综采工作面巡检机器人柔性轨道设计与运动学仿真

煤矿井下综采工作面空间狭小、设备动作频繁，位置关系复杂等问题，导致常规巡检机器人难以直接在工作面运行，自动化监测难度大。根据工况需求，结合环境及设备群动作特点，提出工作面巡检轨道设计要求，采用模块化设计、仿真模拟和样机试验的方法，设计一种新型跨座式巡检机器人柔性轨道，实现在工作面环境的安装调节及当安装设备发生动作变形时轨道自身的自适应补偿。首先设计了巡检机器人柔性轨道的机械结构并确定安装运行方式。其次，以轨道跨接在刮板输送机线缆槽一侧为例，分析刮板输送机在平直、弯曲和起伏3种工况下的弯曲和俯仰变形量，并对柔性轨道进行运动学仿真。在3种工况下，该轨道可随工作面设备完成水平弯曲0～5.4°、竖直倾斜0～6°、伸缩变形0～120 mm，满足实际工况要求。巡检机器人通过柔性轨道时，其主运动方向始终保持匀速直线运动，水平或竖直方向在柔性过度段存在波动，波动幅值均在安全允许范围内。最后搭建柔性轨道物理样机及工作面试验平台，对工作面巡检机器人柔性轨道进行性能验证。结果表明：新型跨座式巡检机器人柔性轨道结构设计合理，可以适应工作面巡检的不同工况，对实现煤矿井下综采工作面机器人巡检具有重要意义。