煤礦巡檢機(jī)器人機(jī)械手的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、目前煤炭依舊是我國(guó)重要能源材料，煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于煤礦作業(yè)設(shè)備機(jī)械化及智能化水平低，造成了煤礦生產(chǎn)效率的低下和事故的高發(fā)。礦山井下安全生產(chǎn)容易受到瓦斯、煤自燃、礦壓等多種因素影響，一旦發(fā)生事故會(huì)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此無論從國(guó)家對(duì)井下災(zāi)害的宏觀控制方面還是管理部門對(duì)井下事故預(yù)防方面的考慮，都需要建立一套完善的、科學(xué)的、能及時(shí)反映井下安全生產(chǎn)狀態(tài)的危險(xiǎn)源辨識(shí)、評(píng)價(jià)和預(yù)警系統(tǒng)，從而減少井下事

2、故的發(fā)生，確保礦井高效、安全、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。
　　課題通過分析煤礦實(shí)際環(huán)境，研究了各類煤礦機(jī)器人的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，確定了煤礦巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)要求和總體方案，并完成如下工作:
　　(1)設(shè)計(jì)、搭建巡檢機(jī)器人平臺(tái)，對(duì)巡檢機(jī)器人底盤移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算，從而進(jìn)行合理的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(2)分析5自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，并建立機(jī)械手連桿結(jié)構(gòu)參數(shù)表，使用Matlab對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)解和工作空間進(jìn)行仿真

3、分析，得到仿真云圖內(nèi)部無空洞、空腔出現(xiàn)，說明連桿參數(shù)設(shè)置合理，符合設(shè)計(jì)要求。
　　(3)分析機(jī)械手動(dòng)力學(xué)問題，同時(shí)使用ADAMS對(duì)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真得到機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)總體運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，且最大力矩均未超過所選取舵機(jī)的峰值力矩1.58N·m，說明機(jī)械手選型合理，基本滿足機(jī)械手工作要求;最后對(duì)機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)力學(xué)聯(lián)合仿真，驗(yàn)證了基于ADAMS仿真結(jié)果的正確性。
　　(4)使用ANSYS對(duì)機(jī)械手關(guān)鍵承載部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得到大臂、