【正文】 可靠性高的機械移動平臺，包括機械運動學(xué)和動力學(xué)設(shè)計、可靠性設(shè)計、機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計與性能試驗等；(2)智能控制系統(tǒng)部分：自主或半自主避障設(shè)計，對外界環(huán)境信息以及遠(yuǎn)程命令信號的處理，以及整機協(xié)調(diào)控制等；(3)電器控制部分：機構(gòu)動作驅(qū)動所需機電部件及其控制模塊化設(shè)計，防爆本安設(shè)計及其可靠性性能試驗；(4)傳感部分：各類傳感器的合理選用和設(shè)計，以及傳感器的防爆本安設(shè)計；(5)信息處理部分：包括機器人各個運動部分的動作反饋處理，多傳感器信息融合處理，行進(jìn)路線記錄與再現(xiàn)模式設(shè)計，以及事故現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)字化處理等；(6)通訊部分：煤礦井下的無線傳輸特性分析及無線通訊解決方案設(shè)計，有線傳輸解決方案設(shè)計，巷道環(huán)境脫、放通信線纜機構(gòu)設(shè)計及通訊線纜的脫、放性能分析等；(7)動力部分：包括動力源的選用和能耗分配設(shè)計，特殊環(huán)境下對能源裝置性能的影響等；(8)整體防爆部分：整體模塊化防爆系統(tǒng)的設(shè)計與檢驗；(9)整機試驗：機器人集成設(shè)計的功能和可靠性等綜合性能試驗。這種機器人不需要做成很大就能夠滿足功能上的要求。目前，礦井營救機器人還沒有開始研發(fā)，主要是研發(fā)用于礦井災(zāi)害環(huán)境探測機器人。環(huán)境探測機器人應(yīng)該盡量小巧靈便。由于技術(shù)和礦井環(huán)境等原因，可將礦井救災(zāi)機器人做成環(huán)境探測機器人和營救機器人兩種專門用途的救災(zāi)機器人。CUMT1型礦井搜救機器人同樣存在通訊、避障和機械可靠性等方面的技術(shù)問題。Groundhog機器人的自主性和移動性都非常強，但它是為了探測正常礦井地形而設(shè)計的試驗平臺，攜帶有非常多的儀器設(shè)備，由于美國的礦井巷道比較寬敞，道路平坦，瓦斯含量少，條件比較優(yōu)越，所以其設(shè)計的體積巨大，并不適合用作煤礦搜救，曾經(jīng)陷入泥漿地，被用線纜拉了出來。例如，Ratler礦井探索機器人的通訊方式單一，通訊距離短；機械結(jié)構(gòu)方面，其原型設(shè)計是基于野外全地形運動車輛的使用要求，沒有按照適合于礦井環(huán)境來設(shè)計運動系統(tǒng)，底盤較低，越障性能一般；由于采用輪式差速轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑大，轉(zhuǎn)向不靈活，結(jié)構(gòu)不太適合于巷道等狹窄空間，且沒有任何自主避障方面的設(shè)計。該機器人裝備有低照度攝像機、氣體傳感器和溫度計等設(shè)備，能夠探測災(zāi)害環(huán)境，實時傳回災(zāi)區(qū)的瓦斯、一氧化碳、粉塵濃度和溫度以及高分辨率的現(xiàn)場圖像等信息；具有雙向語音對講功能，能夠使救災(zāi)指揮人員與受害者進(jìn)行快速聯(lián)絡(luò)，指揮受傷人員選擇最佳的逃生路線；具有無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能；同時還攜帶有食品、水、藥品、救護工具等救助物資，使受害者能夠積極開展自救。國內(nèi)研究礦井救災(zāi)機器人的工作相對較晚，研究機構(gòu)也相對較少，目前見到報道的只有中國礦業(yè)大學(xué)一家單位。由Remotec公司制造的V2煤礦救援機器人，大約50英寸高，1200英磅重，使用防爆電動機驅(qū)動橡皮履帶。另外，、液壓驅(qū)動，可實現(xiàn)零半徑轉(zhuǎn)彎，最高速度可達(dá)10公里/小時。這種機器人已經(jīng)形成系列化，除了礦井方面的應(yīng)用，還有軍事方面的應(yīng)用。如美國智能系統(tǒng)和機器人中心開發(fā)的RATLER礦井探索機器人，用于災(zāi)難后的現(xiàn)場偵查工作，采用電傳遙控方式，有主動紅外攝像機、無線射頻信號收發(fā)器、陀螺儀和危險氣體傳感器等裝備。這對煤礦安全生產(chǎn)，建立特種危險環(huán)境下的工業(yè)救災(zāi)體系具有重要的意義。礦井瓦斯爆炸一旦發(fā)生，因受高溫、煙霧、有害氣體和缺氧等影響，以及存在發(fā)生二次災(zāi)害的可能，救護人員無法知道能否進(jìn)入或無法直接進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場執(zhí)行營救任務(wù)。2007年全國煤礦安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻……目前我國煤礦事故死亡人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他產(chǎn)煤國家煤礦死亡人數(shù)的總和，約占世界礦難人數(shù)的80%，百萬噸死亡率是美國的100倍、南非的30倍。統(tǒng)計資料表明，%%。由于我國礦井自然條件差，加上技術(shù)和管理等諸多方面不到位，以及近年來國家對煤炭資源需求量的不斷增長，使得我國煤礦礦井災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，2003年我國礦難死亡6000人，百萬噸死亡率為4%；2004年全國礦難死亡6027人，%；2005年全國煤礦發(fā)生傷亡事故3341起，死亡5986人，%，其中一次死亡3～9人的重大事故210起，死亡886人。在我國的能源工業(yè)中，煤炭占我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的70%左右，預(yù)計到2050年還將占50%以上。