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总第263期机械管理开发Total263

2025年第3期MechanicalManagementandDevelopmentNo.3,2025

结构设计D0I:10.16525/14-1134/th.2025.03.037

煤矿井下自动测风机器人设计与运动性能分析

赵京伟

（山西介休义棠城峰煤业有限公司，山西介休032000）

摘要：为进一步提高煤矿井下测风工作水平，结合实际需要，采用固定在工字钢轨道上行走的轨道式测风机器人

设计模式。进一步通过仿真分析方法，在确定机器人运动路径的前提下，对机器人运动性能进行评估。结果显示，该

机器人能够实现较为平稳的运行，表明本次机械结构设计较为合理。

关键词：自动测风机器人；机械结构设计；仿真分析

中图分类号：TD723;TP242文献标识码：A文章编号：1003-773x(2025)03-0108-03

0引言本体和滚珠丝杆。其中，行走驱动单元由驱动轮、夹紧

矿井通风系统是煤矿井下开采中不可或缺的一轮、承载轮、齿轮传动箱、同步带传动箱以及承载轮底

类系统，为确保矿井通风系统安全稳定运行，其关键座组成,并且这些轮子在工字形钢轨道上以左右对称

则在于对矿井巷道内的气体组分浓度数据予以实时的方式排列。该驱动单元通过接板、联接螺丝和螺帽

掌握，而后以此为基础进行相应的干预措施。目前,随与机器人主体结构牢固相连。机器人的主体采用防爆

着煤矿井下开采的复杂化，矿井通风系统的基础参数外壳，内部装有PLC控制系统、电源、传感器以及伺

也随之发生变化，以往的人工测量模式不再适用。这服驱动系统等关键硬件，而外部则装配有状态指示

就需要研究煤矿井下自动测风机器人，确保井下巷道灯、通信天线和红外线摄像头。此外，机器人还配备有

各项通风数据得到实时准确的测量。一个电动滚珠丝杆伸缩杆,该杆安装在主体结构的底

1煤矿井下机器人整体结构设计部，其端部的盖子上安装有多功能气体检测仪。

考虑到煤矿井下作业空间狭小，且环境较为复杂从原理层面来看，该自动测风机器人主要基于

恶劣,因此本次研究的煤矿井下测风机器人采用固定流统计理论进行井下气体数据的分析检测。具体

在工字钢轨道上行走的轨道式测风机器人设计模式。则应用该理论下的高斯烟羽模型，此模型的计算方

同时考虑到机器人平台后期维护工作的需要，基于模法如下：

块化设计理念对煤矿井下自动测风机器人进行设Q一+22

c(x,Y,z)=-X.(1)

2Tuo,0,*20

计[1],由此结合机械原理，得到本次煤矿井下自动测20

风机器人整体机械结构如图1所示。式中：C为气体扩散浓度,%;x,y,z为坐标值,m;Q为

气体流量,m/s;u为风流速度,m/s;α为气体扩散系

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数。根据该模型计算方法可知,由于工字钢轨道上的

机器人位置坐标容易进行采集，因此可直接基于上述

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坐标信息，导人多功