器人越障高度Hmax及其俯仰角度αm与机器人各参数之间的关系式,当其俯仰角度大于αm时,机器人就不能够攀越此类型障碍。同时分析了机器人摆臂质量对垂直越障性能影响的,得出可以通过增大摆臂质量来提高机器人对垂直型障碍的越障能力。     

煤矿救援机器人结构设计及其越障分析

基于煤矿井下的特殊工作环境,以及煤矿事故发生时对救援机器人的越障能力和抗震性能的要求,提出一种能有效减震和提高越障稳定性的履带式救援机器人。根据RPY组合变换建立坐标系,计算出机器人的质心坐标,分析机器人在跨越台阶、沟槽等相关障碍时的运动特性,得出最大越障能力。     

基于ADAMS的煤矿井下搜救机器人越障性能分析

针对复杂的煤矿井下环境对搜救机器人越障性能和转向灵活性的要求,提出了一种具有前摆臂的履带机器人。为了检验设计方案的有效性,对机器人爬坡、跨越凸台和转向进行分析,并用ADAMS进行仿真。仿真结果验证了机器人的越障、转向性能以及分析结论的正确性。     

履带式煤矿救援机器人越障能力的运动学分析

针对履带式机器人越障时的重心运动规律,建立了数学模型,并结合CUMT-1型机器人参数进行了数字仿真分析和试验,仿真结果和试验数据验证了数学建模的正确性。根据建立的数学模型,可以估算履带式机器人能够越过的最大障碍高度;同时,还可以根据最大障碍高度确定履带机器人所需的最小长度,为履带式煤矿探测机器人的设计提供了理论依据。     

煤矿救援机器人头部垂直越障性能研究

提出一种用于煤矿救援的虾形六轮移动机器人,对其头部的垂直越障能力与机器人结构参数、地面摩擦系数的关系进行了分析,通过建立头部垂直越障力学分析模型,得到了机器人头部垂直越障最大高度与其影响因素的定量关系模型,并用物理样机进行了验证。     

薄煤层工作面巡检机器人行走机构设计及越障分析

针对薄煤层综采工作面空间狭窄、地形复杂多变的环境,设计了一种结构紧凑、越障能力强的四摇臂履带式移动机器人。基于机器人质心位置分布,对无摇臂支撑越障和有摇臂支撑越障两种状态下的最大越障高度进行了优化,有摇臂支撑越障时,机器人最大越障高度为232.91 mm,满足了设计要求。通过机器人越障过程的虚拟仿真,得到了越障过程中驱动电机输出力矩的变化规律,为电机合理选型提供参考。最后对行走机构试验样机进行了越障性能试验,结果表明,该结构机器人具有较强的越障性能和地形适应能力,可满足煤矿井下薄煤层工作面特殊环境的要求。     

履带式巡检机器人设计与仿真分析

针对矿井作业复杂危险工况对矿井工人安全存在很大威胁的问题,设计了一款矿用履带式智能巡检机器人。基于STM32单片机搭建机器人的控制系统,分析了机器人的越障性能,通过多体动力学Recurdyn软件对越障性能进行了仿真验证,最后制造样机通过试验验证了该履带式巡检机器人设计的合理性与可行性。     

救援探测机器人越障能力研究

为适应煤矿井下复杂环境,实现机器人自主操作与控制,提出"场景集-动作规划集-电机控制集"的控制策略,以保证其具有较好的稳定性能和最佳的越障性能。对机器人摆臂姿态的变化分析,得到机器人有22种空间姿态变化组合形式;利用重心投影法制定了机器人机身最小失稳角度及最小失稳时间参数,以判定机器人的稳定性;根据机器人不同姿态变化情况表制定了控制策略,完成了越障实验,验证了机器人控制策略的正确性及可行性。     

矿井救灾机器人运动学分析及避障策略研究

为了在发生矿难时准确地获取井下环境信息和搜救被困人员,建立了救灾机器人的运动学模型,并在此基础上对其运动姿态进行了分析;对救灾机器人的避障策略进行了研究,并提出了一种判断转弯方向和转弯角度的策略;通过实验验证了这种转向策略的可行性,这使得救灾机器人能够在井下实现智能自主的避障,从而完成救援任务。     

矿用多杆联动救援机器人的越障及抓取性能研究

为提升井下事故救援效率,提出一种多杆联动救援机器人,可实现轮足组合式驱动及独立模式切换。对越障驱动机构进行了结构设计,建立多杆并联模型,通过动力学分析得出其运动轨迹范围和不平整路面条件下的接触力变化特性。抓取机构采用软体3指机械手结构,基于有限元模拟和试验测试方法得出不同气压下的柔性体变形特性及最大抓取力变化规律。结果表明,轮足组合式驱动结构的越障稳定性良好,柔性指抓取的安全性较高,但工作气压不宜超过0.1 MPa。     

煤矿探测机器人空间建模分析及避障路径规划

为了使煤矿探测机器人在路径规划过程中更好地理解环境信息,提出了一种栅格拓扑地图作为表达煤矿空间中局部环境障碍物地图模型,使其既能表达度量信息又能体现位置关系信息.在该地图模型中,利用基于主动生长元的栅格Voronoi图可行路径网络生成方法,机器人可以规划出一条既可以迅速到达目标,又可以保证机器人避碰的行驶路径.试验表明,该地图模型可以使煤矿探测机器人迅速建立起煤矿空间障碍物地图,并能够以较高的规划效率解决在局部路径规划中常见的规划陷阱问题.     

一种机器人大臂结构的优化设计

把优化设计理论应用于一种机器人手臂结构的研制,使用多目标优化设计的方法,建立了大臂的数学模型并求解,得到了最优设计方案,使其大臂的前端呈近似铅垂线运动,满足工作要求,同时兼顾了经济性。     

某2自由度矿用铰接车越障性能分析与优化

为了改善某2自由度矿用铰接车的越障性能,对其现有的越障能力进行分析。通过简化其越障时的力学模型分别给出了单侧前轮越障和单侧后轮越障的平衡方程,进而计算其越障的极限高度,分析发现整车重心位置对其越障性能有重要影响,通过对铰接盘尺寸重新设计对其重心位置进行调整,发现整体极限越障高度提高13.1%。通过仿真验证了结论的正确性。     

四段式轮-履结合煤矿井下探测机器人结构设计及越障分析

设计了一种四段式轮-履结合越障机器人。设计了越障机器人的整体结构,前肢采用轮式驱动,后部双翼采用结构型履带拖动,以轮-履结合的方式实现正向和反向越障;对所设计的结构进行合理的简化并进行越障方案分析;采用质心法对机器人进行越障可行性和最大越障高度进行分析,得出最大越障高度;最后通过实验装置进行越障实验,机器人顺利通过设定越障高度,验证了四段式轮-履结合机器人越障性能分析的正确性。     

煤矿环境探测救灾机器人自主避障研究

为了实现煤矿环境探测救灾机器人的自主行走,在其周围布置6个固定探测距离为24 cm的GP2Y0D21YK型红外开关和6个测量范围为10～80 cm的GP2D12型红外测距传感器对障碍物进行探测识别。机器人对障碍物进行坐标计算和记录存储,并通过人工势场方法实现自主避障行走。试验结果表明,两种传感器的相互结合大大提高了机器人的避障效果和智能性。