矿用带式输送机巡检机器人驱动系统设计

目前矿用带式输送机巡检机器人的研究主要针对带式输送机巡检机器人故障识别与诊断等方面,忽视了巡检机器人运动问题。煤矿井下巷道设备较多,作业空间狭小且地形复杂,巡检机器人运动时会遇到爬坡、煤泥障碍等极端路面情况。鉴于矿用带式输送机巡检距离较长、巡检目标相对单一且巡检路线固定,采用轨道式传动作为巡检机器人的行走方式。但该方式在轨道面附着煤泥的情况下驱动轮会卡死,且面对坡度较大的轨道时可能发生打滑现象,因此设计了一种四轮支撑、两轮驱动的轨道式驱动系统,巡检机器人依靠驱动轮与轨道之间的摩擦向前运动,支撑轮承载巡检机器人的质量并起到辅助行走的作用。对巡检机器人驱动系统主要零件传动轴和摆臂进行了有限元仿真分析,得到传动轴和摆臂的极限应力分别为83.2,65.8 MPa,远低于材料的屈服强度,保证了巡检机器人的可靠性。对巡检机器人驱动系统的爬坡和煤泥越障性能进行了试验,结果表明,巡检机器人在25°斜坡轨道上仍可完成加速运动,且在上下坡过程中运行平稳,在煤泥障碍轨道上运行没有发生打滑和卡死现象。

矿用轨道式巡检机器人驱动系统设计

煤矿井下机器人巡检空间狭小、环境恶劣,与轮式、履带式和悬线式相比,轨道式巡检机器人更能适应长距离、固定线路巡检,但在轨道煤泥阻塞或大角度爬坡时易发生驱动轮卡死或打滑现象。因此,笔者设计了一种基于L形轨道的两轮驱动、四轮支撑的挂轨式驱动结构,依靠驱动轮与轨道之间的摩擦向前运动,支撑轮承载整机质量并实现转弯。通过对重要零件进行有限元分析,结果显示:纵向支撑板受到的最大应力为13.27 MPa,远小于屈服应力206.8 MPa;驱动轮轴受到的最大应力为25.23 MPa,远小于屈服应力234.4 MPa。根据静力分析可得,驱动导向系统机构能够满足矿用智能轨道式巡检机器人的实际使用需求,保证了巡检机器人的行走可靠性。通过对巡检机器人爬坡和煤泥通过性试验,结果表明,机器人在35°以下坡度均可实现最高速度的平稳爬升;在煤泥障碍通过性测试中,机器人可以在煤泥轨道上以0.45 m/s的速度可靠行走。