● 摘要
随着我国科技和经济的高速发展,人们对能源的需求量在逐年上升,特别是对于煤炭资源的需求量变得越来越大,因此人们对于煤矿的开采也不断增加,为了满足自身和出口的需要,煤矿的产量在逐年增加,随之而来的煤矿开采事故也在大量增加。因此,研发一种可以应用于矿山井下搜索救援的机器人就显得尤为重要。本论文结合国内外救援机器人的研究成果,研制开发了一种用于矿山井下救援的隔爆型履带机器人。该移动载体能在井下复杂地面环境中灵活移动、转弯和越障,具有防水和防爆功能,具备搭载后续功能提升和作业要求的空间和负载能力。
本论文首先在综合分析国内外各种矿山井下救援机器人优缺点的基础上,选定了双履带式结构作为本救援机器人的总体方案,并对该种结构机器人的运动机理做了具体分析,同时提出了该种结构机器人越障时所需具备的必要条件。
其次,本文对机器人机械系统的各个环节进行了详细设计,对机械系统中的重要零件做了静力学分析,对机器人的密封结构做了详细设计。
再次,本文规划了机器人控制系统的总体结构和三种工作模式,并详细设计了其中一种近距离遥控模式。
随后,本文对机器人的能源供给系统进行了详细设计,对多种蓄电池的各项指标进行了对比,选择了最适合本机器人的电池并设计了电池管理系统。
最后,设计了相关系列实验,验证了机器人所选设计方案的可行性、机器人机械系统与控制系统的稳定性以及机器人运动机理分析的正确性,证明了研制完成的样机基本符合机器人设计指标要求。