括生命和图像等信息，为救灾决策提供重要参考。量轻，易于单个救援人员背负，具有多种运动姿态和抗摔能力，采用履带方式行进的微小型机器人系统。能够适应矿井恶劣的灾后环境，对非结构的地形环境具有良好的自适应能力，具备较好的越障能力和定高度的抗摔能力。机器人可通过无线电信号进行远程控制，并能够加载各种侦测设备对未知环境进行先期探测并回传井巷环境信息，为及时有效的救灾提供决策参考。课题研究意义我国煤炭资源丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。，名救护队员在井下不慎滑倒，将呼吸机鼻夹摔脱落，导致氧化碳中毒死亡年渑池县赵沟八矿井下突然起火，高居各类安全事故之首。年全国煤矿安全生产形势依然严峻，目前我国煤矿事故死亡人数远远超过世界其他产煤国家煤矿死亡人数的总和，约占世界矿难人数的，百万吨死亡率是美国的倍南非的倍。每年上百次的事故发生，成千人的矿工死亡，煤矿安全形势已经十分严峻。矿井瓦斯爆炸旦发生，因受高温烟雾有害气体和缺氧等影响，以及存在发生二次灾害的可能，救护人员无法知道能否进入或无法直接进入灾害现场执行营救任务，上述事故中的伤亡人员有相当部分是救护人员，如陕西黄陵矿业公司号煤矿发生特大瓦斯爆炸事故有害气体和缺氧等影响，以及存在发生二次灾害的可能，救护人员无法知道能否进入或无法直接进入灾害现场执行营救任务，上述事故中的伤亡人员有相当部分是救护人员，如陕西黄陵矿业公司号煤矿发生特大瓦斯爆炸事故的事故发生，成千人的矿工死亡，煤矿安全形势已经十分严峻。产煤国家煤矿死亡人数的总和，约占世界矿难人数的，百万吨死亡率是美国的倍南非的倍。每年上百次部分内容简介其中次死亡人的重大事故起，死亡人。年全国安全生产数据显示全国共发生次死亡人以上的特大事故起死亡人，其中煤矿企业特大事故共发生起，死亡人，死亡人数仍高居各类安全事故之首。年全国煤矿安全生产形势依然严峻，目前我国煤矿事故死亡人数远远超过世界其他产煤国家煤矿死亡人数的总和，约占世界矿难人数的，百万吨死亡率是美国的倍南非的倍。每年上百次的事故发生，成千人的矿工死亡，煤矿安全形势已经十分严峻。矿井瓦斯爆炸旦发生，因受高温烟雾有害气体和缺氧等影响，以及存在发生二次灾害的可能，救护人员无法知道能否进入或无法直接进入灾害现场执行营救任务，上述事故中的伤亡人员有相当部分是救护人员，如陕西黄陵矿业公司号煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，名救护队员在井下不慎滑倒，将呼吸机鼻夹摔脱落，导致氧化碳中毒死亡年渑池县赵沟八矿井下突然起火，三门峡市矿山救护队接报后立即赶到现场救灾，在救火过程中，突发瓦斯爆炸，名救护队员殉职年六枝工矿集团公司救护大队的救护队员在井下实施封闭火区措施时，火区发生瓦斯爆炸，造成名救护队员死亡。由此可见研发代替或部分代替救护人员的救灾机器人及时快速深入矿井灾区进行环境探测和搜救工作具有极其重要的意义。在救援初期，其主要作用是代替矿山救护人员进入灾区，进行环境探测，并将采集的数据发送至救援指挥中心，这些环境信息主要包括瓦斯氧气的浓度环境温度湿度与粉尘情况以及灾区的通风状况的参数，还应包括生命和图像等信息，为救灾决策提供重要参考。绪论课题研究背景及意义课题研究背景我国是世界上灾害事故发生次数最多的国家之，地震火灾塌方以及各类人为事故，给人民生命财产安全造成极大的危害。灾害发生后，如何及时有效的发现被困幸存者并实施快速的救援是灾后应急救援的头等大事。然而复杂危险的灾后环境常常会给救援工作带来困难。危险物质大火易燃易爆气体不稳定的结构等等危险因素的存在，时常威胁到救援队员的生命安全，阻碍救援工作的快速展开。如何能够在最少人员伤亡前提下快速高效地开展搜索救援工作直是我们重点研究的问题。本文提出的便携式矿用救灾机器人是种质量轻，易于单个救援人员背负，具有多种运动姿态和抗摔能力，采用履带方式行进的微小型机器人系统。能够适应矿井恶劣的灾后环境，对非结构的地形环境具有良好的自适应能力，具备较好的越障能力和定高度的抗摔能力。机器人可通过无线电信号进行远程控制，并能够加载各种侦测设备对未知环境进行先期探测并回传井巷环境信息，为及时有效的救灾提供决策参考。课题研究意义我国煤炭资源丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。在我国的能源工业中，煤炭占我国次能源生产和消费结构中的半以上，在未来相当长的时间内，煤炭仍然是我国的主要能源，由于我国矿井自然条件差，加上技术和管理等诸多方面不到位，以及近年来国家对煤炭资源需求量的不断增长，使得我国煤矿矿井灾害事故频繁发生，人员伤亡十分惨重。