基于数字孪生的多功能煤矿四足机器人实验系统设计
谢嘉成
张佳鹏
刘曙光
王学文
黄卓
秦浪
肖智杰
太原理工大学机械工程学院,山西 太原 030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西 太原 030024
摘要：近年来,因煤矿井下特殊的工作环境,煤矿井下机器人成为各国研发人员关注的焦点.四足机器人作为机器人中的一种,因其简单结构和高适应能力,得到了国内外大量关注.为了辅助工人在井下工作,完成危险的工作任务,进行了面向煤矿井下巡检、搬运等复杂任务的四足机器人系统设计.首先完成相关基础理论分析,包括四足机器人本体设计、四足机器人运动学建模以及四足机器人静步态规划;其次,对面向煤矿井下复杂作业场景的多功能机器人的自主感知、自主决策、自主控制相关关键技术进行了研究;最后构建了四足机器人虚拟仿真规划系统、四足机器人虚拟监控系统以及四足机器人物理系统.制作了四足机器人实体样机,并完成系统集成试验.结果表明:四足机器人结构合理、功能完善,具有对井下复杂地质条件的良好适应能力,能够在井下未知环境中完成环境感知与自适应避障行走,并且能够完成复杂工作.虚拟仿真规划系统为机器人的自主执行提供信息与参考,虚拟监控系统为机器人提供三维的运行状态监测以及远程可视的人机交互接口.虚拟维度的设计为井下复杂作业提供了数字孪生平台支撑和解决方案,对煤矿智能化和无人化的开采有一定的积极作用.
关键词：煤矿机器人四足机器人数字孪生虚拟规划虚拟监控
分类号：TD421(矿山机械)TP242(自动化技术及设备)
资助基金：国家自然科学基金(52474178)中央引导地方科技发展资金资助项目(YDZJSX2022A014)山西省科技重大专项揭榜挂帅资助项目(202301010101002)
论文发表日期：2024-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 457-470 )
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