巡检机器人越障运动学分析及仿真.pdf

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1、第28卷第3期机电产品开笈与刨新vcIL28。No．3兰里!曼生曼旦旦!：!!竺竺!!!苎!竺!：!!!!!兰竺竺!!!!!苎!!竺尘!型!型!!竺塑型：!呈91曼文章编号：1002—6673(2015)03—007一04巡检机器人越障运动学分析及仿真赵建伟，张云龙，商德勇，刘娜，范迅(中国矿业大学(北京)，北京100083)摘要：设计了一种可用于薄煤层井下巡检的六履带式移动机器人。建立了机器人三维实体模型和运动学方程，介绍了机器人主要机械结构部件，分析了机器人越垂直障碍时的住姿。对机器人三维实体模型简化后Adallls运动学仿真分析。验证了六履带机器人的可行性及可靠性。仿真数据分析表明机器

2、人具有运动灵活，环境适应能力好，越障能力强等优点。关键词：履带式移动机器人；越障；运动学分析；仿真中图分类号：TP242文献标识码：Adoi：10．3969，i．issn．1002—6673．2015．03．003Over—哪bstacleKinemati俗AnaIvsis锄ldSimlll娟伽OfPatrolTrackedMobneR0botZ矾D胁一形ei，础ⅣGyl‘，l—LD，lg，驯ⅣGDe—yo昭，LⅢ№，尉ⅣXu，l(c}IinaunjversityofMmillgandTechnology(Be萄mg)，Be司i119100083，chma)Abst腿ct：Designeda

3、si)(patr01白rackedmobderoboccanbeusedindliflseaIll．Escabhshedcllree—dimemionalend哼modeIandk抽ermdcse—quadon，In廿oduceddlem抽mechallicalsmlctureAnalysis凼eoVer—Ve而calobstacleposeoftherobotanduseAdaITlsana蜘iSk抽emadcsof出esimpli6ed山ree—dimellSionalend七y．Veri句thefeasibilicya11dreliabilityofdlesi】【trackedrobo

4、t．AnalysiSthesimuladondatashowedtllat山eroboth越hjghne五bilitymodon，丘vorableenvim啪entaladaptabilityands仃ongover—obstacleabilityetc．Keywords：n_ackedmobilerobot；over—obstacle；kjllemadcsanalysiS；simuhdon0引言目前煤炭行业进入严冬状态、煤炭价格整体跳水、煤炭储量严重过剩等问题严重影响着各个地方的煤炭企业。对于薄煤层的自动化开采，因为煤层的开采厚度低，与中厚及厚煤层相比，薄煤层的机械化长壁开采工I作面存在一

5、些缺点。薄煤层采高低、开采环境条件差、采煤设备移动困难，尤其是在综采工作面，当其最小开采高度降到一点二米以下时，工作人员进出工作面和在工作面进行劳动是非常困难的，同时，薄煤层采掘比大，开采工作面工人接替也很紧张。目前随着长壁机械：化开采技术的发展，采煤工作面的推进速度加快。但由于薄煤层开采工作面的回采巷道是半煤岩巷道，在巷道的掘进方法上面却没有多大的变化。依然是应用打眼放炮、人工装煤。这样导致掘进速度变慢。应用综采设备开采薄煤层，设备投资大，开采量和开采效率不高，只有中厚煤层和厚煤层综采工作面的一半左右，其经济效益远远不如开采厚及中厚煤层。修稿日期：2015—04—01作者简介：赵建伟，教师

6、；张云龙(1988一)，学生。研究方向：矿I山机器人。在薄煤层开采中，由于薄煤层开采厚度小，其开采设备在安装、操作、维护等方面比中厚及厚煤层难度较大。由于薄煤层空间的限制，工人在进出通道和在工作面工作都受到限制，在正常倾角下薄煤层的开采垂直高度远远低于正常人的身高，加上开采设备占用的高度，工人在进入工作面活动十分困难。这样工作效率低且长时间下去对工人身体造成危害。因此需要一种安全性高且可靠性强的移动式机器人，在工人无法工作的环境中代替工人完成对设备的监测与维护工作【l】。为解决上述等问题．本文提出一种用于薄煤层工作面设备安全监测、巡检的移动机器人。1机器人的结构设计薄煤层矿井的井下工作环境是

7、极其复杂的地形，一般包括斜坡，凸台，壕沟，等地形或是可以由上述三种地形综合构成。煤层巡检机器人主要是在煤矿开采工作面进行巡检工作。需要巡检机器人通过遥控或是自主的完成避障和跨沟等动作。目前，轮式机器人，履带式机器人．腿式机器人都是具有复杂地形适应性的移动机器人，这三种移动方式各有其实用性和优势，但也同时存在相应的一些缺点。7·开发与创新·轮式机器人具有速度快、结构简单、效率高等优点，适合在平坦的路面行走。但是