据统计，年我国矿难死亡人，百万吨死亡率为年全国矿难死亡人，百万吨死亡率为年全国煤矿发生伤亡事故起，死亡人，百万吨死亡率约为，其中次死亡人的重大事故起，死亡人。年全国安全生产数据显示全国共发生次死亡人以上的特大事故起死亡人，其中煤矿企业特大事故共发生起，死亡人，死亡人数仍高居各类安全事故之首。年全国煤矿安全生产形势依然严峻，目前我国煤矿事故死亡人数远远超过世界其他产煤国家煤矿死亡人数的总和，约占世界矿难人数的，百万吨死亡率是美国的倍南非的倍。每年上百次的事故发生，成千人的矿工死亡，煤矿安全形势已经十分严峻。煤矿作为最复杂最危险的工作环境之，在发生安全事故之后，常常会因为井下复杂危险的环境而阻碍救援人员深入井下开展工作。但煤矿安全形式十分严峻，瓦斯爆炸等煤矿事故频发，造成了重大的人员伤亡，产生了不良的社会影响。煤矿灾害尤其是瓦斯煤尘爆炸事故发生后，因受高温烟雾有害气体和缺氧等影响，以及存在发生二次灾害的可能，矿井环境十分复杂。救护人员无法知道能否进入或无法直接进入灾害现场执行营救任务，上述事故中的伤亡人员有相当部分是救护人员，如陕西黄陵矿业公司号煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，名救护队员在井下不慎滑倒，将呼吸机鼻夹摔脱落，导致氧化碳中毒死亡年渑池县赵沟八矿井下突然起火，三门峡市矿山救护队接报后立即赶到现场搜救，在救火过程中，突发瓦斯爆炸，名救护队员殉职年六枝工矿集团公司救护大队的救护队员在井下实施封闭火区措施时，火区发生瓦斯爆炸，造成名救护队员死亡。井下因灾受伤人员面临极其危险的状况，需尽快地转移与救护而救援工作异常困难和危险，往往在救援工作中造成救护人员的伤亡。由此可见研发代替或部分代替救护人员的救灾机器人及时快速深入矿井灾区进行环境探测和搜救工作具有极其重要的意义。在救援初期，其主要作用是代替矿山救护人员进入灾区，进行环境探测，并将采集的数据发送至救援指挥中心，这些环境信息主要包括瓦斯氧气的浓度环境温度湿度与粉尘情况以及灾区的通风状况的参数，还应包括生命和图像等信息，为救灾决策提供重要参考。国内外的研究概况国外研究现状目前，在救灾机器人研究方面，美国走在了世界的前列，美国在微小型机器人研制方面投入了大量的人力和物力，特别是新型高机动高可靠性移动载体研究方面。如美国移动机器人计划中的便携式机器人系统该类机器人主要用于城市战斗与搜救。如美国智能系统和机器人中心开发的齿根高低速级太阳轮行星轮内齿圈模数齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径装配条件的计算对设计的齿轮副应满足以下条件的计算邻接条件在行星轮传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两齿顶圆半径之和，由公式验算其邻接条件为行星轮的直径，为中心距高速级低速级故满足邻接条件。同心条件按公式对于高度变位有，已知高速级，满足公式则满足同心条件。低速级与高速级齿数相同，故满足条件。安装条件按公式验算安装条件，即得，为整数即都满足装配条件。高速级齿轮强度的验算由于该行星轮传动具有长期有效间断工作的特点，具有结构紧凑，外轮廓尺寸较小的特点，因此应按齿面接触强度和齿根弯曲强度验算。齿面接触疲劳强度的校核由公式可验算式中区域系数弹性影响系数螺旋角系数，直齿轮为重合度系数齿宽，齿轮副中的较小齿宽小齿轮分度圆直径许用应力齿数比齿轮副中许用接触应力的计算由机械零件查得选取安全系数故又查得由于螺旋角，由机械零件得直齿轮螺旋角系数重合度系数齿宽故。故满足强度要求。齿轮副中许用接触应力的计算由机械零件查得选取安全系数故又查得由于螺旋角，由机械零件得直齿轮螺旋角系数重合度系数齿宽故。故满足强度要求。齿根弯曲疲劳强度的校核由公式可验算式中齿根危险截面的弯曲应力载荷系数齿形系数应力校正系数。齿轮副计算载荷系数式中载荷系数使用系数动载系数齿间载荷分配系数齿间载荷分布系数。由机械零件可查得取根据，可得查机械零件可得，，故。由机械零件得齿形系数，，得齿形修正系数，许用应力的计算由机械零件得，，安全系数，故。因此弯曲疲劳强度，故弯曲疲劳强度足够。齿轮副计算载荷系数由机械零件查得，根据，对称支撑由机械零件取得，故。查得齿形系数，应力系数，许用应力的计算由机械零件得，由机械零件得由机械零件取弯曲疲劳强度安全系数因此弯曲疲劳强度所以弯曲疲劳强度足够。低速级齿轮强度的验算由于该行星轮传动具有长期有效间断工作的特点，具有结构紧凑，外轮廓尺寸较小的特点，因此应按齿面接触强度和齿根弯曲强度验算。齿面接触疲劳强