液壓驅(qū)動煤礦救援機器人優(yōu)化設(shè)計

肖雄亮，方月娥

（1.湖南信息學(xué)院電子信息學(xué)院，湖南 長沙 410151；2.湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系，湖南 長沙 410131）

1 引言

煤礦井通常具有作業(yè)環(huán)境惡劣，危險系數(shù)高的特點，礦井災(zāi)難事故時有發(fā)生。由于礦井事故現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，人工救援存在效率低、危險性高等問題，因此煤礦救援機器人成為近年來煤礦機械研究領(lǐng)域的熱點[1]。中國礦業(yè)大學(xué)研制了履帶式救援機器人，通過擺臂的攀爬機理，能夠跨越壕溝、臺階等障礙[2]，但履帶行走速度低，一定程度上會降低礦井救援作業(yè)效率；文獻(xiàn)[3]提出了一種六輪可變形救援機器人，具有良好的運動靈活性和越障性能，但鉸接構(gòu)型載荷能力較弱，而煤礦救援機器人需要搭載多種傳感器和救援載荷[4]。仿生機器人是模擬生物行為的機械結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對環(huán)境的自適應(yīng)，文獻(xiàn)[5-8]分別提出了仿尺蠖、仿蚯蚓、仿馬機器人等構(gòu)型，具備良好的地形適應(yīng)性。

在研究了多腿動物行走行為的基礎(chǔ)上，提出了一種具有輪腿結(jié)構(gòu)的救援機器人，通過控制擺腿的動作可以實現(xiàn)姿態(tài)變換，適應(yīng)礦井復(fù)雜地形環(huán)境。機器人主車體可搭載多種載荷，滿足礦井救援環(huán)境檢測作業(yè)需求。液壓驅(qū)動行駛可提供大扭矩動作，具有良好的機動性。

2 救援機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 仿生設(shè)計概念

多腿動物能夠通過調(diào)整腿部步態(tài)實現(xiàn)行走、跳躍等動作，能夠在崎嶇的地形上穩(wěn)定行走。通過抬離前腿和伸長后腿來調(diào)整身體質(zhì)心，使身體適應(yīng)障礙高度，當(dāng)越障行為即將完成時，伸長前腿并抬離后腿，避免觸碰障礙。……