煤矿履带巡检机器人多体动力学建模及越障仿真 论文
针对煤矿井下底板路面变化多样的情况，履带巡检机器人行走机构的动态特性显得异常复杂。由于底板路面对履带行走机构的响应影响较大，因此表征和模拟履带－底板路面相互作用的行驶特性成为一项极具挑战性的任务。尤其是在台阶型路面上，履带行走装置在越障时机身上仰姿态过高，落地时履带受到的冲击也相对较大。
基于履带地面力学理论，通过引入一定数量的经验常数来确定煤矿底板路面的参数，研究采用了柔性体多体动力学的有限段模型方法，建立了履带行走机构的虚拟样机模型。这一模型成功模拟了巡检机器人在水平底板路面及台阶型路面环境下的多体动力学行为。通过仿真实验发现，履带与地面的接触力、履带内部的轴套力以及履带变形情况均与机器人行驶和越障过程一致，表明此建模方法的正确性。
研究结果表明，巡检机器人在不同底板路面状况下，其滑转及滑移率也随之变化。在水平底板路面，履带滑转率较小；然而在越障过程中，履带理论速度与实际速度的差异较大，特别是在履带刚接触到障碍瞬间以及机器人刚越过台阶型障碍瞬间，这一差异可达0.78。这些研究成果为履带巡检机器人在煤矿井下的智能控制提供了重要的理论依据。
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