煤矿救援机器人可折展水弹轮式结构分析与优化

摘要

设计了一种适用于煤矿井下救援机器人的水弹轮式结构,以提高救援机器人在复杂条件下的工作可靠性和非结构化环境下的适应性.提出以平行四边形为基本单元的水弹轮式结构径向运动学建模方法,研究不同基本单元水弹轮式结构的承载特性.基于连续介质损伤力学理论对轴向压缩载荷下平行四边形水弹轮式结构的疲劳寿命进行预测,以折展比为约束条件,以极限承载力、疲劳寿命作为评价函数对关键设计参数进行多目标优化.研究结果表明,在质量相同情况下平行四边形水弹轮式结构具有较好的极限承载力,优化后平行四边形水弹轮折展比、极限承载力、裂纹萌生疲劳寿命分别提高15.8％、40.7％、55.4％,水弹轮式结构的工作可靠性得到提高,实际疲劳寿命破坏区域与理论计算结果一致,试验结果验证了分析过程的准确性和优化方法的有效性.