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井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究

作　者: 詹峰
导　师: 宋志安
学　校: 山东科技大学
专　业: 矿业装备与控制工程
关键词: 煤仓清仓机器人机械臂 ANSYS ADAMS
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

中国是一个煤炭生产大国,煤矿井下煤仓是井下煤炭运输的咽喉部位,传统的清仓方式为人工清仓,其劳动强度大,且仓内有有毒气体和仓壁塌方等一直是一个难解决的问题,清仓机器人的出现无疑可以实现了机械化清仓,提高清仓安全性。本文介绍了机器人清仓技术,由于机械臂是清仓机器人的主要组成部分,分别承担支撑和工作任务,本文主要介绍了可伸缩的支撑臂和工作臂的机械结构设计和新型清仓技术。本文对国内外清洁机器人的研究现状进行了分析,在此基础上对机械臂的伸缩机构进行了选型计算,选择了适合井下煤仓内部结构条件的伸缩机构。机械臂分为支撑伸缩臂和工作伸缩臂,一个负责支撑另一个负责工作。我们使用三维建模软件UG绘制了机械臂的三维模型并且装配起来为下面的有限元分析和动力学分析做准备。在机械臂的工作过程中,主要承受支撑反力和铲煤阻力,因其工作环境复杂,受力情况多变,需要确定其应力和应变情况。基于此运用ANASYS软件对煤仓清仓机器人的机械臂的主要受力部件进行静力学分析。支撑伸缩臂主要对支撑前端在受载荷的情况下的变形和应力等做了分析,工作臂主要是对应着煤铲的运动在煤铲所处的几个特殊部位做了工况分析。通过应力分布图我们可以清楚的看到最大应力区和最大位移区,分析结果为其进一步的优化设计提供了理论依据。将三维建模软件UG所建立的机器人机械臂模型,采用Parasolid格式导入到软件ADAMS中,在ADAMS下对清仓机器人机械臂的工作过程和运动的状态进行仿真分析；利用ADAMS将机械臂上各个关节点所受力的仿真曲线进行分析验证了设计的正确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-19
  1.1 清洁机器人的发展现状  12-16
  1.2 井下煤仓清仓现状  16-17
  1.3 本课题的研究目的及意义  17-18
  1.4 本章小结  18-19
2 新型清仓技术  19-31
  2.1 清仓机器人简介  19-20
  2.2 机器人数学基础  20-24
  2.3 机器人运动学  24-26
  2.4 井下清仓机器人运动学方程  26-27
  2.5 井下清仓机器人机械臂的重要性  27-28
  2.6 机械化清仓  28-30
  2.7 本章小结  30-31
3 煤仓清仓机器人机械臂三维模型  31-45
  3.1 主要设计参数和技术指标  31
  3.2 煤仓清仓机器人机械臂结构方案  31-35
  3.3 机械臂三维模型的建立  35-44
  3.4 本章小结  44-45
4 机器人机械臂运动仿真  45-60
  4.1 ADAMS软件介绍  45
  4.2 清仓机器人机械臂运动学建模  45-51
  4.3 机械臂运动学仿真分析  51-59
  4.4 本章小结  59-60
5 煤仓清仓机器人机械臂主要部件的静力学分析  60-76
  5.1 ANSYS软件介绍  60-61
  5.2 静力分析的基本步骤  61-62
  5.3 工作臂工作装置的静力分析  62-67
  5.4 支撑臂支撑前端的静力分析  67-75
  5.5 本章小结  75-76
6 结论与展望  76-78
  6.1 主要结论  76-77
  6.2 工作展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况  82

井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究

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