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。     

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。     

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。     

煤矿巡检机器人可变形行走机构设计

针对灾后井下复杂的非结构化环境,结合对煤矿巡检工作的要求,以简化机器人的越障动作与增强机器人对复杂地形的适应能力为目标,设计一种平行四边形连杆机构机器人行走机构。采用Solidworks建立巡检机器人行走机构的三维结构模型,对机器人进行越障能力和倾覆稳定性分析。研究结果表明,该巡检机器人行走机构具有更好的越障性能和稳定性。     

金属矿山井下采场六足机器人运动分析及步态规划

六足机器人因其结构特殊带来的良好越障能力成为仿生机器人研究的热点,然而,金属矿山井下采场矿石堆积、崎岖不平的特点,给这类机器人的行走稳定性、越障性带来更多的挑战。因此,为使六足机器人在井下具有更好的通过性,对其运动能力和步态规划进行了相关研究。首先仿照自然界六足生物,设计六足机器人结构,对其腿部进行运动学分析;然后规划了用于采场的直行步态,结合采场路面环境设计了一种直线—摆线复合轨迹提升越障性,同时分析了机器人爬坡稳定性,对爬坡步态进行了优选;最后对规划步态进行仿真和现场模拟试验。仿真和试验结果表明,所规划的足端轨迹能跨越抬腿高度85%的障碍物,并且对矿石堆积形成的采场路面有更好的避障能力;三角步态爬坡时在坡底和坡顶过渡阶段容易打滑,而横向步态可以实现平滑的过渡,爬坡性能更佳。     

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。     

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。     

新型爬壁机器人设计与运动特性分析

针对不同类型的壁面情况对爬壁机器人提出的运动要求,设计一种新型爬壁机器人。该机器人可以实现水平壁面到竖直壁面的过渡以及竖直壁面到水平壁面的过渡。对机器人的运动性能以及壁面过渡能力进行了详细的分析。建立机器人与壁面模型,通过ADAMS软件进行运动学和动力学仿真;试验表明,该机器人壁面运动性能优良且具备很好的壁面越障过渡能力。     

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。     

六轮救援机器人实验装置虚拟设计与运动分析

设计并实现了具有较好越障性能及适应能力较强的六轮救援机器人实验装置,使用UG进行了虚拟设计,并进行了实物装配和越障能力的运动分析;该设计对于机器人结构设计和系统优化有着较强的借鉴意义。     

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。     

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。     

管道机器人的机构设计与通过性分析

分析了弹簧腿管道机器人的力学特性和适应范围,以及丝杠螺母管道机器人的力学特性和通过性。通过比较这两种机器人的优缺点,综合其特点提出了弹簧丝杠管道机器人的机构设计方法,并分析了该机器人的通过性。分析得知,该机器人在越过障碍时,可以始终与管道内壁紧密接触,不仅可以使正压力始终保持在合适的范围内,而且增大了越障的成功率。     

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。     

基于BP神经网络的移动机器人路径规划

对BP神经网络算法进行了改进,克服了直接使用神经网络算法进行路径规划的不足之处。仿真表明,设计了附加动量项的BP神经网络,能有效地提高算法的收敛速度。最后在MAT-LAB中给出了在有静止和运动障碍物的动态环境中路径规划仿真结果,结果表明此方法是可行的。     

两轮转向与四轮转向的转向性能分析比较

利用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了一种整体式底盘四轮转向胶轮车的整车虚拟样机模型,通过前后轮转角的输入对该模型进行了仿真分析。同时在优化转向性能时,对四轮转向和两轮转向胶轮车的转向性能进行了对比仿真分析,结果表明:四轮转向胶轮车稳态转向特性优于两轮转向。     

煤矿救灾机器人的摆臂结构设计

关节式煤矿救灾机器人若采用主动摆臂形式,在越障过程中,摆臂的控制较为复杂。为了简化机器人控制,在主动式关节机器人的基础上引入柔性关节,并对摆臂的结构进行优化。分析了该机器人水平状态受力情况,并据此对摆臂的参数进行确定,使其具有较好的越障性能。     

基于多目标优化的矿用便携本安探测机器人动力设计

矿用本安探测机器人的动力性能与便携性是其是否适用于矿井事故灾区环境的前提。针对矿用本安探测机器人动力系统设计中面临的增强动力与减轻质量的矛盾，创造性的提出了采用分布式供电+电机串联合力的方式为本安探测机器人提供动力，建立了动力系统设计的多目标优化函数，确定了系统的优化目标、决策变量和约束条件，进一步获得了矿用本安探测机器人的电机与电池的合理取值范围。通过优化，本安探测机器人重量减轻到10.8kg，较初始设计减轻了29%|测试表明，优化后的机器人行走速度与越障能力均有所提升，性能参数满足设计要求，提高了本安探测机器人的动力性能与便携性。