這對煤礦安全生產(chǎn)，建立特種危險環(huán)境下的工業(yè)救災(zāi)體系具有十分重要的意義。礦井瓦斯爆炸一旦發(fā)生，因受高溫、煙霧、有害氣體和缺氧等影響，以及存在發(fā)生二次災(zāi)害的可能，救護人員無法知道能否進(jìn)入或無法直接進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場執(zhí)行營救任務(wù)，上述事故中的傷亡人員有相當(dāng)一部分是救護人員，如陜西黃陵礦業(yè)公司一號煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，2名救護隊員在井下不慎滑倒，將呼吸機鼻夾摔脫落，導(dǎo)致一氧化碳中毒死亡；2005年澠池縣趙溝八礦井下突然起火，三門峽市礦山救護隊接報后立即趕到現(xiàn)場救災(zāi)，在救火過程中，突發(fā)瓦斯爆炸，4名救護隊員殉職；2006年六枝工礦集團公司救護大隊的救護隊員在井下實施封閉火區(qū)措施時，火區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸，造成8名救護隊員死亡。2008年全國煤礦安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻，目前我國煤礦事故死亡人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他產(chǎn)煤國家煤礦死亡人數(shù)的總和，約占世界礦難人數(shù)的80%，百萬噸死亡率是美國的100倍、南非的30倍。%；2004年全國礦難死亡6027人，%；2005年全國煤礦發(fā)生傷亡事故3341起，死亡5986人，%，其中一次死亡3～9人的重大事故210起，死亡886人。在我國的能源工業(yè)中，煤炭占我國一次能源生產(chǎn)和消相當(dāng)長的時間內(nèi)，煤炭仍然是我國的主要能源，由于我國礦井自然條件差費結(jié)構(gòu)中的70%左右，預(yù)計到2050年還將占50%以上，因此，在未來加上技術(shù)和管理等諸多方面不到位，以及近年來國家對煤炭資源需求量的不斷增長，使得我國煤礦礦井災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，人員傷亡十分慘重。 posite mobile body。s search and rescue robot designed to provide a basis for the dynamic platform to facilitate greater use of features can developsearch and rescue robots. This resetarch program is moving search and rescue robot crawler reconfigurable program is modular in design, easy disassembly maintenance, can be plex adaptive subsurface, active control can turn on both sides of flange module to adjust the robot pose changes, supporting climbing,obstacle and crosschannel。 and rescue work extremely difficult and dangerous, often resulting in the rescue work in the amp。所設(shè)計的機器人移動機構(gòu)主要由四部分組成：主動輪減速驅(qū)動機構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機構(gòu)、履帶及履帶輪運動機構(gòu)，本論文對上述各部分方案分別進(jìn)行論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、3D建模，并設(shè)計了搜救機器人虛擬樣機。本研究所設(shè)計的搜救機器人移動方案是便攜式履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。本論文研究工作的目的是設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎、具有獨創(chuàng)性的可攜帶、抗一定沖擊的履帶移動機器人，以能夠適應(yīng)在惡劣環(huán)境和復(fù)雜路況下工作。機器人移動平臺設(shè)計摘 要煤礦災(zāi)害尤其是瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生后,礦井環(huán)境十分復(fù)雜,井下因災(zāi)受傷人員面臨極其危險的狀況,需盡快地轉(zhuǎn)移與救護；而救援工作異常困難和危險,往往在救援工作中造成救護人員的傷亡。研發(fā)代替或部分代替救護人員及時、快速深入礦井災(zāi)區(qū)進(jìn)行環(huán)境探測和搜救工作的救災(zāi)機器人具有極其重要的意義。通過在移動系統(tǒng)上加載不同的模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)搜救機器人不同的使用功能，本研究意義在于為后續(xù)設(shè)計的搜救機器人提供一個基礎(chǔ)的動力平臺，以便于能夠開發(fā)出更多使用功能的搜救機器人。