在煤矿井下安全生产中,运输斜巷断面变形、轨道变形和危险气体的检测是保证斜巷串车运输安全和生产安全的重点。相对于传统人工巡检和摄像头监控等检测方式,巡检机器人具有测量准确、检测速率高等优势。研究可携载激光扫描仪等传感器的沿大坡度斜巷稳定运行的巡检机器人对于斜巷运输安全和生产安全具有重要意义。本文对煤矿井下大坡度千米斜巷巡检机器人本体结构系统展开研究,主要研究内容如下:根据大坡度斜巷环境和巡检要求,对比分析了现有煤矿机器人结构形式,提出了一种基于永磁间隙吸附的借助斜巷运输轨道的轨道轮式巡检机器人本体结构。分析了巡检机器人爬坡受力及动力需求,得到了爬坡动力学方程。对行走结构、隔爆结构、磁吸附结构进行了设计建模,计算了行走驱动系统和磁吸间隙调节驱动系统的参数,最后对动力电源进行了计算选型。研究了隔爆外壳的防爆性能和壳体轻量化。根据防爆要求确定了隔爆外壳结构尺寸参数和隔爆接合面参数。应用ANSYS Workbench对隔爆壳进行了1MPa静压力分析,验证了其整体耐爆性和隔爆性,并对存在一定优化余量的隔爆外壳进行了轻量化优化,相比于优化前的隔爆外壳重量减轻了30.1%。研究了永磁吸附单元磁路结构及磁吸附性能。对比分析常用磁路结构,给出了Halbach-1型磁路永磁吸附单元,应用Ansoft Maxwell验证了其磁吸附性能优势。分析了永磁体尺寸参数对吸附力的影响,得到了影响磁吸力的主要参数和次要参数,优化了永磁体尺寸,相比于初始尺寸吸附单元吸附效率提高了54.2%。最后通过磁吸力实验验证了磁吸力仿真计算值的准确性。分析了巡检机器人的动态特性并进行了爬坡运动仿真。分析了行走底盘的约束模态,得到了前六阶固有频率和振型,与电机激励、传动系统激励频率对比不会产生共振。应用Adams对巡检机器人进行了爬坡运动仿真,验证了爬坡性能。在行走底盘的扫描仪安装处设置了测点,得到了行走过程中测点的振幅,满足斜巷断面毫米级检测精度要求。图75幅,表25个,参考文献71篇。