轮履复合式煤矿井下环境探测机器人的结构设计及运动特性分析

针对矿难发生后煤矿井下环境的特点,结合目前轮式、履带式移动机器人运动机构的优点,设计一种8自由度用于煤矿井下环境探测的轮履复合式机器人。详细介绍了机器人的结构设计和运动特性。该机器人设计了四轮驱动装置以及三节式复合结构,具有较好的机动性能,较强的越障、跨沟能力和严格的防爆性能。     

基于RPY的煤矿井下探测机器人越障分析

以煤矿井下探测机器人TUT-CMDR为研究模型,运用RPY和柱面坐标转换对其建立坐标系后进行分析,计算出煤矿探测机器人在任意位置的质心坐标,分析了机器人正向越障姿势和越障高度,绘制出了质心和越障高度与摆臂摆角和车身俯仰角的三维关系,并将分析结果与实验数据对比。研究方法和结论为机器人的越障控制提供了依据。     

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。     

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。     

煤矿井下搜救探测机器人结构设计

根据煤矿井下的环境特点,结合现有机器人结构组成,设计用于煤矿井下搜救探测机器人。该机器人由履带、摆臂复合式结构构成,分3段,具有良好的越障能力、地面适应能力和机械性能。其传感器支撑臂具有2个自由度,可以实现传感器的空间姿态调整。对其结构组成、运动原理、传动特点等进行了介绍和总结。为后续的动力学仿真、控制系统搭建和传感器选择等提供了工作平台。     

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。     

轮履复合巡检机器人行走机构设计与研究

基于对煤矿巡检工作的需求,提出一种轮履复合巡检机器人行走机构的设计方案,以代替煤矿人工巡检工作,该机器人具备轮式和履带2种运动模式,可以在复杂的地面环境工作。运用SolidWorks建立轮履复合巡检机器人的三维结构模型,同时运用稳定锥法对机器人进行了稳定性分析,并且对机器人的越障能力进行了分析,为其实体结构设计提供了理论依据。     

轮履复合式机器人移动平台转向性能分析

提出了一种轮履复合式机器人移动平台,设计了移动平台的结构,重点对移动平台的质心位置和转向性能进行了分析,分析了该移动平台在平地、上坡、下坡的稳定性,并采用数值计算的方法分析该移动平台的转向半径与速度、坡度之间的关系,为移动平台实现安全转向提供了参考。     

煤矿环境探测机器人混合动力电源研究

为了使煤矿探测机器人具有更好的越障能力,针对普通动力电池难以提供机器人所需大电流放电的情况,结合动力电池和超级电容的特性,设计了动力电池和超级电容组成的混合电源。通过机器人模型进行运动学仿真得出使机器人爬上不同角度的坡道所需的最大电流,而以普通动力电池和混合电源的电流输出能力分别能使机器人爬上的最大坡度为30°和37°,并通过机器人爬坡试验获得了机器人实际最大爬坡角度,与仿真结果一致。表明混合电源能够提高机器人的越障能力。     

井下探测机器人的应用和设计

煤矿是中国工业的基础,煤炭资源也是我国目前实现全面工业化的主要手段,煤矿企业在我国有着举足轻重的地位,但是在我国矿难也日益成为了严重的问题,如何在发生事故后,进行有效救援,是当前我国煤矿企业需要研究的重点问题。文章就一种煤矿井下探测机器人的设计和应用进行了简要的研究。     

导向钻进非开挖铺管技术在铺设光缆工程中的应用

结合工程实例,对导向钻进非开挖铺管技术有关导向孔的设计、施工技术方法进行了阐述,并对利用此技术长距离穿越河流铺设光缆施工中遇到的技术难点及采取的措施进行了总结.     

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。     

摇臂式双履带机器人越障性能分析

针对煤矿井下的救援双履带机器人越障能力有限,摆臂履带式机器人摆臂辅助越障过程中控制复杂的问题,设计一种具有自适应能力的摇臂式双履带机器人移动机构。对该移动机构的越障能力进行了分析,与普通双履带机器人的越障高度进行比较得出摇臂式双履带机器人越障能力优越。     

钻孔探测机器人的设计与实现

针对煤矿井下发生事故后,救援人员不能及时了解现场情况的问题,设计并研制了一种钻孔探测机器人,详细论述了钻孔探测机器人系统的结构组成,介绍了探测机器人控制系统的结构和程序设计方法。该探测机器人通过救援钻孔可及时采集井下事故现场的图像信息和各种环境信息,为制定救援方案提供决策依据,该装置也可用于其他地质钻井探测中。     

五节臂机器人结构设计及运动分析

通过MATLAB对机器人手臂进行仿真,研究了机器人手臂在关节空间中的轨迹规划,利用蒙卡洛法仿真得到机械手的工作空间云图,验证了运动学分析的正确性和机器人手臂各个参数及轨迹规划的合理性。说明机器人手臂的各个参数能实现预定的目标,缩短了调试时间,提高了设计效率,为机器人研究提供必要的理论基础。     

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。