該方案采用模塊化設(shè)計，便于拆卸維修，可以分段自適應(yīng)復(fù)雜路面，并可主動控制兩側(cè)翼板模塊的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)機器人姿態(tài)變化，輔助爬坡、越障和跨溝；機器人經(jīng)過合理的結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計后具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力、機動能力并能抵抗一定高度的掉落沖擊。關(guān)鍵字：搜救機器人；復(fù)合移動機構(gòu)；模塊化設(shè)計Abstract Coal mine disasters, especially gas and coal dust explosion, mine environment is very plex and wounded tolls mine face extremely dangerous conditions, be transferred as soon as possible and rescue。 D to replace or partially replace the ambulance personnel in a timely manner, quick indepth environmental exploration and mine disaster relief robot search and rescue work is extremely important. The purpose of this thesis is to design novel structure, its unique portable, shock intelligently tracked mobile robot, in order to be able to adapt to the harsh environment and the plicated road to systems loaded by different modules, search and rescue robots can be achieved using different functions, this study is important because other people39。The design of the robot moving mechanism mainly consists of four ponents: Active wheel reducer drive mechanism, flange rotation institutions, adaptive road implementing agencies, sports organizations track and track wheels, part of the paper on the above programs were carried out feasibility studies, structural designcalculation, 3D modeling , and design a rescue robot prototype. Key words: search and rescue robots。 modular design３１５前言我國的煤炭資源十分豐富，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。據(jù)統(tǒng)計，2003年我國礦難死亡6000人。2006年全國安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示2006全國共發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故91起，死亡1517人，其中煤礦企業(yè)特大事故共發(fā)生38起，死亡730人，死亡人數(shù)仍高居各類安全事故之首。每年上百次的事故發(fā)生，成千人的礦工死亡，煤礦安全形勢已經(jīng)十分嚴(yán)峻。由此可見，為了使礦井救災(zāi)工作順利開展，減少礦井災(zāi)害造成的人員傷亡，迫切需要研發(fā)替代或部分替代救險隊員進(jìn)入礦井災(zāi)害現(xiàn)場進(jìn)行環(huán)境探測和完成救災(zāi)任務(wù)的煤礦救災(zāi)機器人。1緒論我國的煤炭資源十分豐富，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。因此，在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)，煤炭仍然是我國的主要能源。特別是發(fā)生在該年度的幾次特大礦難人們至今仍記憶猶新：2005年2月14日，遼寧阜新礦業(yè)(集團)公司孫家灣煤礦發(fā)生的特大瓦斯爆炸事故，遇難214名；2005年10月20日，河南大平煤礦瓦斯爆炸事故造成148名礦工死亡；2005年11月27日，黑龍江龍煤集團七臺河?xùn)|風(fēng)煤礦發(fā)生一起爆炸事故，死亡171人。2006年全國安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示2006全國共發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故91起，死亡1517人，其中煤礦企業(yè)特大事故共發(fā)生38起，死亡730人，死亡人數(shù)仍高居各類安全事故之首。每年上百次的事故發(fā)生，成千人的礦工死亡，煤礦安全形勢已經(jīng)十分嚴(yán)峻。上述事故中的傷亡人員有相當(dāng)一部分是救護人員，如2004年6月15日，陜西黃陵礦業(yè)公司一號煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，2名救護隊員在井下不慎滑倒，將呼吸機鼻夾摔脫落，導(dǎo)致一氧化碳中毒死亡；2005年1月8日，澠池縣趙溝八礦井下突然起火，三門峽市礦山救護隊接報后立